Stufensöhalteinriehtung zum unterbrechungslosen Umschalten der Anzapfungen einer oder mehrerer Wicklungen eines Stufentransformators unter Last. Der grösste Teil der bisher bekannten Stufenschalteinrichtungen für Anzapftrans- formatoren bedient sich zur unterbrechungs losen Umschaltung des Betriebsstromes von einer Anzapfung zur andern an Hilfskon takte angeschlossener Widerstände.
Dabei müssen zur Erzielung eines z\veckmässigen Umschaltvorganges, bei dem weder eine Unterbrechung des Betriebsstromes noch eine Kurzschliessung zweier Anzapfungen er folgen darf, die Hauptkontakte, sowie die Hilfskontakte nebst Widerständen in .einer bestimmten Reihenfolge zusammenarbeiten. Bei :der Verwendung von ohmschen Über scha.ltwi.derständen, die infolge ihrer ge ringen Wärmekapazität .dem Betriebsstrom und Ausgleichsstrom nicht lange ausgesetzt werden dürfen, ist es ausserdem dringend er wünscht, wenn die Umschaltung in dieser richtigen Reihenfolge ihrer Einzelschaltun gen in einem Zuge möglichst kurzzeitig von statten geht.
Die richtige Aufeinanderfolge der Einzelschaltvorgänge wird entweder durch ein entsprechendes Getriebe hervor gebracht, das die einzelnen Schaltelemente nacheinander in der vorgesehenen Weise be wegt, oder erfolgt auch dadurch, dass man die einzelnen Schaltelemente in dem der Schaltfolge entsprechenden Abstand auf einem Kontaktträger anbringt, ,der dann in einem Zuge von .Stufe zu Stufe bewegt wird. Der ersten Ausführungsart entsprechen die auf dem Markt befindlichen, meist für grö ssere Leistungen angewandten Stüfenschalt- einrichtungen mit getrenntem Stufenwähler und Lastschalter.
Der zweiten Ausführungs art entsprechen alle jene Stufenschalteinrich- tungen, bei denen die Haupt- und Vorkon- takte auf einem gemeinsamen Kontaktträger entlang den in einer geraden oder kreis förmigen Reihe angeordneten Transforma- torenanzapfungen von Stufe zu Stufe bewegt werden. Bei dieser Bewegung nehmen dann die Lastschalter die erforderlichen Einzel schaltvorgänge entsprechend der räumlichen Anordnung der zugehörigen Kontakte vor.
Diese letztere Ausführungsart ist zwar in ihrem Aufbau und ihren Bewegungselemen ten verhältnismässig einfach und dementspre chend billig herzustellen, hat aber aus fol gendem Grunde einen zu grossen Raum bedarf, der ihren Zusammenbau mit den An zapfungstransformatoren sehr erschwert und besonders bei Transformatoren kleiner Eigen- leistungen häufig zu einer unwirtschaft lichen Vergrösserung des Transformator gefässes führt. Der Grund hierzu ist in der Tatsache zu suchen, .dass alle nacheinander folgenden Schaltvorgänge während der Be wegung des gesamten Stufenschalters von einer Anzapfung zur andern vonstatten gehen müssen.
Der Abstand eines Anzapfungs- kontaktes von dem andern in der feststehen den Kontaktreihe kann also nicht so klein bemessen werden, wie es mit alleiniger Rück sicht auf die Differenzspannung möglich wäre, sondern der Abstand muss so gross sein, dass er ausserdem :der Summe der Schaltwege und der Kontaktbreiten aller von Stufe zu Stufe bewegten Haupt- und Hilfskontakte entspricht.
Der vorliegenden Erfindung .entsprechend kann diesem Mangel dadurch abgeholfen werden, dass die insgesamt für den Dauer betrieb und die Umschaltung benötigten Haupt- und Hilfskontakte in zwei Gruppen unterteilt werden, die abwechselnd nachein ander von Anzapfung zu Anzapfung bewegt werden. Man erreicht hierdurch, dass jeder Haupt- und Hilfskontakt sich nur so viel und nur in dem Zeitmoment zu bewegen hat, wie es mit Rücksicht auf die Schaltfolge not wendig ist. Jeder Kontakt bleibt also, wäh rend nicht er, sondern ein anderer Kontakt zu schalten hat, stehen.
Der Einfluss der Schaltwege auf den Abstand der An zapfungskontakte wird hierdurch auf die Hälfte herabgesetzt, wodurch auch gleich zeitig :die Länge der Kontaktreihe bezw. der Durchmesser des Kontaktkreises erheblich verkleinert werden kann.
