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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung von Vakuumschaltschaltröhren bei einem Lastumschalter. Jeweils eine Nockensteuerung aus einer Steuernocke und einem Hebellager ist zur Betätigung eines beweglichen Kontakts jeweils einer der Vakuumschaltröhren zugeordnet.
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Lastumschalter der eingangs beschriebenen Art sind bei Laststufenschalter eingebaut und dienen zur nachfolgenden, schnellen und unterbrechungslosen Umschaltung von der beschalteten auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung. Der gesamte Laststufenschalter wird von einem Motorantrieb bei der Umschaltung betätigt. Eine sich drehende Antriebswelle bewegt kontinuierlich einen Wähler gleichzeitig wird ein Kraftspeicher des Lastumschalters aufgezogen. Der Wähler dient zur leistungslosen Anwahl der jeweiligen neuen Wicklungsanzapfung des Transformators, auf die umgeschaltet werden soll.
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Bei der beschriebenen Lastumschaltung vollführt der Lastumschalter eine spezifische Schaltsequenz, d. h. verschiedene Schaltkontakte und Widerstandskontakte werden in bestimmter zeitlicher Reihenfolge nacheinander bzw. überlappend betätigt. Die Schaltkontakte dienen dabei zur direkten Verbindung der jeweiligen Wicklungsanzapfung mit der Lastableitung, die Widerstandskontakte zur kurzzeitigen Beschaltung, d. h. Überbrückung mittels eines oder mehrerer Überschaltwiderstände. Vorteilhafterweise werden Vakuumschaltröhren als Schaltelemente zur Lastumschaltung eingesetzt. Dies beruht darauf, dass die Verwendung von Vakuumschaltröhren zur Lastumschaltung eine Lichtbogenbildung im Öl und damit die Ölverschmutzung des Öls im Lastumschalter verhindert.
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Ein derartiger Lastumschalter ist in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2009 043 171 A1 offenbart. Hier trägt der Lastumschalter eine Antriebswelle mit mindestens einer Kurvenscheibe. Die Kurvenscheibe weist mehrere Steuerkurven auf, wobei zwei an der Kurvenscheibe stirnseitig angeordnete Steuerkurven eine von einer Kreisform abweichende Kontur nach Art von Nocken aufweisen, an der kontaktschlüssig jeweils eine über einen Kipphebel mit einer Vakuumschaltröhre verbundene Rolle geführt wird, die die profilierte Kontur der jeweiligen Steuerkurve abgreift.
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Aus der
US 4 996 397 A ist ein Federkraftantrieb für einen Leistungsschalter mit einer mittels einer Federanordnung zum Ein- und Ausschalten des Leistungsschalters in derselben Drehrichtung angetriebenen und in der Ausschalt- und Einschaltstellung mittels Abstützeinrichtungen am Drehen freigebbar gehinderten Antriebswelle bekannt geworden. Auf der Antriebswelle sitzt mindestens eine Scheibe einer Kurvenscheibenanordnung mit einer auf ein mit mindestens einem bewegbaren Schaltkontakt wirkverbundenen Hubglied druckwirksam einwirkenden Steuerkurve, um das Hubglied zwischen zwei Endstellungen hin und her zu bewegen. Weiterhin weist die Scheibe mindestens eine die Steuerkurve bildende, um die Antriebswelle herumlaufende, in Richtung der Antriebswelle offene Nut auf, welche auf das Hubglied auch zugwirksam einwirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine platzsparende und einfache Anordnung von Vakuumschaltröhren bei einem Lastumschalter zu schaffen, die eine schnelle und individuell anpassbare Lastumschaltung gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung von Vakuumschaltschaltröhren bei einem Lastumschalter gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
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Die erfindungsgemäße Anordnung von Vakuumschaltschaltröhren bei einem Lastumschalter umfasst jeweils eine Nockensteuerung, das eine Steuernocke und ein Hebellager umfasst. Jede Nockensteuerung ist zur Betätigung eines beweglichen Kontakts jeweils einer der Vakuumschaltröhren zugeordnet. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Nockenwelle achsparallel zu einer Antriebswelle angeordnet und über diese antreibbar ist. Dabei ist eine jede Achse des beweglichen Kontakts einer jeden Vakuumschaltröhre senkrecht zu einer Achse der jeweiligen Nockenwelle angeordnet. Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass jeweils eine erste Vakuumschaltöhre und eine zweite Vakuumschaltöhren derart miteinander verbunden sind, dass die zwei beweglichen Kontakte der ersten Vakuumschaltröhre und der zweiten Vakuumschaltröhre entgegen einander ausgerichtet sind, wobei die Achse des beweglichen Kontakts der ersten Vakuumschaltöhre auf der Achse mindestens einer ersten Nockenwelle und die Achse des beweglichen Kontakts der zweiten Vakuumschaltöhre auf der Achse mindestens einer zweiten Nockenwelle des beweglichen Kontakts senkrecht steht.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die mindestens eine Nockenwelle und die Antriebswelle derart angeordnet, dass der Antrieb der mindestens einen Nockenwelle über ein an einem oberen Ende der Antriebswelle sitzendes Stirnrad und mit diesem zusammenwirkenden Zahnrad der mindestens einen Nockenwelle erfolgt.
