DE10312176B3

DE10312176B3 - Lastumschalter für einen Stufenschalter

Info

Publication number: DE10312176B3
Application number: DE10312176A
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Ing. Kloth (FH); Silke Dipl.-Ing. Wrede (FH)
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: ATE408886T1; KR101015495B1; DE502004008089D1; BRPI0406208A; EP1620871A2; WO2004084241A3; US6998547B2; WO2004084241A2; JP4403175B2; KR20050113593A; BRPI0406208B1; CN100437854C; ES2311808T3; CN1836299A; JP2006520535A; EP1620871B1; US20050205394A1; HK1085836A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lastumschalter für einen Stufenschalter mit für jede zu schaltende Phase zwei Dauerhauptkontaktpaaren, wobei deren feste Kontakte jeweils von einem beweglichen Dauerhauptkontakt überbrückt werden. Die festen Dauerhauptkontakte bestehen aus einer Vielzahl mittels Kontaktfedern angelenkter Kontaktlamellen in der Weise, dass die Auslenkrichtung der einzelnen Kontaktlamellen jeweils der Auftreffrichtung des beweglichen Dauerhauptkontaktes entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lastumschalter für einen Stufenschalter mit für jede Phase leistungslos schaltenden Dauerhauptkontakten.

Ein solcher Lastumschalter ist aus der DE 100 50 895 C1 bekannt. Er weist für jede zu schaltende Phase zwei Dauerhauptkontaktpaare auf, die von einem einzigen, beweglichen, elektrisch leitenden Dauerhauptkontakt, der in zwei verschiedene Endstellungen verschwenkbar ist, alternativ überbrückbar sind. Dabei ist jeweils eines der beiden Dauerhauptkontaktpaare im stationären Zustand überbrückt und führt den Dauerstrom, derart, dass zu Beginn jeder Lastumschaltung des Stufenschalters das bisher den Dauerstrom führende eine Dauerhauptkontaktpaar geöffnet wird und am Ende jeder Lastumschaltung – nach Ablauf der gesamten Umschaltsequenz – das bisher geöffnete andere Dauerhauptkontaktpaar überbrückt wird und den Dauerstrom übernimmt. Dazu ist im Inneren des Lastumschalters eine zentrisch verlaufende Schaltwelle angeordnet, durch die der bewegliche, elektrisch leitende Dauerhauptkontakt – der Überbrückungskontakt also, betätigbar ist. Jedes Dauerhauptkontaktpaar besteht aus einem ersten und einem zweiten Dauerhauptkontakt, die voneinander elektrisch isoliert sind. Der eine dieser ersten Dauerhauptkontakte ist mit der einen Seite A, der andere dieser ersten Dauerhauptkontakte mit der anderen Seite B des Lastumschalters elektrisch verbunden. Die beiden zweiten Dauerhauptkontakte sind mit einer gemeinsamen Lastableitung des Lastumschalters elektrisch verbunden. Der bewegliche Dauerhauptkontakt hat eine derart ballig ausgebildete Auflauffläche, dass er ständig mit den beiden zweiten Dauerhauptkontakten beider Dauerhauptkontaktpaare, die mit der Lastableitung elektrisch verbunden sind, in Verbindung steht und auf diesen gleitet bzw. abrollt. In einem bestimmten Bereich hat er davon abweichend eine solche Kontur, dass seitlich Kontaktflächen angeformt sind, so dass er nur in jeder der beiden möglichen Endstellungen alternativ einen der jeweils ersten Dauerhauptkontakte eines der beiden Dauerhauptkontaktpaare elektrisch kontaktiert. Mit anderen Worten: In einer Endstellung des beweglichen Dauerhauptkontaktes wird die Seite A des Lastumschalters mit der Lastableitung verbunden, in der anderen Endstellung wird die Seite B des Lastumschalters mit der Lastableitung verbunden. Die Beschattung der jeweils ersten Dauerhauptkontakte der beiden Dauerhauptkontaktpaare, die mit der Seite A oder B elektrisch in Verbindung stehen, erfolgt dabei in der Weise, dass der bewegliche Dauerhauptkontakt, wenn er in eine seiner Endpositionen verschwenkt wird, den jeweiligen ersten Dauerhauptkontakt, genauer gesagt dessen einzelne Kontaktlamellen, gegen die Kraft der jeweiligen Kontaktfedern, an denen diese angelenkt sind, nach außen drückt, sie also auseinander spreizt.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass dieses Auseinanderspreizen der Kontaktlamellen eine Reihe von Nachteilen besitzt. Zum einen erfolgt das Aufschalten der entsprechenden korrespondierenden Kontaktfläche des beweglichen Dauerhauptkontaktes auf den entsprechenden ersten Dauerhauptkontakt relativ langsam; dies ist bedingt durch die Geometrie der Kontur und die Bewegungsrichtung der einzelnen Kontaktlamellen und führt aus den nachfolgend erläuterten Gründen zu schlechten Werten für die Isolationsfestigkeit der gesamten Anordnung und damit die Spannungsfestigkeit des Lastumschalters: Bei jeder Lastumschaltung schaltet zunächst der Dauerhauptkontakt der bisher stromführenden Seite ab, d. h. der bewegliche Dauerhauptkontakt trennt sich vom entsprechenden festen Dauerhauptkontaktpaar, danach schaltet der eigentliche Schaltkontakt ab. Der bewegliche Dauerhauptkontakt muss bis zum Öffnen des eigentlichen Schaltkontaktes eine bestimmte Wegstrecke zurückgelegt haben, um damit eine bestimmte Spannungsfestigkeit zu gewährleisten. Diese Wegstrecke ist beim bekannten Lastumschalter – wie erläutert – relativ gering, was sich negativ auf die Spannungsfestigkeit auswirkt.