Eine weitere Möglichkeit zur Verkleine rung des Abstandes der Anzapfungskoutakte bieten verschiedene Ausführungsarten der Erfindung durch die Art,der Bewegung der Haupt- und Hilfskontakte mit Hilfe eines oder mehrerer Exzentertriebe. Durch diese Exzentertriebe werden die Haupt- und Hilfs- kontakte nicht in der Ebene der Kontakt fläche von einem Anzapfungskontakt zum nächsten verschoben, sondern in der Richtung des Kontaktdruckes von dem Anzapfungs- kontakt abgehoben,
im Bogen zum nächsten Anzapfungskontakt hingebracht und dort wieder in der Richtung des Kontaktdruckes aufgesetzt. Während also im ersteren Falle in jeder Zwischenstellung der bewegliche Kontakt mit seiner vollen Breite den vor handenen Abstand der Anzapfungskontakte vermindert, geschieht dies im zweiten Falle nicht, wodurch der Kontaktabstand entspre chend kleiner gehalten werden kann.
In Fig. 1 ist schematisch eine Stufen schalteinrichtung zur Umschaltung von sechs am Wicklungsende angebrachten Anzapfun- gen 1-6 dargestellt, die aus zwei getrennt voneinander bewegbaren Kontaktgruppen be steht. In der gezeichneten Stellung I ist die Ableitung A durch den Hauptkontakt H der untern Gruppe mit der Anzapfung 1 fest verbunden.
Die Hilfskontakte .h, und h2 in der obern Gruppe, .die über Widerstände W, und W2 ebenfalls mit der Ableitung A ver bunden sind, stehen im Dauerbetrieb in der gezeichneten Zwischenstellung zwischen dem in Betrieb befindlichen Kontakt 1 und den benachbarten Kontakten 6 bezw. 2.
Soll jetzt die Umschaltung von der An zapfung 1 zur Anzapfung 2 erfolgen, so wird zunächst nur .die obere Kontaktgruppe mit den Hilfskontakten h, und h,, im Uhr zeigersinn bewegt, bis über die Widerstände, wie in Stellung II .gezeichnet, eine Hilfs verbindung von 1 nach 2 hergestellt ist.
Während des Bestehens dieser Hilfsverbin dung kann der Hauptkontakt H in der untern Gruppe von 1 nach 2 (Stellung HI) bewegt werden, ohne dass eine Unterbrechung des Betriebsstromes eintritt. Nach Vornahme dieser Umschaltung kann durch Weiter bewegen der Hilfskontakte in der obern Gruppe im Uhrzeigersinn die in .Stellung IV .gezeichnete neue Dauerbetriebsstellung her- bestellt werden.
Die abwechselnde Nachein- anderfolo-e der .Schaltbewegungen in den bei den Kontaktgruppen hat in diesem Falle dazu geführt, dass Leerbewegungen von Kon- laktcn vermieden werden, solange sie nicht. selbst zu arbeiten hatten.
Durch eine verhältnismässig einfache Ver mehrung der Haupt- und Hilfskontakte lässt sich die vorbeschriebene, aus zwei abwech selnd bewegten Kontaktgruppen bestehende Stufenschalteinrichtung auch für die Um schaltung der in der Wicklungsmitte bezw. am Wicklungsnullpunkt angebrachten An- za.pfungen eines Stufentransformators ver wenden. Fig. 2 zeigt - wiederum in schema tischer Darstellung - den Anwendungsfall für Schaltungen in der Wicklungsmitte. Die links gezeichnete Phasenwicklung besteht aus zwei Hälften, :die an dem einander zugekehr ten Ende in symmetrischer Weise mit An zapfungen versehen sind.
Die wiederum aus zwei Kontaktgruppen bestehende Stufen schalteinrichtung hat den Zweck, im Dauer betrieb je zwei Anzapfungen der beiden Wieklungshälften miteinander zu verbinden und zum Zwecke der Spannungsänderung abwechselnd in je einer Wicklungshälfte den Wechsel zweier Anzapfungen vorzunehmen. Die Anzapfungen der beiden Wicklungs hälften sind deshalb ihrer Reihenfolge nach abwechselnd in der Kontaktreihe angebracht.
In der gezeichneten Stellung I sind .die bei den Anzapfungskontakte 3 und 4 durch die beiden Hauptkontakte Hl und H2 der linken Gruppe miteinander verbunden. Der .Strom durchfliesst also nur die dickgezeichneten Wicklungsteile. Soll .die Spannung um eine Stufe erhöht werden, so erreicht man dies flurch eine Linksdrehung der vorgenannten Kontaktgruppe, bis sie die Anzapfungskon- ta.kte 2 und 3 miteinander verbindet.
Die zwischen den Anzapfungen 2 und 4 gelegene Wicklungsgruppe wird dadurch zusätzlich in den Stromkreislauf eingeschaltet. Elektro technisch gesehen handelt es sich bei dieser Umschaltung nur um eine Vertauschung der Verbindung des Anzapfungskontaktes 3 der untern Wicklungshälfte mit den Anzapfungs- kontakten 2 und 4 der obern Wicklungs hälfte. Die eigentliche Umschaltung geht also zwischen den Kontakten 2 und 4 in -der gleichen Wicklungshälfte vonstatten, wäh rend der Kontakt 3 als Ableitung .dient.
