DE102020105113B3

DE102020105113B3 - Schalter für einen laststufenschalter und lastumschalter für einen laststufenschalter

Info

Publication number: DE102020105113B3
Application number: DE102020105113.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Hammer; Markus Zintl; Silke Wrede
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2040-02-28
Also published as: WO2021170340A1; EP4097749A1; US20230045653A1; CN115104167A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schalter für einen Laststufenschalter eines Stufentransformators, umfassend einen Ableitkontakt, einen Primär-Festkontakt und wenigstens eine Kontakteinheit, die einen beweglichen Kontakt, einen ersten Abbrandkontakt und einen zweiten Abbrandkontakt aufweist, die bei einem Umschaltvorgang des Schalters derart um eine Schwenkachse schwenkbar sind, dass sie jeweils eine erste Position, in der sie den Ableitkontakt und den Primär-Festkontakt kontaktieren, und eine zweite Position, in der sie von dem Ableitkontakt und dem Primär-Festkontakt getrennt sind, einnehmen können. Dabei nimmt der zweite Abbrandkontakt beim Umschalten von der zweiten Position in die erste Position die erste Position vor dem ersten Abbrandkontakt ein und verlässt die erste Position beim Umschalten von der ersten Position in die zweite Position nach dem ersten Abbrandkontakt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter für einen Laststufenschalter eines Stufentransformators und einen Lastumschalter für einen Laststufenschalter eines Stufentransformators.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2014 107 273 A1 offenbart einen Schalter für einen Lastumschalter eines gattungsgemäßen Laststufenschalters mit einem Ableitkontakt, einem Primär-Festkontakt und mehreren Primär-Bewegtkontakten, die stapelartig in einem Kontaktträger angeordnet sind. Außerdem umfasst der Schalter zwei baugleich ausgebildete Primär-Abbrandkontakte.
Bekannte Laststufenschalter bestehen üblicherweise aus einem Wähler zur leistungslosen Anwahl der jeweiligen Wicklungsanzapfung des Transformators, auf die umgeschaltet werden soll, und einem Lastumschalter zur eigentlichen Lastumschaltung von der bisherigen Wicklungsanzapfung auf die neue, angewählte Wicklungsanzapfung. Die Umschaltung erfolgt durch Betätigung unterschiedlicher Schalter. Dabei entstehen regelmäßig Lichtbögen an den Schaltkontakten, die geringe Mengen des Kontaktmaterials abschmelzen bzw. verbrennen und so zu einem Kontaktabbrand führen. Der Abbrand ist abhängig von der Stromstärke und der zeitlichen Dauer des Lichtbogens an dem jeweiligen Kontakt. Bei steigender Last, also höheren Strömen und Spannungen, werden folglich auch die Anforderungen an die Schalter und die Kontakte erhöht.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Schalter für einen Laststufenschalter und einen verbesserten Lastumschalter für einen Stufenschalter anzugeben, der den erhöhten Belastungen bei höheren Strömen und Spannungen standhält.
Diese Aufgabe wird durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die zuvor genannte Aufgabe gelöst durch einen Schalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorgesehen ist also ein Schalter für einen oder in einem Laststufenschalter eines Stufentransformators. Der Schalter umfasst einen Ableitkontakt, einen Primär-Festkontakt und wenigstens eine Kontakteinheit. Die Kontakteinheit weist wenigstens einen beweglichen Kontakt, einen ersten Abbrandkontakt und einen zweiten Abbrandkontakt auf, die bei einem Umschaltvorgang des Schalters derart gemeinsam um eine Schwenkachse schwenkbar sind, dass sie jeweils eine erste Position, in der sie den Ableitkontakt und den Primär-Festkontakt kontaktieren, und eine zweite Position, in der sie von dem Ableitkontakt und dem Primär-Festkontakt getrennt sind, einnehmen können. Beim Umschalten der Kontakteinheit von der zweiten Position in die erste Position nimmt der zweite Abbrandkontakt die erste Position vor dem ersten Abbrandkontakt ein und beim Umschalten von der ersten Position in die zweite Position verlässt der zweite Abbrandkontakt die erste Position nach dem ersten Abbrandkontakt.
Das zeitlich aufeinanderfolgende Einnehmen und Verlassen der ersten Position durch den ersten und den zweiten Abbrandkontakt bewirkt, dass der abzuschaltende Strom von einem Abbrandkontakt auf den anderen sozusagen „übergeben“ wird. In der Fachsprache wird dieser Vorgang auch „Kommutierung“ genannt. Allgemeiner formuliert wird unter „Kommutierung“ also die Übergabe eines Stromes von einem Stromzweig auf einen anderen Stromzweig verstanden, wobei während der Kommutierungszeit beide Zweige Strom führen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform nimmt beim Umschalten der Kontakteinheit von der zweiten Position in die erste Position der erste Abbrandkontakt die erste Position vor dem wenigstens einen beweglichen Kontakt ein und beim Umschalten von der ersten Position in die zweite Position verlässt der erste Abbrandkontakt die erste Position nach dem wenigstens einen beweglichen Kontakt.
