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Anzapfwähler für Stufenschalter von Regeltransformatoren
Die Erfindung betrifft einen Anzapfwähler für Stufenschalter von Regeltransformatoren mit einer gro- ssen Zahl von vorzugsweise über den ganzen Regelbereich unterschiedlichen Regelstufen. Derartige Stu- fenschalter werden hauptsächlich bei Regeltransformatoren für Ofenbetrieb, Chemie- oder Elektrolyse- betrieb gebraucht, weil diese Betriebe infolge der besonderen Betriebsbedingungen ein Regeln mit hohen
Stufenzahlen fordern.
Stufenschalter für Transformatoren mit hohen Stufenzahlen beanspruchen verhältnismässig viel Raum.
Man hat dies dadurch auszugleichen versucht, dass die Stufenschalter für Zu- und Gegenschaltung oder Grobstufenschaltung ausgeführt werden, was jedoch bei solchen Schaltungen nur dann möglich ist, wenn die Reihenfolge der Spannungsstufen an der Regulierwicklung in der gleichen Reihenfolge wiederholt werden kann. Bei verschiedenen Abstufungen des Regelbereiches stösst die Verwendung von Stufenschaltern üblicher Bauart auf grosse Schwierigkeiten.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, den Anzapfwähler in Kontaktgruppen mit ungeradzahligen und ge- radzahligen Kontakten und in Wähleraggregate mit mindestens jeweils einer Kontaktgruppe von ungeradzahligen und einer Kontaktgruppe von geradzahligen Kontakten zu unterteilen, wobei jedoch die einzelnen Kontaktgruppen übereinander angeordnet sind und zur Umschaltung Umsteller verwendet werden. Die übereinander angeordneten Kontaktgruppen sind jedoch nicht bei allen Transformatorenarten im Transformatorkessel unterzubringen und ihr Antrieb bedingt das Umlaufen auch nicht eingeschalteterKontaktgrup- pen, was für die Abnutzung der Kontakte unvorteilhaft ist.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile bei Anzapfwählern, die in Kontaktgruppen und in Wähleraggregate unterteilt sind, dadurch, dass die Wähleraggregate nebeneinander liegen und sowohl die zen- tralen Kontakte der Kontaktgruppen mit ungeradzahligen Kontakten als auch die zentralen Kontakte der Kontaktgruppen mit geradzahligen Kontakten unter sich leitend und die zentralen Kontakte jeweils eines Wähleraggregates über je eine Kontaktbrücke und je einen Ruhekontakt des andern Wähleraggregates und umgekehrt mit dem Lastumschalter verbunden sind. Dabei ist es zweckmässig, dass die Kontaktbrücken des einen Wähleraggregates mit den Ruhekontakten in Kontakt stehen, wenn die Kontaktbrücken des andem Wähleraggregates die Schaltfolge ausführen und umgekehrt.
Es ist zwar an sich bekannt, zwei Wähleraggregate räumlich nebeneinander anzuordnen. Dabei wird aber nur eine Unterteilung der Kontakte in geradzahlige und ungeradzahlige oder in Kontakte der einzelnen Phasen des Transformators angestrebt, ohne der Aufgabe der Erfindung, das Schalten für eine grosse Anzahl von vorzugsweise über den ganzen Regelbereich unterschiedlichen Regelstufen vorzunehmen, gerecht zu werden.
Die Schwierigkeit bei aus Wähleraggregaten bestehenden Anzapfwählern besteht vor allem in dem mechanischen Antrieb, der die auf die Wähleraggregate und Kontaktgruppen verteilten Kontakte folgerichtig nacheinander schaltet.
Diese Schwierigkeiten werden nach der weiteren Erfindung durch ein Malteserradgetriebe mit zwei zentrisch angeordneten, übereinanderliegenden Malteserrädern gleicher Teilung für jedes Wähleraggregat beseitigt, wobei die Malteserräder durch eine zwischen ihnen liegende, mit einem oberen und einem unteren Mitnehmerbolzen versehene Malteserkurbel wechselweise angetrieben werden. Damit werden ab-
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wechselnd die Kontaktgruppen mit den ungeradzahligen und die Kontaktgruppen mit den geradzahligen Kontakten gesteuert.
