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Die Erfindung betrifft einen Lastwahler für Stufentransformatoren zur unterbrechungslosen
Umschaltung zwischen Anzapfungen einer Regelwicklung eines Stufentransformators, wobei der
Lastwähler einen Isolierstoffzylinder als Gehäuse aufweist, feste Stufenkontakte, die mit den An- zapfungen elektrisch in Verbindung stehen und im Inneren des Isolierstoffzylinders in für jede
Phase einer horizontalen Ebene kreisförmig angeordnet sind, wobei sich im Zentrum des Isolier- stoffzylinders eine drehbare Schaltwelle befindet, die für jede horizontale Ebene von festen Stufen- kontakten einen ebenfalls drehbaren Kontaktträger aufweist und jeder der Kontaktträger mindes- tens einen mechanischen Hauptkontakt und mindestens einen mit einem zwischengeschalteten Überschaltwiderstand versehenen, mechanischen Widerstandskontakt besitzt,
wobei der Haupt- kontakt und der Widerstandskontakt elektrisch in Verbindung stehen und jeweils mit den festen
Stufenkontakten der jeweiligen horizontalen Ebene kontaktierbar sind und sowohl der Hauptkontakt als auch der Widerstandskontakt mindestens einen parallelen Nebenkontakt aufweist, wobei die- sen Nebenkontakten jeweils ein aus antiparallel geschalteten Thyristoren bestehender Thyristor- kreis vorgeschaltet ist.
Ein derartiger Lastwähler ist aus der DE 43 41 158 A1 bekannt. Der gravierende Nachteil die- ses Lastwählers liegt aber darin, dass ein Einschaltlichtbogen gegeben ist.
Wie bekannt, kombinieren Lastwähler die Funktion von Feinwähler und Lastumschalter in einer
Einheit. Die getrennte Anordnung von Feinwähler und Lastumschalter beim Stufenschalter erlaubt es Stufenschalter für praktisch alle Trafogrössen bis zu den höchsten Spannungen und Leistungen zu bauen. Lastwähler sind in ihrer Anwendung bisher eingeschränkt, lassen sich aber wegen des
Verzichts auf die sonst übliche Trennung von Wähler und Lastumschalter weniger aufwendig herstellen und einsetzen.
Wie bereits erwähnt, dienen Lastwähler an Transformatoren dazu, die Anzapfungen der Regel- wicklungen dieser Trafos unter Last umzuschalten und damit Spannungsanderungen gezielt aus- zugleichen. Beim Umschaltvorgang treten im Lastwähler an verschiedenen Kontakten Lichtbögen auf
Zur Vermeidung dieser Lichtbögen wurde bereits in der DE 38 33 126 C2 ein Lastwähler vor- geschlagen, bei dem in jeder zu schaltenden Phase zwei gleichzeitig miteinander verschwenkbare, bewegliche, mechanische Schaltkontakte auf einem gemeinsamen Kontaktträger vorgesehen sind.
In Reihe zu jedem der beiden der beiden Schaltkontakte ist jeweils eine ebenfalls auf dem Kontakt- träger angeordnete Vacuumschaltzelle vorgesehen. Nachteilig bei einem derartigen Lastwähler ist es, dass durch die Anordnung von Vacuumschaltzellen Dimensionierungsprobleme auftreten.
Um diese Dimensionierungsprobleme einzudämmen, wurde in der WO 99/60588 vorgeschla- gen, die Vacuumschaltzellen stehend auf dem Kontaktträger anzuordnen.
Generell ist festzuhalten, dass Lastwähler mit Vacuumschaltzellen auf Grund ihrer Bauweise ein grösseres Volumen aufweisen und einen nicht unerheblichen Platzbedarf haben.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lastwähler der eingangs zitierten Art zu schaffen, der einerseits die obigen Nachteile vermeidet und der anderseits den Kontaktabbrand durch die beim Schalten entstehenden Lichtbögen verhindert.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Der erfindungsgemässe Lastwähler ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkontakt einen weiteren parallelen Nebenkontakt aufweist, der an der Verbindung Hauptkontakt und Thyristorkreis angeschlossen ist. Durch die Erfindung ist es möglich, einen weitestgehend wartungsfreien Last- wähler herzustellen, da sowohl der Lichtbogen beim Ein- wie auch beim Ausschalten vermieden wird. Dies wird dadurch erreicht, dass das Schaltelement, das ein- bzw. ausschaltet, nur beim Umschalten im Arbeitsstrom liegt. Nach dem Umschaltvorgang wird das Schaltelement durch einen parallel zum Schaltelement geschalteten mechanischen Kontakt geschützt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch diese Anordnung von Schalt- elementen der Bauteilaufwand, um ein lichtbogenfreies Schalten zu erreichen, äusserst gering gehalten wird. Dadurch kann auch der Lastwähler als kompakte Einheit ausgeführt werden.
