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Die Erfindung betrifft einen Linearwähler zum leistungslosen Vorwählen von Stufenkontakten eines Stufentransformators.
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Aus der
DE 913 933 B ist eine Stufenregeleinrichtung für Transformatoren bekannt. Diese weist einen Motorantrieb auf, der einen Lastschalter und zwei Stufenwähler antreibt. Während einer der Stufenwähler die ungeraden Stufen des Transformators vorwählt, ist der andere für das Vorwählen der geraden Stufen zuständig. Die tatsächliche Umschaltung unter Last wird durch den Lastschalter durchgeführt. Jeder der Stufenwähler hat einen längs einer Führung laufenden Schieber, der von einem über Umlenkrollen laufenden Zugorgan durch einen an diesem Organ sitzenden Mitnehmer angetrieben wird. Jeder Schieber trägt Schaltkontakte, mit denen eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer Kontaktschiene und den Stufen des Transformators hergestellt werden kann.
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Über ein Aussetzgetriebe werden abwechselnd die einzelnen Wähler betätigt und die Stufen des Transformators gewechselt. Beim Erreichen einer bestimmten Stufe greift die Rolle eines Hebels, der am Zugorgan befestigt ist, in die Nut einer Scheibe, die mit dem Wender verbunden ist, und betätigt diesen damit.
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Ein Nachteil der vorliegenden Stufenregeleinrichtung ist die Verwendung von zwei einzelnen Wählern. Diese nehmen nicht nur viel Bauraum ein, sondern stellen auch eine hohe Anforderung an die Verbindung mit dem Aussetzgetriebe. Beide Wähler benötigen eine eigene Führung, einen eigenen Schieber sowie ein eigenes Zugorgan inklusive Lagerungen. Weiterhin ist die Anbindung des Wenders an den Wähler sowie dessen Betätigung komplex und fehleranfällig. Die hier umgesetzte Losung mittels eines Hebels mit Rollen, welcher zusätzlich an nur einem Zugorgan angeordnet ist, stellt auf Grund der vielen beweglichen Teile einen hohen Wartungsaufwand dar. Bei derart vielen Einzelteilen kann es bereits bei der Montage zu zahlreichen Fehlern kommen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Linearwähler zum leistungslosen Vorwählen von Stufenkontakten eines Stufentransformators bereitzustellen, der kostengünstig, einfach und kompakt aufgebaut ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Linearwähler zum leistungslosen Vorwählen von Stufenkontakten eines Stufentransformators gemäß den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst.
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Die Unteransprüche betreffen dabei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin, einen Linearwähler aus einem Feinwähler und einem Wendeschalter aufzubauen und diese über ein gemeinsames Getriebe anzutreiben. Dabei trägt der Linearwähler das Getriebe, welches mit einem einzigen Kontaktschlitten ungeradzahlige Stufenkontakte und geradzahligen Stufenkontakte des Feinwählers kontaktiert und ein auf einer Welle sitzenden ersten Kontaktfächer und zweiter Kontaktfächer des Wendeschalters direkt betätigt.
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Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht das Getriebe aus einem Malteserrad, einem ersten Kegelrad und einem zweiten Kegelrad, wobei das Malteserrad über eine Verbindungswelle drehfest mit dem ersten Kegelrad verbunden ist und das zweite Kegelrad auf einer Zugmittelwelle sitzt und mittels des ersten Kegelrads antreibbar ist.
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Weiterhin besteht das Malteserrad aus einem Malteserkreuz, das drehfest auf einer Scheibe sitzt, die an einer dem Malteserkreuz abgewandten Seite am Umfang eine Nocke trägt, die mit einer Nut einer Gabel der Welle des ersten Kontaktfächers und des zweiten Kontaktfächers des Wendeschalters zusammenwirkt.
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Durch Eingriff der Nocke in die Nut der Gabel der Welle des ersten Kontaktfächers und des zweiten Kontaktfächers des Wendeschalters wird eine Schwenkbewegung der Welle erzeugt.
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Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform trägt der kontinuierlich drehende Treiber mehrere Rollen, die mit dem Malteserkreuz des Malteserrads derart zusammenwirken, dass eine schrittweise Bewegung des Malteserrads erzeugbar ist.
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Die schrittweise Bewegung des Malteserrades wird über die Verbindungswelle auf das erste Kegelrad und das zweite Kegelrad übertragen, wodurch über ein Zugmittel des Kontaktschlittens mittels der Zugmittelwelle dieser schrittweise und linear betätigt wird.