Auf diese Weise wird eine weitere Kommutierungsstufe geschaffen und die Dauer des Lichtbogens und der Kontaktabbrand an dem beweglichen Kontakt und den Abbrandkontakten weiter verringert.
Diese mehrstufige Kommutierung hat den Vorteil, dass die Dauer eines Lichtbogens an dem ersten und zweiten Abbrandkontakt bzw. dem beweglichen Kontakt verkürzt, und somit auch der Kontaktabbrand an dem ersten und zweiten Abbrandkontakt bzw. dem beweglichen Kontakt verringert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bestehen der bewegliche Kontakt, der erste Abbrandkontakt und der zweite Abbrandkontakt aus unterschiedlichen, leitenden Materialien, die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen.
Bevorzugt besteht der bewegliche Kontakt aus Kuper, der erste Abbrandkontakt aus Messing und der zweite Abbrandkontakt aus Edelstahl.
Durch die Materialwahl kann bedingt durch die Eigenschaften des Materials der Kontaktabbrand beeinflusst werden. Insbesondere ist es wichtig, dass die Kontakte gleichmäßig abbrennen, so dass die zeitliche Staffelung der Kontaktierungs- und Abhebezeitpunkte und die Reihenfolge des Kontaktierens und Abhebens von beweglichem Kontakt, erstem Abbrandkontakt und zweitem Abbrandkontakt erhalten bleiben. Denn andernfalls kann es zu Störungen und Fehlfunktionen am Schalter und folglich am gesamten Laststufenschalter kommen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen der bewegliche Kontakt und/oder der erste Abbrandkontakt und/oder der zweite Abbrandkontakt eine unterschiedliche geometrische Form auf.
Insbesondere kann durch das Vorsehen von Aussparungen in einem Abbrandkontakt und/oder einem beweglichen Kontakt der vom Strom durchflossene Querschnitt des jeweiligen Kontaktes reduziert werden. Dies hat den Vorteil, dass die elektrische Leitfähigkeit der Abbrandkontakte und/oder des beweglichen Kontaktes über die geometrische Form der Kontakte gegebenenfalls weiter angepasst werden kann, um einen gleichmäßigen Abbrand zu erzielen.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weisen der wenigstens eine bewegliche Kontakt, der erste Abbrandkontakt und der zweite Abbrandkontakt jeweils zwei Anlagebereiche auf, mit welchen sie in der ersten Position an dem Ableitkontakt und dem zugeordneten Festkontakt anliegen.
Wenigstens einer der beiden Anlagebereiche kann aus einem Material, das sich von dem Material des restlichen Kontaktes unterscheidet, bestehen, beispielsweise aus einem lichtbogenresistenten Kupfer-Wolfram-Sintermaterial.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der erste Abbrandkontakt und der zweite Abbrandkontakt in der zweiten Position relativ zu dem beweglichen Kontakt derart angeordnet, dass wenigstens ein Anlagebereich des ersten Abbrandkontaktes und/oder des zweiten Abbrandkontaktes gegenüber den Anlagebereichen des beweglichen Kontaktes vorsteht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zweite Abbrandkontakt in der zweiten Position relativ zu dem ersten Abbrandkontakt derart angeordnet, dass wenigstens ein Anlagebereich des zweiten Abbrandkontaktes gegenüber den Anlagebereichen des ersten Abbrandkontaktes vorsteht.
Ein gegenüber den anderen Anlagebereichen hervorstehender Anlagebereich bewirkt, dass der entsprechende Kontakt beim Umschalten in die erste Position früher auf dem Ableitkontakt und/oder dem Primär-Festkontakt aufkommt als die Kontakte, die keinen oder einen weniger hervorstehenden Anlagebereich aufweisen, und den Ableitkontakt und/oder den Primär-Festkontakt im Gegenzug beim Umschalten von der ersten Position in die zweite Position auch wieder später verlässt. Dadurch können die Zeitdauer eines Lichtbogens an einem Kontakt sowie der Kontaktabbrand beeinflusst werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schalter einen um die Schwenkachse schwenkbar gelagerten Kontaktträger mit einer ersten Tragplatte und einer zweiten Tragplatte, die parallel zu der ersten Tragplatte angeordnet ist. Weiterhin umfasst der Kontaktträger wenigstens einen weiteren beweglichen Kontakt, wobei die beweglichen Kontakte, der erste Abbrandkontakt und der zweite Abbrandkontakt zwischen den Tragplatten angeordnet sind. Die beweglichen Kontakte sind vorzugsweise in Form und Material identisch zueinander ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die beweglichen Kontakte und der erste Abbrandkontakt und der zweite Abbrandkontakt stapelartig in dem Kontaktträger angeordnet. Für die Befestigung in dem Kontaktträger weisen die beweglichen Kontakte, der erste Abbrandkontakt und der zweite Abbrandkontakt jeweils zwei parallele, übereinanderliegende Langlöcher auf. Mittels Führungsbolzen, die durch die Langlöcher gehen, sind sie beweglich zwischen den Tragplatten angebracht.