Um diese Vertauschung ohne Betriebs unterbrechung vornehmen zu können, haben die Hilfskontakte H, h, und h2 .der rechten Kontaktgruppe in der Stellung II eine Widerstandsverbindung zwischen der in Be trieb bleibenden Anzapfung 3 und den zu wechselnden Anzapfungen 2 und 4 her gestellt. Während des Bestehens dieser Hilfs verbindung können die Hauptkontakte H, und HZ die Verbindung 3-4 gegen die Ver bindung 3-2 vertauschen, was in Stellung III geschehen ist.
Die Hilfsverbindung der rechten Kontaktgruppe kann nun aufgehoben werden, und die Hilfskontakte H, sowie hl und h2 können in die in Stellung IV ge zeichnete Mittelstellung gebracht werden, die sie während des Dauerbetriebes einhalten.
Für die Umschaltung der am Nullpunkts ende dreier Phasenwicklungen angebrachten Anzapfungen können grundsätzlich die bis her beschriebenen Stufenschalteinrichtungen, insbesondere die nach Fig. 1, angewandt wer den. Hierbei muss man allerdings für jede Phase je eine besondere Stufenschalteinrich- tung anordnen.
Will man aus Ersparnis gründen die drei Stufenschalteinrichtungen der drei Phasen, .die ja an den beweglichen Kontakten keine Spannungsdifferenz auf weisen, da diese mit der Nullpunktsableitung verbunden sind, miteinander vereinigen, so braucht man nur die Zahl der Kontakte in jeder der beiden Kontaktgruppen der Fig. 1 zu verdreifachen. Bei dieser Anordnung wer den dann selbstverständlich die Anzapfungen aller drei Phasen zur gleichen Zeit um- geschaltet.Wir erhalten also eine sogenannte symmetrische Phasenschaltung.
Will man eine unsymmetrische Phasen schaltung erreichen, die wegen der geringen Anzahl von Anzapfungen bei gleichem Regel bereich billiger wird, so kann man gemäss Fig. 3 die Anzapfungen der ' drei Phasen- wicklungen abwechselnd nacheinander in einer Reihe anordnen und bei der Bewegung der Stufenschalteinrichtung jeweils nur eine Umschaltung in einer Phasenwicklung vor nehmen.
In der gezeichneten Stellung I sind die Anzapfungen u., v3, w3 durch die drei Hauptkontakte Hl, H=, H3 untereinander ver bunden. Der Betriebsstrom fliesst also nur durch die dickgezeichneten Wicklungsteile. Die nicht gezeichnete Nullpunktsableitung, die an .den vereinigten Hauptkontakten H', H_, H3 angebracht werden kann, wird nur im Erdschlussfalle beansprucht.
Durch eine Linksdrehung der vorgenannten drei Haupt kontakte in die Stellung III kann man nun einen Wechsel der Anzapfungen u3 und U4 der Phasenwicklung U vornehmen, während die Kontakte v3 und w, der beiden andern Phasenwicklungen nach wie vor in Betrieb bleiben.
Der unterbrechungslosen Vornahme dieser Umschaltung aus Stellung I in Stellung III dienen die in der obern Kontaktgruppe ent haltenen vier Hilfskontakte H, H sowie h, und hl. Die beiden Hilfskontakte H werden zunächst, wie in Stellung II gezeichnet, mit den in Betrieb bleibenden Anzapfungen v3 und av, verbunden, während die Hilfskon takte h,
und h2 über ihre Widerstände W1 und W2 die beiden zu wechselnden An zapfungen u3 und u4 miteinander verbinden. Während die obere Kontaktgruppe diese Hilfsverbindung herstellt (Stellung II), ist nun die untere Kontaktgruppe imstande, in die gewünschte Stellung III umzuschalten, worauf dann die Hilfskontaktgruppe ihre Mittelstellung für den Dauerbetrieb wieder einnehmen kann.
Ausser der Folge der Schaltungsänderun- gen ist aus der Fig. 3 auch die Kinematik ersichtlich, mit Hilfe deren die abwechselnde Schaltfolge von Stellung I bis III hervor gebracht wird. Sowohl die untere, als auch die obere Kontaktgruppe werden durch je einen Exzentertrieb El bezw. E2 bewegt, die untereinander um<B>180'</B> versetzt sind.
Im ge zeichneten Falle bewegen die beiden Exzenter- triebe zwei mit 11 Zahnlücken versehene Iso- lierscheiben, die die beiden Kontaktgruppen tragen, entlang der 12 im Kreise angeord neten Wicklungsanzapfungen. Bei jeder Voll umdrehung der beiden Exzenter findet so eine Progression der beiden Kontaktgruppen um eine Anzapfungsteilung entsprechend der Zahnzahldifferenz (12 Aussenzähne minus 11 Innenzahnlücken) statt.
Durch die gegen seitige Versetzung der beiden Exzenter E, und EZ um<B>180'</B> wechselt sich die Bewegung der untern und obern Kontaktgruppe bei dieser Verschiebung von einer Anzapfung zur andern entsprechend den Stellungen I bis III ab.