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Das Zugmittel weist einen Mitnehmerbolzen auf, wobei der Mitnehmerbolzen mechanisch fest mit dem Kontaktschlitten verbunden ist, derart, dass der Kontaktschlitten über das Zugmittel in vertikaler Richtung bewegt wird.
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Der Kontaktschlitten besitzt einen ersten Kontaktarm mit einem Gleitkontaktpaar und einen zweiten Kontaktarm mit einem Gleitkontaktpaar, wobei mit dem ersten Kontaktarm und dessen Gleitkontaktpaar eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den vertikal angeordneten ungeradzahligen Stufenkontakten und einem ersten Ableitkontakt und mit dem zweiten Kontaktarm über dessen Gleitkontaktpaar eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der den vertikal angeordneten geradzahligen Stufenkontakten und dem zweiten Ableitkontakt herstellbar ist.
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Durch die schrittweise vertikale Bewegung des Kontaktschlittens über das Zugmittel wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem der ungeradzahligen Stufenkontakte und dem ersten Ableitkontakt und/oder zwischen einem der geradzahligen Stufenkontakte und dem zweiten Ableitkontakt hergestellt.
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Dabei sind der erste Kontaktfächer und der zweite Kontaktfächer des Wendeschalters axial versetzt an der Welle angeordnet. Der erste Kontaktfächer und der zweite Kontaktfächer besitzen jeweils ein Gleitkontaktpaar, wobei dem ersten Kontaktfächer drei in einer horizontalen Ebene eines ersten Kreissegmentbogens angeordnete Wenderkontakte und dem zweiten Kontaktfächer drei in einer horizontalen Ebene eines zweiten Kreissegmentbogens angeordnete Wenderkontakte zugeordnet sind.
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Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Linearwähler ist die Umsetzung der Betätigung des Wendeschalters mit dem gleichen Getriebe wie für die Betätigung des Feinwählers. Dadurch sinken die Kosten bei der Produktion und der Wartung des Linearwählers.
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Bisherige Wendeschalter mit ständiger Potentialanlenkung erforderten stets ein komplexes Umlenkgetriebe im Feinwähler. Deshalb wurden einfache Wender mit zusätzlichen Palungswiderständen, die ebenfalls viel Bauraum benötigen, bevorzugt. Da der Wendeschalter im Linearwähler sehr einfach aufgebaut ist, kann dieser dem einfachen Wender mit Polungswiderständen stets vorgezogen werden.
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Weiterhin wird durch die lineare Anordnung des Feinwählers im Linearwähler besonders viel Bauraum im Transformatorgehäuse eingespart. Auch die besonders kompakte Ausgestaltung des Wendeschalters begünstigt diesen Vorteil. Insgesamt kann der erfindungsgemäße Linearwähler näher an die Wicklungen des Transformators angeordnet werden. Auch wird die benötigte Menge des Isolieröls für die Kühlung des Transformators durch den kompakten Linearwähler reduziert.
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Diese und andere Merkmale und Vorteile der verschiedenen hier offenbarten Ausführungsformen werden mit Bezug auf die folgende Beschreibung und die Zeichnungen besser verständlich, wobei gleiche Bezugszeichen durchweg gleiche Elemente bezeichnen. Es zeigen:
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1 einen erfindungsgemäßen Linearwähler;
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2 eine vergrößerte Darstellung des Kontaktschlittens des Linearwählers im Schnitt;
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3 eine Detailansicht des Getriebes zur Beschaltung der Kontakte des Linearwählers;
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4a–4c eine erläuternde Darstellung des Schaltablaufs des Wenderschalters; und
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5 eine schematische Darstellung des Stufentransformators in Verbindung mit dem Linearwähler.
