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Die Erfindung betrifft ein Schaltmodul und einen Lastumschalter mit Schaltmodul.
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Laststufenschalter sind aus dem Stand der Technik bekannt und haben meistens einen Lastumschalter und einen Wähler. Der Lastumschalter mit den Vakuumschaltröhren und den Überschaltwiderständen ist in einem zylinderförmigen Gefäß angeordnet. Der Wähler ist aus einer Vielzahl von im Kreis angeordneten Stäben aufgebaut. An diesen Stäben sind in unterschiedlichen Ebenen Kontakte angeordnet, die als Anschlüsse für eine Regelwicklung dienen. Innerhalb des Wählers sind zwei Wählerarme an einer Schaltsäule befestigt. Diese kontaktieren die Kontakte an den Stäben. Lastumschalter und Wähler sind über ein Getriebe miteinander verbunden.
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Üblicherweise ist der Lastumschalter derart aufgebaut, dass in einer ersten Ebene die Vakuumschaltröhren kreisförmig und horizontal ausgerichtet angeordnet sind. In der Mitte, zwischen den Vakuumschaltröhren, ist eine Nockenkontur angebracht, durch deren Drehung die Vakuumschaltröhren betätigt werden. Weitere Schaltkontakte des Lastumschalters sind in einer zweiten Ebene unter den Vakuumschaltröhren abgeordnet. Vakuumschaltröhren und Schaltkontakte sind relativ weit voneinander angeordnet und bilden keine konstruktive Einheit. Die Verdrahtung erfolgt mittels langer Leitungen, Gleitkontakten und Schienen.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Schaltmodul für Laststufenschalter zu schaffen, das einfach und kompakt aufgebaut ist und dabei trotzdem einen sicheren Betrieb sicherstellt.
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Diese Aufgabe wird mit einem Schaltmodul gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche bilden dabei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Laststufenschalter mit einem Schaltmodul zu schaffen, der einfach und kompakt aufgebaut ist.
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Diese Aufgabe wird mit einem Laststufenschalter gemäß dem Anspruch 9 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche bilden dabei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Die Erfindung schlägt gemäß einem ersten Aspekt ein Schaltmodul für Laststufenschalter vor, umfassend:
- - eine Platte mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt,
- - eine Vakuumschaltröhre,
- - einen Brückenschalter,
wobei: - - die Vakuumschaltröhre auf der ersten Seite und der Brückenschalter, unmittelbar hinter der Vakuumschaltröhre, auf der zweiten Seite angeordnet ist.
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Durch diese besonders kompakte Ausgestaltung des Schaltmoduls werden sowohl Bauraum als auch Material eingespart. Da die Vakuumschaltröhre in unmittelbarer Nähe zum Brückenschalter, insbesondere hintereinanderliegend und durch eine Platte getrennt, angeordnet ist, wird vorhandener Bauraum maximal ausgenutzt. Die fest ausgebildeten Festkontakte und insbesondere deren freie Enden sind Teil des Brückenschalters. Somit haben die Festkontakte zwei Funktionen, nämlich Stromführung und Kontaktierung. Trotz der kompakten Bauweise werden die jeweiligen Potentiale der Festkontakte zueinander sicher isoliert. Spannungsüberschläge können so vermieden werden. Die Platte hält nicht nur sämtliche Teile des Schaltelementes, sondern dient auch als Isolationsmedium zwischen den Potentialen der Festkontakte. Die Vakuumschaltröhre und der Brückenschalter sind vorzugsweise achsparallel hintereinander angeordnet.
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Die Platte kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise aus Kunststoff, GFK oder einem weiteren, elektrisch isolierenden Kunststoff ausgebildet sein. Der Brückenschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Drehschalter, Schiebeschalter oder Kippschalter.
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Es kann vorgesehen sein, dass
- - die Vakuumschaltröhre einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt aufweist,
- - der erste Kontakt einen ersten Festkontakt und der zweite Kontakt einen zweiten Festkontakt aufweist,
- - der erste Festkontakt und der zweite Festkontakt derart ausgebildet sind, dass sich diese von der ersten Seite zur zweiten Seite durch die Platte erstrecken.
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Es kann vorgesehen sein, dass
- - der Brückenschalter einen beweglichen Brückenkontakt aufweist,
- - der bewegliche Brückenkontakt mindestens drei Positionen einnehmen kann,
- - der Brückenkontakt mindestens ein freies Ende des ersten Festkontaktes und mindestens ein freies Ende des zweiten Festkontaktes jeweils einzeln oder gleichzeitig kontaktiert und diese mit der Lastableitung verbindet.
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Es kann vorgesehen sein, dass der erste Festkontakt und der zweite Festkontakt aus jeweils einem oder zwei elektrisch leitenden Drähten oder leitenden Kupferstücken ausgebildet sind.