Zunächst bewegt sich die obere Hilfs- kontaktgruppe aus Stellung I in Stellung II, und während diese fast stehen bleibt, wech selt die untere Hauptkontaktgruppe aus Stel lung I nach Stellung III, woran anschliessend sich die obere Hilfskontaktgruppe wieder aus Stellung II in Stellung III weiterbewegt.
Aus den in Fig. 3 gezeichneten .Stellungen geht ferner hervor, dass infolge der Exzenter bewegung die Haupt- und Hilfskontakt gruppen nicht mehr eine Schiebebewegung von einer Anzapfung zur andern vornehmen, sondern dass sich vielmehr jeder einzelne Kontakt in Richtung des Kontaktdruckes von seinem Anzapfungskontakt abhebt und sich im Bogen zum nächsten Anzapfungs- kontakt hinbewegt.
Dadurch ist auch er reicht, dass die Haupt- und Hilfskontakte bei ihrer Bewegung und in der Dauerstellung niemals den notwendigen Kontaktabstand zwischen den benachbarten Anzapfungskon- takten vermindern. Bei dieser Bewegungsart der beiden Kontaktgruppen mit Hilfe der Exzentertriebe E, und E: kann also der<B>Ab-</B> stand der Anzapfungskontakte untereinander allein nach der notwendigen Überschlags entfernung bemessen werden. Die Länge der Kontaktreihe bezw. der Durchmesser des Kontaktkreises wird hierdurch auf ein Min destmass herabgesetzt.
Die gleiche Antriebs kinematik lässt sich für alle in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Schaltungen verwenden.
Einen Spezialfall der Antriebskinematik; bei dem anstatt zweier um<B>180'</B> gegenein ander versetzter, zur abwechselnden Bewe- gung der beiden Kontaktgruppen dienender Exzentertriebe nur ei)?<I>.</I> solcher Exzentertrieb angewandt ist, stellt Fig. 4 dar. Anstatt der Exzenter hat man hier .die beiden Kontakt grupper um 180 gegeneinander versetzt.
Das kann man nun in :Spezialfällen machen, in denen eine Hälfte des Kontaktkreises zur Unterbringung der Anzapfungskontakte aus reicht, so dass man, wie in Fig. 4 gezeichnet, in der andern Hälfte die gleichen Kontakte noch einmal anbringen kann.
Solche Spezial fälle sind unter anderem auch dann gegeben, wenn man zum Beispiel eine Kommutierung vornehmen, das heisst durch einen Strom- wen.deschalter in der neutralen Stellung die zwischen den Anzapfungen 1 und 6 liegende Stufenwicklung einmal in spannungserhöhen dem und das andere Mal in spannungs erniedrigendem Sinne mit der Hauptwick lung verbinden will, oder wenn man so wenig Anzapfungen an der Wicklung hat,
dass man auf der einen Kontaktkreishälfte die mit den Anzapfungen direkt verbundenen Kontakte und auf .der andern Kontaktkreishälfte die dazugehörigen, mit den Anzapfungen über Widerstände verbundenen Kontakte anordnet, so dass die beiden Kontaktgruppen des Last umschalters mit der Ableitung direkt ver bunden werden können.
In Fig.4 arbeiten die Hilfskontakte hl und lzz nur mit der rechten Hälfte und der Hauptkontakt H nur mit der linken Hälfte des Kontaktkreises zusammen. Der Umschalt vorgang aus Stellung I nach Stellung III ist nun folgender: In der Stellung I ist die Anzapfung 4 in Betrieb und durch den lin ken Hauptkontakt<I>H</I> mit der Ableitung<I>A</I> direkt verbunden.
Eine Rechtsdrehung :des Exzentertriebes E bringt die beiden Hilfs kontakte hl und la", die über Widerstände W1 und W; mit der Ableitung A verbunden sind, mit: den Anzapfungen 4 bezw. 3 in Verbindung, wenn der Hauptkontakt H die Ableitung 4 verlassen will.
In der gezeichneten Stellung II halten die Hilfskontakte 12.1 und L die Wider standsverbindung zwischen den beiden zu wechselnden Anzapfungen 3 und 4, sowie der Ableitung A aufrecht, während sich der Haupt- kontakt H gerade in der Mitte seiner Bewe gung von 4 nach 3 befindet. Hat der Haupt kontakt H bei der Weiterdrehung des Exzen ters E die Anzapfung 3 erreicht, so können die Hilfskontakte die Widerstandsverbindung zwischen den gewechselten Kontakten auf heben und in ihre in Stellung III gezeichnete Mittelstellung gehen.
Eine andere Antriebsart, bei der man auch mit einem Exzentertrieb auskommt, und dabei doch die beiden Kontaktgruppen ab- [email protected] bewegt, zeigt die Fig. 5. Auf der rechten Seite ist der Exzenter E, der .die Fünfzahnscheibe F innerhalb des sechs teiligen Anzapfungskontaktkreises 1-6 be wegt. in drei charakteristischen Stellungen gezeichnet.