Die beweglichen Kontakte, der erste Abbrandkontakt und der zweite Abbrandkontakt können durch Scheiben, die zwischen den einzelnen Kontakten liegen und auf die Führungsbolzen geschoben werden, voneinander beabstandet in einem Stapel angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bilden die Führungsbolzen zusammen mit den Langlöchern bei dem Umschaltvorgang des Schalters einen mechanischen Anschlag für die beweglichen Kontakte sowie den ersten und den zweiten Abbrandkontakt gegenüber der auf diese Kontakte durch Druckfedern, die an den von den Anlagebereichen wegweisenden Rückenflächen der Kontakte angeordneten sind, ausgeübten Kraft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Langlöcher der beweglichen Kontakte, des ersten Abbrandkontaktes und des zweiten Abbrandkontaktes jeweils in ihrer Länge unterschiedlich ausgebildet, derart, dass die beweglichen Kontakte, der erste Abbrandkontakt und der zweite Abbrandkontakt den mechanischen Anschlag bei dem Umschaltvorgang des Schalters bzw. der Kontakteinheit von der zweiten in die erste Position und/oder von der ersten in die zweite Position jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erreichen. Es kann vorgesehen sein, dass die Langlöcher des ersten Abbrandkontaktes kürzer ausgebildet sind als die Langlöcher des zweiten Abbrandkontaktes, und länger als die Langlöcher der beweglichen Kontakte.
In der zweiten Position liegen die beweglichen Kontakte sowie der erste und zweite Abbrandkontakt jeweils mit den von den Anlagebereichen wegweisenden Enden der Langlöcher an den Führungsbolzen an. Dies kann bewirken, dass der zweite Abbrandkontakt weiter über die Führungsbolzen heraussteht als der erste und dieser wiederum weiter als die beweglichen Kontakte. Dadurch erreichen die beweglichen Kontakte, der erste Abbrandkontakt und der zweite Abbrandkontakt bei dem Umschaltvorgang des Schalters bzw. der Kontakteinheit von der zweiten in die erste Position den Ableitkontakt und den Primär-Festkontakt nacheinander und verlassen den Ableitkontakt und den Primär-Festkontakt beim Umschalten von der ersten Position in die zweite Position auch wieder nacheinander.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die beweglichen Kontakte, der erste Abbrandkontakt und der zweite Abbrandkontakt derart an dem Kontaktträger angeordnet, dass sie in der ersten Position federnd gegen den Ableitkontakt und den Primär-Festkontakt vorgespannt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die beweglichen Kontakte, der erste Abbrandkontakt und der zweite Abbrandkontakt stapelartig derart angeordnet, dass die beweglichen Kontakte zwischen dem ersten Abbrandkontakt und dem zweiten Abbrandkontakt angeordnet sind. Grundsätzlich ist jedoch jede mögliche Anordnung der Kontakte in einem Stapel möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schalter einen Sekundär-Festkontakt und eine zweite Kontakteinheit, die bezogen auf eine Symmetrieachse, die durch die Schwenkachse verläuft, symmetrisch zu der ersten Kontakteinheit angeordnet ist.
Die zweite Kontakteinheit ist analog zur ersten Kontakteinheit aufgebaut und hat demnach einen dritten Abbrandkontakt, der identisch zum ersten Abbrandkontakt ausgebildet ist, und einen vierten Abbrandkontakt, der identisch zum zweiten Abbrandkontakt ausgebildet ist. Der vierte Abbrandkontakt liegt auf einer Ebene mit dem ersten Abbrandkontakt und der dritte Abbrandkontakt liegt auf einer Ebene mit dem zweiten Abbrandkontakt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Schalter als Dauerhauptschalter oder als Trennschalter für einen oder in einem Lastumschalter eines Laststufenschalters ausgebildet.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch einen Lastumschalter für einen oder in einem Laststufenschalter eines Stufentransformators. Der Lastumschalter weist einen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildeten Schalter mit wenigstens einer Kontakteinheit auf. Außerdem hat der Lastumschalter einen ersten Strompfad, der die beweglichen Kontakte der Kontakteinheit des Schalters umfasst, einen zweiten Strompfad der den ersten Abbrandkontakt des Schalters umfasst, einen dritten Strompfad der den zweiten Abbrandkontakt des Schalters umfasst, einen vierten Strompfad der wenigstens eine Vakuumschaltröhre umfasst und einen fünften Strompfad der den Schalter mit einer Ableitung verbindet.
Der erste Strompfad weist einen bestimmten Widerstand auf, der sich ergibt aus dem spezifischen Widerstand des Materials, aus dem die beweglichen Kontakte bestehen. Der zweite Strompfad weist einen Widerstand auf, der größer ist als der Widerstand des ersten Strompfades und der dritte Strompfad weist einen Widerstand auf, der größer ist als der Widerstand des zweiten Strompfades. Durch die Auslegung der Widerstände der Strompfade in der benannten Vorgehensweise wird ein geringer und weitestgehend gleichmäßiger Abbrand der Kontakte des Schalters bei einer mehrstufigen Kommutierung des Laststroms ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Widerstände des zweiten und des dritten Strompfades durch das Material des jeweiligen Abbrandkontaktes bzw. den spezifischen Widerstand des Materials aus dem der jeweilige Abbrandkontakt, der Bestandteil des Pfades ist, besteht und/oder durch die geometrische Form dieses Abbrandkontaktes bestimmbar.