Zum anderen führt das langsame Aufgleiten und Auseinanderspreizen der einzelnen Kontaktlamellen durch den beweglichen Dauerhauptkontakt zu einer erhöhten Reibung. Die Kraft zur Überwindung dieser Reibung muss vom Kraftspeicher zusätzlich noch aufgebracht werden. Verschärft wird dieses Problem noch dadurch, dass das Aufschalten des Dauerhauptkontaktes – wie weiter oben erläutert – ganz am Ende der Lastumschaltung erfolgt, zu einem Zeitpunkt also, an dem die gespeicherte Energie des Kraftspeichers ohnehin nahezu erschöpft ist. Schließlich erfordert die bekannte Lösung auch eine sehr hohe Maßhaltigkeit sowohl beweglichem Dauerhauptkontakt als auch von Kontaktlamellen; schon geringste Fertigungstoleranzen können dazu führen, dass die Reibung derart ansteigt, dass der bewegliche Dauerhauptkontakt nicht mehr vollständig auf die Lamellen des jeweiligen festen Dauerhauptkontaktes aufschalten kann und damit der gesamte Lastumschalter seine Endstellung nicht oder nur unter Schwierigkeiten erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, einen Lastumschalter der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die beschriebenen Dauerhauptkontaktpaarungen auf einfache Weise und ohne Beeinträchtigung der elektrischen Festigkeit betätigt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Die der Erfindung zugrundeliegende allgemeine Idee besteht darin, dass die Richtung, in der die federnd angelenkten Kontaktlamellen der jeweils ersten Dauerhauptkontakte gegen die entsprechende Federkraft auslenkbar sind, zumindest annähernd der Auftreffrichtung des beweglichen Dauerhauptkontaktes, genauer gesagt der Kontur des beweglichen Dauerhauptkontaktes, entspricht. Dadurch trifft der bewegliche Dauerhauptkontakt genau in deren Auslenkrichtung auf die jeweiligen Kontaktlamellen auf; dies ist kinematisch in etwa vergleichbar mit dem Zusammenprallen von zwei Eisenbahnpuffern, von denen einer gefedert ist. Dabei erfolgt das Auftreffen sehr rasch, d. h. mit hoher Kontaktschließ- bzw. -öffnungsgeschwindigkeit. Dies ergibt eine gute Spannungsfestigkeit, da innerhalb einer kurzen Zeit eine relativ hohe Wegstrecke von dem beweglichen Dauerhauptkontakt zurückgelegt wird. Zudem werden bei dieser Art und Weise des Aufeinandertreffens des beweglichen auf den sich in gleicher Richtung federnd bewegbaren festen Kontakt nur geringe Genauigkeitsanforderungen gestellt, und es treten keine zusätzlichen Reibungskräfte auf. Lediglich die Kraft zur Überwindung der Kontaktfederkräfte muss aufgebracht werden. Die Aufschaltung des beweglichen Dauerhauptkontaktes auf die jeweiligen festen Dauerhauptkontakte erfolgt schlagend; es entsteht wesentlich weniger Abrieb als bei der reibenden Verbindung nach dem Stand der Technik. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass beim Abschalten der bewegliche Dauerhauptkontakt von den festen Kontakten durch die entsprechende Federkraft weggedrückt wird, d. h. zum Abschalten wird keine zusätzliche Kraft benötigt. Im Gegensatz dazu müssen beim Stand der Technik auch beim Abschalten Reibungskräfte überwunden werden.

