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Die Erfindung betrifft einen Lastumschalter für einen Stufenschalter mit für jede Phase leistungslos schaltenden Dauerhauptkontakten.
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Es ist langjähriger Stand der Technik, an Lastumschaltern von Stufenschaltern zwei Dauerhauptkontakte vorzusehen, die im stationären Betrieb den Dauerstrom der jeweils geschalteten Seite A oder B des Lastumschalters führen und damit die eigentlichen Schaltkontakte des Lastumschalters entlasten. Zu Beginn jeder Umschaltung, d. h. jeder Betätigung des Lastumschalters, öffnet als erstes der bisher den Strom führende Dauerhauptkontakt, der Strom wird auf die Schaltkontakte des Lastumschalters kommutiert; nach Beendigung der gesamten Lastumschaltung schließt dann der andere Dauerhauptkontakt und übernimmt den Dauerstrom wieder.
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Eine konstruktive Ausführung eines gattungsgemäßen Lastumschalters mit für jede Phase elektrisch leistungslos schaltenden Dauerhauptkontakten ist aus der
DE 103 12 176 B3 bekannt, wobei jedes der Dauerhauptkontaktpaare einen gemeinsamen, elektrisch leitendeten Dauerhauptkontakt aufweist, der in zwei verschiedene Endstellungen verschenkbar ist und damit die jeweiligen Dauerhauptkontaktpaare im stationären Betrieb alternativ überbrückt. Dazu ist im Inneren des Lastumschalters eine zentrisch verlaufende Schaltwelle angeordnet, durch die der bewegliche, elektrisch leitende und als Überbrückungskontakt ausgebildete Dauerhauptkontakt betätigbar ist. Jedes Dauerhauptkontaktpaar besteht aus einem ersten und einem zweiten Dauerhauptkontakt, die voneinander elektrisch isoliert sind. Der eine dieser ersten Dauerhauptkontakte ist mit der einen Seite A, der andere dieser ersten Dauerhauptkontakte mit der anderen Seite B des Lastumschalters elektrische verbunden. Die beiden zweiten Dauerhauptkontakte sind mit einer gemeinsamen Lastableitung des Lastumschalters dauerhaft verbunden, da die Auflaufflächen des beweglichen Dauerhauptkontaktes derart ballig dimensioniert sind, dass sie beim Verschwenken des Dauerhauptkontaktes um sein Lager ständig mit den beiden zweiten Dauerhauptkontakten beider Dauerhauptkontaktpaare, die mit der Lastableitung elektrisch verbunden sind, in Kontakt bleiben; dies erfolgt in Form eines Gleitens bzw. Abwälzens. Es besteht damit also eine permanente elektrische Verbindung des beweglichen Dauerhauptkontaktes zur Lastableitung, unabhängig von der Stellung des beweglichen Dauerhauptkontaktes. Im Gegensatz dazu sind die beiden jeweils darunter angeordneten Kontaktflächen des beweglichen Dauerhauptkontaktes derart ausgebildet, dass sie nur beim Verschwenken des beweglichen Dauerhauptkontaktes in einer seiner beiden Endlagen in Kontakt mit den jeweils korrespondierenden festen ersten Dauerhauptkontakten in Kontakt gelangen.
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Die Betätigung des beweglichen Dauerhauptkontaktes erfolgt durch eine Betätigungslasche, die eine Führung in Form eines Langlochs aufweist und durch Befestigungsmittel angelenkt ist. In der Führung läuft ein Betätigungszapfen einer Umlenkkurbel, die wiederum um einen Drehpunkt gelagert ist. An ihrem freien Ende weist die Umlenkkurbel eine Kontur auf, die aus Rolleneingriffen sowie einer dazwischen befindlichen Sperrkontur besteht.
