DE955340C

DE955340C - Lastumschalter fuer unter Last regelbare Transformatoren und Drosselspulen

Info

Publication number: DE955340C
Application number: DEL15517A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Heinz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1953-05-14
Filing date: 1953-05-14
Publication date: 1957-01-03

Description

AUSGEGEBEN AM 3. JANUAR 1957

L 15517VIIIb/2i d*

ist als Erfinder genannt worden

Wie bekannt, werden die Wicklungen von Transformatoren zur Spannungsregelung mit Anzapfungen verseilen. Damit nun. eine Umschaltung der Anzapfstufe unter Last erfolgen kann, werden hierfür sogenannte Regelschaltwerke benutzt. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Lastumschalter, der durch einen Schnellantrieb kurzzeitig bewegt wird und die eigentliche Leistungsschaltung ausführt, sowie aus einem Stufenwähler, der die neue Spannungsstufe

ίο leistungslos mit dem Lastumschalter verbindet. Bei der eigentlichen Schaltung wird der Strom, über Widerstände auf die neue Stufe geschaltet, so daß keine Stromunterbrechung stattfindet. Der Antrieb von Lastumschalter und Stufenwähler erfolgt gemeinsam über ein Schneckengetriebe, und zwar ist sowohl motorischer als auch Handantrieb möglich.

Nach Ingangsetzen des Regelschaltwerkes wird

zunächst der Wähler auf die nächsthöhere oder -tiefere Spannungsstufe gestellt, je nach dem vorher über die Einschaltdruckknöpfe gegebenen Kornmando, während gleichzeitig der Kraftspeicher des Lastschalters aufgeladen wird. Hierauf erfolgt die Sprungschaltung des Lastschalters auf die vorgewählte Spannungsstufe, wonach der Antrieb wieder stillgesetzt wird. Somit ist die neue Stufe geschaltet. Um einen ungestörten Schaltablauf zu gewährleisten, also ein Um-, Ab- oder Weiterschalten während des Schaltvorganges zu verhindern, ist für den motorischen Antrieb eine elektrische Verriegelung über ein Relais vorgesehen. Die jeweils eingestellte Spannungsstufe kann an einer mit dem Schaltwerk gekuppelten Anzeigevorrichtung abgelesen werden.

Bekanntermaßen verwendet man als Lastumschalter Schalter, die an einem feststehenden Gerüst die gegeneinander isolierten Widerstands-

und Hauptkontakte tragen. Die an dem Isolierrohrgerüst oben angebrachten Widerstandskontakte sind mit den darunter befestigten Hauptkontakten durch je einen Überschaltwiderstand verbunden. Die beweglichen Kontakte sind an einem Polygongelenk angeordnet und werden durch einen mit einem Gelenkstück verbundenen Doppelkniehebel umge schaltet. In der Mitte dieses Gelenkstückes greifen die Kraftspeichierfedern des Lastschalters an, die mit ihrem anderen Ende an einem Schlitten befestigt sind, der in der Richtung zwischen den feststehenden Kontakten geführt ist. Eine an der Antriebskurbelwelle befestigte Rolle greift in eine Nut an dem Schlitten ein. Bei einer halben Umdrehung der Kurbelwelle wird der Schlitten von der einen KoBtaktseite auf die andere bewegt. In der Zwischenzeit wird der Kraftspeicher durch die Schlittenbewegung aufgeladen, der Schlitten stößt gegen den die geöffneten Kontakte tragenden Teil des Doppelkniehebels, wodurch dieser dann zusammenbricht und damit die Sprungschaltung ausführt.