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Jeder Draht oder jedes Kupferstück kann einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein. Die freien Enden der Festkontakte können auf der zweiten Seite derart angeordnet sein, dass diese neben der dahinterliegenden Vakuumschaltröhre liegen. Dabei ist der erste Festkontakt im ersten Drittel der Vakuumschaltröhre platziert und der zweite Festkontakt im ersten gegenüberliegenden Drittel der Vakuumschaltröhre platziert.
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Es kann vorgesehen sein, dass
- - der Brückenkontakt ein Gehäuse mit mindestens einer Kontaktlamelle aufweist,
- - die mindestens eine Kontaktlamelle mit der Lastableitung elektrisch leitend verbunden ist.
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Die Kontaktlamelle kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise aus mehreren eigengefederten Blechen oder mehreren federnd gelagerten Kontakten bestehen. Es können mehrere Kontaktlamellen vorgesehen sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt schlägt die Erfindung einen Laststufenschalter mit einem Schaltmodul vor, wobei auf der Platte des Schaltmoduls ein Wähler und ein Vorwähler angeordnet sind.
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Dieser Laststufenschalter ist aufgrund des besonders kompakten Schaltmoduls ebenfalls besonders kompakt und nimmt entsprechend wenig Bauraum ein, was eine Reduktion der Herstellkosten und eine Einsparung von Material mit sich bringt.
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Es kann vorgesehen sein, dass auf der Platte ein Überschaltwiderstand oder ein Verbindungsstück zu einer Drossel angeordnet ist.
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Der Laststufenschalter kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise als Widerstandsschnellschalter oder Reaktorschalter ausgebildet sein.
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Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, ausführlicher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine erste Seite eines Schaltmoduls;
- 2 eine zweite Seite des Schaltmoduls;
- 3 eine schematische Schnittansicht des Schaltmoduls.
- 4 einen Laststufenschalter mit einem Schaltmodul.
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Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dafür dar, wie das erfindungsgemäße Schaltmodul ausgebildet sein kann; und stellen somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Schaltmodul 1 für einen Laststufenschalter 2. Das Schaltmodul 1 weist eine Platte 3 auf, die aus einem Kunststoff, glasfaserverstärktem Kunststoff oder einem anderen elektrisch isolierenden Material besteht. Auf einer ersten Seite 3.1 der Platte 3 ist eine Vakuumschaltröhre 10 angebracht. Die Vakuumschaltröhre 10 weist einen ersten Kontakt 11 und einen zweiten Kontakt 15 auf. Der erste Kontakt 11 ist als beweglicher Kontakt und der zweite Kontakt 15 als fester Kontakt ausgebildet. Dabei ist der erste Kontakt 11 in einem Lagerbock 30 beweglich gelagert. Der Lagerbock 30 ist mit der Platte 3 mechanisch verbunden. Weiterhin ist ein Kipphebel 31 am Lagerbock 30 befestigt. Ein erstes Ende des Kipphebels 31 ist mechanisch mit dem ersten Kontakt 11 verbunden. Das zweite Ende des Kipphebels 31, das gegenüber vom ersten Ende liegt, weist eine Rolle 34 auf. Eine Nockenscheibe 32, die an einer Antriebswelle 33 befestigt ist, wirkt beim Drehen auf die Rolle 34 des Kipphebels 31, was zu einer Bewegung des ersten Kontaktes 11 führt. Dabei wird die Vakuumschaltröhre 10 geöffnet oder geschlossen. Der Lagerbock 30 dient dabei als Führung für den ersten Kontakt 11 und als Lagerung für den Kipphebel 31. Die Nockenscheibe 32 ist auf einer zweiten Seite 3.2 der Platte 3 angeordnet.
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Weiterhin ist ein erster Festkontakt 12 mechanisch und elektrisch leitend mit dem ersten Kontakt 11 verbunden. Dieser ist dem hier gezeigten Beispiel zweiteilig ausgestaltet und besteht aus zwei gebogenen, leitfähigen Drähten. Dabei ist der erste Festkontakt 12 einerseits an seinen Enden elektrisch leitend mit dem ersten Kontakt 11 verbunden und andererseits ragen seine freien Enden 12.1, 12.2 auf der zweiten Seite 3.2 der Platte 3 heraus. Die zwei leitenden Drähte des ersten Festkontaktes 12 verlaufen seitlich, entlang der Vakuumschaltröhre 10. Im ersten Drittel der Vakuumschaltröhre knicken die Drähte ab und erstrecken sich von der ersten Seite 3.1 der Platte 3 zur zweiten Seite 3.2.
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Auf analoge Weise ist auch ein zweiter Festkontakt 16 mit dem zweiten Kontakt 15 der Vakuumschaltröhre 10 elektrisch leitend verbunden. Auch der zweite Festkontakt 16 besteht aus zwei leitfähigen Drähten, deren Enden einerseits mechanisch und elektrisch leitend mit dem zweiten Kontakt 15 verbunden sind und andererseits die freien Enden 16.1, 16.2 auf der zweiten Seite 3.2 der Platte 3 neben der Vakuumschaltröhre 10 herausragen. Die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Kontakt 15 und dem zweiten Festkontakt 16, insbesondere den zwei leitenden Drähten, kann direkt oder mittels einer leitenden Brücke 19 erfolgen.