Die Stellungen I und III sind die Dauerbetriebsstellungen, in denen die lin den und rechten Kontaktgruppen die be triebsmässig miteinander zu verbindenden An- za.pfungen 3 und 4 bezw. 3 und 2 mitein ander verbinden. Die abwechselnde Bewe gung :der beiden Kontaktgruppen, trotz An wendung nur eines einzigen Exzentertriebes E, wird dadurch bewirkt, dass der Exzenter trieb auf der Scheibe F zwei um<B>180'</B> gegen einander versetzte Abtriebe A und B hat.
Der Abtrieb A greift in .einen Schlitz der linken Kontaktgruppe, während der Abtrieb B in einen Schlitz der rechten Kontaktgruppe eingreift, so dass .die beiden Kontaktgruppen jeweils entsprechend der Bewegung der bei den Abtriebe A und B um den Mittelpunkt des Kontaktkreises gedreht werden. Da sich nun infolge ihrer<B>180'</B> Versetzung die bei den Abtriebe abwechselnd bewegen, wie aus den gezeichneten Stellungen I bis III hervor geht, findet auch die gewünschte abwech selnde Bewegung der linken und rechten Kontaktgruppe statt. Von I nach 1I ist die rechte Kontaktgruppe fast stehen geblieben.
und es hat sich nur die linke Kontaktgruppe um eine Teilung weiterbewegt. Von II bis III ist die linke Kontaktgruppe fast stehen ge blieben, und die rechte Kontaktgruppe ist ihr in die gleiche Stellung gefolgt. Auch diese An triebsart lässt sich auf sämtliche in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Schaltungen anwenden. Die Fig. 5 zeigt ausser der veränderten Kinematik gegenüber den bisher beschrie benen .Stufenschalteinrichtungen auch eine andere Art der Verteilung von Haupt- und Hilfskontakten auf die beiden abwechselnd bewegten Kontaktgruppen.
Die grundsätz liche Schaltung ist wie in Fig. 2 beschrieben. Die Stufenschalteinrichtung dient also zur Verbindung der Anzapfungen zweier Wick lungshälften miteinander.
Jedoch enthält nicht die eine Kontaktgruppe alle Haupt kontakte und die andere alle Hilfskontakte, wie es bei der Stufenschalteinrichtung nach Fig. 2 der Fall ist, sondern beide Kontakt gruppen enthalten - allerdings in entgegen gesetzter Reihenfolge -,
je einen Haupt kontakt und einen Hilfskontakt mit zugehö rigem -Überschaltwiderstand. Im Gegensatz zu der Stufenschalteinrichtung nach Fig. 2 sind auch im Dauerbetrieb stets alle Haupt- und Hilfskontakte mit den in Betrieb befind lichen Anzapfungen verbunden.
Die Strom leitung von einer Anzapfung zur andern (3-4 in Stellung I) geht deshalb auch von einer Kontaktgruppe (H2 + h. nach Hl -f- h,) vonstatten. Die Umschaltung der bestehenden Verbindung 3-4 (Stellung I) zu der ge wünschten Verbindung 3-2 (Stellung III) erfolgt dadurch, dass zunächst die linke Kon taktgruppe um eine Teilung nach Stellung II fortbewegt wird.
Hierdurch wird zunächst die .direkte Verbindung mit der Änzapfung 4 aufgehoben, und es bleibt nur noch in der rechten Kontaktgruppe die Widerstandsver bindung über den Hilfskontakt h2. Dann wird aber ausserdem durch die linke Kontakt gruppe die Widerstandsverbindung über den Hilfskontakt lzl mit der Anzapfung 2 her gestellt.
In dieser Stellung II ist also jetzt die Anzapfung 3 über Widerstände mit den beiden benachbarten Anzapfungen 4 und 2 verbunden. Die Weiterbewegung der rechten Kontaktgruppe in Stellung III hebt nun die Widerstandsverbindung mit der bisherigen Anzapfung 4 auf und stellt mit Hilfe des Hauptkontaktes H2 die direkte Verbindung der Anzapfung 3 mit 2 her.
Der .gleiche Schaltgedanke ist auch auf die unsymmetrische, phasenweise abwech selnde Umschaltung der Anzapfungen am Nullpunkt eines Drehstromtransformators zu verwenden, wie sie anhand .der Fig. 3 schon einmal beschrieben wurde. Es ändert sich lediglich die Verteilung der Haupt- und Hilfskontakte in den beiden Kontaktgruppen der Stufen.schalteinrichtung in der Weise, wie sie aus Fig. 6. zu ersehen ist.
Aus :dieser räumlichen Darstellung, die ohne weitere Er klärung verständlich ist, ist unschwer zu er kennen, @dass der Umschaltvorgang .genau wie bei der eben beschriebenen Stufenschaltein- richtung Fig. 5 vonstatten geht. Entsprechend der Tatsache, dass zu den zwei miteinander zu verbindenden Wicklungsteilen noch eine dritte hinzugekommen ist, ist :die Zahl der Hauptkontakte um je einen in jeder Kontakt gruppe vermehrt worden. Die Hilfskontakte und Überschaltwiderständ-e sind jedoch unver ändert beibehalten worden.