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Lastumschalter mit Dauerhauptkontakten in schematischer, perspektivischer Darstellung, wobei aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit eine Reihe von Bauteilen und Schaltmitteln, die zur Erläuterung der Erfindung nicht unbedingt erforderlich sind, weggelassen sind
2 eine ebenfalls schematische Schnittdarstellung von festen Dauerhauptkontakten im Zusammenwirken mit dem beweglichen Dauerhauptkontakt.
Tragendes Element des Lastumschalters ist eine Grundplatte 1, die für jede Phase die beweglichen Dauerhauptkontakte und die Mittel zu ihrer Betätigung aufnimmt und trägt. Hier ist nur ein solcher vollständiger Dauerhauptkontakt 2 dargestellt. Feste Dauerhauptkontaktpaare 3, 4 sind, mit diesem zusammenwirkend, an der inneren Wandung eines nicht dargestellten Ölgefäßes, das den gesamten Lastumschalter umschließt, befestigt. Dazu sind für jede Phase drei Kontaktträger 5, 6, 7 vorgesehen. An der linken Seite ist das erste feste Dauerhauptkontaktpaar 3, bestehend aus unten angeordneten festen Dauerhauptkontakten 8, die mit der einen Seite A des Lastumschalters elektrisch in Verbindung stehen, und darüber angeordneten festen Dauerhauptkontakten 9, die zur gemeinsamen Lastableitung des Lastumschalters führen, angeordnet. Es ist zu sehen, dass jeder der festen Dauerhauptkontakte 8 bzw. 9 aus einer Vielzahl einzelner Kontaktlamellen 8.1 bzw. 9.1 besteht. Jede der Kontaktlamellen 8.1 bzw. 9.1 ist mittels Kontaktfedern 10 bzw. 11 federnd angelenkt. Auf der rechten Seite befindet sich das zweite feste Dauerhauptkontaktpaar 4. Dieses besteht ganz analog aus unten angeordneten festen Dauerhauptkontakten 12, die mit der anderen Seite B des Lastumschalters elektrisch in Verbindung stehen und darüber angeordneten festen Dauerhauptkontakten 13, die zur gemeinsamen Lastableitung führen. Auch hierbei ist jeder der festen Dauerhauptkontakte 12 bzw. 13 aus einer Vielzahl einzelner Kontaktlamellen 12.1 bzw. 13.1 bestehend, die wiederum ganz analog durch Kontaktfedern 14 bzw. 15 einzeln federnd angelenkt sind. Die festen Dauerhauptkontakte 9 und 13 sind auf dem ersten elektrisch leitenden Kontaktträger 5 angeordnet und bilden die gemeinsame Lastableitung. Die festen Dauerhauptkontakte 8 sind auf dem zweiten Kontaktträger 6 angeordnet und mit der Seite A des Lastumschalters verbunden, und die festen Dauerhauptkontakte 12 sind, davon elektrisch isoliert, auf dem dritten Kontaktträger 7 angeordnet und mit der Seite B des Lastumschalters verbunden.
Weiterhin ist ein gemeinsamer beweglicher Dauerhauptkontakt 16, dieser elektrisch leitend, vorgesehen. Er besitzt im oberen Bereich an seiner linken Seite eine Auflauffläche 17, die mit den festen Dauerhauptkontakten 9 korrespondiert, sowie auf seiner rechten Seite eine Auflauffläche 18, die mit den festen Dauerhauptkontakten 13 korrespondiert. In seinem unteren Bereich weist er an der linken Seite eine Kontaktfläche 19 auf, die mit den festen Dauerhauptkontakten 8 korrespondiert sowie an der rechten Seite ganz analog eine weitere Kontaktfläche 20, die ihrerseits mit den festen Dauerhauptkontakten 12 korrespondiert. Der bewegliche Dauerhauptkontakt 16 weist ein nicht näher dargestelltes Lager 21 auf, derart, dass er in Längsachse des Lastumschalters um eine Mittellage herum verschwenkbar ist. Durch zwei Doppelpfeile ist in den Figuren der Verschwenkweg des Dauerhauptkontaktes 16 angedeutet. Die beiden Auflaufflächen 17, 18 sind, wie nach dem Stand der Technik bekannt, derart ballig dimensioniert, dass sie beim Verschwenken des beweglichen Dauerhauptkontaktes 16 um sein Lager 21 ständig mit den festen Dauerhauptkontakten 9 und 13, die, wie oben erläutert, beide mit der elektrischen Lastableitung des Lastumschalters verbunden sind, in Kontakt bleiben; dies erfolgt in Form eines Gleitens bzw. Abwälzens. Mit anderen Worten: Die elektrische Verbindung des beweglichen Dauerhauptkontaktes 16 zur Lastableitung bleibt permanent bestehen, unabhängig von der Stellung des beweglichen Dauerhauptkontaktes 16.
Im Gegensatz dazu sind die beiden jeweils darunter angeordneten Kontaktflächen 19 bzw. 20 des beweglichen Dauerhauptkontaktes 16 derart ausgebildet, dass sie nur beim Verschwenken des beweglichen Dauerhauptkontaktes 16 in eine seiner beiden Endlagen in Kontakt mit den jeweils korrespondierenden festen Dauerhauptkontakten 8 oder 12 in Kontakt gelangen. Dabei erfolgt erfindungsgemäß die Anlenkung der Kontaktlamellen 8.1 oder 12.1 an den Kontaktfedern 10 bzw. 14 in der Weise, dass sich die Längsachse der Kontaktfedern 10, 14 jeweils in die gleiche Richtung wie die Auftreffrichtung der jeweiligen Kontaktfläche 19 oder 20 erstreckt. Dies hat die Wirkung, dass der bewegliche Dauerhauptkontakt 16 beim Auftreffen auf die jeweiligen Kontaktlamellen 8.1 oder 12.1 in der jeweiligen Endstellung diese genau in seiner Bewegungsrichtung gegen die Federkraft auslenkt, ohne dass ein Auflaufen bzw. ein seitliches Aufspreizen erfolgt.
In 2 ist diese Übereinstimmung der Bewegungsrichtung von beweglichem Dauerhauptkontakt 16 und Längsrichtung der entsprechenden Kontaktfedern 10 bzw. 14 – je nach Endstellung – noch einmal detailliert gezeigt. Die Bewegungsrichtung des beweglichen Dauerhauptkontaktes 16 beim Erreichen einer Endstellung und die Auslenkrichtung der Kontaktlamellen 8.1 des festen Dauerhauptkontaktes 8, auf den er dabei trifft, sind durch Pfeile verdeutlicht. Die andere Endstellung des Dauerhauptkontaktes 16, bei der er in ganz analoger Weise auf die Kontaktlamellen 12.1 des festen Dauerhauptkontaktes 12 trifft, sind durch eine dünne Strichlinie angedeutet.