Der Widerstand des vierten Strompfades ergibt sich mitunter aus dem Material der Kontakte bzw. dem spezifischen Widerstand des Materials der Kontakte der wenigstens einen Vakuumschaltröhre, die der vierte Strompfad umfasst.
Der Widerstand des fünften Strompfades ergibt sich aus dem Material der Leitung bzw. dem spezifischen Widerstand des Materials aus dem die Leitung besteht, die den Schalter mit der Ableitung verbindet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Lastumschalter einen Schalter mit einer zweiten Kontakteinheit auf, wobei der Lastumschalter wenigstens drei weitere Strompfade aufweist, die die beweglichen Kontakte der zweiten Kontakteinheit sowie einen dritten Abbrandkontakt und einen vierten Abbrandkontakt der zweiten Kontakteinheit umfassen und die analog zu dem ersten, zweiten und dritten Strompfad ausgebildet sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Lastumschalter einen Schalter mit einer zweiten Kontakteinheit auf, wobei der Lastumschalter fünf weitere Strompfade aufweist, die analog zu dem ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Strompfad ausgebildet sind.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
Komponenten, die identisch oder 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.
Es zeigen

1 eine perspektivische Ansicht einer vorteilhaften Ausführungsform eines Schalters für einen Laststufenschalter;
2 eine Draufsicht einer vorteilhaften Ausführungsform eines Lastumschalters für einen Laststufenschalter, der den Schalter der 1 umfasst;
3 eine geschnittene Teilansicht des Schalters aus 1;
4 eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Ausführungsform eines Lastumschalters;
5 eine Draufsicht einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Lastumschalters.

In der 1 ist eine perspektivische Ansicht einer vorteilhaften Ausführungsform eines Schalters 10 für einen Laststufenschalter 40 dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform umfasst der Schalter 10 einen Ableitkontakt 13, einen Primär-Festkontakt 14 und einen Sekundär-Festkontakt 15. Weiterhin weist der Schalter 10 eine erste Kontakteinheit 12, die sich in einer ersten Position befindet, in der sie den Ableitkontakt 13 und den Primär-Festkontakt 14 kontaktiert, und eine zweite Kontakteinheit 37, die sich in einer zweiten Position befindet, in der sie von dem Ableitkontakt 13 und dem Sekundär-Festkontakt 15 getrennt ist, auf. Die Kontakteinheiten 12, 37 sind in einem Kontaktträger 20 angeordnet und relativ zu dem Ableitkontakt 13 und den Festkontakten 14, 15 um eine Schwenkachse 21 schwenkbar derart gelagert, dass sie jeweils die erste Position und zweite Position einnehmen können. Die erste Kontakteinheit 12 umfasst einen Kontaktstapel mit einem ersten Abbrandkontakt 17, einem zweiten Abbrandkontakt 18 und mehreren, zwischen den Abbrandkontakten 17 und 18 angeordneten beweglichen Kontakten 16. Die zweite Kontakteinheit 37 umfasst ebenfalls einen Kontaktstapel mit einem dritten Abbrandkontakt 38, einem vierten Abbrandkontakt 39 und mehreren, zwischen den Abbrandkontakten 38 und 39 liegenden beweglichen Kontakten 16. Der Ableitkontakt 13, die Festkontakte 14, 15 und die beweglichen Kontakte 16, die baugleich zueinander ausgebildet sind, bestehen aus Kupfer. Der erste und der dritte Abbrandkontakt 17, 38 sind baugleich zueinander ausgebildet und bestehen aus Messing. Der zweite und der vierte Abbrandkontakt 18, 39 sind ebenfalls baugleich zueinander ausgebildet und bestehen aus Edelstahl.
Der Kontaktträger 20 hat eine erste Tragplatte 201 und eine zweite Tragplatte 202, zwischen welchen die Kontaktstapel der beiden Kontakteinheiten 12 und 37 angeordnet sind. Die Tragplatten 201, 202 sind baugleich, parallel und fluchtend übereinander angeordnet und bestehen aus Metall. Die Abbrandkontakte 17, 18, 38, 39 weisen jeweils Anlagebereiche 23 auf, mit welchen sie in der ersten Position an dem Ableitkontakt 13 und einem der Festkontakte 14 und 15 anliegen. Anhand der zweiten Kontakteinheit 37, die sich in der zweiten Position befindet, ist erkennbar, dass die bezogen auf die Schwenkachse 21 außenliegenden Anlagebereiche 23 einen größeren Abstand von den Festkontakten 14 bzw. 15 haben als die innenliegenden Anlagebereiche 23 vom Ableitkontakt 13.