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Es ist für den Fachmann selbstverständlich, dass auch andere mechanische Getriebe denkbar sind, da verschiedene Maschinenelemente für eine Übertragung zwischen zwei Drehungen, d. h. Paarung zweier Zahnräder, im Stand der Technik offenbart sind. Es ist ferner denkbar, dass das Stirnrad der Antriebswelle nicht an einem Ende der Antriebswelle sitzt. Das Stirnrad kann an einer beliebigen Position entlang der Antriebswelle sitzen. Die einzige konstruktive Voraussetzung ist, dass die Zahnräder der Nockenwellen mit dem Zahnrad auf der Antriebswelle in Wirkzusammenhang stehen müssen.
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Um die oben beschriebene Betätigung eines beweglichen Kontakts einer Vakuumschaltröhre zu realisieren, weist jede Nockenwelle mindestens eine Steuernocke auf. So dreht sich die von der Antriebswelle mindestens eine angetriebene Nockenwelle mit mindesten einer Steuernocke um die eigene Achse, nämlich derart, dass die mindestens eine Steuernocke das Hebellager betätigt. Das Hebelager umfasst eine Druckfeder und einen Hebel, wie beispielsweise einen Kippschalter. D. h. die Steuernocke betätigt den Hebel derart, dass z. B. über eine Kippbewegung des Hebels die mit ihm mechanisch gekoppelte Druckfeder den beweglichen Kontakt in Gegenrichtung einer Vakuumschaltröhre betätigt (öffnet).
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In einer ersten Ausführungsform sind die Vakuumschaltröhren entlang einer Linie angeordnet. D. h. eine Nockenwelle weist mehre Steuernocken auf, wobei jede Steuernocke über ein Hebellager einen beweglichen Kontakt jeweils einer der Vakuumschaltröhren betätigt. So kann eine Nockenwelle beispielsweise mit drei Steuernocken drei Vakuumschaltröhren betätigen. Dabei kann auch die Ausrichtung der Steuernocken an der Nockenwelle divers ausgestaltet sein. So können gleich ausgerichtete Steuernocken gleichzeitig und versetzt an einer Nockenwelle ausgerichtete Steuernocken versetzt mit gleichem oder unterschiedlichem Hub die Vakuumschaltröhren betätigen.
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In einer zweiten Ausführungsform sind die Vakuumschaltröhren in Form einer Matrix angeordnet, d. h. mindestens zwei Nockenwellen betätigen jeweils mindestens eine Vakuumschaltröhre an. Vorzugsweise weisen die mindestens zwei Nockenwellen mehrere Steuernocken auf, so dass auch in Form einer Matrix mehrere Vakuumschaltröhren entlang einer Linie angeordnet sind. Somit ist durch die Vielzahl von betätigbaren Vakuumschaltröhren eine schnelle und individuell anpassbare Lastumschaltung möglich.
