DE102018113982A1

DE102018113982A1 - Laststufenschalter und verfahren zur betätigung eines laststufenschalters

Info

Publication number: DE102018113982A1
Application number: DE102018113982.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Hammer
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2038-06-13
Also published as: EP3807916B1; AU2019286437A1; EP3807916A1; EP3807916C0; WO2019238669A1; CN112219251A; DE102018113982B4

Abstract

Laststufenschalter umfassend- einen ersten Festkontakt,- einen zweiten Festkontakt,- einen ersten beweglichen Kontakt, der jeden der Festkontakte kontaktieren kann,- einen zweiten beweglichen Kontakt, der jeden der Festkontakte kontaktieren kann,- einen Hauptzweig mit einem Schaltelement, der den ersten beweglichen Kontakt mit einer Lastableitung verbinden kann,- einen Hilfszweig mit einem Varistor, wobei der Hilfszweig den zweiten beweglichen Kontakt mit der Lastableitung verbindet, wobei- der Laststufenschalter derart ausgestaltet ist, dass bei einer Umschaltung von dem ersten Festkontakt auf den zweiten Festkontakt der erste bewegliche Kontakt erst dann betätigt wird, wenn der zweite bewegliche Kontakt den zweiten Festkontakt erreicht hat.

Description

Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter und ein Verfahren zur Betätigung eines solchen Laststufenschalters.
Laststufenschalter werden zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Transformators eingesetzt. Bei bekannten Laststufenschaltern nach dem Widerstandsschnellschaltprinzip wird der Kreisstrom, welcher beim Umschalten während der zwischenzeitlich gleichzeitigen Kontaktierung des aktuell beschalteten und des vorgewählten, neuen Stufenkontakts fließt, durch ohmsche Widerstände begrenzt und dadurch eine unterbrechungsfreie Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Transformators gewährleistet. Der ohmsche Widerstand muss abhängig von der konkreten Schaltungstopologie, den individuellen Betriebsbedingungen sowie dem Laststrom und der Stufenspannung, also insbesondere dem jeweiligen Anwendungsfall des Laststufenschalters entsprechend ausgelegt werden. Als Stufenspannung wird dabei jene Spannung bezeichnet, die zwischen dem aktuell beschalteten und dem vorgewählten Stufenkontakt des Laststufenschalters ansteht. Diese Widerstandsauslegung ist einerseits aufwendig und wirkt sich andererseits auch auf den gesamten, konstruktiven Aufbau des Stufenschalters aus. Je nach Anwendungsfall ist hier eine unterschiedliche Anzahl und Dimensionierung von Widerständen erforderlich. Daher wirkt sich die Auslegung des Widerstandswertes auf den für die Widerstände erforderlichen Bauraum und damit auf die konstruktive Auslegung der übrigen Stufenschalterkomponenten aus.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Konzept für einen Stufenschalter anzugeben, der einfacher an unterschiedliche Anwendungsfälle anpassbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, einen Varistor als strombegrenzendes Element in einem Hilfszweig des Laststufenschalters zu integrieren. Varistoren sind Widerstandsbauelemente, deren Widerstandswert von der anliegenden Spannung abhängt.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung eines Transformators angegeben. Die unterbrechungslose Umschaltung findet insbesondere zwischen benachbarten Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung statt. Der Laststufenschalter umfasst einen ersten Festkontakt, einen zweiten Festkontakt, einen ersten beweglichen Kontakt und einen zweiten beweglichen Kontakt. Die Festkontakte sind mit den Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung eines Transformators verbindbar. Die beiden beweglichen Kontakte sind derart ausgebildet, dass sie jeden der Festkontakte kontaktieren können. Weiterhin umfasst der Laststufenschalter einen Hauptzweig mit einem Schaltelement, einen Hilfszweig mit einem Varistor und eine Lastableitung. Der Hauptzweig kann dabei über das Schaltelement den ersten beweglichen Kontakt mit der Lastableitung verbinden und der Hilfszweig kann über den Varistor den zweiten beweglichen Kontakt mit der Lastableitung verbinden. Dabei ist der Laststufenschalter derart ausgestaltet, dass bei einer Umschaltung von dem ersten Festkontakt auf den zweiten Festkontakt der erste bewegliche Kontakt erst dann betätigt wird, wenn der zweite bewegliche Kontakt den zweiten Festkontakt erreicht hat, insbesondere kontaktiert.