2 zeigt eine Draufsicht einer vorteilhaften Ausführungsform eines Lastumschalters 30 für einen Laststufenschalter 40, der den Schalter 10 aus 1 umfasst. Hier befindet sich die Kontakteinheit 37 in der ersten Position und die Kontakteinheit 12 in der zweiten Position. Die Tragplatte 201 ist in 2 ausgeblendet, sodass der Innenaufbau des Kontaktträgers 20 erkennbar ist. Die beiden Kontakteinheiten 12 und 37 sind bezogen auf eine Symmetrieachse 22 symmetrisch zueinander in dem Kontaktträger 20 angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform umfasst der Laststufenschalter 40 den Lastumschalter 30, eine Schaltwelle 41 zum Antreiben des Schalters 10 und einen Kontaktzylinder 44, durch den die Schaltwelle 41 koaxial verläuft. Der Ableitkontakt 13 und die Festkontakte 14, 15 sind durch den Kontaktzylinder 44 geführt und an diesem befestigt. Der Kontaktträger 20 umfasst einen Hebel 50 mit Y-förmig angeordneten Armen 501, 502, 503 und eine Gabel 51. Der Hebel 50 ist zwischen den Tragplatten 201, 202 angeordnet und mit mehreren Bolzen, die durch die freien Enden der seitlichen Arme 501, 502 und einen Mittelabschnitt des mittleren Arms 503 gehen, an diesen befestigt. Die Gabel 51 ist an dem Hebel 50 zwischen den beiden seitlichen Armen 501, 502 auf der von dem mittleren Arm 503 abgewandten Seite befestigt und hat ein Langloch, das in Verlängerung des mittleren Arms 503 verläuft und an seinem äußeren, dem Hebel 50 fernen Ende offen ist. Die Kontaktstapel 16/17/18 und 16/38/39 sind mit je zwei Führungsbolzen 32, die durch parallele Langlöcher 31 in den Kontaktstapeln 16/17/18, 16/38/39 gehen und aus Metall bestehen, an den Tragplatten 201, 202 beweglich angebracht. Das freie Ende des mittleren Arms 503 ist um die Schwenkachse 21 schwenkbar gelagert. Somit sind die Tragplatten 201, 202 und folglich auch der Kontaktträger 20, die Gabel 51 und die Kontaktstapel 16/17/18, 16/38/39 relativ zu dem Ableitkontakt 13 und den Festkontakten 14, 15 um die Schwenkachse 21 schwenkbar gelagert. Die Kontaktstapel 16/17/18, 16/38/39 und der Kontaktträger 20 bilden somit einen einseitigen Hebel in Bezug auf die Schwenkachse 21.
Die Kontaktstapel 16/17/18, 16/38/39 sind symmetrisch zu dem Hebel 50 auf beiden Seiten des mittleren Arms 503 angeordnet und stützen sich mit ihren von den Anlagebereichen 23 wegweisenden Rückenflächen über Druckfedern (3) an den seitlichen Armen 501, 502 ab. Hierdurch sind die Kontaktstapel 16/17/18, 16/38/39 derart an dem Kontaktträger 20 angebracht, dass sie jeweils in ihrer ersten Position federnd gegen den Ableitkontakt 13 und den zugeordneten Festkontakt 14, 15 vorgespannt sind.
Die Führungsbolzen 32 bilden zusammen mit den Langlöchern 31 bei dem Umschaltvorgang des Schalters 10, also bei der Schwenkbewegung der Kontaktstapel 16/17/18, 16/38/39 einen mechanischen Anschlag für die beweglichen Kontakte 16 und den ersten, zweiten, dritten und vierten Abbrandkontakt 17, 18, 38, 39 gegenüber der auf diese durch die Druckfedern (3) ausgeübten Kraft. Dabei sind die Langlöcher 31 der beweglichen Kontakte 16, die des ersten und des dritten Abbrandkontaktes 17, 38 und die des zweiten und des vierten Abbrandkontaktes 18, 39 jeweils in ihrer Länge unterschiedlich ausgebildet. Die Langlöcher des zweiten und des vierten Abbrandkontaktes 18, 39 sind am längsten ausgebildet. Das bedeutet konkret, dass bei einem Umschaltgang des ersten Kontakstapels 16/17/18 von der zweiten in die erste Position der zweite Abbrandkontakt 18 als letzter Kontakt des Kontaktstapels 16/17/18 den Ableitkontakt 13 und den Primär-Festkontakt 14 erreicht, und bei einem Umschaltvorgang von der ersten Position in die zweite Position als letzter Kontakt des Kontaktstapels 16/17/18 auch wieder verlässt. Die Langlöcher des ersten und des dritten Abbrandkontaktes 17, 38 sind kürzer als die Langlöcher des zweiten und des vierten Abbrandkontaktes 18, 39 und länger als die Langlöcher der beweglichen Kontakte 16 ausgebildet. Das bedeutet konkret, dass bei einem Umschaltgang des ersten Kontakstapels 16/17/18 von der zweiten in die erste Position der erste Abbrandkontakt 17 den Ableitkontakt 13 und den Primär-Festkontakt 14 nach dem zweiten Abbrandkontakt 18 und vor den beweglichen Kontakten 16 erreicht, und nach den beweglichen Kontakten 16, aber vor dem zweiten Abbrandkontakt 18 wieder verlässt.