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Damit sind in der
DE 103 12 176 B3 zwei hintereinander geschaltete Kurbelantriebe zur Dauerhauptkontaktbetätigung funktional notwendig, die konstruktiv bedingt toleranzbehaftet sein können und zudem die Führung der Umlenkkurbel während der eigentlichen Umschaltung rein über einen nur kleinen Kreissektor einer reibenden, an der Stirnseite der Antriebsscheibe vorgesehenen, Sperrkontur bewerkstelligen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, einen Lastumschalter für einen Stufenschalter anzugeben, bei dem die Dauerhauptkontaktpaarungen eine erhöhte dielektrische Spannungsfestigkeit zwischen den einzelnen spannungstragenden Bauteilen, bei gleichzeitig mechanisch vereinfachter Konstruktion, aufweisen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Lastumschalter für einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin, die festen Dauerhauptkontakte der Seite A oder B des Lastumschalters mittels eines beweglichen schienenförmigen Dauerhauptkontaktes zu beschalten, der nur in seinen jeweiligen Endlagen eine elektrische Verbindung mit den jeweils korrespondierenden Dauerhauptkontakten der Lastableitung herstellt und zudem nur eine einzige Umlenkung zur Betätigung vorsieht, die die jeweils federnd angelenkten mehreren Kontaktlamellen des entsprechenden festen Dauerhauptkontaktes rein drückend beschaltet. Es ist also damit gerade nicht, wie nach dem Stand der Technik, die Lastableitung während des kompletten Umschaltvorgangs über zumindest einen Teilbereich des beweglich verschwenkbaren Dauerhauptkontaktes mit diesem elektrisch verbunden, sondern nur in den jeweiligen Endlagen der Umschaltung. Die räumlichen Abstände zwischen den stromtragenden Bauteilen, insbesondere der Abstand zwischen den Auflaufflächen des beweglichen Dauerhauptkontaktes und den Kontaktlamellen des korrespondierenden festen Dauerhauptkontaktes der jeweils nicht beschalteten Seite, erhöhen sich im stationären Betrieb durch den schienenförmig ausgeführten beweglichen Dauerhauptkontakt erheblich, da dieser im Vergleich zum Stand der Technik schmaler ausgeführt werden kann und damit eine größere Spannungsfestigkeit zwischen den spannungstragenden Bauteilen aufweist.
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Erfindungsgemäß ist der bewegliche schienenförmige Dauerhauptkontakt nur über eine einzige Umlenkung betätigbar, d. h. verschwenkbar. Hierfür ist eine aus zwei Einzelscheiben bestehende Antriebsscheibe vorgesehen, die jeweils um 120° Grad gegeneinander versetzte Rolleneingriffe aufweist, wobei diese, in Abhängigkeit der Schaltrichtung, mit an einer Schwinge des beweglichen Dauerhauptkontakts angeordneten Betätigungsrollen in Eingriff gebracht werden können, um den Dauerhauptkontakt damit in seine jeweilige Endlage zu verschwenken, derart, dass die jeweils federnd angelenkten mehreren Kontaktlamellen des entsprechenden festen Dauerhauptkontaktes rein drückend beschaltet werden. Zudem laufen die Betätigungsrollen während der kompletten Umschaltung leichtgängig an der äußeren Stirnseite der jeweiligen Antriebsscheibe kontaktschlüssig entlang. Es findet damit also gerade keine reibende Sperrung in einer Mittelstellung statt, sondern eine leichte durchgängige Bewegung an der stirnseitigen Kontur der jeweiligen Antriebsscheibe.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der schienenförmige bewegliche Dauerhauptkontakt austauschbar ausgebildet. Dadurch wird im Falle eines Kontaktverschleißes eine einfache Möglichkeit geschaffen, den schienenförmigen beweglichen Dauerhauptkontakt zu warten bzw. zu ersetzen.