In vorteilhafter Weise besitzt jedesMalteserrad zwischen zwei Rollenschlitzen eine Lücke und ist mit einer am Radkörper schwenkbar und abgefedert befestigten, die Lücke zeitweise überbrückenden Klinke versehen. Die Klinke wieder ist zweckmässig mit einem in die Lücke des Malteserrades hineinragenden
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ke mit dem in die Lücke hineinragendenzapfen durch einen Schlitz undführungsbolzen in ihrer Schwenk- bewegung so begrenzt und so bemessen, dass der Zapfen in einer Endstellung mit dem angrenzenden Sek- tor des Malteserrades einen Rollenschlitz bildet, während dieser Zapfen in der zweiten Endstellung die
Lücke im Malteserrad für den freien Durchlauf des Mitnehmerbolzens der Malteserkuppel freigibt.
DieKlinke jedesMalteserrades wird zweckmässig entgegen einerFederkraft durch eineNockenscheibe über ihrenRollenzapfen gesteuert, wobei die Nockenscheibe von der Malteserkurbel vorzugsweise über ein
Getriebe angetrieben wird. Das Getriebe ist entsprechend der Teilung des Malteserrades untersetzt.
Die Nockenscheiben und ihr Antrieb sind nach der weiteren Erfindung so ausgebildet und so aufein- ander eingestellt, dass die Zapfen der Klinken der Malteserräder des einen Wähleraggregates ausser Ein- griff stehen, wenn das zweite Wähleraggregat die Schaltfolge ausführt, und dass erst in der Endstellung des zweiten Wähleraggregates diese Zapfen zum Eingriff der Mitnehmerbolzen der Malteserkurbel ein- schwenken, so dass stets das eine Wähleraggregat stillsteht, wenn das zweite Wähleraggregat die Schalt- folge ausführt, und umgekehrt. In ihrer Ruhestellung werden die Malteserräder zweckmässig durch Rasten gesichert.
Durch die Schaltweise nach der Erfindung ergibt sich trotz grosser Stufenzahl der Vorteil einer sehr gedrängten Bauweise des Anzapfwählers, der bequem in den Behälter des Transformators eingebaut werden kann. Da weiterhin die Kontaktgruppen eines Wähleraggregates in der Ruhestellung praktisch die Vor- wahl für dieEinschaltung der Kontaktgruppen des zweiten Wähleraggregates vornehmen, erübrigt sich die Anbringung eines besonderen Umstellers, was die Bauweise und Schaltung vereinfacht und die Ausmasse des Wählers wesentlich verringert. Ausserdem sind nur die Kontakte'der Kontaktgruppen in Tätigkeit, die die Weiterschaltung vornehmen, so dass die Kontakte der übrigen Kontaktgruppen während dieses Schaltens keinem mechanischen Verschleiss unterworfen sind'.
Der Vorteil des mechanischen Antriebes des Stufenschalters nach der Erfindung liegt in der raumsparenden Anordnung der Malteserräderpaare und der Anwendung einfacher Mittel zur Erzielung der zwangsläufigen Folge des Schaltens einer grossen Anzahl von Kontakten für die Stufen von Regeltransformatoren.
Die Malteserrädergetriebe können direkt auf die Wähleraggregate der Anzapfwähler aufgesetzt werden, wodurch die Antriebskräfte für die Wähler direkt und in einfacher Weise übertragen werden können. Anderseits stellen die Übertragungsmittel für den Antrieb ein Präzisionswerk dar, welches ein genaues und folgerichtiges Schalten ermöglicht und Schaltfehler weitgehendst ausschliesst.
An Hand eines Ausführungsbeispieles soll der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden.