Selbstverständlich wird mit der Erfindung auch ein Kontaktabbrand an den Stufenkontakten vermieden.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Hauptkontakt einen voreilenden und einen nacheilenden Nebenkontakt auf. Es wird weiters der gravierende Vorteil erzielt, dass der Lastwähler in beiden Drehrichtungen zum unterbrechungslosen Umschalten geeignet ist.
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Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Zündung bzw. Löschung der
Thyristorkreise gleichzeitig. Dadurch wird der Steueraufwand für die Thyristorkreise stark minimiert.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Lastwählers,
Fig. 2 bis 12 eine unterbrechungslose Umschaltung mit dem Lastwähler von einem Stufenkon- takt auf den benachbarten Stufenkontakt.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäss auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich, usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäss auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merk- malskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispie- len für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemässe Lösungen darstellen.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Be- schreibung entnommen werden.
Gemäss der Fig. 1 sind in einem - nicht dargestellten - Isolierstoffzylinder, der als Gehäuse dient, Stufenkontakte 1, 2, die mit Anzapfungen einer Regelwicklung eines Stufentransformators elektrisch verbunden sind, kreisförmig angeordnet. Die Stufenkontakte 1,2 sind in diesem Isolier- stoffzylinder für jede Phase in einer horizontalen Ebene angeordnet, wobei entsprechend der
Anzahl der Anzapfungen die Anzahl der Stufenkontakte 1,2 im Kreis vorgesehen sind. Im darge- stellten Fall sind nur zwei benachbarte Stufenkontakte 1,2 von einer eventuellen Vielzahl gezeigt.
Die Stufenkontakte 1,2 sind fest im Inneren des Isolierstoffzylinders angeordnet. Im Zentrum des
Isolierstoffzylinders befindet sich eine drehbare Schaltwelle 3, die für jede horizontale Ebene von festen Stufenkontakten 1,2 einen ebenfalls drehbaren Kontaktträger 4 aufweist. Jeder Kontaktträ- ger 4 besitzt mindestens einen mechanischen Hauptkontakt 5 und mindestens einen mechani- schen Widerstandskontakt 6, wobei der Widerstandskontakt 6 einen zwischengeschalteten Über- schaltwiderstand 7 aufweist. Der Hauptkontakt 5 und der Widerstandskontakt 6 stehen elektrisch in Verbindung und sind jeweils mit den Stufenkontakten 1,2 der jeweiligen horizontalen Ebene kon- taktierbar.
. Sowohl der Hauptkontakt 5 als auch der Widerstandskontakt 6 weisen mindestens einen paral- lelen Nebenkontakt 8,9 auf, wobei diesen Nebenkontakten 8,9 jeweils ein Thyristorkreis 10,11 vorgeschaltet ist. Der Thyristorkreis 10,11 besteht aus antiparallel geschalteten Thyristoren. Dar- über hinaus weist der Hauptkontakt 5 einen weiteren parallelen Nebenkontakt 12 auf, der an der Verbindung Nebenkontakt 8 und Thyristorkreis 10 angeschlossen ist. Die beiden Nebenkontakte 8, 12 des Hauptkontaktes 5 sind derart angeordnet, dass ein Nebenkontakt 12 - bei Annahme der Drehrichtung des Kontaktträgers 4 nach rechts - voreilend und ein Nebenkontakt 8 nacheilend ist.
Wie bereits erwähnt, weist der Widerstandskontakt 6 ebenfalls einen parallelen, mit einem Thy- ristorkreis 11 versehenen, Nebenkontakt 9 auf, wobei dieser Thyristorkreis 11 des Nebenkontaktes 9 an der Verbindung Überschaltwiderstand 7 und Widerstandskontakt 6 liegt. Die konstruktive Anordnung dieses Nebenkontaktes 9 erfolgt derart, dass er an der Seite des Widerstandskontaktes 6 liegt, die dem Hauptkontakt 5 abgewandt ist. Im dargestellten und beschriebenen Fall ist der Nebenkontakt 9 - wie in der oben erwähnten Drehrichtung - also voreilend dem Widerstandskon- takt 6.
Entsprechend den Fig. 2 bis 12 wird eine unterbrechungslose Umschaltung zwischen dem Stu- fenkontakt 1 und dem Stufenkontakt 2 aufgezeigt, wobei die Umschaltrichtung nach rechts ist.
Die Fig. 2 entspricht der Fig. 1 und wird als Ausgangsstellung für die Umschaltung angenom- men. Alle Kontakte, also der Hauptkontakt 5 mit seinen Nebenkontakten 8,12 und der Wider- standskontakt 6 mit seinem Nebenkontakt 9, sind mit dem Stufenkontakt 1 elektrisch kontaktiert.