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Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 einen erfindungsgemäßen Lastumschalter mit Dauerhauptkontakten in schematischer, perspektivischer Darstellung, wobei aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit eine Reihe von Bauteilen und Schaltmitteln, die zur Erläuterung der Erfindung nicht unbedingt erforderlich sind, weggelassen sind
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2a bis 2c eine ebenfalls schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Lastumschalter mit Dauerhauptkontakten in verschiedenen Schaltungsstellungen.
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Tragendes Element des Lastumschalters ist eine Grundplatte 1, die für jede Phase die beweglichen Dauerhauptkontakte und die Mittel zu ihrer Betätigung aufnimmt und trägt. Hier ist nur ein solcher vollständiger Dauerhauptkontakt 2 dargestellt. Feste Dauerhauptkontaktpaare 3, 4 sind, mit diesem zusammenwirkend, an der inneren Wandung eines nicht dargestellten Ölgefäßes, das den gesamten Lastumschalter umschließt, befestigt. Dazu sind für jede Phase drei Kontaktträger 5, 6, 7 vorgesehen. An der linken Seite ist das erste feste Dauerhauptkontaktpaar 3, bestehend aus unten angeordneten festen ersten Dauerhauptkontakten 8, die mit der einen Seite A des Lastumschalters elektrisch in Verbindung stehen, und darüber angeordneten festen zweiten Dauerhauptkontakten 9, die zur gemeinsamen Lastableitung des Lastumschalters führen, angeordnet. Es ist zu sehen, dass jeder der festen Dauerhauptkontakte 8 bzw. 9 aus einer Vielzahl einzelner Kontaktlamellen 8.1 bzw. 9.1 besteht. Jede der Kontaktlamellen 8.1 bzw. 9.1 ist an einer Federschwinge 28 bzw. 29 befestigt, die um eine Achse 30 bzw. 31 federnd drehbar gelagert ist. Mittels nur angedeuteten Kontaktfedern 10 bzw. 11 sind die Kontaktlamellen 8.1 bzw. 9.1 ihrerseits wiederum federnd an der jeweiligen Federschwinge 28 bzw. 29 angelenkt. Auf der rechten Seite befindet sich das zweite feste Dauerhauptkontaktpaar 4. Dieses besteht ganz analog aus unten angeordneten festen ersten Dauerhauptkontakten 12, die mit der anderen Seite B des Lastumschalters elektrisch in Verbindung stehen und darüber angeordneten festen zweiten Dauerhauptkontakten 13, die zur gemeinsamen Lastableitung führen. Auch hierbei ist jeder der festen Dauerhauptkontakte 12 bzw. 13 aus einer Vielzahl einzelner Kontaktlamellen 12.1 bzw. 13.1 bestehend, die wiederum ganz analog durch nur angedeutete Kontaktfedern 14 bzw. 15 einzeln federnd an einer Federschwinge 32 bzw. 33, die ihrerseits um eine Achse 34 und eine in dieser Darstellung nicht sichtbaren Achse 35 drehbar gelagert, angelenkt sind. Die festen Dauerhauptkontakte 9 und 13 sind auf dem ersten elektrisch leitenden Kontaktträger 5 angeordnet und bilden die gemeinsame Lastableitung. Die festen Dauerhauptkontakte 8 sind auf dem zweiten Kontaktträger 6 angeordnet und mit der Seite A des Lastumschalters verbunden, und die festen Dauerhauptkontakte 12 sind, davon elektrisch isoliert, auf dem dritten Kontaktträger 7 angeordnet und mit der Seite B des Lastumschalters verbunden.