Der Lastumschalter 30 umfasst ferner eine Basisplatte 45 eines nicht näher dargestellten Gerüstes, einen dreieckigen Treiber 42 und eine Mitnehmerrolle 43. Die Schaltwelle 41 und der Hebel 50 sind drehbar an der Basisplatte 45 gelagert. Der Treiber 42 sitzt drehfest auf der Schaltwelle 41 und trägt in einer Ecke die Mitnehmerrolle 43. Die Mitnehmerrolle 43 sitzt verschiebbar in dem Langloch der Gabel 51, sodass eine Drehung der Schaltwelle 41 über den Treiber 42, die Mitnehmerrolle 43 und die Gabel 51 den Hebel 50 gegensinnig um die Schwenkachse 21 schwenkt und diese Schwenkbewegung über die mehreren Bolzen, die Tragplatten 201, 202 und die vier Führungsbolzen 32 auf die Kontaktstapel 16/17/18, 16/38/39 übertragen wird.
In 2 befindet sich der Lastumschalter 30 in einer stationären Stellung, in der die Mitnehmerrolle 43 am äußeren Ende des Langloches der Gabel 51 sitzt. Die Mitnehmerrolle 43 drückt den Kontaktstapel 16/38/39 über die zwei ihm zugeordneten Führungsbolzen 32 gegen den Ableitkontakt 13 und den Festkontakt 15. Der durch die Langlöcher 31 und die Führungsbolzen 32 ausgebildete mechanische Anschlag für die beweglichen Kontakte 16 und die Abbrandkontakte 38 und 39 auf der dem Ableitkontakt 13 und dem Festkontakt 15 zugewandten Seite ist erreicht. Der von dem Ableitkontakt 13 und dem Festkontakt 14 getrennte Kontaktstapel 16/17/18 wird durch die ihm zugeordneten Druckfedern (3) gegen die zwei ihm zugeordneten Führungsbolzen 32 gedrückt. Somit sind die beweglichen Kontakte 16 miteinander und mit den Abbrandkontakten 17, 18 elektrisch leitend verbunden. Gleiches gilt analog wenn der Kontaktstapel 16/38/39 von dem Ableitkontakt 13 und den Festkontakt 15 getrennt ist.
Die Kontaktstapel 16/17/18, 16/38/39 sind symmetrisch zu dem Hebel 50 auf beiden Seiten des mittleren Arms 503 derart angeordnet, dass der vierte Abbrandkontakt 39 auf einer Ebene mit dem ersten Abbrandkontakt 17 und der dritte Abbrandkontakt 38 auf einer Ebene mit dem zweiten Abbrandkontakt 18 liegt. Der zweite und der vierte Abbrandkontakt 18, 39 weisen mehrere Aussparungen 52 in dem Kontaktträger aus Edelstahl auf, ähnlich einer Wabenstruktur, die den Widerstand der Abbrankdkontakte erhöht bzw. die elektrische Leitfähigkeit verringert.
3 zeigt eine geschnittene Teilansicht des Schalters 10 aus den 1 und 2, insbesondere den Kontaktstapel 16/17/18 der Kontakeinheit 12 in dem bezogen auf die Schwenkachse 21 außenliegenden Bereich. Die Figur zeigt links den Kontaktstapel 16/17/18 in der zweiten Position und rechts in der ersten Position. Die Druckfedern 46 sind zwischen den Rückflächen des ersten Abbrandkontaktes 17, des zweiten Abbrandkontaktes 18 und der beweglichen Kontakte 16 und dem seitlichen Arm 501 angeordnet. Auf der linken Seite liegt der Führungsbolzen 32 auf der dem Festkontakt 14 abgewandten Seite an den Langlöchern 31 der Kontakte an und auf der rechten Seite liegt der Führungsbolzen 32 auf der dem Festkontakt 14 zugewandten Seite an den Langlöchern 31 der Kontakte an. Auf beiden Seiten ist erkennbar, dass das Langloch 31 des zweiten Abbrandkontaktes 18 am längsten ausgebildet ist und das Langloch 31 des ersten Abbrandkontaktes 17 kürzer ist als das des ersten Abbrandkontaktes 18, jedoch länger ausgebildet ist als das Langloch der beweglichen Kontakte 16.
In der zweiten Position, die auf der linken Seite gezeigt ist, drücken die Druckfedern 46 den Kontaktstapel 16/17/18 gegen den Führungsbolzen 32. Aufgrund der unterschiedlichen Länge der Langlöcher 31 steht der Anlagebereich 23 des zweiten Abbrandkontaktes gegenüber den Anlagebereichen 23 des ersten Abbrandkontaktes 17 und der beweglichen Kontakte 16 vor. Der Anlagebereich 23 des ersten Abbrandkontaktes 17 steht gegenüber den Anlagebereichen 23 der beweglichen Kontakte 16 vor.