Fig. l zeigt ein Schaltschema des Stufenschalters,. Fig. 2 den Stufenschalter mit der Anordnung der Wähleraggregate, Fig. 3 einen Schnitt A-B durch das Gehäuse des Malteserradgetriebes im Schnittwinkel nach Fig. 4a, Fig. 4a und b. die Malteserräder mit der Malteserkurbel und den Nockenrädern für ein Wähleraggregat. Beide Malteserräder sind dabei nach Fig. 3 in Sicht von oben dargestellt. Fig. 5a und b zeigen das gleiche für das zweite Wähleraggregat.
Die Regelwicklung des Transformators Tr nach Fig. l ist in eine grosse Anzahl von über den ganzen Regelbereich unterschiedlichenRegelstufen 1-32 unterteilt. Füi das Ausführungsbeispiel ist nur die Phase U des Transformators dargestellt. In gleicher Weise sind auch die Phasen V und W unterteilt und an entsprechende Anzapfwähler angeschlossen.
Die Kontakte 1-32 des Anzapfwählers sind in Kontaktgruppen I, II, III und IV unterteilt, wobei die Kontaktgruppen I und III die ungeradzahligenKontakte 1-31 und die Kontaktgruppen II und IV die geradzahligenKontakte2-32 im Kreis angeordnet besitzen. Die Kontaktgruppen I und II für die Kontakte 1-16 und die Kontaktgruppen III und IV für die Kontakte 17-32 sind ausserdem zu Wähleraggregaten zusammengefasst, die in bekannter Weise über Antriebsachsen, die durch die strichpunktierten Linien Al und A z nur angedeutet sind, schrittweise und abwechselnd weitergeschaltet werden. Die Wähleraggregate mit den Kontaktgruppen rund n bzw. m und IV liegen nebeneinander.
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bunden.
Die Kontakte 1-32 der einzelnen Kontaktgruppen I, II, III, IV sind mit den entsprechenden Anzapfungen 1-32 der Regelwicklung des Transformators Tr verbunden. Der Übersichtlichkeit halber sind nur die Verbindungen des ersten und letzten Kontaktes 1 und 32 in der Zeichnung dargestellt.
Beim Schalten des Wähleraggregates I, II steht das Wähleraggregat III, IV still und dessen Schaltbrükken Bm und BIV überbrücken die zentralen Kontakte Z. und ZIV mit den Ruhekontakten Km und KIV.
Damit ist eine Verbindung von den Kontakten Hl und H2 des. Lastumschalters Lu zu den zentralen Kontakten ZI und ZII des Wähleraggregates I,II über die Verbindungsleitung Li und L2 geschaffen. Das Wähleraggregat I, II schaltet nunmehr schrittweise die Stufen 1-16 und stellt dann mit cienKontaktbrücken Bl. Bjj die Verbindung der zentralen Kontakte ZI und ZII mit den Ruhekontakten KI und KU her. Dann steht mit Hilfe des Aussetzgetriebes das Wähleraggregat I, II still und das Wähleraggregat III, IV schaltet weiter die Stufen 17-32.
Dabei werden die zentralen Kontakte ZEI und ZIV über die Verbindungsleitungen Li und L2 und die Kontaktbrücken BI und BU mit den Kontakten des Lastumschalters Lu verbunden.
Das eine Wähleraggregat ist also stets der Vorwähler für das zweite Wähleraggregat und umgekehrt.
In der gezeigten Stellung ist die Schaltstufe 1 der Regelwicklung des Transformators Tr eingeschaltet und die Schaltung auf die zweite Stufe vorbereitet. Der Strom verläuft vom Hauptkoniakt Hi des Lastum-
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Li,gende Umschaltung des Lastumschalters vom Hauptkontakt H2 auf den hauptkontakt H1 wird die Umschaltung auf die Stufe 3 vollzogen. So wird stufenweise bis zu der Stellung der Kontaktbrücken BI und BU auf den Stufen 15 und 16 und zuletzt auf den Ruhekontakten Kr und KU weitergeschaltet. Gleichzeitig mit den letzten Schaltschritten des Wähleraggregates I, n schaltet das Wähleraggregat III IV zunächst vom
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fenweise bis zu den Kontakten 31 und 32. Bei der Schaltung der Stufen 17-32 ruht das WähleraggregatI.