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in 1 ist ein erfindungsgemäßer Linearwähler 1, bestehend aus einem Feinwähler 2 und einem Wendeschalter 3, abgebildet. Der Feinwähler 2 weist zwei Reihen von vertikal angeordneten Stufenkontakten 4 1, 4 3, 4 5, ...; 5 0, 5 2, 5 4, ...; auf. Eine erste Reihe 40 trägt die ungeradzahligen Stufenkontakte 4 1, 4 3, 4 5, ... und eine zweite Reihe 50 trägt die geradzahligen Stufenkontakte 5 0, 5 2, 5 4, ..., die alle in einer Wand 37 des Linearwählers 1 eingesetzt sind. Diese Wand 37 ist als Segment eines Zylinders ausgebildet, kann jedoch auch aus mehreren im Halbkreis angeordneten Stäben bestehen. Als ungeradzahlige Stufenkontakte 4 1, 4 3, 4 5, ... werden diejenigen Kontakte angesehen, die mit den ungeradzahligen Wicklungsanzapfungen N1, N3, N5, ... eines Stufentransformators 100 verbunden sind. Als geradzahlige Stufenkontakte 5 0, 5 2, 5 4, ..., werden diejenigen Kontakte angesehen, die mit den geradzahligen Wicklungsanzapfungen N1, N3, N5, ... des Stufentransformators 100 verbunden sind (siehe 5). Oberhalb des Feinwählers 2 ist ein Getriebe 6 angeordnet. In der hier gezeigten Darstellung erkennt man, dass das Getriebe 6 ein Malteserrad 7 aufweist, wobei bei diesem ein Malteserkreuz 8 auf einer Scheibe 35 sitzt und mit dieser drehfest verbunden ist. Das Malteserkreuz 8 wird über einen Treiber 9 angetrieben. Der Antrieb für den Treiber 9 ist ein Elektromotor (hier nicht dargestellt), der in Form eines Drehstrommotors ausgestaltet sein kann. Weiterhin weist der Linearwähler 1 einen ersten Ableitkontakt 10 und einen zweiten Ableitkontakt 11 auf. Die Ableitkontakte 10, 11 verlaufen parallel zueinander, zu einem hier nicht dargestellten Lastumschalter.
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Ein weiterer Bestandteil des Feinwählers 2 ist ein Zugmittel 12, das mechanisch mit einem Kontaktschlitten 13 gekoppelt ist. Des Zugmittel 12 kann eine Kette, ein Zahnriemen oder Ähnliches sein. Eine Detaildarstellung des Kontaktschlittens 13 ist in 2 im Schnitt dargestellt.
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Wie in den 1 und 2 zu sehen ist, trägt der Kontaktschlitten 13 einen ersten Kontaktarm 14 und einen zweiten Kontaktarm 15. Jeder Kontaktarm 14, 15 besitzt ein Gleitkontaktpaar 16. Der Kontaktschlitten 13 kann mit dem Zugmittel 12 in einer vertikalen Richtung V im Linearwähler 1 auf und ab bewegt werden. Bei der Bewegung des Kontaktschlittens 13 kontaktiert der erste Kontaktarm 14 mit dem Gleitkontaktpaar 16 die ungeradzahligen Stufenkontakte 4 1, 4 3, 4 5, ... und der zweite Kontaktarm 15 mit seinem Gleitkontaktpaar 16 die geradzahligen Stufenkontakte 5 0, 5 2, 5 4, ... des Linearwählers 1. Wie aus 2 zu erkennen ist, ist am Zugmittel 12 ein Mitnehmerbolzen 18 angeordnet, über den der Kontaktschlitten 13 bewegt bzw. mitgenommen wird. Zusätzlich weist der Feinwähler 2 eine Führung 19 auf, mit deren Hilfe der Kontaktschlitten 13 bei der Bewegung in vertikaler Richtung V geführt wird.
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Wie in 1 ferner zu erkennen ist, besteht der Linearwähler 1 auch aus einem Wendeschalter 3, der mit dem Getriebe 6 über eine Welle 20 zusammenwirkt. An der Welle 20 sind ein erster Kontaktfächer 21 und ein zweiter Kontaktfächer 22 angeordnet. Der erste und der zweite Kontaktfächer 21, 22 sind übereinander in axialer Richtung an der Welle 20 voneinander beabstandet angebracht. Der erste Kontaktfächer 21 besitzt ein Gleitkontaktpaar 24 und der zweite Kontaktfächer 22 besitzt ebenfalls ein Gleitkontaktpaar 24. Der erste Kontaktfächer 21 und der zweite Kontaktfächer 22 haben die Form eines Kreissegments, wobei am Segmentbogen jeweils das Gleitkontaktpaar 24 vorgesehen ist. Dem ersten Kontaktfächer 21 sind drei Wenderkontakte A, B, D zugeordnet, die derart entlang eines Kreissegmentbogens KBAD angeordnet sind, dass sie vom Gleitkontaktpaar 24 des ersten Kontaktfächers 21 bei dessen Schwenkbewegung kontaktiert werden. Dem zweiten Kontaktfächer 22 sind ebenfalls drei Wenderkontakte B, C, D zugeordnet, die derart entlang eines Kreissegmentbogens KDCB angeordnet sind, dass sie vom Gleitkontaktpaar 24 des zweiten Kontaktfächers 22 bei dessen Schwenkbewegung kontaktiert werden. Während des Betriebs des Linearwählers 1 werden stets mindestens zwei der Wenderkontakte B, A, D und zwei der Wenderkontakte D, C, B über das Gleitkontaktpaar 24 des ersten Kontaktfächers 21 bzw. des zweiten Kontaktfächers 22 elektrisch leitend miteinander verbunden. Die Wenderkontakte A, B, C, D sind ebenfalls in der Wand 37 angebracht.
