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Stufensehaltvorrichtung für hohe Ströme, insbesondere für Ofentransformatoren.
Beim Betrieb von Elektroöfen, die fast immer sehr hohe Stromstärken bei verhältnismässig kleiner Spannung erfordern, ergibt sich oft die Notwendigkeit, zur günstigsten Bearbeitung der jeweils eingesetzten Charge mit verschiedenen Ofenspannungen zu arbeiten. Um nun sehr grosse Transformatorabmessungen zu vermeiden, wie sie durch umschaltbare Primärwicklungen bei Ofentransformatoren bedingt sind, hat man die Sekundärwicklung in Wicklungsgruppen unterteilt, die dann zur Erzeugung der erforderlichen Spannung jeweils parallel bzw. in Reihe geschaltet werden. Stufenschalter in der Bauart, wie sie bei kleineren Stromstärken gebraucht werden, sind bei den in Betracht kommenden Strömen bis zu 50.000 Amp. und darüber hinaus wegen der erforderlichen starken Abmessungen der Kontakte und Schaltmesser praktisch nicht ausführbar.
Dies gilt insbesondere für Drehschalter, bei denen immer eine Isolation der Drehachse notwendig ist. Eine solche Isolation würde aber schon nach kurzer Zeit durch das hohe Gewicht der an der Drehachse befestigten Sehaltmesser zerstört sein, ganz abgesehen davon, dass einer Bedienung eines solchen Sehalters grosse Schwierigkeiten entgegenstehen.
Man war daher gezwungen, wollte man den Ofen auf eine andere Spannung umschalten, für jede in Betracht kommende Schaltung geeignet gebogene Kupferschienen zu benutzen, die dann mittels Schrauben an den aus den Transformatoren herausgeführten Kontaktschienen befestigt werden. Für eine solche Umschaltung musste daher stets eine grössere Anzahl von solchen Verbil1dungsschienen vorhanden sein, deren umständliche Auswechslung bei abgeschaltetem Transformator sehr viel Zeit beanspruchte, so dass der Ofen inzwischen nahezu völlig erkaltete. Hatte schon die Umschaltung eine Steigerung der Betriebskosten zur Folge, so wurden diese besonders noch durch den Ausfall des Ofens während der Umschaltzeit erhöht.
Mit der Stufenschaltung gemäss der Erfindung, bei der der Kontakt durch äusseren Druck auf ein Schienenpaket hergestellt wird, lässt sieh nun die Umsehaltung auf eine andere Ofenspannung in einem Bruchteil der Zeit vornehmen, die bisher erforderlich war. Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäss leitende und teilweise leitende Sehaltmesser unabhängig voneinander zwischen den Kontaktschienen für die Einzel-, Parallel-und Reihenschaltung der Schaltstufen und ihre Verbindung mit dem Verbraucher längsachsig verschiebbar angeordnet. Die zur Reihenschaltung dienenden Schaltmesser sind dabei im Mittelteil leitend, bestehen dagegen an beiden Enden aus Isolierstoff.
An Hand der Zeichnung sei die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, ohne dass diese jedoch auf die Anwendung bei einem Ofentransformator beschränkt wird.
In der Zeichnung ist die Stufenschaltvorrichtung gemäss der Erfindung schematisch dargestellt.
In der Zeichnung bedeuten 1 die Primärwicklung, 2 die Sekundärwicklung des Ofentransformators, die in dem Ausführungsbeispiel vier Spannungsstufen aufweist, deren Klemmen mit U V, Ua Va, Ut ob und Ue Vc bezeichnet sind. Von diesen Klemmen führen je zwei Kontaktschienen zu der Stufenschaltvorrichtung 3, deren kontaktgebende Teile die Bezeichnung der entsprechenden Klemmen am Transformator sowohl auf der Transformatorseite als auch auf der Ofenseite tragen. Zwischen je zwei dieser Teile, z. B. U und U, U und V usw., sind Isolierteile 4 gelegt, die bei den verhältnismässig kleinen Spannungen zwischen den einzelnen Spannungsstufen nicht übermässig stark zu sein brauchen.