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Weiterhin ist ein gemeinsamer elektrisch leitender und als Kontaktschiene ausgebildeter beweglicher Dauerhauptkontakt 16 vorgesehen. Er besitzt im oberen Bereich an seiner linken Seite eine Auflauffläche 17, die mit den festen Dauerhauptkontakten 9 korrespondiert, sowie auf seiner rechten Seite eine Auflauffläche 18, die mit den festen Dauerhauptkontakten 13 korrespondiert. In seinem unteren Bereich weist er an der linken Seite eine in dieser Darstellung nicht zu sehende Kontaktfläche 19 auf, die mit den festen Dauerhauptkontakten 8 korrespondiert sowie an der rechten Seite ganz analog eine weitere Kontaktfläche 20, die ihrerseits mit den festen Dauerhauptkontakten 12 korrespondiert. Der bewegliche schienenförmige Dauerhauptkontakt 16 weist weiterhin ein Lager 21 auf, das mit einer nicht näher dargestellten Aufnahme zusammenwirkt, derart, dass der bewegliche Dauerhauptkontakt 16 in Längsachse des Lastumschalters um das Lager 21 herum verschwenkbar ist. Eine genauere Beschreibung des Verschwenkenvorgangs des Dauerhauptkontaktes 16 findet sich in Ausführungen zu 2 wieder.
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Die beiden Auflaufflächen 17 und 18 sind dabei nicht, wie nach dem Stand der Technik bekannt, ballig dimensioniert, so dass sie beim Verschwenken des beweglichen Dauerhauptkontaktes 16 um sein Lager 21 ständig mit den festen Dauerhauptkontakten 9 und 13 in Kontakt bleiben würden, sondern geradlinig schienenförmig, derart, dass sie nur beim Verschwenken des beweglichen Dauerhauptkontaktes 16 in eine seiner beiden Endlagen in Kontakt mit den jeweils korrespondierenden festen Dauerhauptkontakten 9 oder 13 in Kontakt gelangen. Damit findet während des eigentlichen Umschaltvorgangs des beweglichen Dauerhauptkontaktes 16 eine vollständige galvanische Trennung zwischen den beiden ersten Dauerhauptkontakt 8 bzw. 12 und dem jeweils korrespondierenden oberen zweiten Dauerhauptkontakt 9 bzw. 13 statt. Mit anderen Worten: Es besteht damit gerade keine permanente elektrische Verbindung des beweglichen Dauerhauptkontaktes 16 zur Lastableitung während des eigentlichen Umschaltvorgangs. Die potenzialmäßige Anlenkung während des Verschwenkens des Dauerhauptkontakts 16 übernimmt eine in dieser Darstellung nicht erkennbare ständige Verbindung zur Lastableitung.
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Die Betätigung des verschwenkbaren Dauerhauptkontaktes 16 erfolgt mittels einer aus zwei Einzelscheiben 23.1 und 23.2 bestehenden Antriebsscheibe 23, die jeweils um 120° Grad gegeneinander versetzte Rolleneingriffe 22.1 bzw. 22.2 aufweist, wobei diese, in Abhängigkeit der Schaltrichtung, mit an der jeweiligen Seite einer Schwinge 24 des beweglichen Dauerhauptkontakts 16 angeordneten Betätigungsrollen 25.1 oder 25.2 in Eingriff gebracht werden können, um den Dauerhauptkontakt 16 damit um sein Lager 21 in seine jeweilige Endlage zu verschwenken, derart, dass die jeweils federnd angelenkten mehreren Kontaktlamellen des entsprechenden festen Dauerhauptkontaktes rein drückend beschaltet werden. Die obere Betätigungsrolle 25.1 wirkt dabei mit der oberen Antriebsscheibe 23.1 zusammen, wohingegen die untere, in dieser Darstellung nicht sichtbare, Betätigungsrolle 25.2 mit den Rolleneingriffen 23 der unteren Antriebsscheibe 23.2 in Eingriff gebracht werden kann. Zudem laufen die Betätigungsrollen 25.1 oder 25.2 während der kompletten Umschaltung leichtgängig an entsprechenden äußeren Stirnseiten 27.1 oder 27.2 der jeweiligen Antriebsscheibe 23.1 oder 23.2 kontaktschlüssig entlang und bewirken durch diese Zwangsführungen eine über die entsprechende stirnseitige Kontur 27.1 oder 27.2 der Antriebsscheibe 23.1 oder 23.2 hervorgerufene, von der Schaltsequenz der Umschaltung abhängige, definierte Bewegung des beweglichen Dauerhauptkontaktes 16. Erfindungsgemäß findet damit also gerade keine reibende Sperrung in einer Mittelstellung statt, sondern eine leichte durchgängige Bewegung des beweglichen Dauerhauptkontaktes 16 mittels der Betätigungsrollen 25.1 oder 25.2 an den entsprechend stirnseitigen Konturen 27.1 oder 27.2 der jeweiligen Antriebsscheibe 23.1 oder 23.2. Weiterhin ist in der Antriebscheibe 23 eine zentrische Öffnung 26 vorgesehen, in die eine nicht dargestellten Antriebswelle des Lastumschalters eingreift und auf die Antriebsscheibe 23, im Falle einer Umschaltung, eine Drehbewegung ausübt.