II und seine Kontaktbrücken BU, BU geben mit den Ruhekontakten KSI, KIT festen Kontakt.
Der Stufenschalter nach Fig. 2 besteht aus dem Lastumschalter 51 und dem aus zwei Wähleraggregaten 52, 53 bestehenden Anzapfwähler. Die Wähleraggregate sind nebeneinander angeordnet und mit je einem Malteserradgetriebe 54,55 versehen, welches auf den Wähleraggregaten aufsitzt. Im Stufenschal-
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Die Wähleraggregate 52, 53 bestehen aus je einer Kontaktgruppe mit ungeradzahligen Kontakten
1-15 bzw. 17-31 und geradzahligen Kontakten 2-16 bzw. 18-32 für jede Phase U, V und W des Regeltransformators, wobei jeweils eine Kontaktgruppe mit ungeradzahligen und geradzahligen Kontakten untereinander liegt. Dabei sind diese feststehenden Kontakte 1-32 auf Isolierstäben 61 befestigt und kreisförmig angeoranet, und zu jeder Kontaktgruppe ist ein Ruhekontakt Ki. K . Ks und K vorgesehen.
Die feststehenden Kontakte Kl-4 und 1-32 werden durch beweglicheBrückenkontakte 62,63, die an Isolierrohren 64,65 befestigt since, mit feststehenden Kontaktringe 66,67 in Kontakt gebracht, wobei letztere auf einer feststehenden isolierenden Wählersäule 68 befestigt sind, die in sich die Ableitungen führt.
Das Malteserradgetriebe 54 bzw. 55 jedes Wähleraggregates 52 bzw. 53 besteht aus zwei zentrisch angeordneten, übereinanderliegenden Malteserrädern 69, 70 bzw. 71, 72, die jeweils mit einem Isolierrohr 64 bzw. 65 kraftschlüssig verbunden sind. Somit wird mit dem einen Malteserrad 69 bzw. 71 über die Brückenkontakte 62 die Kontaktgruppe mit den ungeradzahligen Kontakten 1-15 bzw. 17-31 und mit dem zweiten Malteserrad 70 bzw. 72 über die Brückenkontakte 63 die Kontaktgruppe mit den geradzahligen Kontakten 2-16 bzw. 18-32 abwechselnd und nacheinander geschaltet.
Der Antrieb der Malteserräder 69 und 70 bzw. 71 und 72 erfolgt über je eine Malteserkurbel 59 bzw.
60, die mit je einem oberen Mitnehmerbolzen 73 und einem unteren Mitnehmerbolzen 74 versehen ist.
Die Mitnehmerbolzen sind auf der Malteserkurbel um 1800 versetzt angeordnet. Die mit Rollen versehenen Mitnehmerbolzen 73 und 74 greifen in Rollenschlitze 75 der Malteserräder 69, 70 bzw. 71, 72 ein, u. zw. derart, dass jeweils ein oberer Mitnehmerbolzen 73 in ein oben liegendes Malteserrad 69 bzw. 71 und ein unten liegender Mitnehmerbolzen 74 in ein unten liegendes Malteserrad 70 bzw. 72 eingreift.
Jedes Malteserrad 69, 70, 71, 72 besitzt durch Wegfall eines Sektors zwischen zwei Rollenschlitzen 75 eine Lücke 76 und ist mit einer Klinke 77 versehen, die um einen Punkt 78 am Radkörper des Malteserrades schwenkbar ist. Die Klinke hat einen in die Lücke 76 des Malteserrades hineinragenden Zapfen 79
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und etwa rechtwinkelig zu diesem Zapfen einen Rollenzapfen 80. Weiterhin besitzt die Klinke 77 einen
Schlitz 81, in welchem ein am Radkörper befestigter Führungsbolzen 82 zur Begrenzung der Schwenkbe- wegung der Klinke geführt ist. Ausserdem wirkt auf die Klinke eine Druckfeder 83, die den Zapfen 79 der
Klinke in die Lücke 76 des Malteserrades zu drücken sucht.