Zur Herstellung der einzelnen Verbindungen dienen nun die Sehaltmesser 5 und 6, von denen die Schaltmesser 5 vollständig aus leitendem Material, die Schaltmesser 6 dagegen nur in der Mitte aus leitendem Stoff, an den beiden Enden aus Isoliermaterial 7 bestehen. Die Schaltmesser 6 liegen dabei stets zwischen
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Wicklung mit der andern verbunden ist oder nicht. In dem dargestellten Beispiel sind sämtliche Wieldungsgruppen in Reihe geschaltet, beispielsweise auf 200 Volt, wenn jede der Wicklungen 50 Volt liefert.
Der hiebei sich ergebende Strom fliesst von der Klemme U des Transformators Über das Schaltmesser 5, das zwischen den beiden Kontakten U der Sehaltvorriehtung 3 liegt, zum Ofen und von hier
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takt Ue, von hier über das Sehaltmesser 6 zum Kontakt Vb und damit zur Wicklung Vb Ub usw. bis zur Wicklung V U, womit der Stromkreis geschlossen ist. Wird nun zwischen zwei Kontakte mit verschiedenem Potential das Isolierstück 7 eines Schaltmessers 6 gebracht, so wird der Stromkreis an dieser Stelle sofort unterbrochen. Bei Betätigung mehrerer Schaltmesser in dieser Weise kann man nun die Wicklungen teilweise in Reihe und teilweise parallel oder alle parallel schalten, zweckmässig verbindet man dazu noch die Kontaktsehienen gleichen Potentials ofenseitig parallel miteinander.
Zur Verschiebung eines Schaltmessers ist es dabei notwendig, dass der entsprechende Teil 4 der Isolierung, die die kontaktgebenden Teile voneinander trennt, entweder auf der Transformatorseite oder auf der Ofenseite oder auf beiden Seiten, je nach der Art der Schaltung, von seinem Platz entfernt wird. Jedes Sehaltmesser wird dabei von zwei Kontaktschienen umfasst, die die Hälfte der Schaltmesserstärke besitzen, so dass eine gute strom-und Wärmeverteilung erzielt wird. Ist die Um-
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gesorgt.
In der Zeichnung sind gestrichelt noch weitere Konta. ktschienen S für einen zweiten Ofen dargestellt. Mit der Stufenschaltvorrichtung gemäss der Erfindung kann man einen Ofentransformator auch für wechselseitigen Ofenbetrieb umschalten. Man braucht dann zu diesem Zweck die Messer in axialer Richtung nur so weit zu verschieben, bis sie zwischen die kontaktgebenden Teile der Schienen des zweiten Ofens gelangen, worauf dann das Schienenpaket wie im vorigen Fall zusammengepresst wird. Die Zusammenpressung selbst erfolgt sowohl auf der Transformator-als auch auf der Ofenseite durch Spindeldruck. Das Schienenpaket ruht dabei auf einer Unterlage vor dem Transformator, aus dem die Kontaktsehienen herausgeführt sind, während das entsprechende Schienenpaket der Ofenseite dahinter liegt.
Die Schaltmesser, die entweder gleitbar oder bei ganz schweren Ausführungen auf Rollen gelagert sein können, werden in Richtung ihrer Achse entweder vermittels an ihnen befestigter Zahnstangen oder anderer geeigneter Verstellmittel verschoben. Auf eine ausführliche Darstellung der Verstellmittel wird verzichtet, da diese nicht unmittelbar zum Erfindungsgegenstand gehören.
Ein besonderer Vorteil der Stufenschaltvorrichtung liegt in den äusserst geringen Abständen der Schaltmesser voneinander, wodurch sich eine gute Kompensation der magnetischen Felder ergibt, die bei den vorliegenden hohen Stromstärken nicht unbeachtlich sind. Von grossem Vorzug ist ferner die unter kürzestem Zeitaufwand erfolgende Bedienung der Stufenschaltvorrichtung und ihre vielfache Anwendungsmöglichkeit, so z. B. bei Drehstrom, wo sie mit denselben Bauteilen sinngemäss für die Sterndreieckschaltung benutzt werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Stufensehaltvorrichtung für hohe Ströme, insbesondere für Ofentransformatoren, bei der der Kontakt durch äusseren Druck auf ein Schienenpaket hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass leitende (5) und nur teilweise leitende (6, 7) Schaltmesser unabhängig voneinander zwischen den Kontaktschienen für die Einzel-, Parallel-und Reihenschaltung der Schaltstufen und ihre Verbindung mit dem Verbraucher längsachsig verschiebbar sind.