Diese Umschaltung der Anzapfstufe geschieht mit vier Schartschritten: Zuerst wird der Hauptkontakt der geschalteten Stufe gelöst, die also jetzt noch über Widerstand und Widerstandskontakt mit dem Netz verbunden ist. Durch den Widerstand fließt also der gesamte Belastungsstrom. Danach schließt der Widerstandskontakt, an den durch den Wähler die neu zu schaltende Stufe gelegt wird. Der Belastungsstrom fließt jetzt über die beiden parallel geschalteten Widerstände. Als nächstes wird der Widerstandskontakt geöffnet, der mit der alten Stufe noch verbunden ist. Der gesamte Laststrom wird also jetzt der neuen Stufe entnommen, allerdings noch über den Überschaltwiderstand. Als letzterer schließt der Hauptkontakt, der den Überschaltwiderstand überbrückt. Damit liegt die neue Anzapfstufe voll am Netz.

Im Gegensatz zu» den bekannten Lastumschalter]: ist gemäß der Erfindung der Schalter als Drehschaltersystem ausgebildet, und die Sprungschaltung erfolgt unter Wirkung zweier einander entgegengierichteter, auf die beweglichen Kontakte wirkender Drehmomente vor Erreichung des Umschalttotpunktes. Es wirkt also dem Kraftspeichermoment ein Kontaktmoment entgegen, das eine Schaltung vor Erreichen des Umschalttetpunktes ermöglicht. Ferner wird durch entsprechende Federanordnung erreicht, daß der Kontaktdruck dei Hauptkontakte bis kurz vor dem Abheben nicht abnimmt. Diese Eigenschaften erlauben eine betriebssichere Schaltung auch bei' hohen Stromstärken. Der geschlossene Widerstandskontakt bleibt bis zu seiner Abschaltung völHg in Ruhe und unter etwa gleichbleibendem Kontaktdruck. Die beiden Kontaktflächen werden also ohne vorherige Reibung oder Abwälzung getrennt, wodurch eine gute Kontaktgabe stets gewährleistet ist und der Abbrand gering bleibt. Das Verhältnis vom Umschalt- zu Reserveweg wird durch das Kontaktmoment insofern verbessert, als der Umschaltweg verkleinert und der Reserveweg vergrößert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Welle 1 die Drehachse des Schaltsystems. Mit ihr ist der obere Kraftspeicherhebel 2 über den Hebelarm 3 stan: verbunden. Der untere Kraftspeicherhebel 4 ist auf der Welle 1 drehbar gelagert, so daß also Hebel 2 und Hebel 4 die Welle 1 als gemeinsamen Drehpunkt besitzen. Unterer und oberer Kraftspeicherhebel sind durch den als Zugfeder ausgebildeten Kraftspeicher 5 miteinander verbunden. Die beweglichen Hauptkontakte 6 und 7 sind zwar in dem gewählten Beispiel außerhalb der Drehachse 1 bei 8 und 9 gelagert, ihre Drehpunkte bewegen sich aber mit dem Hebelarm 3 und der Welle 1, so daß auch eine drehbare Lagerung der beweglichen Hauptkontakte auf der Welle 1 selbst möglich wäre. Die Kontaktarme 10 und 11 der Hauptkontakte sind durch die Federn 12 und 13 mit dem Hebelarm 3 gekoppelt. Ebenfalls drehbar auf der Welle r sind die beweglichen Widerstandskontakte 14 und 15 unabhängig voneinander gelagert und werden durch die Druckfeder 16 auseinandergedrückt. Die festen Anschläge 17 und 18 verhindern, daß in einer Schalterendstellung beide Widerstandskontakte und beide Hauptkontakte gleichzeitig geschlossen sind. Diese Anschläge sind mit dem Hebel 3 starr verbunden und werden also auch mit ihm bewegt. Die vier feststehenden Kontakte 19, 20, 21 und. 22 sind auf einem Kreis mit Welle 1 als Mittelpunkt federnd angeordnet und liegen in einer Ebene. Jeweils die beiden gegenüberliegenden Kontakte 19, 2r und 20, 22 sind je durch einen Überschaltwiderstand miteinander elektrisch verbunden.