In einer stationären Stellung, d.h. nach Abschluss einer Lastumschaltung und vor Beginn der nächsten Lastumschaltung, stehen beide beweglichen Kontakte beispielsweise auf demselben Festkontakt.
Zudem kontaktiert ein beweglicher Kontakt insbesondere immer nur einen Festkontakt, d. h. er nimmt keine brückende Position zwischen zwei benachbarten Festkontakten ein.
Der Varistor ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass er sich in einem Sperrzustand befindet, wenn eine Spannung über ihm abfällt, die kleiner oder gleich der Stufenspannung ist. Der Sperrzustand zeichnet sich dadurch aus, dass kein signifikanter Strom über den Varistor fließt. Insbesondere ist der Strom, welcher während des Sperrzustands über den Varistor fließt, so klein, das die beweglichen Wählerkontakte ohne Beschädigung von einem Festkontakt getrennt oder mit einem Festkontakt verbunden werden können. Typischerweise ist dies bei einer Stromstärke kleiner 100mA, vorzugsweise kleiner 10mA der Fall. Dieser Sperrzustand des Varistors ist insbesondere auch dann gegeben, wenn sich der Stufenschalter in einer stationären Stellung befindet, in der beide bewegliche Kontakte auf dem gleichen Festkontakt stehen und somit der Hilfszweig durch den parallelen Hauptzweig kurzgeschlossen ist.
Der Varistor ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass in einer Phase, während der der Laststrom, der beispielsweise in der Größenordnung von mehreren 10 A, beispielsweise 30 A liegt, über den Varistor fließt, der Spannungsabfall über dem Varistor ein Vielfaches der Stufenspannung beträgt, beispielsweise etwa das 1,2- bis 1,5-fache der Stufenspannung. Vorzugsweise ist der Spannungsabfall kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert, beispielsweise kleiner als das 2,0-fache der Stufenspannung.
Der Varistor ist vorzugsweise als Metalloxidvaristor, beispielsweise auf Grundlage von Zinkoxid, ausgestaltet, da die Strom-Spannungs-Kennlinie von Metalloxidvaristoren näher am idealen Kennlinienverlauf eines Varistors liegt.
Da sich der Varistor entweder in dem Sperrzustand, in dem kein signifikanter Strom über ihn fließt, oder in einem geöffneten Zustand, in dem der Laststrom über ihn fließt, befindet, tritt während des Umschaltvorgangs kein Kreisstrom auf. Gegenüber der Verwendung eines ohmschen Widerstandes als Überschaltwiderstand ist daher die Zeitdauer, in der Verluste an dem Varistor auftreten, kleiner.
Bei Verwendung eines ohmschen Widerstandes als Überschaltwiderstand wird in dem Zeitraum, in dem der Laststrom über den Widerstand fließt, die Ausgangsspannung des Transformators um den durch den Laststrom hervorgerufenen Spannungsabfall am Widerstand reduziert. Dieser Spannungseinbruch soll aus Gründen der Spannungsqualität ein bestimmtes Vielfaches der Stufenspannung, z.B. das 5,0-fache, vorzugsweise das 2,0-fache nicht überschreiten. Als Folge davon müssen ggf. bei gleicher Stufenspannung für unterschiedliche Lastströme unterschiedliche Widerstände verwendet werden. Bei Verwendung eines Varistors gemäß dem verbesserten Konzept ist der Einbruch der Ausgangsspannung des Transformators im Wesentlichen unabhängig vom Laststrom. Dies ist begründet durch die typische Strom-Spannungs-Kennlinie eines Varistors gemäß dem verbesserten Konzept und den abrupten Abfall seines differenziellen Widerstands beim Übergang vom Sperrzustand in den geöffneten Zustand. Daher hängt die Auswahl des geeigneten Varistors nicht wesentlich von dem Laststrom, sondern lediglich von der Stufenspannung ab. Die aufwendige Auslegung von Überschaltwiderständen sowie die davon abhängige, konstruktive Ausgestaltung des Laststufenschalters auf unterschiedliche Anwendungsfälle kann dadurch größtenteils entfallen und somit die gesamte Stufenschalterauslegung und -montage massiv vereinfacht werden. Beispielsweise kann der Stufenschalter dann für bestimmte Stufenspannungen unabhängig vom tatsächlichen Laststrom als Lagerware vorgefertigt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Laststufenschalter