Da es, wie eingangs erwähnt, wünschens wert ist, dass die Umschaltung so kurzzeitig wie möglich erfolgt, ist es zweckmässig, die beiden Kontaktgruppen durch einen Feder kraftspeieher kurzzeitig und nach erfolgter Auslösung unaufhaltsam zu bewegen. In der Dauerstellung müssen hierbei die zu be wegenden Konstruktionselemente durch ent sprechend ausgebildete Klinken so lange fest gehalten werden, bis diese nach Aufziehen des Federkraftspeichers von der Antriebsseite her ausgelöst werden.
Stufensöhalteinriehtung for uninterrupted switching of the taps of one or more windings of a step transformer under load. Most of the tap changers known to date for tap transformers use resistors connected to auxiliary contacts for uninterrupted switching of the operating current from one tap to the other.
In order to achieve a normal switching process, in which neither an interruption of the operating current nor a short-circuiting of two taps must take place, the main contacts and the auxiliary contacts and resistors must work together in a certain order. When using ohmic switchover resistors which, due to their low heat capacity, must not be exposed to the operating current and equalizing current for a long time, it is also urgently desirable if the switchover occurs in the correct sequence of their individual switchings in one go as short as possible.
The correct sequence of the individual switching operations is brought out either by a corresponding gear that moves the individual switching elements one after the other in the intended manner, or by attaching the individual switching elements to a contact carrier at the distance corresponding to the switching sequence, which then is moved in one step from level to level. The step switching devices with separate step selector and load switch that are usually used for higher capacities correspond to the first type of design.
The second embodiment corresponds to all those step switching devices in which the main and pre-contacts are moved from step to step on a common contact carrier along the transformer taps arranged in a straight or circular row. During this movement, the load switches then make the necessary individual switching operations according to the spatial arrangement of the associated contacts.
This latter embodiment is relatively simple in its structure and its movement elements and accordingly cheap to manufacture, but for the following reasons it requires too much space, which makes it very difficult to assemble it with the tapping transformers, and this is particularly common with transformers with low intrinsic power leads to an uneconomical enlargement of the transformer vessel. The reason for this is to be found in the fact that all successive switching operations must take place during the movement of the entire tap changer from one tap to the other.
The distance between one tapping contact and the other in the fixed row of contacts cannot be as small as would be possible with the sole consideration of the differential voltage, but the distance must be so large that it is also: the sum of the switching paths and corresponds to the contact widths of all main and auxiliary contacts moved from step to step.
According to the present invention, this deficiency can be remedied by dividing the main and auxiliary contacts required overall for continuous operation and switching into two groups, which are alternately moved one after the other from tap to tap. This ensures that each main and auxiliary contact only has to move as much and only in the moment as it is necessary with regard to the switching sequence. So every contact remains while not he, but another contact has to switch.
The influence of the switching paths on the distance between the tap contacts is hereby reduced to half, which means that at the same time: the length of the row of contacts or. the diameter of the contact circle can be reduced considerably.
Another possibility for reducing the distance between the tapping couts is offered by various embodiments of the invention by the way in which the main and auxiliary contacts are moved with the aid of one or more eccentric drives. Due to these eccentric drives, the main and auxiliary contacts are not shifted from one tapping contact to the next in the plane of the contact surface, but are lifted from the tapping contact in the direction of the contact pressure.
brought in an arc to the next tapping contact and placed there again in the direction of the contact pressure. So while in the former case in each intermediate position of the movable contact with its full width reduces the existing distance between the tapping contacts, this does not happen in the second case, whereby the contact distance can be kept accordingly smaller.
In Fig. 1, a step switching device for switching over six taps 1-6 attached to the winding end is shown schematically, which is made up of two separately movable contact groups. In the position I shown, the line A is permanently connected to the tap 1 through the main contact H of the lower group.
The auxiliary contacts .h, and h2 in the upper group, .the via resistors W, and W2 are also connected to the derivation A, are in continuous operation in the intermediate position between the operating contact 1 and the adjacent contacts 6 respectively. 2.
If you want to switch from tap 1 to tap 2, initially only the upper contact group with auxiliary contacts h and h is moved clockwise until an auxiliary passes through the resistors, as shown in position II connection from 1 to 2 is established.
While this auxiliary connection exists, the main contact H in the lower group can be moved from 1 to 2 (position HI) without the operating current being interrupted. After this changeover, the new permanent operating position shown in position IV can be established by moving the auxiliary contacts in the upper group clockwise.
The alternating succession of the switching movements in the contact groups has in this case meant that idle movements of contacts are avoided as long as they do not. had to work themselves.
By a relatively simple increase in the main and auxiliary contacts, the above-described tap changer consisting of two alternately moving contact groups can also be used for switching the respectively in the middle of the winding. Use the taps of a step transformer attached to the winding zero point. Fig. 2 shows - again in a schematic representation - the application for circuits in the middle of the winding. The phase winding shown on the left consists of two halves: which are provided with taps at the end facing each other in a symmetrical manner.