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Die 2a bis 2c zeigen die Draufsicht eines erfindungsgemäßen Lastumschalter mit Dauerhauptkontakten in verschiedenen Schaltstellungen eines Umschaltvorgangs von der beschalteten Seite B auf die Seite A des Lastumschalters. Dabei ist in 2a der stationäre Zustand der Beschaltung der Seite B der Lastumschalters gezeigt, in dem die Auflauffläche 18 des bewegliche Dauerhauptkontakt 16 mittels der Rolleneingriffe 22.2 der unteren Antriebsscheibe 23.2 und der an der Unterseite der Schwinge 24 korrespondierenden Betätigungsrolle 25.2 fest gegen die entsprechenden Kontaktlamellen 12.1 bzw. 13.1 der festen Dauerhauptkontakte 12 bzw. 13 gedrückt wird. Auch in dieser Endlagenposition verlässt die Betätigungsrolle 25.1 nicht die stirnseitige Kontur 27.1 der oberen Antriebsscheibe 23.1. Zudem ist damit erfindungsgemäß ein großer dielektrischer Abstand zwischen der Auflauffläche 17 des beweglichen Kontaktes 16 und den entsprechenden Kontaktlamellen 8.1 bzw. 9.1 der festen Dauerhauptkontakte 8 bzw. 9 der nicht beschalteten Seite A realisierbar.
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In 2b ist der bewegliche Kontakt 16 um sein Lager 21 in die Mittelstellung verschwenkt und steht dabei weder mit den festen Dauerhauptkontakten 12 der Seite B, noch den festen Dauerhauptkontakten 8 der Seite A, noch den festen Dauerhauptkontakten 9 bzw. 13 der Lastableitung elektrisch in Verbindung. Weiterhin wälzt sich die obere Betätigungsrolle 25.1 dabei an der stirnseitigen Kontur 27.1 der oberen Antriebsscheibe 23.1 entlang, wohingegen sich die untere Betätigungsrolle 25.2 an der stirnseitigen Kontur 27.2 der unteren Antriebsscheibe 23.2 abrollt. Es findet hierdurch eine besonders reibungsarme Sperrung des beweglichen Dauerhauptkontaktes 16 in der Mittelstellung statt.
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Die 2c zeigt die Beschaltung der Seite A des Laststufenschalters im stationären Zustand, nach vollzogener Umschaltung. Dabei wird die Auflauffläche 17 des bewegliche Dauerhauptkontakt 16 mittels der Rolleneingriffe 22.1 der oberen Antriebsscheibe 23.1 und der an der Oberseite der Schwinge 24 korrespondierenden Betätigungsrolle 25.1 fest gegen die entsprechenden Kontaktlamellen 8.1 bzw. 9.1 der festen Dauerhauptkontakte 8 bzw. 9 gedrückt wird. Auch in dieser Endlagenposition verlässt die Betätigungsrolle 25.2 nicht die stirnseitige Kontur 27.2 der unteren Antriebsscheibe 23.2.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10312176 B3 [0003, 0005]
