-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich der Abzapfwechsler unter Last, insbesondere auf einen Vorwähler mit einem Vakuumschaltkreis.
-
Technischer Hintergrund
-
Mit einem Abzapfwechsler unter Last lässt sich bei einem Transformator unter Last bzw. ohne Stromausfall die Ausgangsspannung des Transformators ändern, indem die Abgriffe einer mit dem Transformator verbundenen Wicklung und dadurch das Windungszahlverhältnis der Primärwicklung des Transformators geändert werden.
-
Die derzeit bekannten kombinierte Abzapfwechsler unter Last sind zweigeteilt, bestehen also jeweils aus einem Umschalter und einem Wähler. Bei Transformatoren, die einen großen Spannungsregelbereich decken sollen und entsprechend eine große Anzahl an Stufen besitzen, kann in dem Wähler ein zusätzlicher Vorwähler vorgesehen sein, um durch einen Polaritätswechsel der Spannungsregelwicklung des Transformators oder durch eine Änderung der Verbindungen der grob- bzw. feinregulierenden Wicklung den Spannungsregelbereich des Transformators zu vergrößern, ohne dass dabei die Anzahl an Abgriffen der Spannungsregelwicklung des Transformators zunimmt.
-
Ein Vorwähler, mit dem ein Polaritätswechsel der Spannungsregelwicklung des Transformators oder eine Änderung der Verbindungen der grob- bzw. feinregulierenden Wicklung, der oder die sich lediglich an einer mittleren Stelle des ganzen Spannungsregelbereiches durchführen lässt, vorgenommen werden kann, wird auch als grob- bzw. feinregulierender Vorwähler oder Polaritätswechselwähler bezeichnet. Das heißt, der grobregulierende Vorwähler und der Polaritätswechselwähler nehmen durch ihren beweglichen Kontakt an der dargestellten Stelle K die Grob- bzw. Feinregulierung und den Polaritätswechsel vor.
-
Bei einem in , und dargestellten Polaritätswechselwähler erfolgt der oben genannte Vorgang an einer angezapften „mittleren Stelle”, d. h. der Feinwähler befindet sich dabei an der Stelle „K”. Bei dem Polaritätswechsel trennen sich die Spannungsregelwicklung und die Hauptwicklung des Transformators, sobald der bewegliche Kontakt den Pluspol „+” oder den Minuspol „–” verlässt, voneinander, so dass die Spannungsregelwicklung elektrisch „schwebend” ist.
-
Bei einem in , und dargestellten grobregulierenden Vorwähler erfolgt der oben genannte Vorgang an einer angezapften „mittleren Stelle”, d. h. der Feinwähler befindet sich dabei an der Stelle „K”. Bei dem Wechsel trennen sich die Spannungsregelwicklung und die Hauptwicklung des Transformators, sobald der bewegliche Kontakt den Pluspol „+” oder den Minuspol „–” verlässt, voneinander, so dass die Spannungsregelwicklung elektrisch „schwebend” ist.
-
Aufgrund des Vorhandenseins einer Spannung an einer benachbart zur Spannungsregelwicklung angeordneten Wicklung und des Vorhandenseins einer Koppelkapazität zwischen der Spannungsregelwicklung einerseits und der benachbarten Wicklung und einem benachbarten Erder andererseits entsteht gerade bei der Trennung an der Spannungsregelwicklung ein neues, abweichendes Potential, während der bewegliche Kontakt des grobregulierenden Vorwählers und des Polaritätswechselwählers immer noch auf dem ursprünglichen Potential liegt. Die Differenz zwischen den beiden Potentialen wird als Verlagerungsspannung (auch als Offset-Spannung bekannt) bezeichnet. Diese Spannung wird dann, wenn sie gleichzeitig auf die Bruchstelle zwischen dem beweglichen Kontakt des grobregulierenden Vorwählers und des Polaritätswechselwählers und dem festen Kontakt am Pluspol „+” oder Minuspol „–” einwirkt, als Wiederkehrspannung bezeichnet. Überschreitet diese Wiederkehrspannung einen für den Vorwähler unzulässigen Wert, so könnte an der oben erwähnten Bruchstelle des Vorwählers eine dauernde Entladung auftreten.
-
Der kapazitive Strom und die Wiederkehrspannung hängen in der Stärke von der Systemspannung, der Spulenanordnung sowie der Kapazität und deren Verhältnis zwischen den Spulen ab. Bei vorgegebener Spulenanordnung und vorgegebener Spulenkapazität ist es bisher unmöglich, einen kapazitiven Strom zu reduzieren.