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In 3 ist eine Detailansicht des Getriebes 6 des Linearwählers 1 abgebildet. Das Getriebe 6 besteht im Wesentlichen aus einem Malteserrad 7, einem ersten Kegelrad 30 und einem zweiten Kegelrad 31. Das Malteserrad 7 ist über eine Verbindungswelle 29 drehfest mit dem ersten Kegelrad 30 verbunden. Das zweite Kegelrad 31 ist in kämmendem Eingriff mit dem ersten Kegelrad 30 mechanisch verbunden, wobei das zweite Kegelrad 31 auf einer Zugmittelwelle 32 sitzt. Des Malteserrad 7 besteht aus einem Malteserkreuz 8, das drehfest auf einer Scheibe 35 sitzt. An einer dem Malteserkreuz 8 abgewandten Seite trägt die Scheibe 35 am Umfang eine Nocke 25. Die Nocke 25 wirkt mit einer Nut 26 einer Gabel 27 der Welle 20 des ersten Kontaktfächers 21 und des zweiten Kontaktfächers 22 des Wendeschalters 3 zusammen. Die Nocke 25 greift in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Malteserrades 7 temporär in die Nut 26 der Gabel 27 ein. Dies geschieht, wenn das Malteserrad 7 eine bestimmte Stellung beim Drehen erreicht. Während dieses Vorgangs kommt es zu einer Schwenkbewegung der Gabel 27 und dadurch zu einer Schwenkbewegung der mit ihr verbundenen Welle 20, deren Schwenkbewegung wiederum in einer Schwenkbewegung des ersten Kontaktfächers 21 und des zweiten Kontaktfächers 22 resultiert.
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Wie bereits erwähnt, wird der Treiber 9 kontinuierlich angetrieben. Durch die kontinuierliche Drehbewegung des Treibers 9 gelangen die an ihm befestigten Rollen 28 abwechselnd in Eingriff mit Nuten 38 des Malteserkreuzes 8. Durch den abwechselnden Eingriff in die Nuten 38 des Malteserkreuzes 8 kommt es zu einer schrittweisen Drehbewegung des Malteserrades 7.
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Das Malteserrad 7 ist über die Verbindungswelle 29 mit dem ersten Kegelrad 30 drehfest verbunden, so dass die schrittweise Bewegung des Malteserrades 7 auf das erste Kegelrad 30 übertragen wird. Das erste Kegelrad 30 überträgt die schrittweise Bewegung auf das zweite Kegelrad 31. Das zweite Kegelrad 31 steht in einer mechanischen Verbindung mit einer Zugmittelwelle 32. Durch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Zugmittel 12 und der Zugmittelwelle 32 kommt es zu einer Übertragung der schrittweisen Bewegung des Malteserrades 7 auf den Kontaktschlitten 13.
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Während des Vorwählvorganges wird stets ein ungeradzahliger Stufenkontakt 4 1, 4 3, 4 5, ... oder ein geradzahliger Stufenkontakt 5 0, 5 2, 5 4, ... mit Hilfe des Kontaktschlittens 13 mit einem der Ableitkontakte 10 oder 11 verbunden. Dabei fährt der Kontaktschlitten 13 in vertikaler Richtung V, abhängig von der Drehrichtung des Treibers 9, von oben nach unten bzw. umgekehrt und verbindet dabei die unterschiedlichen ungeradzahligen Stufenkontakte 4 1, 4 3, 4 5, ... und/oder die geradzahligen Stufenkontakte 5 0, 5 2, 5 4, ... mit den jeweiligen Ableitkontakten 10 oder 11. Die elektrisch leitende Verbindung entsteht hierbei jeweils durch das Gleitkontaktpaar 16 des ersten Kontaktarms 14 oder des zweiten Kontaktarms 15 die einerseits die ungeradzahligen Stufenkontakte 4 1, 4 3, 4 5, ... bzw. die geradzahligen Stufenkontakte 5 0, 5 2, 5 4, ... und andererseits die Ableitkontakte 10, 11 berühren bzw. kontaktieren. Diese Ausführungsform stellt sicher, dass mindestens eine elektrisch leitende Verbindung entweder zwischen einem ungeradzahligem Stufenkontakt 4 1, 4 3, 4 5, ... und dem ersten Ableitkontakt 10 oder einem geradzahligen Stufenkontakt 5 0, 5 2, 5 4, ... und dem zweiten Ableitkontakt 11 besteht.