The stage switching device, which in turn consists of two contact groups, has the purpose of connecting two taps of the two halves of the cradle with each other during continuous operation and alternating two taps in each winding half for the purpose of changing the voltage. The taps of the two winding halves are therefore alternately placed in the row of contacts in their order.
In the position shown I are connected to the tap contacts 3 and 4 by the two main contacts Hl and H2 of the left group. The current only flows through the winding parts shown in bold. If the voltage is to be increased by one level, this can be achieved by turning the aforementioned contact group to the left until it connects the tapping contacts 2 and 3 with one another.
The winding group located between the taps 2 and 4 is thereby additionally switched into the electrical circuit. From an electrical engineering point of view, this switchover is only a reversal of the connection of the tap contact 3 of the lower winding half with the tapping contacts 2 and 4 of the upper winding half. The actual switching takes place between contacts 2 and 4 in the same winding half, while contact 3 serves as a derivative.
In order to be able to do this exchange without interrupting operation, the auxiliary contacts H, h, and h2. Of the right contact group in position II have established a resistance connection between the tap 3 that is still in operation and the taps 2 and 4 to be changed. While this auxiliary connection exists, the main contacts H and HZ can swap the connection 3-4 against the connection 3-2, which has happened in position III.
The auxiliary connection of the right contact group can now be canceled, and the auxiliary contacts H, as well as hl and h2 can be brought into the middle position drawn in position IV, which they maintain during continuous operation.
For switching over the taps attached to the zero end of three phase windings, the tap changers described up to now, in particular those according to FIG. 1, can basically be used. In this case, however, a special step switching device must be arranged for each phase.
If one wants to establish the three step switching devices of the three phases, which have no voltage difference at the movable contacts because they are connected to the zero point derivation, one only needs the number of contacts in each of the two contact groups in Fig 1. Triple. With this arrangement, of course, the taps of all three phases are switched at the same time. So we get a so-called symmetrical phase connection.
If you want to achieve an asymmetrical phase circuit, which is cheaper because of the small number of taps with the same control range, you can arrange the taps of the three phase windings alternately in a row and each time the tap changer moves only make one switch in a phase winding.
In the position shown I, the taps u., V3, w3 are connected to each other by the three main contacts Hl, H =, H3. The operating current therefore only flows through the thick winding parts. The zero point derivation (not shown), which can be attached to the combined main contacts H ', H_, H3, is only used in the event of an earth fault.
By turning the aforementioned three main contacts to position III, you can now change the taps u3 and U4 of the phase winding U, while the contacts v3 and w of the two other phase windings remain in operation.
The uninterrupted implementation of this switchover from position I to position III are provided by the four auxiliary contacts H, H and h, and hl contained in the upper contact group. The two auxiliary contacts H are first connected to the taps v3 and av that remain in operation, as shown in position II, while the auxiliary contacts h,
and h2, via their resistors W1 and W2, connect the two taps to be changed to u3 and u4 with one another. While the upper contact group establishes this auxiliary connection (position II), the lower contact group is now able to switch to the desired position III, whereupon the auxiliary contact group can resume its central position for continuous operation.
In addition to the sequence of shift changes, FIG. 3 also shows the kinematics with the aid of which the alternating shift sequence from position I to III is brought about. Both the lower and the upper contact group are respectively by an eccentric drive El. E2 moved, which are offset from one another by <B> 180 '</B>.
In the case shown, the two eccentric drives move two insulating disks provided with 11 tooth gaps, which carry the two contact groups, along the 12 winding taps arranged in a circle. With each full rotation of the two eccentrics, there is a progression of the two contact groups by one tapping division corresponding to the difference in the number of teeth (12 external teeth minus 11 internal tooth gaps).
Due to the mutual displacement of the two eccentrics E and EZ by <B> 180 '</B>, the movement of the lower and upper contact group alternates with this displacement from one tap to the other according to the positions I to III.
First, the upper auxiliary contact group moves from position I to position II, and while it almost stops, the lower main contact group changes from position I to position III, after which the upper auxiliary contact group moves again from position II to position III.
From the .Stellungen drawn in Fig. 3 it can also be seen that due to the eccentric movement, the main and auxiliary contact groups no longer make a sliding movement from one tap to the other, but rather that each individual contact in the direction of the contact pressure stands out from its tap contact and moves in an arc to the next tap contact.
As a result, it is also sufficient that the main and auxiliary contacts never reduce the necessary contact distance between the adjacent tapping contacts when they are moving and in the permanent position. With this type of movement of the two contact groups with the help of the eccentric drives E and E: the distance between the tapping contacts can be measured solely according to the necessary rollover distance. The length of the contact row respectively. the diameter of the contact circle is thereby reduced to a minimum.
The same drive kinematics can be used for all circuits shown in FIGS.
A special case of drive kinematics; In which instead of two eccentric drives which are offset by <B> 180 '</B> and are used for the alternating movement of the two contact groups, only one such eccentric drive is used, is shown in FIG. 4 Instead of the eccentric, the two contact groups have been offset against each other by 180.
