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Schaltgetriebe, insbesondere für Regniertransformatoren.
Bei Reguliertransformatoren und andern Regu1iereinrichtungen mit beispielsweise elektromotorischem Antrieb der Regulierschalter müssen die Schalter schrittweise an den einzelnen Spannungsstufen entlang geschaltet werden. Die Antriebsvorrichtung des Sehalters, beispielsweise ein Elektro-
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schalter nur in bestimmten Hauptstellungen zum Stillstand kommen, während sie durch dazwischenliegende Überschaltstellungen nur ganz kurzzeitig hindurchbewegt werden dürfen. Damit die motorisch angetriebenen Regulierschalter immer nur in den Hauptstellungen stehenbleiben, müssen die Schaltgetriebe in diesen Stellungen durch steuerbare Klinken, Anschläge od. dgl. jeweils verriegelt werden.
Es ergibt sich daraus eine verwickelte Steuereinrichtung, die die grosse Gefahr in sich birgt, dass bei Ver-
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die ganze Schalteinrichtung zerstört werden kann.
Die Erfindung beseitigt diese Gefahr.
Erfindungsgemäss werden die Sehaltbewegungen nacheinander durch wenigstens zwei Antriebsvorrichtungen betätigt, von denen nur jeweils eine läuft oder für den Lauf bereitsteht und in der Bereitschaftstellung bzw. während ihres Laufes jeweils die folgende gesperrt oder ausgeschaltet hält, nach Beendigung ihres Laufes aber unter Selbstabschaltung die folgende in die Bereitsehaftsstellung bringt bzw. freigibt oder einschaltet. Am besten wird jede einzelne Schaltbewegung durch eine besondere Antriebsvorrichtung betätigt, die zwecks Hin-und Rückschaltung, sei es auf elektrischem oder mechanischem Wege, reversiert wird ; man kann aber noch weitergehen und auch für Hin- und Rückschaltung desselben Schalters getrennte Antriebsvorrichtungen verwenden. Jede Antriebsvorrichtung steuert einen Regulierteil, z.
B. einen Regulierschalter mit nur zwei Hauptstellungen. Der Regulierteil bzw. Regulierschalter wird mit einem Labilgetriebe verbunden, das ein Stehenbleiben in einer Zwischenstellung unmöglich macht. Bei schleichende Bewegung der Antriebsvorrichtung wird zweckmässig sowohl zwischen das Labilgetriebe und den Regulierteil wie zwischen das Labilgetriebe und die Antriebsvorrichtung ein gewisser Leergang eingeschaltet, damit eine schleichende Schaltbewegung vermieden wird. Das Labilgetriebe enthält eine in der labilen Zwischenstellung am stärksten gespannte Feder, die unter wenigstens teilweiser Entladung das Getriebe in die eine oder andere Endstellung drängt, die Feder kann aber auch durch ein Gewicht ersetzt werden, das in der Labilstellung seine Höchstlage einnimmt.
Dieses aus Feder oder Gewicht bestehende Spannwerk des Labilgetriebes wird schleichend durch die Antriebsvorrichtung geladen und entlädt sich ruckartig auf den Regulierteil. Man kommt deshalb mit verhältnismässig kleinen, schwachen Antriebsmotoren aus. Zweckmässig werden für den Antrieb Motoren mit zeitlich unveränderlicher Drehzahl, z. B. Synchronmotoren, insbesondere Synchronkleinmotoren mit teilweise abgeschatteten Ständerpolen, verwendet. Dadurch lässt sich eine gewünschte Trägheit der Reguliereinrichtung bequem festlegen. Da solche Motoren äusserst klein und billig sind, erfordert das Schaltgetriebe nur sehr wenig Platz.
Eine besonders einfache Ausführungsform eines derartigen Getriebes für einen Reguliertransformator mit drei Stufen ist in der Fig. 1 dargestellt.
An den Netzteil N ist über den Zusatztransformator Z die Hausanlage A angeschlossen. 1 sind die in den Zug der Leiter eingeschalteten Sekundärwicklungen, 2 die Erregerwicklungen des Transfor-
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der die zwei Hauptstellungen (Kontakt 4,5) und eine Zwischenstellung (Kontakt 6) hat, durch die er beim Übergang von der einen in die andere Hauptstellung hindurchbewegt wird. Der Kontakt 4 ist an die Phase R, der Kontakt 5 an den Nulleiter 0 angeschlossen, mit dem auch der Kontakt 6 über den Überschaltwiderstand 7 verbunden ist.