-
Zur Begrenzung einer Wiederkehrspannung sind aus dem Stand der Technik üblicherweise folgende Möglichkeiten bekannt:
- 1. Zwischen dem Mittenbereich der Spannungsregelwicklung und dem Ausgang des Umschalters ist ein fester Potentialwiderstand RP (siehe ) angebracht. Diese Lösung ist zwar konstruktiv leicht zu realisieren, hat aber wegen der langzeitigen Bestromung des Potentialwiderstands RP einen unnötigen Stromverbrauch, was zur Erwärmung des Trafoöls führt und damit den Betrieb des Transformators beeinträchtigt.
- 2. Wie aus , und hervorgeht, ist ein Potentialwiderstand R in Reihe zu einem mit einem beweglichen Kontakt gekoppelten Potentialschalter M geschaltet, der erst bei einem Umschaltvorgang in Verbindung mit dem Potentialwiderstand R tritt. Durch die Verwendung des Potentialschalters M wird hierbei vermieden, dass eine große Anzahl an Potentialwiderständen vorgesehen sein müssen. Dadurch wird der entsprechende Montageaufwand verringert und die Blindleistungskompensation reduziert. Daraus ergibt sich jedoch ein kompliziert aufgebauter Vorwähler.
- 3. In , , ist eine unterbrechungsfreie Vorwahl nach dem bipolaren Umschaltprinzip dargestellt, bei dem zur Vorwahl ein Vorwähler mit zwei festen Kontakten 1, 1a und zwei beweglichen Kontakten 2, 2a versehen ist. Im Umschaltvorgang wird der bewegliche Kontakt 2 aus einer Stellung, in der er den festen Kontakt 1 kontaktiert, in eine andere Stellung, in der er in Kontakt mit dem festen Kontakt 1a tritt, gebracht, während der bewegliche Kontakt 2a aus einer Stellung, in der er den festen Kontakt 1a kontaktiert, in eine andere Stellung, in der er in Kontakt mit dem festen Kontakt 1 tritt, gebracht wird. D. h. die beweglichen Kontakte 2, 2a sind beim Umschaltvorgang nicht elektrisch „schwebend”, so dass weder Wiederkehrspannung noch Funkenentladung auftritt. Jedoch muss ein nach dieser Theorie ausgelegter bipolarer Vorwähler mit einem zusätzlichen Antrieb versehen sein, wobei auch eine Synchronisierung mit dem Abzapfwechsler unter Last berücksichtigt werden muss. Dies führt zur Verkomplizierung des mechanischen Aufbaus. Des Weiteren sind bei herkömmlichen Abzapfwechslern unter Last die Kontaktgruppen flächig angeordnet, so dass an dem Transformator Einbauplatz dafür zurückbehalten werden muss. Dies führt in Kombination mit dem notwendigen Steuer- und Betätigungssystem zur Erhöhung des Geräteaufwands sowie der Baugröße und des Ölverbrauches des Transformators.
-
Die
US 4978815 A offenbart einen Stufenschalter mit auf einem Kreis angeordneten festen Kontakten, die mit Abgriffen eines Stufentransformators verbunden sind. Für jede Phase sind zwei gemeinsam schwenkbare Vakuumschalter in einen Kontaktträger eingebaut. Zur Betätigung der Vakuumschalter laufen Roller auf einer Kurvenbahn entlang, die auf dem Kreis angeordnet ist, wobei die Kurvenbahn und die Roller stromfrei sind.
-
Die
EP 1078380 B1 offenbart einen Lastwähler zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Festkontakten, wobei die Festkontakte im Innern eines Isolierstoffzylinders in einer horizontalen Ebene angeordnet sind. Im Inneren dieses Isolierstoffzylinders befindet sich eine drehbare Schaltwelle, die für jede zu schaltende Phase einen beweglich angelenkten Kontaktträger mit zwei Vakuumschaltern aufweist.
-
Die
WO 2010/142680 A1 offenbart einen Stufenschalter, bei dem Festkontakte und eine Kurvenbahn auf einem Zylinder angeordnet sind. Ein Schaltwelleneinsatz des Stufenschalters weist zwei Schaltkontakte und einen Netzanschluss auf, wobei für jeden Schaltkontakt ein Vakuumschalter zwischen dem Schaltkontakt und dem Netzanschluss verbunden ist, sowie einen radial beweglichen Hebel mit einem Mitnehmer, der auf der Kurvenbahn entlangläuft.
-
Die
US 5834717 A offenbart einen Stufenschalter zum Schalten unter Last mit einer Schaltwelle, auf der Nockenscheiben angeordnet sind. Für jede Phase sind Schaltvorrichtungen vorgesehen, die durch die Nockenscheiben betätigt werden, wobei die Schaltvorrichtungen jeweils zwei Vakuumschalter und zwei mechanische Schalter aufweisen.