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So sieht eine Ausführungsform vor, dass zwischen der ersten Vakuumschaltröhre und der zweiten Vakuumschaltöhre eine Halteplatte angeordnet ist, mit der die erste und die Vakuumaschaltröhren stoffschlüssig verbunden sind. Eine zweite Ausführungsform sieht vor, dass die erste Vakuumschaltröhre und die zweite Vakuumschaltöhre direkt stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind die erste Vakuumschaltröhre und Halteplatte bzw. die zweite Vakuumschaltröhre miteinander verklebt. Es ist selbstverständlich, dass bei der Erfindung auch jede aus dem Stand der Technik bekannte Verbindungsart angewandt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die ersten Vakuumschaltröhren und die zweiten Vakuumschaltröhren in Form einer Matrix angeordnet. Ferner sind mindestens zwei erste Nockenwellen und mindestens zwei zweite Nockenwellen vorgesehen, wobei die Achsen der jeweiligen Nockenwelle parallel zu einer gemeinsamen Antriebswelle angeordnet sind.
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Ein Vorteil bei der erfindungsgemäßen Anordnung von Vakuumschaltschaltröhren bei einem Lastumschalter besteht darin, dass durch eine Matrixanordnung von Vakuumschaltröhren eine platzsparende und einfache Anordnung bei einem Lastumschalter geschaffen ist.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, dass eine Vielzahl von Vakuumschaltröhren gleichzeitig und/oder versetzt und mit gleichen oder unterschiedlichen Hub betätigt werden können. Somit ist eine schnelle und individuell anpassbare Lastumschaltung möglich.
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Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung von Vakuumschaltröhren in Form einer Matrix bei einem Lastumschalter;
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2 eine schematische Darstellung einer von drei Phasen des Lastumschalters;
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3 einen Schaltplan eines Schaltablaufs, den vier Vakuumschaltöhren in einer jeweiligen Phase nach 2 durchlaufen;
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4 die Schaltsequenz des Schaltablaufs nach 3;
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5 eine Perspektivansicht einer Nockensteuerung zur Betätigung eines beweglichen Kontakts jeweils einer Vakuumschaltröhre nach 1;
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6 zeigt eine vergrößerte Perspektivansicht eines Hebelagers der Nockensteuerung nach 5;
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7 eine weitere Perspektivansicht der Nockensteuerung nach 1 und 5;
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8 eine schematische Darstellung einer Möglichkeit der Anordnung von Vakuumschaltröhren.
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In den Figuren sind für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung identische Bezugszeichen verwendet. Ferner sind der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
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1 zeigt eine Perspektivansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung von zwölf Vakuumschaltröhren 3a, 3b bei einem Lastumschalter 1. Der Lastumschalter 1, Teil eines Laststufenschalter 29, bewirkt eine Umschaltung von der beschalteten Wicklungsanzapfung n auf die jeweils vorgewählte Wicklungsanzapfung n + 1. Der gesamte Laststufenschalter 29 wird von einem Motorantrieb bei der Umschaltung betätigt. Eine sich drehende Antriebswelle 11 bewegt kontinuierlich einen Wähler 21 gleichzeitig wird ein Kraftspeicher 19 des Lastumschalters 1 aufgezogen. Der Wähler 21 dient zur leistungslosen Anwahl der jeweiligen neuen Wicklungsanzapfung eines Transformators 25, auf die umgeschaltet werden soll. Ist der Kraftspeicher 19 vollständig aufgezogen, wird er entklinkt, gibt seine Energie schlagartig frei und betätigt im ms-Bereich über die Antriebswelle 11 den Lastumschalter 1.
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Wie bereits beschreiben, umfasst der Lastumschalter 1 zwölf Vakuumschaltröhren 3a, 3b, wobei jeweils eine Nockensteuerung 5, umfassend eine Steuernocke 7 und ein Hebellager 10 (siehe hierzu 5, 6 und 7), zur Betätigung eines beweglichen Kontakts 13 jeweils einer der ersten und zweiten Vakuumschaltröhren 3a, 3b zugeordnet ist.
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Erfindungsgemäß sind die zwölf Vakuumschaltröhren 3a, 3b in Form einer Matrix angeordnet. Da der Lastumschalter 1 drei Phasen 37, 38, 39 umfasst, weist jede der drei Phasen 37, 38, 39 vier Vakuumschaltröhren 3a, 3b auf. Die vier Vakuumschaltröhren 3a, 3b jeder Phase 37, 38, 39 sind in zwei erste Vakuumschaltöhren 3a und zwei zweite Vakuumschaltröhren 3b gegliedert, wobei jeweils eine erste und eine zweite Vakuumschaltröhre 3a, 3b jeder Phase 37, 38, 39 jeweils einen ersten Lastzweig 41 und einen zweiten Lastzweig 42 bilden. Dies ist in 2 schematisch dargestellt.