Das andere Ende 201 der Erregerwicklung ist an den Schalter 8 angeschlossen mit den Kontakten 9, 10, 11, von denen der Kontakt 9 unmittelbar, der Kontakt 11 über den Überschaltwiderstand 12 mit dem Nulleiter 0, der Kontakt 10 mit der Phase R verbunden ist. Die beweglichen Kontakte der Schalter. 3 und 8 sind breiter als die Lücken zwischen den feststehenden Kontakten, die Schalter können deshalb ohne Stromunterbreehung umgelegt werden. Entsprechendes gilt für die übrigen Phasen S und T.
Die Schalter 3, 30, 31 für die einen Wicklungsenden und die Schalter 8, 80, 81 für die ändern Wicklungsenden sind miteinander gekuppelt (Kupplungswellen. 32 und 82). Die Kupplungswelle. 32 wird in dem einen Sinne von dem Synehronldeinmotor 13, im andern Sinne von dem Synchronmotor 14 angetrieben. Die Läufer beider Motoren sitzen auf einer gemeinsamen Welle, die Ständer haben in an sich bekannter Weise teilweise durch Kurzschlussringe abgeschattete Pole. 15, 16 sind die Erregerwicklungen der Ständer ; die gemeinsame Läuferwelle 17 treibt das Rad 18 mit dem exzentrisch angeordneten Finger 19.
Der Finger 19 greift mit einem gewissen Leergang zwischen die Zinken des Gabelteils 20, der mit einem ebenfalls gabelförmigen Labilteil 21 fest verbunden ist. Auf den Teil 21 wirkt die Labilfeder 22, die zweckmässig vorgespannt wird und den Teil M aus seiner labilen Mittelstellung
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Der Teil 21 treibt mit einem gewissen Leergang den auf der Welle 32 sitzenden Kurbelarm 23 an. Auf der Welle 32 sind ferner die Schalter 24-26 angebracht mit den feststehenden Kontakten 27-29. Entsprechendes gilt für den Antrieb der Schaltwelle 82. Diese wird in der einen Richtung-von dem Synchronmotor 33, in der andern Richtung von dem Motor 34 angetrieben. 35, 36 sind die beiden Erregerwicklungen. Auch hier ist zwischen der Antriebsvorrichtung und der Schaltwelle 8 : Z ein Labib ; etriebe
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an die Leiter TO angeschlossenen Spannungsrelais 54 unter Strom gesetzt werden.
Die Einrichtung arbeitet auf folgende Weise :
In der gezeichneten Stellung ist der Transformator Z auf die höchste Spannungsstufe eingestellt.
Diese Schaltstellung tritt beispielsweise in den Abendstunden auf, in denen die Spannungsabfälle im Netz am grössten sind. Es werde angenommen, dass die Spannung des Netzes allmählich wieder steige
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befindliehen Schalter 24 der Motor. ! 3 eingeschaltet. Dadurch wird langsam der Schalter 18 im Sinne des eingetragenen Pfeiles gedreht, der Teil 19 nimmt die Gabel 20 mit dem Teil : ! 1 mit, der sich unter Leergang gegen den Teil 23 und unter Spannung der Feder 22 allmählich seiner Labilstellung nähert.
Sobald diese Stellung überschritten wird, wird der Teil 23 mit der Sehaltwelle ruckartig im Sinne des eingetragenen Pfeiles geschwenkt. Der Sehaltarm des Regulierschalters 3 verbindet dabei ganz kurzzeitig die Kontakte 4 und 6, schaltet also zur Erregerwicklung 2 den Widerstand 7 parallel. Dann unterbricht er beim Verlassen des Kontaktes 4 die Verbindung zwischen dem Ende 200 und dem Leiter R.
Nun ist die Wicklung 2 mit beiden Enden unter Zwischenschaltung des Widerstandes 7 an den Nullleiter 0 angeschlossen. Wenn nun im weiteren der Schaltarm von dem Kontakt 6 auf den Kontakt 5 übergeht, wird der Widerstand 7 zunächst kurzgeschlossen und dann ausgeschaltet. In der letztgenannten Stellung ist die Wicklung 2 kurzgeschlossen ; in der Wicklung 1 wird infolgedessen keine Zusatzspannung mehr induziert.
Hat diese Spannungsregelung die Spannung der Anlage A genügend herabgesetzt, so verlässt der Schaltarm 53 des Spannungsrelais den Kontakt 51 und bleibt in irgendeiner Zwischenlage stehen.
Hat diese Regelung nicht ausgereicht, so bleibt der Schaltarm 53 mit dem Kontakt 51 in Berührung.