derart ausgestaltet, dass bei einer Umschaltung von dem zweiten Festkontakt auf den ersten Festkontakt der zweite bewegliche Kontakt erst dann betätigt wird, wenn der erste bewegliche Kontakt den ersten Festkontakt erreicht hat, insbesondere kontaktiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Laststufenschalter derart ausgestaltet, dass bei einer Umschaltung von dem zweiten Festkontakt auf den ersten Festkontakt der erste bewegliche Kontakt erst dann betätigt wird, wenn der zweite bewegliche Kontakt den ersten Festkontakt erreicht hat, insbesondere kontaktiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Schaltelement als Ausschalter ausgebildet, beispielsweise als Vakuumschaltröhre, d. h. das Schaltelement kann entweder eine geschlossene Stellung einnehmen, in welcher der Laststrom fließen kann, oder eine offene Stellung einnehmen, in welcher der Laststrom unterbrochen wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen der erste und der zweite Festkontakt jeweils eine erste und eine zweite, von der ersten verschiedene, Kontaktfläche auf, wobei die jeweils erste Kontaktfläche von dem ersten beweglichen Kontakt kontaktiert werden kann und die jeweils zweite Kontaktfläche von dem zweiten beweglichen Kontakt kontaktiert werden kann. Weiterhin kann insbesondere die jeweils zweite Kontaktfläche nicht von dem ersten beweglichen Kontakt kontaktiert werden und die jeweils erste Kontaktfläche nicht von dem zweiten beweglichen Kontakt kontaktiert werden.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird außerdem ein Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters angegeben, wobei der Laststufenschalter zumindest einen ersten und einen zweiten beweglichen Kontakt und eine Lastableitung umfasst. Gemäß dem Verfahren wird bei der Umschaltung von dem ersten auf den zweiten Festkontakt ein Laststrom von einem Hauptzweig auf einen Hilfszweig umgeschaltet. Der Laststrom in dem Hilfszweig wird mittels eines Varistors begrenzt und der erste bewegliche Kontakt wird erst dann betätigt, wenn der zweite bewegliche Kontakt den zweiten Festkontakt erreicht hat. Danach wird der Laststrom wieder von dem Hilfszweig auf den Hauptzweig umgeschaltet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird bei der Umschaltung von dem zweiten auf den ersten Festkontakt der Laststrom von einem Hauptzweig auf einen Hilfszweig umgeschaltet. Der Laststrom in dem Hilfszweig wird dabei mittels eines Varistors begrenzt und der zweite bewegliche Kontakt erst dann betätigt, wenn der erste bewegliche Kontakt den ersten Festkontakt erreicht hat.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird bei der Umschaltung von dem zweiten auf den ersten Festkontakt der Laststrom von einem Hauptzweig auf einen Hilfszweig umgeschaltet. Der Laststrom in dem Hilfszweig wird dabei mittels eines Varistors begrenzt und der erste bewegliche Kontakt erst dann betätigt, wenn der zweite bewegliche Kontakt den ersten Festkontakt erreicht hat.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einer ersten Schaltrichtung von einem ersten stationären Zustand, in dem die beweglichen Kontakte beide den ersten Festkontakt kontaktieren, zu einem zweiten stationären Zustand, in dem die beweglichen Kontakte beide den zweiten Festkontakt kontaktieren, umgeschaltet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einer zweiten Schaltrichtung von einem zweiten stationären Zustand, in dem die beweglichen Kontakte beide den zweiten Festkontakt kontaktieren, zu einem ersten stationären Zustand, in dem die beweglichen Kontakte beide den ersten Festkontakt kontaktieren, umgeschaltet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in der ersten Schaltrichtung der zweite bewegliche Kontakt von dem ersten Festkontakt getrennt und mit dem zweiten Festkontakt kontaktiert. Danach wird ein Laststrom von einem Hauptzweig auf einen Hilfszweig umgeschaltet. Danach wird der erste bewegliche Kontakt von dem ersten Festkontakt getrennt und mit dem zweiten