This can now be done in: Special cases in which one half of the contact circle is sufficient to accommodate the tapping contacts, so that the same contacts can be made in the other half as shown in FIG. 4.
Such special cases are also given, for example, when commutation is carried out, that is, by means of a Stromwen.deschalter in the neutral position, the step winding between the taps 1 and 6, once in voltage increase and the other time in voltage want to connect with the main winding in a degrading sense, or if you have so few taps on the winding,
that the contacts directly connected to the taps are placed on one half of the contact circle and the associated contacts connected to the taps via resistors on the other half of the contact circle, so that the two contact groups of the load switch can be connected directly to the down conductor.
In Fig. 4 the auxiliary contacts hl and lzz only work together with the right half and the main contact H only with the left half of the contact circle. The switching process from position I to position III is now as follows: In position I, the tap 4 is in operation and is directly connected to the lead <I> A </I> through the left main contact <I> H </I> .
A clockwise rotation: the eccentric drive E brings the two auxiliary contacts hl and la ", which are connected to the lead A via resistors W1 and W; with: the taps 4 and 3, respectively, when the main contact H wants to leave the lead 4 .
In the drawn position II, the auxiliary contacts 12.1 and L maintain the resistance connection between the two taps 3 and 4 to be changed, as well as the lead A, while the main contact H is in the middle of its movement from 4 to 3. If the main contact H has reached the tap 3 as the eccentric E continues to rotate, the auxiliary contacts can lift the resistance connection between the changed contacts and move into their center position drawn in position III.
Another type of drive, in which one can get by with an eccentric drive, and yet moves the two contact groups ab- [email protected], is shown in FIG. 5. On the right is the eccentric E, the .the five-toothed disk F within the six part tap contact circuit 1-6 be moved. drawn in three characteristic positions.
The positions I and III are the permanent operating positions, in which the lin and right contact groups the Za.pfungen 3 and 4 respectively. Connect 3 and 2 together. The alternating movement of the two contact groups, despite the use of only a single eccentric drive E, is caused by the fact that the eccentric drive on disk F has two outputs A and B offset from each other by <B> 180 '</B>.
Output A engages in a slot in the left contact group, while output B engages in a slot in the right contact group, so that the two contact groups are rotated around the center of the contact circle in accordance with the movement of outputs A and B. Since, as a result of their <B> 180 '</B> offset, the drives move alternately, as can be seen from the positions I to III shown, the desired alternating movement of the left and right contact groups also takes place. From I to 1I, the right contact group has almost stopped.
and only the left contact group has moved one pitch. From II to III the left contact group almost stopped and the right contact group followed it into the same position. This mode of operation can also be applied to all of the circuits shown in FIGS. In addition to the changed kinematics compared to the previously described step switching devices, FIG. 5 also shows a different type of distribution of main and auxiliary contacts to the two alternately moving contact groups.
The basic circuit is as described in FIG. The tap changer is used to connect the taps of two winding halves to each other.
However, one contact group does not contain all the main contacts and the other all auxiliary contacts, as is the case with the tap changer according to FIG. 2, but both contact groups contain - albeit in the opposite order -
One main contact and one auxiliary contact each with an associated switching resistor. In contrast to the step switching device according to FIG. 2, all main and auxiliary contacts are always connected to the taps in operation, even in continuous operation.
The current line from one tap to another (3-4 in position I) therefore also goes from a contact group (H2 + h. To Hl -f- h,). Switching from the existing connection 3-4 (position I) to the desired connection 3-2 (position III) is done by first moving the left contact group by one division to position II.
This initially removes the direct connection with the tap 4, and only the resistance connection via the auxiliary contact h2 remains in the right contact group. Then, however, the resistor connection via the auxiliary contact lzl with the tap 2 is also made by the left contact group.
In this position II, the tap 3 is now connected to the two adjacent taps 4 and 2 via resistors. Moving the right contact group to position III removes the resistance connection with the previous tap 4 and establishes the direct connection between tap 3 and 2 with the help of main contact H2.
The same switching concept can also be used for the asymmetrical, phase-wise alternating switching of the taps at the zero point of a three-phase transformer, as has already been described with reference to FIG. The only thing that changes is the distribution of the main and auxiliary contacts in the two contact groups of the stages switching device in the manner shown in FIG. 6.
From: this spatial representation, which can be understood without further explanation, it is easy to see that the switching process takes place exactly as with the step switching device Fig. 5 just described. Corresponding to the fact that a third one has been added to the two winding parts to be connected to one another, the number of main contacts has been increased by one in each contact group. The auxiliary contacts and transition resistors have, however, been retained unchanged.
Since it is desirable, as mentioned at the beginning, that the switchover takes place as briefly as possible, it is advisable to move the two contact groups briefly and unstoppably by means of a spring force storage device. In the permanent position, the construction elements to be moved must be held firmly by appropriately trained pawls until they are triggered by the drive side after pulling up the spring force accumulator.