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Der erste Kontakt 11 ist außerdem mit einem Wählerarm oder einer Drossel des Laststufenschalters 2 elektrisch leitend verbunden. Der zweite Kontakt 15 ist mit einem Überschaltwiderstand oder einer Drossel des Laststufenschalters 2 elektrisch leitend verbunden.
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Die Festkontakte 12, 16 werden bei der Montage durch die Platte 3 gesteckt bzw. im Spritzgussverfahren umspritzt.
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2 zeigt die zweite Seite 3.2 der Platte 3 des Schaltmoduls 1. Unmittelbar hinter dem Brückenschalter mit einem beweglichen Brückenkontakt 20 ist die Vakuumschaltröhre 10 angeordnet. Der bewegliche Brückenkontakt 20 des Brückenschalters 40 ist zwischen den freien Enden 12.1, 12.2, 16.1, 16.2 der herausragenden Festkontakte 12, 16 angeordnet. Der bewegliche Brückenkontakt 20 weist eine erste und eine zweite Kontaktlamelle 21, 22 auf, die an einem Gehäuse 26 lagernd angeordnet sind. Bei der Betätigung des beweglichen Brückenkontaktes 20 kontaktieren die Kontaktlamellen 21, 22 in einer ersten Position A nur die freien Enden 12.1, 12.2 des ersten Festkontaktes 12, in einer zweiten Position B die freien Enden 12.1, 12.2, 16.1, 16.2 des ersten und des zweiten Festkontaktes 12, 16 und in einer dritten Position C die freien Enden 16.1, 16.2 des zweiten Festkontaktes 16. Die drei Positionen A, B, C werden durch eine lineare Bewegung des beweglichen Brückenkontaktes 20 durchfahren. Ein Pleuel 23 erzeugt die lineare Bewegung mittels eines ersten und eines zweiten Zahnrades 24, 25 über die Antriebswelle 33. Die Kontaktlamellen 21, 22 sind federnd gelagert und elektrisch leitend mit einer Lastableitung 35 verbunden. Die Kombination aus den freien Enden 12.1, 12.2, 16.1, 16.2 der Festkontakte 12, 16, dem beweglichen Brückenkontakt 20 mit dem Gehäuse 26 und den Kontaktlamellen 21, 22 bildet den Brückenschalter 40.
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Wie in einer schematischen Schnittansicht in 3 gezeigt ist, befindet sich der bewegliche Brückenkontakt 20 des Brückenschalters 40 unmittelbar hinter der Vakuumschaltröhre 10 bzw. die Vakuumschaltröhre 10 befindet sich unmittelbar hinter dem beweglichen Brückenkontakt 20 des Brückenschalters 40. Dabei liegt die Mittelachse 13 der Vakuumschaltröhre 10 parallel zur Mittelachse 18 des beweglichen Brückenkontaktes 20. Trotz der kompakten Ausgestaltung des Brückenschalters 40 und insbesondere der Anordnung der freien Enden 12.1, 12.2, 16.1, 16.2 der Festkontakte 12, 16 sind die Potentiale dieser Festkontakte 12, 16 ausreichend weit voneinander getrennt. Die Platte 3 dient dabei der Fixierung und der dielektrischen Trennung zwischen den Festkontakten 12, 16.
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4 zeigt einen Laststufenschalter 2 mit drei Schaltmodulen 1. Diese sind auf je einer Platte 3 eines Schaltmoduls 1 angebracht. Weiterhin sind auf jeder Platte 3 neben einem Schaltmodul 1 auch ein Wähler, ein Vorwähler und ein Überschaltwiderstand angeordnet. Der Antrieb erfolgt über einen Motor, der die Antriebswelle 33 betätigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltmodul
- 2
- Laststufenschalter
- 3
- Platte
- 3.1
- erste Seite
- 3.2
- zweite Seite
- 10
- Vakuumschaltröhre
- 11
- erster Kontakt
- 12
- erster Festkontakt
- 12.1
- erstes freies Ende
- 12.2
- zweites freies Ende
- 13
- Mittelachse
- 15
- zweiter Kontakt
- 16
- zweiter Festkontakt
- 16.1
- erstes freies Ende
- 16.2
- zweites freies Ende
- 18
- Mittelachse
- 19
- leitende Brücke
- 20
- beweglicher Brückenkontakt
- 21
- erste Kontaktlamelle
- 22
- zweite Kontaktlamelle
- 23
- Pleuel
- 24
- erstes Zahnrad
- 25
- zweites Zahnrad
- 26
- Gehäuse
- 30
- Lagerbock
- 31
- Kipphebel
- 32
- Nockenscheibe
- 33
- Antriebswelle
- 34
- Rolle
- 35
- Lastableitung
- 40
- Brückenschalter