Festkontakt kontaktiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in der zweiten Schaltrichtung der Laststrom von dem Hauptzweig auf den Hilfszweig umgeschaltet. Danach wird der erste bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt getrennt und mit dem ersten Festkontakt kontaktiert. Daraufhin wird der Laststrom von dem Hilfszweig auf den Hauptzweig umgeschaltet und danach der zweite bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt getrennt und mit dem ersten Festkontakt kontaktiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in der zweiten Schaltrichtung der zweite bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt getrennt und mit dem ersten Festkontakt kontaktiert. Danach wird der Laststrom von dem Hauptzweig auf den Hilfszweig umgeschaltet. Danach wird der erste bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt getrennt und mit dem ersten Festkontakt kontaktiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einem Schritt a das Schaltelement geschlossen oder bleibt geschlossen und der zweite bewegliche Kontakt wird von dem zweiten Festkontakt getrennt und mit dem ersten Festkontakt kontaktiert. Daraufhin wird in einem Schritt b das Schaltelement geöffnet und dadurch der erste bewegliche Kontakt von der Lastableitung getrennt, woraufhin in einem Schritt c der erste bewegliche Kontakt von dem ersten Festkontakt getrennt und mit dem zweiten Festkontakt kontaktiert wird. Dann wird in einem Schritt d das Schaltelement geschlossen und dadurch der erste bewegliche Kontakt mit der Lastableitung verbunden. Der Laststrom fließt nun wieder über den Hauptzweig. Vorzugsweise wird Schritt b nach Schritt a, Schritt c nach Schritt b und Schritt d nach Schritt c ausgeführt, wobei „nach“ insbesondere „direkt nach“ bedeutet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einem Schritt a' das Schaltelement geöffnet und dadurch der erste bewegliche Kontakt von der Lastableitung getrennt. Danach wird in einem Schritt b' der erste bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt getrennt und mit dem ersten Festkontakt kontaktiert. Daraufhin wird in einem Schritt c' das Schaltelement wieder geschlossen und dadurch der Laststrom von dem Hilfszweig auf den Hauptzweig umgeschaltet. In einem Schritt d' wird schließlich der zweite bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt getrennt und mit dem ersten Festkontakt kontaktiert. Vorzugsweise wird Schritt b' nach Schritt a', Schritt c' nach Schritt b' und Schritt d' nach Schritt c' ausgeführt, wobei „nach“ insbesondere „direkt nach“ bedeutet.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform wird in einem Schritt a" der zweite bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt getrennt und mit dem ersten Festkontakt kontaktiert. In einem darauffolgenden Schritt b" wird das Schaltelement geöffnet und der erste bewegliche Kontakt von der Lastableitung getrennt, woraufhin in einem Schritt c" der erste bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt getrennt und mit dem ersten Festkontakt kontaktiert wird. Dann wird in einem Schritt d" das Schaltelement geschlossen und der erste bewegliche Kontakt wieder mit der Lastableitung verbunden. Der Laststrom fließt nun wieder über den Hauptzweig. Vorzugsweise wird Schritt b" nach Schritt a", Schritt c" nach Schritt b" und Schritt d" nach Schritt c" ausgeführt, wobei „nach“ insbesondere „direkt nach“ bedeutet.
Weitere Ausgestaltungsformen des Laststufenschalters ergeben sich unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen des Verfahrens und umgekehrt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail erklärt. Komponenten, die funktionell identisch sind oder einen identischen Effekt haben, können mit identischen Bezugszeichen versehen sein. Identische Komponenten oder Komponenten mit identischer Funktion sind unter Umständen nur bezüglich der Figur erklärt, in der sie zuerst erscheinen. Die Erklärung wird nicht notwendigerweise in den darauffolgenden Figuren wiederholt.