1: Grundplatte
2: Dauerhauptkontakt komplett für eine Phase
3: festes Dauerhauptkontaktpaar
4: festes Dauerhauptkontaktpaar
5: erster Kontaktträger, verbunden mit der Lastableitung
6: zweiter Kontaktträger, verbunden mit der Seite A
7: dritter Kontaktträger, verbunden mit der Seite B
8: unterer Dauerhauptkontakt von 3, verbindbar mit A
9: oberer Dauerhauptkontakt von 3, verbunden mit der Lastableitung
8.1: Kontaktlamellen von 8
9.1: Kontaktlamellen von 9
10: Kontaktfedern für 8.1
11: Kontaktfedern für 9.1
12: unterer Dauerhauptkontakt von 4, verbindbar mit B
13: oberer Dauerhauptkontakt von 4, verbunden mit der Lastableitung
12.1: Kontaktlamellen von 12
13.1: Kontaktlamellen von 13
14: Kontaktfedern für 12.1
15: Kontaktfedern für 13.1
16: beweglicher Dauerhauptkontakt
17: Auflauffläche, abwälzend auf 9
18: Auflauffläche, abwälzend auf 13
19: Kontaktfläche, auftreffend auf 8
20: Kontaktfläche, auftreffend auf 12
21: Lager