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Beim Abfahren der ungeradzahligen Stufenkontakte 4 1, 4 3, 4 5, ... und der geradzahligen Stufenkontakte 5 0, 5 2, 5 4, ... von ganz oben nach ganz unten, d. h. vom Getriebe 6 zum Wendeschalter 3, werden je nach Verdrahtung die Stufen (Wicklungen) des Stufentransformators 100 zu- bzw. abgeschaltet. Beim Erreichen eines unteren Wendepunktes 33 wird durch die mit dem Getriebe 6 verbundenen Welle 20 der Wendeschalter 3 betätigt, so dass bevor der Kontaktschlitten 13 seine Bewegung nach oben, in die entgegengesetzte Richtung fortsetzt, der Wendeschalter 3 die Schaltung durchführt und die Stufen des Stufentransformators 100 weiter zu- bzw. abgeschaltet werden.
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Im Gegensatz zu einem einfachen Wender, der die Regelwicklung eines Stufentransformators gegen bzw. zur Regelwicklung schalten und dabei galvanisch von der Stammwicklung trennt, gewährleistet der Wendeschalter 3 mit dem ersten Kontaktfächer 21 und dem zweiten Kontaktfächer 22 eine ständige Potentialanlenkung der Regelwicklung, so dass diese zu keinem Zeitpunkt von der Stammwicklung getrennt ist. Derartige Wendeschalter 3 mit Wenderkontakten auf zwei Ebenen werden auch als Doppelwender bezeichnet.
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Wie in den 4a–4c dargestellt ist, werden der erste Kontaktfächer 21 und der zweite Kontaktfächer 22 von der Ausgangsposition, bei der der erste Kontaktfächer 21 die ersten Wenderkontakte A und D und der zweite Kontaktfächer 22 die ersten Wenderkontakte B und C elektrisch leitend mit einander verbindet, geschwenkt. Bei der Schwenkbewegung kontaktieren, wie in 4b dargestellt ist, der erste Kontaktfächer 21 und der zweite Kontaktfächer 22 zunächst sämtliche Wenderkontakte B, A, D des ersten Kreissegmentbogens KBAD bzw. sämtliche Wenderkontakte D, C, B des zweiten Kreissegmentbogens KDCB elektrisch leitend und verbinden diese miteinander. Im Anschluss werden der erste Kontaktfächer 21 und der zweite Kontaktfächer 22 weitergeschwenkt, bis der erste Kontaktfächer 21 die Wenderkontakte A und B und der zweite Kontaktfächer 22 die Wenderkontakte C und D elektrisch leitend miteinander verbindet, wie in 4c zu sehen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Linearwähler
- 2
- Feinwähler
- 3
- Wendeschalter
- 41, 43, 45, ...
- ungeradzahlige Stufenkontakte
- 50, 52, 54, ...
- geradzahlige Stufenkontakte
- 6
- Getriebe
- 7
- Malteserrad
- 8
- Malteserkreuz
- 9
- Treiber
- 10
- erster Ableitkontakt
- 11
- zweiter Ableitkontakt
- 12
- Zugmittel
- 13
- Kontaktschlitten
- 14
- erster Kontaktarm
- 15
- zweiter Kontaktarm
- 16
- Gleitkontaktpaar
- 18
- Mitnehmerbolzen
- 19
- Führung
- 20
- Welle
- 21
- erster Kontaktfächer
- 22
- zweiter Kontaktfächer
- 24
- Gleitkontaktpaar
- 25
- Nocke
- 26
- Nut
- 27
- Gabel
- 28
- Rollen
- 29
- Verbindungswelle
- 30
- erstes Kegelrad
- 31
- zweites Kegelrad
- 32
- Zugmittelwelle
- 33
- Wendepunkt
- 35
- Scheibe
- 37
- Wand
- 38
- Nuten des Malteserkreuzes
- 40
- erste Reihe
- 50
- zweite Reihe
- 100
- Stufentransformator
- A, B, C, D
- Wenderkontakte
- N0, N2, N4
- geradzahlige Wicklungsanzapfungen
- N1, N3, N5
- ungeradzahlige Wicklungsanzapfungen
- V
- vertikale Richtung
- KBAD
- erster Kreissegmentbogen
- KDCB
- zweiter Kreissegmentbogen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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