Die Zeichnungen zeigen in

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Laststufenschalters nach dem verbesserten Konzept
2a - d einen beispielhaften Schaltablauf in dem Laststufenschalter und ein beispielhaftes Verfahren nach dem verbesserten Konzept
2e eine beispielhafte Strom-Spannungs-Kennlinie eines Varistors nach dem verbesserten Konzept
3a - d einen weiteren, beispielhaften Schaltablauf in dem Laststufenschalter und ein weiteres beispielhaftes Verfahren nach dem verbesserten Konzept
4a - d einen weiteren, beispielhaften Schaltablauf in dem Laststufenschalter und ein weiteres beispielhaftes Verfahren nach dem verbesserten Konzept.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Laststufenschalters zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung 11 eines Transformators (nicht dargestellt). Gemäß dem verbesserten Konzept umfasst der Laststufenschalter 1 wenigstens einen ersten Festkontakt 2 und einen zweiten Festkontakt 3, die jeweils mit einer Wicklungsanzapfung der Regelwicklung 11 des Transformators verbunden werden können. Die gesamte Anzahl der Festkontakte ist von der Anzahl der Wicklungsanzapfungen abhängig. Jeder Festkontakt 2, 3 weist eine erste Kontaktfläche 2.1, 3.1 und eine zweite Kontaktfläche 2.2, 3.2 auf. Weiterhin umfasst der Laststufenschalter 1 einen ersten beweglichen Kontakt 4 und einen zweiten beweglichen Kontakt 5 auf, die jeweils die einzelnen Festkontakte der Regelwicklung kontaktieren können. Dabei kann der erste bewegliche Kontakt 4 die ersten Kontaktflächen 2.1, 3.1 der Festkontakte 2, 3 kontaktieren, nicht aber die zweiten Kontaktflächen 2.2, 3.2. Entsprechend kann der zweite bewegliche Kontakt 5 die zweiten Kontaktflächen 2.2, 3.2 der Festkontakte 2, 3 kontaktieren, nicht aber die ersten Kontaktflächen 2.1, 3.1.. 1 stellt eine schematische Skizze einer beispielhaften Ausführungsform des Laststufenschalters dar, insbesondere ist die Anordnung der Kontaktflächen 2.1, 2.2 und 3.1, 3.2 gegenübereinander nicht zwingend erforderlich.
1 zeigt den Laststufenschalter 1 in einem stationären Zustand, in dem beide bewegliche Kontakte 4, 5 den gleichen Festkontakt 2 kontaktieren. Der Laststrom I_L fließt hier über einen Hauptzweig 6 von dem ersten beweglichen Kontakt 4 über das geschlossene Schaltelement 8 zur Lastableitung 10. Der Varistor 9 befindet sich im Sperrzustand, da der Hilfszweig 7 durch den parallelen Hauptzweig 6 kurzgeschlossen ist.
Der Hauptzweig 6 verbindet den ersten beweglichen Kontakt 4 über ein Schaltelement 8 mit einer Lastableitung 10. Das Schaltelement 8 ist vorzugsweise als Vakuumschaltröhre ausgebildet. Der Hilfszweig 7 verbindet den zweiten beweglichen Kontakt 5 über einen Varistor 9 ebenfalls mit der Lastableitung 10.
In den 2a bis 2d wird ein beispielhafter Schaltablauf des Laststufenschalters 1 gemäß dem neuen Konzept beschrieben, wobei von ersten Festkontakt 2 auf den zweiten Festkontakt 3, beziehungsweise den entsprechenden Wicklungsanzapfungen, umgeschaltet wird.
In einem Schritt a (vgl. 2a) wird das Schaltelement 8 geschlossen oder bleibt geschlossen. Somit fließt der Laststrom I_L über den Hauptzweig 6 und der zweite bewegliche Kontakt 5 kann stromlos von dem ersten Festkontakt 2 getrennt werden. Nachdem der bewegliche Kontakt 5 mit dem zweiten Festkontakt 3 kontaktiert wurde, fällt über dem Varistor 9 die Stufenspannung ab. Der dabei fließende Strom ist so klein, dass er den Wähler beim Kontaktieren des zweiten Festkontakts 3 nicht beschädigt. Dabei kontaktiert der zweite bewegliche Kontakt 5 die jeweils zweite Kontaktfläche 2.2, 2.3 der Festkontakte 2, 3.