In der gezeichneten Ruhestellung wirken auf den oberen Kraftspeicherhebel 2 und damit auf den geschlossenen Hauptkontakt 6 folgende Momente: Durch den Kraftspeicher 5 wird das Moment aufgebracht, das den beweglichen Hauptkontakt 6 gegen den entsprechenden feststehenden Hauptkontaktteil 19 preßt. Diesem Moment entgegengerichtet sind diejenigen, die durch den Druck der Federn 13 und 16 auf den oberen Kraftspeicherhebel 2 einmal über Widerstandskantakt 14, Anschlag 17 und Hebel 3, zum andern über Anschlag 18 und Hebel 3 übertragen wird. Ebenfalls entgegen dem Kraftspeichermoment wirkt das von der Feder 12 und der Feder des feststehenden Hauptkontaktes 19 herrührende Drehmoment. Die Summe dieser vier letzteren Drehmomente wird als Kontaktmoment bezeichnet.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Lastschalters ist nun folgende: Durch den Lastschalterantrieb wird der untere Kraftspeicherhebel 4, bezogen auf das gezeichnete Beispiel im Uhrzeigersinn, um die Welle 1 gedreht, wodurch sich der Abstand zwischen unterem und oberem Kraftspeicherhebel vergrößert und der Kraftspeichers somit aufgeladen wird. Das Kraftspeichermoment nimmt zwar zunächst infolge der rasch ansteigenden Spannung des Kraftspeichers 5 noch zu, sinkt aber schließlich unter seinen Ruhestellungswert durch den immer kleiner werdenden Hebelarm. Das ent-

gegenwirkende Kontaktmoment hat nun zur Folge, daß sich der obere Kraftspeicherhebel 2 ein Stück im Gegenzeigersinn um die Welle 1 dreht, so daß also der Totpunkt dem unteren Kraftspeicherhebel 4 entgegenrückt und die Feder des Hauptkontaktes τ 9 zum Teil entspannt wird.

Das Kontaktmoment läßt sich also in zwei Komponenten aufspalten, nämlich in ein bis zum Umschaltzeitpunkt nahezu konstantes Moment, das von den Federn 13 und 16 herrührt und in einem dem Kraftspeichermoment proportionalen Anteil. Ist hun das abnehmende Kraftspeiebermoment kleiner geworden als das verbleibende Kontaktmoment, so erfolgt die Sprungschaltung, bevor das Kraft-Speichermoment Null wird. Dies bedeutet, daß die Schaltung vor Erreichen des sowieso schon vorverlagerten Totpunktes beginnt.

Der Schaltweg wird dadurch wesentlich verkürzt und der Reserveweg vergrößert. Die Schaltfolge der Kontakte vollzieht sich analog der bekannten Lastschalteraueführung folgendermaßen : Zuerst hebt der Hauptkontakt 6 ab, auf den kurz nach Bewegungsbeginn der Welle 1 der Anschlag 17 drückt. Die alte Anzapf stufe ist über den geschlossenen Widerstandskontakt 15 und den Übersehaltwiderstand mit dem Verbraucher verbunden. Durch die Bewegung des Hebels 3 gibt der Anschlag 17 den Widerstandskontakt 14 frei, der dann durch die Feder 16 gegen den festen Widerstandskontakt 22 gedrückt wird. Alte und neue Spannungsstufe liegen nun parallel zueinander über ihre Überschaltwiderstände am Netz. Bei der Weiterbewegung des Hebels 3 drückt der· Anschlag 18 auf den Widerstandskontaktarm 15, so daß dieser abhebt. Die neue Stufe liegt jetzt allein über ihren Schaltwiderstand am Verbraucher. Zpletzt bewirkt der obere Kraftspeieherhebel 2 das Schließen des Hauptkontaktes 7, der den Überschaltwiderstand überbrückt. Damit ist die neue Spannungsstufe geschaltet.

• Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fdg. 2 dargestellt. Hier sind die beweglichen Hauptkontakte 6. und 7 direkt am oberen Kraftspeicherhebel 2 befestigt. Dafür entfallen dann die Kontaktarme 10 und 11 sowie die Federn 12 und 13 und. der die Hauptkontakte betreffende Teil der AiiseMäge 17 und 18. Die Funktionen der Federn 12 und 13 muß von dem übrigen Federsystem mit übernommen werden. Die Wirkungsweise dieses Lastumschalters ist nahezu dieselbe wie bei dem beschriebenen. Lediglich das Abheben des Hauptkontaktes erfolgt hier direkt durch die Drehung der Welle ι und nicht durch den Druck des Anschlages 17.

Da die Schaltgeschwindigkeit des Lastschalters während des Schaltablaufes ständig zunimmt, ist der Überschaltwiderstand der neuen Anzapfstufe zu kurz eingeschaltet, d. h., der Hauptkontakt schließt zu rasch. Dies kann bei dem erfindungsgemäßen Lastschalter dadurch vermieden werden, daß die beweglichen Widerstandskontakte zur Vergrößerung des Bewegungswiderstandes in einer den Lastschalter umgebenden Flüssigkeit schalenförmig ausgebildet sind und so den Schaltablauf verzögern. Die Schalenöfrnung muß also dem gegenüberliegenden Widerstandskontakt zugekehrt sein, -so daß der in der dritten Schaltstufe abhebende Widerstandskontakt das Schaltwerk abbremst und damit ein zu schnelles Schließen des Hauptkontaktes der neuen Anzapfstufe verhindert.

Die für die Sternpunktregelung erforderlichen drei Drehschalter können wie ein einzelner, dreipoliger Schalter ausgebildet sein. Der erfindungsgemäß ausgeführte Lastumschalter kann infolge seiner flachen Bauweise innerhalb des 'Transformatorkessels untergebracht werden, so daß sich eine Durchführung durch den Kessel erübrigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Lastumschalter für unter Last regelbare Transformatoren und Drosselspulen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter als Drehschalter ausgebildet ist und die Sprungschaltung unter Wirkung zweier einander entgegengerichteter, auf die beweglichen Kontakte wirkender Drehmomente vor Erreichen des Umschalttotpunktes erfolgt.
2.. Lastumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kraftspeichermoment ein konstantes und ein mit ihm veränderliches Drehmoment entgegenwirkt.
3. Lastumschalter nach Anspruch 1 und 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Hauptkontakt bis kurz vor seinem Abheben einen nahezu konstanten Kontaktdruck besitzt.
4. Lastumschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Widerstandskontakt bis zu seinem Abheben völlig in Ruhe bleibt.
5. Lastumschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterer und oberer Kraftspeicherhebel einen gemeinsamen Drehpunkt besitzen.
6. Lastumschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle drehbaren Glieder des Schalters einen gemeinsamen Drehpunkt besitzen.
7. Lastumschalter nach Anspruch 1 Hs 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschaltweg verkleinert und der Reserveweg vergrößert ist.
8. Lastumschalter nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Hauptkontakte mit dem oberen Kraftspeicherhebel federnd verbunden sind.
9. Lastumschalter nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Hauptkontakte mit dem oberen Kraftspeicherhebel starr verbunden sind.
10. Lastumschalter nach Anspruch 1 bis g, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen" Widerstandskontakte so ausge;bild,et sind, daß sie durch einen hohen Flüssigkeitswiderstand das Schließen des Hauptkontaktes verzögern.
11. Lastumschalter nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle feststehenden

Kontakte auf einem Kreis mit der'Schalterdrehachse als Mittelpunkt liegen.
12. Lastumschalter nach Anspruch ι bis ii,
dadurch gekennzeichnet, daß alle feststehenden
Kontakte in einer Ebene liegen.
13. Lastumschalter nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden, feststehenden Kontakte (19, 21 und 20, 22) über Widerstände miteinander verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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