Claims

Lastumschalter für einen Stufenschalter, wobei für jede zu schaltende Phase zwei feste Dauerhauptkontaktpaare (3, 4) vorgesehen sind, die von einem einzigen, beweglichen, elektrisch leitenden Dauerhauptkontakt (16), der in zwei verschiedene Endstellungen verschwenkbar ist, überbrückbar sind, wobei in jeder zu schaltenden Phase jeweils eines der beiden Dauerhauptkontaktpaare (3 oder 4) im stationären Zustand überbrückt ist und den Dauerstrom führt, wobei jedes der beiden Dauerhauptkontaktpaare (3, 4) jeweils aus einem unteren Dauerhauptkontakt (8, 12) und einem oberen, davon elektrisch isolierten Dauerhauptkontakt (9, 13) besteht, wobei der eine untere Dauerhauptkontakt (8) mit einer Seite (A) und der andere untere Dauerhauptkontakt (12) mit der zweiten Seite (B) des Lastumschalters elektrisch verbunden ist, wobei die beiden oberen Dauerhauptkontakte (9, 13) mit einer gemeinsamen Lastableitung des Lastumschalters elektrisch verbunden sind, wobei der bewegliche Dauerhauptkontakt (16) ständig mit den oberen Dauerhauptkontakten (9, 13) elektrisch in Verbindung steht, wobei der bewegliche Dauerhauptkontakt (16) in einem Bereich beidseitig jeweils eine Kontaktfläche (19, 20) aufweist, derart, dass nur in jeder der beiden Endstellungen alternativ eine der beiden Kontaktflächen (19 oder 20) mit jeweils einem der unteren Dauerhauptkontakte (8 oder 12) elektrisch in Verbindung steht und wobei jeder der unteren Dauerhauptkontakte (8, 12) aus einer Vielzahl einzelner Kontaktlamellen (8.1, 12.1) besteht und jede der Kontaktlamellen (8.1, 12.1) mittels mindestens einer Kontaktfeder (10, 14) federnd angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Längsachsen der Kontaktfedern (10, 14), an denen jeweils die Kontaktlamellen (8.1, 12.1) angelenkt sind, in die gleiche Richtung wie die Auftreffrichtung der jeweiligen Kontaktfläche (19 oder 20) des beweglichen Dauerhauptkontaktes (16) erstrecken, derart, dass die Auslenkrichtung der Kontaktlamellen (8.1, 12.1) und damit der unteren festen Dauerhauptkontakte (8, 12) jeweils der Auftreffrichtung des beweglichen Dauerhauptkontaktes (16) entspricht.