-
Die
DE 19501529 C1 offenbart eine Umschaltanordnung für Lastumschalter, bei der zwei unterschiedliche Betätigungskulissen vorgesehen sind, die, abhängig von der relativen Bewegung zweier Wählerarme zueinander, richtungsabhängig aktiviert werden. Die Wählerarme weisen jeweils einen beweglichen Wählerkontakt auf, der über einen Vakuumschalter mit einer Lastableitung verbunden ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Vorwähler mit einem Vakuumschaltkreis bereitzustellen, bei dem die Lichtbogenlöschung durch eine Vakuumschaltkammer (auch als Vakuumschaltröhre bezeichnet) erfolgt und mit dem die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden können.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. Der unabhängige Anspruch offenbart insbesondere einen Vorwähler mit einem Vakuumschaltkreis, der eine Zentralwelle, einen durch die Zentralwelle zur Schwenkbewegung antreibbaren Bewegkontakt sowie einen ersten und einen zweiten Festkontakt, welche in Umfangsrichtung an Isolierstreifen eines Käfigs des Vorwählers angeordnet sind, umfasst, wobei der Bewegkontakt unter Antrieb durch die Zentralwelle zwischen dem ersten und dem zweiten Festkontakt bewegt wird und zusammen mit dem ersten und dem zweiten Festkontakt einen Vorwahl-Hauptstromkreis bildet. Ein derartiger Vorwähler zeichnet sich durch einen parallel zu dem Vorwahl-Hauptstromkreis geschalteten Vakuumschalt-Abzweigkreis mit einer Vakuumschaltröhre aus, wobei die Vakuumschaltröhre nach dem Trennen des Bewegkontakts vom ersten Festkontakt geöffnet und vor der Herstellung einer elektrischen Verbindung des Bewegkontakts mit dem zweiten Festkontakt geschlossen wird.
-
Der Vakuumschaltkreis wird durch die Zentralwelle so angetrieben, dass er zusammen mit dem Bewegkontakt geschwenkt wird.
-
Der Vakuumschalt-Abzweigkreis umfasst ferner eine Vakuumschaltröhre-Antriebseinheit, ein zur Lagerung der Vakuumschaltröhre und der Vakuumschaltröhre-Antriebseinheit vorgesehenes Stützteil und eine an den Isolierstreifen des Käfigs des Vorwählers angebrachte Kurve. Das Stützteil besteht aus einem Isoliermaterial und ist an der Zentralwelle angebracht. Die Vakuumschaltröhre-Antriebseinheit besteht aus einem leitfähigen Werkstoff und ist gemeinsam mit der Vakuumschaltröhre an dem Stützteil angebracht, wobei die Vakuumschaltröhre-Antriebseinheit ein in Kontakt mit der Kurve stehendes Lastende und ein in Kontakt mit dem beweglichen Kontaktende der Vakuumschaltröhre stehendes Antriebsende aufweist. Die Kurve besteht aus einem mittig angeordneten Isolierabschnitt sowie einem ersten und einem zweiten Leiterabschnitt, welche sich beidseitig des Isolierabschnitts befinden, wobei der erste Leiterabschnitt mit dem ersten Festkontakt und der zweite Leiterabschnitt mit dem zweiten Festkontakt elektrisch verbunden ist.
-
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Vakuumschaltröhre-Antriebseinheit einen am Stützteil befestigten Hebelträger, einen am Hebelträger angelenkten Hebel sowie eine Laststange und eine Antriebsstange, welche gleitend im Hebelträger angeordnet sind, wobei die Laststange am äußeren Ende mit einer in Kontakt mit der Kurve stehenden Rolle versehen und am inneren Ende gelenkig mit einem Ende des Hebels verbunden ist, während die Antriebsstange am äußeren Ende gelenkig mit dem anderen Ende des Hebels verbunden ist und am inneren Ende in Kontakt mit dem beweglichen Kontaktende der Vakuumschaltröhre steht.
-
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Vakuumschaltröhre-Antriebseinheit eine gleitend am Stützteil angeordnete Laststange, in deren Mitte sich ein Federhalter befindet, wobei am äußeren Ende der Laststange eine in Kontakt mit der Kurve stehende Rolle angebracht ist und das innere Ende der Laststange mit aufgesetzter Feder mit dem beweglichen Kontaktende der Vakuumschaltröhre verbunden ist, während die Feder am äußeren Ende mit dem Federhalter und am inneren Ende mit der Stirnfläche der Vakuumschaltröhre in Kontakt steht.