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In dem ersten Lastzweig 41 befindet sich eine als Hauptkontakt MSVa wirkende zweite Vakuumschaltröhre 3b sowie eine als Widerstandskontakt TTVa wirkende erste Vakuumschaltröhre 3a. Der zweite Lastzweig 42 besitzt ganz analog eine als Hauptkontakt MSVb wirkende zweite Vakuumschaltröhre 3b und eine als Widerstandkontakt TTVb wirkende erste Vakuumschaltröhre 3a.
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3 zeigt einen Schaltplan eines Schaltablaufs, den vier Vakuumschaltöhren 3a, 3b in einer jeweiligen Phase 37, 38, 39 nach 2 durchlaufen.
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4 zeigt die Schaltsequenz des Schaltablaufs bei der Umschaltung von der Wicklungsanzapfung n auf die Wicklungsanzapfung n + 1. Die Ausgangslage, bei der die Anzapfung beschaltet ist, entspricht der in 3 dargestellten Stellung der einzelnen Schaltelemente. Die Umschaltung erfolgt in folgenden Schritten: MSVa öffnet, TTVb schließt, TTVa öffnet und MSVB schließt. Die Umschaltung ist abgeschlossen.
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Insgesamt weist der Lastumschalter 1 nach 1 somit sechs als Hauptkontakt MSV wirkende zweite Vakuumschaltschaltröhren 3b und sechs als Widerstandkontakt TTV wirkende erste Vakuumschaltschaltröhren 3a auf. Ferner sind zwei erste Nockenwellen 15a und zwei zweite Nockenwellen 15b (in dieser Perspektivansicht ist nur eine zweite Nockenwelle 15b sichtbar) achsparallel zu der Antriebswelle 11 angeordnet und über diese antreibbar sind. Dabei ist eine Achse A jedes beweglichen Kontakts 13 einer jeden ersten und zweiten Vakuumschaltröhre 3a, 3b senkrecht zu einer Achse E der ersten und zweiten Nockenwelle 15a, 15b angeordnet. Denkbar ist aber auch, dass weitere Ausführungsformen weniger oder mehr als sechs erste und sechs zweite Vakuumschaltröhren 3a, 3b und zwei erste und zwei zweite Nockenwellen 15a, 15b aufweisen.
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Insbesondere sind in der hier gezeigten Ausführungsform jeweils die ersten Vakuumschaltöhre 3a und die zweite Vakuumschaltöhren 3b derart miteinander verbunden, dass die jeweils zwei zugehörigen beweglichen Kontakte 13 der ersten Vakuumschaltröhre 3a bzw. zweiten Vakuumschaltröhre 3b entgegen einander ausgerichtet sind, wobei die Achsen A des beweglichen Kontakts 13 der ersten Vakuumschaltöhren 3a auf der Achse E der zwei ersten Nockenwellen 15a und die Achsen A des beweglichen Kontakts 13 der zweiten Vakuumschaltöhren 3b auf der Achse E der zwei zweiten Nockenwellen 15b des beweglichen Kontakts 13 senkrecht stehen.
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Zur Verbindung jeder ersten Vakuumschaltröhre 3a mit einer zweiten Vakuumschaltröhre 3b, auch bekannt als Tandem-Röhren, ist hier eine Halteplatte 27 zwischen den ersten und zweiten Vakuumschaltröhren 3a, 3b angeordnet. Dabei ist jede erste und zweite Vakuumschaltröhre 3a, 3b durch eine stoffschlüssige Verbindung, wie z. B. Kleben, mit der Haltplatte 27 verbunden.
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Die Anordnung und Antreibbarkeit jeder ersten und zweiten Nockenwelle 15a, 15b über die Antriebswelle 11 ist dabei vorzugsweise derart ausgestaltet, dass gemäß der hier dargestellten Ausführungsform an einem oberen Ende der Antriebswelle 11 ein Stirnrad 23 und an einem oberen Ende der ersten und zweiten Nockenwellen 15a, 15b jeweils ein Zahnrad 17 angeordnet ist, so dass jedes Zahnrad 17 der ersten und zweiten Nockenwellen 15a, 15b mit dem Stirnrad 23 der Antriebswelle 11 zusammenwirkt.