Die Klinke 77 jedes Malteserrades wird über ihren Rollenzapfen 80 entgegen der Federkraft 83 von
Nockenscheiben 84, 85 gesteuert, welche von der Malteserkurbel 59 bzw. 60 über ein Getriebe 86 ange- trieben werden. Das Getriebe 86 ist nur inFig. 4a und teilweise in Fig. 3 eingezeichnet. Das Übersetzungs- verhältnis von der Malteserkurbel zur Nockenscheibe entspricht dabei der jeweiligen Teilung des Malte- serrades, im vorliegenden Falle etwa 10 : 1. Für das Maltesergetriebe eines Wähleraggregates sind zwei
Nockenscheiben 84, 85 vorgesehen, die über eine Welle 87 (Fig. 3) miteinander gekuppelt sind.
An jedem Malteserrad 69, 70, 71, 72 ist ein abgefederter Bolzen 88 befestigt, der in eine feststehen- de Nocke 89 einrastet, wenn das entsprechende Malteserrad 69, 70, 71 oder 72 mit der vorgesehenen
Lücke 76 im Bereich der Malteserkurbel 59 bzw. 60 stillsteht. Damit wird das Malteserrad in dieser Stel- lung bis zur nächsten Weiterschaltung festgehalten.
In Fig. 4 und 5 sind die Stellungen der Malteserräder 69, 70, 71, 72 in dem Zeitpunkt dargestellt, wo der Anzapfwähler 53 gerade von Kontakt 18 auf Kontakt 17 umgeschaltet wurde und weiter auf den Kon- takt 16 heruntergeschaltet werden soll. Die Regelstufe 17 ist also gerade eingeschaltet.
Die Rollenzapfen 73 und 74 der Malteserkurbel 59 und 60, die mit dem jeweiligen Malteserrad 69,
70, 71 oder 72 in Eingriff kommen, sind zum besseren Verständnis in den Fig. 4 und 5 mit einem schwarzen Punkt gekennzeichnet. Weiterhin ist ersichtlich, dass die Malteserräder 69 und 70 des Wähleraggregates 52 stillstehen, während die Malteserräder 71 und 72 des Wähleraggregates 53 die Schaltfolge durch Schalten der Kontakte der Stufen 32-17 ausführen bzw. ausgeführt haben. In Fig. 4a ist die Lücke 76 im Malteserrad 60 noch nicht durch die Klinke 77 überbrückt, so dass die Malteserkurbel 59 mit dem oberen Mitnehmerbolzen 73 leer durchläuft, ohne das Malteserrad zu drehen.
In Fig. 4b hat die Nockenscheibe 85 während der letzten Schaltung im Wähleraggregat 53 nach Stellung 17 die Klinke 77 freigegeben, so dass deren Zapfen 79 einen zusätzlichenRollenschlitz 75'bildet, in welchem beim Weiterdrehen der Malteserkurbel 59 in angegebener Drehrichtung dessen unterer Mitnehmerbolzen 74 eingreift. In Fig. 5a und 5b ragen die Klinken 77 mit ihren Zapfen 79 in die Lücke 76 des Malteserrades 71 bzw. 72 noch hinein und bilden somit je einen zusätzlichen Rollenschlitz 75'in den Malteserrädern 71, 72.
An Hand eines Schaltvorganges soll die Wirkungsweise der Erfindung näher erläutert werden
DerAnzapfwähler steht mit seinemBrückenkontakt 62 auf dem Kontakt 17 der Schaltstufe. Der Lastumschalter hat bereits von Kontakt 18 auf Kontakt 17 umgeschaltet, so dass der Kontakt 18 stromlos ist. Die Malteserkurbel 60 kommt zunächst mit ihrem unteren Mitnehmerbolzen 74 in den davor liegenden zusätzlichen Rollenschlitz 75'des Malteserrades 72 und nimmt dieses und damit den auf Kontakt 18 ruhenden Brückenkontakt 63 mit nach dem Ruhekontakt K4.