In einem Schritt b (vgl. 2b) wird das Schaltelement 8 geöffnet. Dadurch wird der erste bewegliche Kontakt 4 von der Lastableitung 10 getrennt und der Laststrom I_L wird von dem Hauptzweig 6 auf den Hilfszweig 7 umgeschaltet. Der Spannungsabfall über dem Varistor 9 erhöht sich beispielsweise auf das etwa 1,2- bis 1,5-fache der Stufenspannung. In 2e ist schematisch eine typische Strom-Spannungs-Kennlinie eines Varistors, wie er gemäß dem verbesserten Konzept zum Einsatz kommt, beispielsweise eines Metalloxidvaristors auf Grundlage von Zinkoxid. Daraus ist erkennbar, dass der Spannungsabfall im geöffneten Zustand nicht signifikant vom Strom abhängt.
In einem Schritt c (vgl. 2c) wird der erste bewegliche Kontakt 4, der nun nicht mehr durchstromdurchflossen ist, von dem ersten Festkontakt 2 getrennt und mit dem zweiten Festkontakt 3 kontaktiert. Dabei kontaktiert der erste bewegliche Kontakt 4 zunächst die erste Kontaktfläche 2.1 des ersten Festkontakts 2 und danach die erste Kontaktfläche 3.1 des zweiten Festkontakts 3.
In einem Schritt d (vgl. 2d) wird das Schaltelement 8 wieder geschlossen. Der erste bewegliche Kontakt 4 ist nun wieder mit der Lastableitung 10 verbunden und der Laststrom I_L fließt wieder über den Hauptzweig 6. Der Varistor 9 befindet sich wieder im Sperrzustand und der Stufenschalter wieder in einer stationären Stellung, in der beide bewegliche Kontakte 4, 5 den zweiten Festkontakt 3 kontaktieren.
In den 3a bis 3d wird ein weiterer beispielhafter Schaltablauf des Laststufenschalters 1 gemäß dem neuen Konzept beschrieben, wobei von dem zweiten Festkontakt 3 auf den ersten Festkontakt 2 umgeschaltet wird.
In einem Schritt a' (vgl. 3a) wird das Schaltelement 8 geöffnet. Dadurch wird der erste bewegliche Kontakt 4 von der Lastableitung 10 getrennt und der Laststrom I_L wird von dem Hauptzweig 6 auf den Hilfszweig 7 umgeschaltet. Der Spannungsabfall über dem Varistor erhöht sich beispielsweise auf das ca. 1,2- bis 1,5-fache der Stufenspannung.
In einem Schritt b' (vgl. 3b) wird der erste bewegliche Kontakt 4, der nun nicht mehr durchstromdurchflossen ist, von dem zweiten Festkontakt 3 getrennt und mit dem ersten Festkontakt 2 kontaktiert.
In einem Schritt c' (vgl. 3c) wird das Schaltelement 8 wieder geschlossen, sodass der erste bewegliche Kontakt 4 wieder mit der Lastableitung 10 verbunden ist und der Laststrom I_L über den Hauptzweig 6 fließt. Der Varistor 9 geht in den Sperrzustand, wobei über ihm die Stufenspannung abfällt.
In einem Schritt d' (vgl. 3d) wird der zweite bewegliche Kontakt 5 stromlos von dem zweiten Festkontakt 3 getrennt und mit dem ersten Festkontakt 2 kontaktiert. Da sich der Varistor 9 im Sperrzustand befindet ist der über den Hilfszweig 7 fließende Strom so klein, dass er den Wähler beim Kontaktieren des ersten Festkontakts 2 nicht beschädigt. Der Stufenschalter befindet sich nun wieder in einer stationären Stellung, in der beide bewegliche Kontakte 4, 5 den ersten Festkontakt 3 kontaktieren. Der Varistor 9 befindet sich im Sperrzustand, da der Hilfszweig 7 durch den parallelen Hauptzweig 6 kurzgeschlossen ist.