Dieser letzte Fall werde hier angenommen. Die Spannung wird dann weiter durch Drehen der Schaltwelle 82 im Sinne des eingezeichneten Pfeiles herabgesetzt, u. zw. auf folgende Weise :
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Beim Umlegen der Schalter 3, 30,-31 sind auch die Schalter 24-26 umgelegt worden.. Durch Öffnen des Schalters 24 wurde der Motor 13 ausgeschaltet, durch Schliessen des Sehalters 25 wurde der Motor 33 über den an sich schon geschlossenen Schalter. 37 eingeschaltet.
Nach einer bestimmten Laufzeit dieses Motors wird die Schalterwelle 82 ruckartig im Sinne des Pfeiles gedreht, der Schaltarm des Schalters 8 schaltet zwischen das Ende : 201 der Erregerwicklung 2 und den Leiter 0 zunächst unter vorherigem Kurzschluss den Widerstand 12, dann legt er parallel mit diesem Widerstand die Wieklung 2 an die Phase R und schaltet dann den Widerstand 12 ab. Jetzt wird eine negative Zusatzspannung in den Primärwicklungen induziert, die die Anlagenspannung A so weit herabsetzt, dass der Schaltarm 53 des Spannungsrelais den Kontakt 51 verlässt.
Gleichzeitig mit den Schaltern 8, 80, 81 wurden auch die Schalter 37-39 umgelegt, durch Öffnung des Schalters 37 wurde der Motor 33 ausgeschaltet, durch Schliessen des Schalters 39 wurde der rückläufige Motor 34 für die Einschaltung durch das Schütz 48 bereitgestellt, falls sieh beim Sinken der Anlagenspannung der Schaltarm 53 nun gegen den Kontakt 52 legen sollte.
Tritt dies ein, so wird zunächst die Schaltwelle 82 wieder in die gezeichnete Stellung durch den Motor 34 zurückgebracht, dabei wird durch Öffnen des Schalters 39 der Motor 34 ausgeschaltet, durch Schliessen des Schalters 38 über den an sich schon vorher geschlossenen Schalter 26 der Motor 14 eingeschaltet, der nunmehr auch die Welle 32 in die gezeichnete Stellung zurückbringt. Hierauf schaltet sich der Motor durch den Schalter 26 selbsttätig aus.
Im Ausführungsbeispiel liegen die Steuerschalter für Vorwärtsschaltung, also die Schalter 24, 25, 37, in der Stromzweigreihe 43, 44, die Steuerschalter für die Rüekwärtssehaltung 26, 38, 39 in der
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auch die Motoren in die entsprechenden Stromzweigreihen eingeschaltet.
Wird ein reversierbarer Motor oder ein Motor mit Umschaltgetriebe für Vor-und Rüekwärtslauf verwendet, so sind die Schalter 24,26 und ebenso die Schalter 37, 39 je mit dem gleichen Motor verbunden, liegen also zueinander parallel. Gleichzeitig mit der Betätigung der Umkehrschalter 45, 48 für die beiden Stromzweigreihen 43,44 und 46,47 muss dann auch eine Vorrichtung zum Reversieren der Motoren oder zum Umlegen ihrer Ilmschaltgetriebe geschaltet werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 werden nur zwei Schalter betätigt.
Eine andere Ausführungsform mit vier Schaltwellen zeigt die Fig. 2.
Für die Schaltwellen. 33 und 82, deren Antriebsvorriehtungen und Steuerschalter gilt das gleiche wie für die Schaltwellen der Fig. 1, nur sind hier der Einfachheit halber die beiden Synchronmotoren durch Elektromagnete ersetzt, die einen zwischen Anschlägen beweglichen, mit den Sehaltwellen gekuppelten Anker durch eine labile Zwisehenstellung hindureh abwechselnd hin und her bewegen.
Während die ersten und die letzten Schaltwellen nur je drei Steuerschalter haben, haben die dazwischenliegenden deren vier. Die Steuerschalter 111, 112 der Welle 110 und ebenso die Steuerschalter 121, 122 der Welle 120 arbeiten bei Vorwärtsschaltung in derselben Weise wie die Steuerschalter 24, 25 der Welle 32, nur hinken sie jeweils um eine Sehaltperiode nach.
Die Schalter 24, 111, 121, 37 schalten jeweils die auf ihre eigenen Wellen wirkenden Antriebsvorrichtungen, während die Schalter 25, 112, 122 jeweils die Einschaltung für die Antriebsvorrichtung der nächstfolgenden Welle bewirken oder vor-
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zwei getrennte Stromzweigreihen, die einerseits zwischen den Punkten 150, 151, anderseits zwischen den Punkten 160, 464 liegen, eingeschaltet. Die beiden Stromzweigreihen werden je nach Vor-oder Rückwärtsschaltung abwechselnd in einen Stromkreis eingeschaltet.