Beide Thyristorkreise 10, 11sind im gelöschten Zustand. Der Strom fliesst über den Hauptkontakt 5 zum Stufenkontakt 1.
Gemäss der Fig. 3 ist der Widerstandskontakt 6 mit seinem Nebenkontakt 9 in der stromlosen
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Phase, da er sich zwischen dem Stufenkontakt 1 und dem Stufenkontakt 2 befindet. Der Strom fliesst ausschliesslich über den Hauptkontakt 5 zum Stufenkontakt 1.
Gemäss der Fig. 4 kontaktiert der Nebenkontakt 9 den Stufenkontakt 2 und der Nebenkontakt
12 befindet sich in der Zwischenstellung der beiden Stufenkontakte 1,2. Der Strom fliesst immer noch ausschliesslich über den Hauptkontakt 5 zum Stufenkontakt 1.
Gemäss der Fig. 5 - die der Kontaktstellung in Fig. 4 entspricht - werden die Thyristorkreise 10,
11gezündet. Der Stromfluss ist nun über den Nebenkontakt 8, dem Hauptkontakt 5 zum Stufenkon- takt 1 und über den Nebenkontakt 9 zum Stufenkontakt 2 gegeben.
Der Hauptkontakt 5 kann nun praktisch stromlos vom Stufenkontakt 1 weg- und weiterbewegt werden. Es ergibt sich also kein Ausschaltlichtbogen. Im Auflaufen vom Widerstandskontakt 6 gibt es auch keinen Einschaltlichtbogen, da der Thyristorkreis 11bereits gezündet ist.
Gemäss der Fig. 6 ergibt sich bei gezündeten Thyristorkreisen eine Kontaktstellung bei der nur mehr der Nebenkontakt 8 Strom zum Stufenkontakt 1 und der Widerstandskontakt 6 und der
Nebenkontakt 9 Strom zum Stufenkontakt 2 führen.
Gemäss der Fig. 7 - die der Kontaktstellung in Fig. 6 entspricht - werden die Thyristorkreise 10,
11gelöscht. Der Stromfluss ist nun über den Widerstandskontakt 6 zum Stufenkontakt 2 gegeben
Gemäss der Fig. 8 befindet sich der Hauptkontakt 5 mit seinen Nebenkontakten 8,12 im Zwi- schenbereich der Stufenkontakte 1,2. Der Stromfluss erfolgt ausschliesslich über den Widerstands- kontakt 6.
Gemäss der Fig. 9 kontaktiert der Nebenkontakt 12 des Hauptkontaktes 5 den Stufenkontakt 2, wobei durch den gelöschten Thyristorkreise 10 kein Strom fliessen kann. Somit kann auch kein Einschalt-Lichtbogen erzeugt werden.
Gemäss der Fig. 10 - die der Kontaktstellung in Fig. 9 entspricht - werden die Thyristorkreise 10, 11gezündet. Der Stromfluss ist nun über den Nebenkontakt 12 zum Stufenkontakt 2 gegeben.
Der Hauptkontakt 5 kann nun praktisch stromlos mit dem Stufenkontakt 2 kontaktiert werden Es ergibt sich also kein Einschaltlichtbogen.
Gemäss der Fig. 11 sind alle Kontakte, also der Hauptkontakt 5 mit seinen Nebenkontakten 8, 12 und der Widerstandskontakt 6 mit seinem Nebenkontakt 9, mit dem Stufenkontakt 2 elektrisch kontaktiert. Beide Thyristorkreise 10,11 sind im gezündeten Zustand. Der Strom fliesst über den Hauptkontakt 5 zum Stufenkontakt 2.
Gemäss der Fig. 12 - die der Kontaktstellung in Fig. 11 entspricht - werden die Thyristorkreise 10, 11gelöscht. Der Stromfluss ist nun über den Hauptkontakt 5 zum Stufenkontakt 2 gegeben.
Wie also an der oben beschriebenen Umschaltung an Hand der Fig. 2 bis 12 aufgezeigt, wird ein Kontaktabbrand, sei es auf den Stufenkontakten 1, 2 oder auf dem Haupt- 5, dem Widerstands- 6 bzw. auf den Nebenkontakten 8,9, 12, vermieden, da sowohl ein Ein- als auch ein Ausschalt- lichtbogen nicht gegeben ist.
Mit dem in Fig. 1 aufgezeigten Lastwähler ist ein hin- und herschalten einwandfrei möglich. Der Umschaltvorgang vom Stufenkontakt 2 auf den Stufenkontakt 1 erfolgt dann entsprechend der Fig. 12, beginnend, bis Fig. 2, also in entgegengesetzter Richtung.
Der Ordnung halber sei abschliessend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus die Teile bzw. deren Bestandteile teilweise unmassstäblich und/oder vergrössert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
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