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Um die Betätigung eines beweglichen Kontakts 13 der ersten und zweiten Vakuumschaltröhren 3a, 3b zu realisieren, weist jede erste und zweite Nockenwelle 15a, 15b mindestens eine Steuernocke 7 (siehe hierzu 5) auf. Vermittels der Antriebswelle 11 dreht sich die erste und zweite Nockenwelle 15a, 15b um die eigene Achse E und nimmt somit die mindestens eine Steuernocke 7 mit. Die mindestens eine Steuernocke 7 betätigt somit jeweils ein Hebellager 10 (siehe hierzu Beschreibung zu 5 und 6).
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Ferner sieht die erfindungsgemäße Anordnung von ersten und zweitem Vakuumschaltröhren 3a, 3b bei einem Lastumschalter 1 weitere Elemente vor, wie beispielsweise Überschaltwiderstände 31 für die ersten und zweiten Vakuumschaltröhren 3a, 3b, Außenhalteplatten 33 für die Anordnung der Elemente in einem Lastumschalter 1, Federlagerungen 35 für Druckfedern 12 (siehe 6), die allesamt selbsterklärend sind, weswegen hier auf eine nähere Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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5 zeigt eine Perspektivansicht einer Nockensteuerung 5 zur Betätigung eines beweglichen Kontakts 13 von jeweils einer der zwei ersten Vakuumschaltröhren 3a nach 1. Eine jede Nockensteuerung einer ersten Vakuumschaltröhre 3a umfasst eine Hebellager 10 und eine Steuernocke 7. In der hier gezeigten Ausführungsform weist jede erste Nockenwelle 15a drei Steuernocken 7 auf. Andere Ausführungsformen können auch mehr oder weniger Steuernocken 7 an einer Nockenwelle 15a, 15b vorsehen. Jedes Hebellager 10, in 6 vergrößert dargestellt, umfasst eine Druckfeder 12 und einen Kippschalter als einen Hebel 9. Die mit der ersten Nockenwelle 15a drehbare Steuernocke 7 betätigt den Hebel 9 des Hebellagers 10, so dass über eine Kippbewegung des Hebels 9 die mit ihm mechanisch gekoppelte Druckfeder 12 den beweglichen Kontakt 13 in Richtung der ersten Vakuumschaltröhre 3a betätigt.
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Wie bereits in der Ausführungsform zu 1 beschrieben, sind die ersten Vakuumschaltröhren 3a und die zweiten Vakuumschaltöhre 3b über eine Halteplatte 27 miteinander verbunden. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die ersten Vakuumschaltröhren 3a und die zweiten Vakuumschaltöhren 3b stoffschlüssig miteinander verbunden.
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7 zeigt eine weitere Perspektivansicht der Nockensteuerung 5 nach 1 und 2. Alle Elemente sind bereits in 1 und 5 beschrieben.
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8 zeigt eine Ansicht von vier Vakuumschaltröhren 3, die entlang einer Linie L angeordnet sind. Somit weist eine Nockenwelle 15a oder 15b (siehe hierzu 1) vier Steuernocken 7 (siehe hierzu beispielsweise 5) auf, wobei jede Steuernocke 7 über ein Hebellager 10 (siehe 6) einen beweglichen Kontakt 13 (siehe ebenfalls 1 oder 5) jeweils einer der vier Vakuumschaltröhren 3 betätigt. So kann eine Nockenwelle 15a oder 15b mit vier Steuernocken 7 vier Vakuumschaltröhren 3 betätigen. Dabei kann auch die Ausrichtung der Steuernocke 7 an der Nockenwelle 15a oder 15b divers ausgestaltet sein. So können gleich ausgerichtete Steuernocken 7 gleichzeitig und versetzt an einer Nockenwelle 15a oder 15b ausgerichtete Steuernocken 7 versetzt mit gleichem oder unterschiedlichem Hub die Vakuumschaltröhren 15a oder 15b betätigen.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch für jeden Fachmann selbstverständlich, dass Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. Die voran stehend erörterten Ausführungsbeispiele dienen lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre, schränken diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele ein.