In den 4a bis 4d wird ein weiterer beispielhafter Schaltablauf des Laststufenschalters 1 gemäß dem neuen Konzept beschrieben, wobei ebenfalls von dem zweiten Festkontakt 3 auf den ersten Festkontakt 2 umgeschaltet wird.
In einem Schritt a" (vgl. 4a) wird der zweite bewegliche Kontakt 5 stromlos von dem zweiten Festkontakt 3 getrennt, da das Schaltelement 8 geschlossen ist und somit der Laststrom I_L über den Hauptzweig 6 fließt. Nachdem der zweite bewegliche Kontakt 5 mit dem ersten Festkontakt 2 kontaktiert wurde, fällt über dem Varistor 9 die Stufenspannung ab. Der dabei fließende Strom ist so klein, dass er den Wähler beim Kontaktieren des ersten Festkontakts 2 nicht beschädigt.
In einem Schritt b" (vgl. 4b) wird das Schaltelement 8 geöffnet. Dadurch wird der erste bewegliche Kontakt 4 von der Lastableitung 10 getrennt und der Laststrom I_L wird von dem Hauptzweig 6 auf den Hilfszweig 7 umgeschaltet. Der Spannungsabfall über dem Varistor 9 erhöht sich auf das etwa 1,2- bis 1,5-fache der Stufenspannung.
In einem Schritt c" (vgl. 4c) wird der erste bewegliche Kontakt 4, der nun nicht mehr durchstromdurchflossen ist, von dem zweiten Festkontakt 3 getrennt und mit dem ersten Festkontakt 2 kontaktiert.
In einem Schritt d" (vgl. 4d) wird das Schaltelement 8 wieder geschlossen. Der erste bewegliche Kontakt 4 ist nun wieder mit der Lastableitung 10 verbunden und der Laststrom I_L fließt wieder über den Hauptzweig 6. Der Varistor 9 befindet sich wieder im Sperrzustand und der Stufenschalter wieder in einer stationären Stellung, in der beide bewegliche Kontakte 4, 5 den ersten Festkontakt 2 kontaktieren.
Bezugszeichenliste

1: Stufenschalter
2: erster Festkontakt
3: zweiter Festkontakt
4: erster beweglicher Kontakt
5: zweiter beweglicher Kontakt
6: Hauptzweig
7: Hilfszweig
8: Schaltelement
9: Varistor
10: Lastableitung
11: Regelwicklung

Claims

Laststufenschalter umfassend - einen ersten Festkontakt, - einen zweiten Festkontakt, - einen ersten beweglichen Kontakt, der jeden der Festkontakte kontaktieren kann, - einen zweiten beweglichen Kontakt, der jeden der Festkontakte kontaktieren kann, - einen Hauptzweig mit einem Schaltelement, wobei der Hauptzweig den ersten beweglichen Kontakt mit einer Lastableitung verbinden kann, - einen Hilfszweig mit einem Varistor, wobei der Hilfszweig den zweiten beweglichen Kontakt mit der Lastableitung verbinden kann, wobei - der Laststufenschalter derart ausgestaltet ist, dass bei einer Umschaltung von dem ersten Festkontakt auf den zweiten Festkontakt der erste bewegliche Kontakt erst dann betätigt wird, wenn der zweite bewegliche Kontakt den zweiten Festkontakt erreicht hat.
Laststufenschalter nach dem vorigen Anspruch, wobei - der Laststufenschalter derart ausgestaltet ist, dass bei einer Umschaltung von dem zweiten Festkontakt auf den ersten Festkontakt der zweite bewegliche Kontakt erst dann betätigt wird, wenn der erste bewegliche Kontakt den ersten Festkontakt erreicht hat.
Laststufenschalter nach Anspruch 1, wobei - der Laststufenschalter derart ausgestaltet ist, dass bei einer Umschaltung von dem zweiten Festkontakt auf den ersten Festkontakt der erste bewegliche Kontakt erst dann betätigt wird, wenn der zweite bewegliche Kontakt den ersten Festkontakt erreicht hat.
Laststufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei - das Schaltelement als Ausschalter ausgebildet ist.
Laststufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei - jeder der Festkontakte eine erste Kontaktfläche aufweist, welche von dem ersten beweglichen Kontakt kontaktiert werden kann, - jeder der Festkontakte eine zweite Kontaktfläche aufweist, welche von dem zweiten beweglichen Kontakt kontaktiert werden kann.
Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters, der einen ersten und zweiten beweglichen Kontakt, einen ersten und zweiten Festkontakt und eine Lastableitung aufweist und der insbesondere gemäß einem der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist, wobei - bei der Umschaltung von dem ersten auf den zweiten Festkontakt ein Laststrom I_L von einem Hauptzweig auf einen Hilfszweig umgeschaltet wird; - der Laststrom in dem Hilfszweig mittels eines Varistors begrenzt wird; und wobei - der erste bewegliche Kontakt erst dann betätigt wird, wenn der zweite bewegliche Kontakt den zweiten Festkontakt erreicht hat.
Verfahren nach dem vorigen Anspruch, wobei - bei der Umschaltung von dem zweiten auf den ersten Festkontakt ein Laststrom I_L von einem Hauptzweig auf einen Hilfszweig umgeschaltet wird; - der Laststrom in dem Hilfszweig mittels eines Varistors begrenzt wird; und wobei - der zweite bewegliche Kontakt erst dann betätigt wird, wenn der erste bewegliche Kontakt den ersten Festkontakt erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei - bei der Umschaltung von dem zweiten auf den ersten Festkontakt ein Laststrom I_L von einem Hauptzweig auf einen Hilfszweig umgeschaltet wird; - der Laststrom in dem Hilfszweig mittels eines Varistors begrenzt wird; und wobei - der erste bewegliche Kontakt erst dann betätigt wird, wenn der zweite bewegliche Kontakt den ersten Festkontakt erreicht hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei - in einer ersten Schaltrichtung von einem ersten stationären Zustand, in dem die beweglichen Kontakte beide den ersten Festkontakt kontaktieren, zu einem zweiten stationären Zustand, in dem die beweglichen Kontakte beide den zweiten Festkontakt kontaktieren, umgeschaltet wird, und - in einer zweiten Schaltrichtung von einem zweiten stationären Zustand, in dem die beweglichen Kontakte beide den zweiten Festkontakt kontaktieren, zu einem ersten stationären Zustand, in dem die beweglichen Kontakte beide den ersten Festkontakt kontaktieren, umgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei in der ersten Schaltrichtung - der zweite bewegliche Kontakt von dem ersten Festkontakt getrennt und mit dem zweiten Festkontakt kontaktiert wird; - danach ein Laststrom I_L von einem Hauptzweig auf einen Hilfszweig umgeschaltet wird; - danach der erste bewegliche Kontakt von dem ersten Festkontakt getrennt und mit dem zweiten Festkontakt kontaktiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei in der zweiten Schaltrichtung - ein Laststrom I_L von einem Hauptzweig auf einen Hilfszweig umgeschaltet wird; - danach der erste bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt getrennt und mit dem ersten Festkontakt kontaktiert wird; - danach der Laststrom I_L von dem Hilfszweig auf einen Hauptzweig umgeschaltet wird; - danach der zweite bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt getrennt und mit dem ersten Festkontakt kontaktiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei in der zweiten Schaltrichtung - der zweite bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt getrennt und mit dem ersten Festkontakt kontaktiert wird; - danach ein Laststrom I_L von einem Hauptzweig auf einen Hilfszweig umgeschaltet wird; - danach der erste bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt getrennt und mit dem ersten Festkontakt kontaktiert wird.
Verfahren einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei - in einem Schritt a das Schaltelement geschlossen wird oder bleibt und der zweite bewegliche Kontakt von dem ersten Festkontakt getrennt und mit dem zweiten Festkontakt kontaktiert wird; - in einem Schritt b das Schaltelement geöffnet wird und dadurch der erste bewegliche Kontakt von der Lastableitung getrennt wird; - in einem Schritt c der erste bewegliche Kontakt von dem ersten Festkontakt getrennt und mit dem zweiten Festkontakt kontaktiert wird; - in einem Schritt d das Schaltelement geschlossen wird und dadurch der erste bewegliche Kontakt mit der Lastableitung verbunden wird.