Der Kontaktstapel 16/38/39 (in 3 nicht dargestellt) ist bis auf den ersten und zweiten Abbrandkontakt 38 und 39, die gegenüber dem Kontaktstapel 16/17/18 vertauscht angeordnet sind, analog aufgebaut.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Ausführungsform eines Lastumschalters 30. Der Lastumschalter 30 weist einen Schalter 10 mit wenigstens einer Kontakteinheit 12 auf, die gemäß den 1 bis 3 ausgebildet sein kann, und fünf Strompfade, wobei die Anzahl der Strompfade im Lastumschalter 30 nicht auf fünf begrenzt ist. Einen ersten Strompfad 61, der die beweglichen Kontakte 16 der Kontakteinheit 12 umfasst und einen ersten Widerstand R1 und eine erste Impedanz L1 aufweist, einen zweiten Strompfad 62, der den ersten Abbrandkontakt 17 der Kontakteinheit 12 umfasst und einen zweiten Widerstand R2 und eine zweite Impedanz L2 aufweist, einen dritten Strompfad 63, der den zweiten Abbrandkontakt 18 der Kontakteinheit 12 umfasst und einen dritten Widerstand R3 und eine dritte Impedanz L3 aufweist, einen vierten Strompfad 64, der eine Vakuumschaltröhre 19 umfasst und einen vierten Widerstand R4 und eine vierte Impedanz L4 aufweist, und einen fünften Strompfad 65, der den Schalter 10 mit einer Ableitung 60 verbindet und einen fünften Widerstand R5 und eine fünfte Impedanz L5 aufweist.
5 zeigt eine Draufsicht einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Lastumschalters 30. Diese Ausführungsform ähnelt den Ausführungsformen, die anhand der 1 und 2 beschrieben worden sind, sodass im Folgenden vor allem die Unterschiede näher erläutert werden.
Bei dieser Ausführungsform weist der Lastumschalter 30 drei Sektoren mit je einem Schalter 10 auf. Bezüglich den Schaltern 10 wird auf die vorangegangenen Erläuterungen in analoger Weise Bezug genommen. In den Ecken des Treibers 42 ist jeweils eine Mitnehmerrolle 43 angeordnet. Die drei Mitnehmerrollen 43 und die drei Schalter 10 sind um 120° versetzt um die Schaltwelle 41 herum angeordnet und werden durch Drehen der Schaltwelle 41 synchron betätigt.
Bezugszeichenliste

10: Schalter
12: Kontakteinheit
13: Ableitkontakt
14: Primär-Festkontakt
15: Sekundär-Festkontakt
16: bewegliche Kontakte
17: erster Abbrandkontakt
18: zweiter Abbrandkontakt
19: Vakuumschaltröhre
20: Kontaktträger
201: erste Tragplatte
202: zweite Tragplatte
21: Schwenkachse
22: Symmetrieachse
23: Anlagebereiche
30: Lastumschalter
31: Langlöcher
32: Führungsbolzen
37: zweite Kontakteinheit
38: dritter Abbrandkontakt
39: vierter Abbrandkontakt
40: Laststufenschalter
41: Schaltwelle
42: Treiber
43: Mitnehmerrolle
44: Kontaktzylinder
45: Basisplatte
46: Druckfedern
50: Hebel
501/502/503: Arme von Hebel 50
51: Gabel
52: Aussparungen
60: Ableitung
61: erster Strom pfad
62: zweiter Strompfad
63: dritter Strompfad
64: vierter Strompfad
65: fünfter Strompfad
R1, R2, R3, R4, R5: Widerstände von 61 bis 65
L1, L2, L3, L4, L5: Impedanzen von 61 bis 65

Claims

Schalter (10) für einen Laststufenschalter (40) eines Stufentransformators, umfassend - einen Ableitkontakt (13); - einen Primär-Festkontakt (14); - wenigstens eine Kontakteinheit (12), die einen beweglichen Kontakt (16), einen ersten Abbrandkontakt (17) und einen zweiten Abbrandkontakt (18) aufweist, die bei einem Umschaltvorgang des Schalters (10) derart um eine Schwenkachse (21) schwenkbar sind, dass sie jeweils eine erste Position, in der sie den Ableitkontakt (13) und den Primär-Festkontakt (14) kontaktieren, und eine zweite Position, in der sie von dem Ableitkontakt (13) und dem Primär-Festkontakt (14) getrennt sind, einnehmen können; dadurch gekennzeichnet, dass - beim Umschalten von der zweiten Position in die erste Position der zweite Abbrandkontakt (18) die erste Position vor dem ersten Abbrandkontakt (17) einnimmt und beim Umschalten von der ersten Position in die zweite Position nach dem ersten Abbrandkontakt (17) verlässt.
Schalter (10) nach dem vorigen Anspruch, wobei - beim Umschalten von der zweiten Position in die erste Position der erste Abbrandkontakt (17) die erste Position vor dem beweglichen Kontakt (16) einnimmt und beim Umschalten von der ersten Position in die zweite Position nach dem beweglichen Kontakt (16) verlässt.
Schalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei - der bewegliche Kontakt (16), der erste Abbrandkontakt (17) und der zweite Abbrandkontakt (18) aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die eine unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
Schalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei - der bewegliche Kontakt (16) und/oder der erste Abbrandkontakt (17) und/oder der zweite Abbrandkontakt (18) eine unterschiedliche geometrische Form aufweisen.
Schalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei - der bewegliche Kontakt (16), der erste Abbrandkontakt (17) und der zweite Abbrandkontakt (18) jeweils Anlagebereiche (23) aufweisen, mit welchen sie in der ersten Position an dem Ableitkontakt (13) und dem Festkontakt (14) anliegen.
Schalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei - der erste Abbrandkontakt (17) und der zweite Abbrandkontakt (18) in der zweiten Position relativ zu dem beweglichen Kontakt (16) derart angeordnet sind, dass wenigstens ein Anlagebereich (23) des ersten Abbrandkontaktes (17) und/oder des zweiten Abbrandkontaktes (18) gegenüber den Anlagebereichen des beweglichen Kontaktes (16) vorstehen.
Schalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend - einen Kontaktträger (20) umfassend eine erste Tragplatte (201) und eine zweite Tragplatte (202), die parallel zu der ersten Tragplatte (201) angeordnet ist, - wenigstens einen weiteren beweglichen Kontakt (16), wobei - die beweglichen Kontakte (16), der erste Abbrandkontakt (17) und der zweite Abbrandkontakt (18) an den Tragplatten (201, 202) angebracht und zwischen den Tragplatten (201, 202) angeordnet sind.
Schalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei - die beweglichen Kontakte (16) und der erste Abbrandkontakt (17) und der zweite Abbrandkontakt (18) stapelartig in dem Kontaktträger (20) angeordnet sind und jeweils parallele, übereinanderliegende Langlöcher (31) aufweisen; - die beweglichen Kontakte (16), der erste Abbrandkontakt (17) und der zweite Abbrandkontakt (18) mittels Führungsbolzen (32), die durch die Langlöcher gehen (31), beweglich zwischen den Tragplatten (201, 202) angebracht sind.
Schalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei - die Führungsbolzen (32) mit den Langlöchern (31) bei dem Umschaltvorgang des Schalters (10) einen mechanischen Anschlag für die beweglichen Kontakte (16), den ersten Abbrandkontakt (17) und den zweiten Abbrandkontakt (18) bilden.
Schalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei - die Langlöcher (31) der beweglichen Kontakte (16), des ersten Abbrandkontaktes (17) und des zweiten Abbrandkontaktes (18) jeweils in ihrer Länge unterschiedlich ausgebildet sind, derart, dass die beweglichen Kontakte (16), der ersten Abbrandkontakt (17) und der zweite Abbrandkontakt (18) den mechanischen Anschlag bei dem Umschaltvorgang des Schalters (10) zu unterschiedlichen Zeitpunkten erreichen.
Schalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei - die beweglichen Kontakte (16), der erste Abbrandkontakt (17) und der zweite Abbrandkontakt (18) derart an dem Kontaktträger (20) angeordnet sind, dass sie in der ersten Position federnd gegen den Ableitkontakt (13) und den Primär-Festkontakt (14) vorgespannt sind.
Schalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei - die beweglichen Kontakte (16), der erste Abbrandkontakt (17) und der zweite Abbrandkontakt (18) stapelartig derart angeordnet sind, dass die beweglichen Kontakte (16) zwischen dem ersten Abbrandkontakt (17) und dem zweiten Abbrandkontakt (18) angeordnet sind.
Schalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend einen Sekundär-Festkontakt (15) und eine zweite Kontakteinheit (37), die bezogen auf eine Symmetrieachse (22), die durch die Schwenkachse (21) verläuft, symmetrisch zu der Kontakteinheit (12) angeordnet und einen dritten Abbrandkontakt (38), der identisch zum ersten Abbrandkontakt (17) ausgebildet ist, und einen vierten Abbrandkontakt (39), der identisch zum zweiten Abbrandkontakt (18) ausgebildet ist, aufweist, wobei - der vierte Abbrandkontakt (39) auf einer Ebene mit dem ersten Abbrandkontakt (17) und der dritte Abbrandkontakt (38) auf einer Ebene mit dem zweiten Abbrandkontakt (18) liegt.
Schalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, der als Dauerhauptschalter (10) oder als Trennschalter (10) für einen oder in einem Laststumschalter (30) eines Laststufenschalters (40) ausgebildet ist.
Lastumschalter (30) für einen oder in einem Laststufenschalter (40) eines Stufentransformators, umfassend - einen Schalter (10) gemäß einem der vorigen Ansprüche 1 bis 14; - einen ersten Strompfad (61), den wenigstens einen beweglichen Kontakt (16) des Schalters (10) umfasst; - einen zweiten Strompfad (62), der einen ersten Abbrandkontakt (17, 38) des Schalters (10) umfasst; - einen dritten Strompfad (63), der einen zweiten Abbrandkontakt (18, 39) des Schalters (10) umfasst; - einen vierten Strompfad (64), der wenigstens eine Vakuumschaltröhre (19) umfasst; - einen fünften Strompfad (65), der den Schalter (10) mit einer Ableitung (60) verbindet; dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Strompfad (61) einen bestimmten Widerstand (R1) aufweist, - der zweite Strompfad (62) einen Widerstand (R2) aufweist, der größer ist als der Widerstand (R1) des ersten Strompfades (61), - der dritte Strompfad (63) einen Widerstand (R3) aufweist, der größer ist als der Widerstand (R2) des zweiten Strompfades (62).
Lastumschalter (30) nach dem vorigen Anspruch, wobei - die Widerstände (R2, R3) des zweiten und des dritten Strompfades (62,63) durch das Material des jeweiligen Abbrandkontaktes (17, 18, 38, 39) und/oder durch die geometrische Form des jeweiligen Abbrandkontaktes (17, 18, 38, 39) bestimmbar sind.