Die Einrichtung lässt sich durch Hinzufügen stets gleicher Elemente mit einer beliebig grossen Zahl von Wellen oder Schaltschritten ausführen.
In den Ausführungsbeispielen wird bei einer Fortschaltung jede Schaltwelle nur einmal angetrieben.
In Fig. 2 folgen beispielsweise auf die Welle 32 die Wellen 110, 120 und 82. Es können jedoch bei Regulier- einrichtungen auch Fälle, eintreten, wo bei einer Fortsehaltung eine oder mehrere Wellen mehrmals nacheinander geschaltet werden müssen, z. B. so, dass auf die Welle 32 die Welle 110 in dem einen Sinne, hierauf die Welle 120, dann die Welle 110 in andern Sinne und hierauf die Welle 82 geschaltet werden muss. In diesem Falle ergibt sich eine entsprechende Erhöhung der Steuerschalterzahl für die mehrfach betätigten Wellen mit oder ohne Zwischenschaltung von besonderen Umkehrsehaltern.
Auch diese Aufgabe lässt sich einfach nach der Regel lösen, dass jeweils die bereitgestellte oder laufende Antriebsvorrichtung der einen Schaltwelle mittels des Steuersehalters die nächstfolgende ausgeschaltet oder gesperrt hält und nach vollendetem Lauf unter Selbstabschaltung die Antriebsvorrichtung der folgenden Welle einschaltet oder für die Einschaltung bereithält.
In den Ausführungsbeispielen sind der Übersichtlichkeit halber durchweg Schalter mit einem beweglichen und nur einem feststehenden Kontakt in den einzelnen Stromzweigen eingeschaltet. Die Schalter lassen sich natürlich wesentlich zusammenfassen, so kann z. B. der Schalter 24 mit dem Schalter 25
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in der Weise vereinigt werden, dass er nur einen beweglichen und zwei in der Schaltbewegung gegen- einander feststehende Kontakte 27, 28 erhält. Statt der gezeichneten Schalter können auch sogenannte Wechselschalter, wie sie für Lichtanlagen bekannt sind, verwendet werden. Sie gestatten eine weitere Vereinfachung der Sehalteinriehtung, da hier ein und dasselbe Antriebselement abwechselnd von verschiedensten Wellen aus ein-und ausgeschaltet werden kann.
In Abweichung von der dargestellten Schalterausfuhrung, bei der hintereinanderliegende Schalter jeweils nur durch eine Leitung miteinander verbunden sind, ergibt sich bei Anwendung von Wechselschaltern die Notwendigkeit, zwei Verbindungsleitungen vorzunehmen.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass aus einheitlichen Elementen ohne Zuhilfenahme verwickelter Steuereinrichtungen Schaltgetriebe mit beliebiger Zahl und Reihenfolge von Schaltstufen zusammengebaut werden könne, dass die Antriebsvorrichtungen klein und billig ausfallen und die Gefahren der nur mit einer Antriebsvorrichtung arbeitenden mehrstufigen Regeleinrichtungen, insbesondere die Gefahr des Übersehaltens, vermieden werden. Ferner fallen die Antriebselemente klein, leicht und billig aus ; dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, dass für den Antrieb Zeitwerksmotoren, insbesondere Synchronkleinmotoren, verwendet werden können, die wegen ihrer zeitlich unveränderlichen Drehzahl ein genaues Festlegen der Trägheit des Schaltgetriebes zulassen.
Die sonst üblichen, die Trägheit künstlieh herbeiführenden Verzögerungseinriehtungen der das Schaltgetriebe steuernden Relais fallen unter Umständen fort. Dadurch erübrigt sich die Notwendigkeit, bei allen Schaltschritten durchweg mit gleicher Verzögerung zu arbeiten, es kann vielmehr beispielsweise durch entsprechende Abgleiehung der Lbersetzungs-
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1.
Zwei-oder mehrstufiges Schaltgetriebe, insbesondere für Reguliertransformatoren od. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass die Sehaltbewegungen nacheinander durch wenigstens zwei Antriebs- vorriehtungen (Motoren 13, 14 bzw. 33, 34) betätigt werden, von denen jeweils nur eine läuft oder für den Lauf bereitsteht und in der Bereitsehaftsstellung bzw. während ihres Laufes jeweils die folgende gesperrt oder ausgeschaltet hält, nach Beendigung ihres Laufes aber unter Selbstabschaltung die folgende in die Bereitschaftsstellung bringt bzw. freigibt (Fig. 1).