Gleichzeitig greift der untere Mitnehmerbolzen 74 der Malteserkurbel 59 in den davor liegenden zusätzlichen Rollenschlitz 75'des Malteserrades 70, der mit Hilfe des Zapfens 79 der Klinke 77 nach Freigabe der Klinke durch die Nockenscheibe 85 gebildet wurde, und führt das Malteserrad 70 mit dem Brückenkontakt 63 vom Ruhekontakt K2 auf den Kontakt 16 der Schaltstufe. Dabei kommt der obere Mitnehmerbolzen 73 der Malteserkurbel 60 vor die Öffnung des zusätzlichen Rollenschlitzes 751 des Malteserrades 71 und gleichzeitig der obere Mitnehmerbolzen 73 derMalteserkurbel 59 vor die Lücke 76 desMalteserrades 69. Am Ende dieses Vorganges schaltet der Lastschalter 51 den. Strom von Stellung 17 des Wähleraggregates 63 auf Stellung 16 des Wähleraggregates 52
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Bei einer weiteren Drehung der Malteserkurbeln 59,60 um 180 in dem durch Pfeile angegebenen Drehsinn wird. das Malteserrad 71 mit der Kontaktbrücke 62 vom Kontakt 17 auf denRuhekontakt Kg geschaltet und gleichzeitig das Malteserrad 69 mit dem Brückenkontakt 62 durch das Eingreifen des oberen Mitnehmerbolzens 73 der Malteserkurbel 59 in den durch den Zapfen 79 der Klinke 77 inzwischen gebildeten Rollenschlitz von dem Ruhekontakt Ki nach dem Kontakt 15 der Schaltstufe geschaltet.
Nach diesen Schaltschritten bleiben die Malteserräder 71, 72 des Wähleraggregates 53 stehen, weil während der letzten zwei Schaltungen die Nockenscheibe 84, 85 (Fig. 5a und b) die auf sie einschwenkenden Klinken 77 über die Rollenzapfen 80 ausgehoben haben, so dass die Mitnehmerbolzen 73, 74 der Malteserkurbel 60 durch die Lücken 76 der Malteserräder wirkungslos hindurchlaufen.
. Indessen schalten dieMalteserräder 69, 70 ihreBrückenkontakte 62, 63 weiter von Kontakt 16 bis herunter zu Kontakt 1, weil nach der Überbrückung durch die Klinken 77 die Mitnehmerbolzen 73, 74 der Malteserkurbel 59 fortlaufend und abwechselnd einmal in die Rollenschlitze 75 des oberen Malteserrades 69 und einmal in die Rollenschlitze 75 des unteren Malteserrades 70 eingreifen.
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Beim Herausschalten von Kontakt 1 nach Kontakt 32 wiederholt sich der Vorgang beim Überschalten vom Wähleraggregat 52 auf Wähleraggregat 53 im umgekehrten Drehsinn und Reihenfolge.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anzapfwähler für Stufenschalter von Regeltransformatoren mit einer grossen Anzahl von vorzugsweise über den ganzen Regelbereich unterschiedlichen Regelstufen, wobei der Anzapfwähler in Kontaktgruppen mit ungeradzahligen und geradzahligen Kontakten und in Wähleraggregate mit mindestens jeweils einer Kontaktgruppe von ungeradzahligen und einer Kontaktgruppe von geradzahligen Kontakten unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wähleraggregate nebeneinanderliegen und sowohl die
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jeweils eines Wähleraggregates über je eine Kontaktbrücke und je einen Ruhekontakt des andern Wähleraggregates und umgekehrt mit dem Lastumschalter verbunden sind.