-
Die Funktionsweise der Erfindung ist wie folgend: Bei gewöhnlicher Bestromung wird der Laststrom über die elektrische Verbindung zwischen Bewegkontakt und Festkontakt geführt. Beim Betrieb des Vorwählers verlässt zunächst der Bewegkontakt einen der Festkontakte, wobei aufgrund der elektrischen Kontaktierung der Rolle mit dem elektrisch mit dem Festkontakt verbundenen Leiterabschnitt der durch die Vakuumschaltröhre gebildete Vakuumschalt-Abzweigkreis geschlossen ist. In diesem Zusammenhang besteht zwischen Bewegkontakt und Festkontakt keine Potentialdifferenz und beim Trennen von Bewegkontakt und Festkontakt voneinander entsteht kein Lichtbogen, wobei der Laststrom über den durch die Vakuumschaltröhre gebildeten Vakuumschalt-Abzweigkreis geführt wird. Die Vakuumschaltröhre wird durch die Kurve so gesteuert, dass die Kontakte innerhalb der Röhre geöffnet werden. Dabei entsteht zwischen den geöffneten Kontakten innerhalb der Vakuumschaltröhre eine Wiederkehrspannung, die einen Lichtbogen hervorruft. Anschließend bewegt sich der durch die Vakuumschaltröhre gebildete Vakuumschalt-Abzweigkreis in den Bereich des mittigen Abschnitts der Steuerkurve und der Bewegkontakt wird weiterhin zum anderen Festkontakt hin bewegt. Bevor der Bewegkontakt den anderen Festkontakt kontaktiert, bewegt sich die Rolle in den Bereich des anderen, elektrisch mit dem anderen Festkontakt verbundenen Leiterabschnitts und die Kontakte innerhalb der Vakuumschaltröhre werden geschlossen, wobei die Wiederkehrspannung in der Vakuumschaltröhre einen Lichtbogen hervorruft. Danach tritt der Bewegkontakt in Verbindung mit dem anderen Festkontakt, wobei, da der durch die Vakuumschaltröhre gebildete Vakuumschalt-Abzweigkreis bereits mit diesem Festkontakt verbunden ist, zwischen Bewegkontakt und Festkontakt keine Potentialdifferenz besteht. Das heißt, bei der Kontaktierung entsteht kein Strom.
-
Daraus ist ersichtlich, dass bei der vorliegenden Erfindung ein Lichtbogen lediglich innerhalb der Vakuumschaltröhre entsteht. D. h. außerhalb der Röhre entsteht kein Lichtbogen, was eine mögliche Verunreinigung des Trafoöls ausschließt.
-
Dem Stand der Technik gegenüber bietet die Erfindung aufgrund der oben beschriebenen Ausgestaltungen folgende Vorteile:
- 1. Einfacher Aufbau, zuverlässige Steuerung und völlige Vermeidung einer möglichen Verunreinigung des Trafoöls durch in einem Vorwähler entstehende Lichtbögen.
- 2. Kleine Baugröße, verringerter Raumbedarf des Vorwählers und damit verbundene Platzeinsparung im Transformatorgehäuse und Kostenreduzierung des Transformators und des Trafoöls.
-
Darstellung der Abbildungen
-
Es zeigen
-
, und ein Schaltungsdiagramm eines linear regulierenden Polaritätswechselwählers,
-
, und ein Schaltungsdiagramm eines grob- bzw. feinregulierenden Vorwählers,
-
ein Schaltungsdiagramm eines Vorwählers mit einem festen Potentialwiderstand,
-
, und ein Schaltungsdiagramm eines Vorwählers, dessen Potentialwiderstand in Reihe zu einem mit einem beweglichen Kontakt gekoppelten Schalter geschaltet ist,
-
, und ein Schaltungsdiagramm eines bipolaren Vorwählers,
-
den schematischen Aufbau eines Vorwählers mit einem Vakuumschaltkreis gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
-
– in schematischer Prinzipdarstellung den Umschaltvorgang des Vorwählers mit einem Vakuumschaltkreis gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
-
den schematischen Aufbau eines Vakuumschalt-Abzweigkreises eines Vorwählers mit einem Vakuumschaltkreis gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
-
, und in schematischer Darstellung den Umschaltvorgang des Vorwählers mit einem Vakuumschaltkreis gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Beschreibung konkreter Ausführungsformen
-
Die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele stellen keine Einschränkung der Erfindung dar, sondern dienen lediglich deren Beschreibung.
-
In ist ein Vorwähler mit einem Vakuumschaltkreis dargestellt, der eine Zentralwelle 601 umfasst. Dabei ist ein klemmscheibenartiger Bewegkontakt 603 mittels einer Feder schwimmend an einem Bewegkontaktträger 613 angebracht und dieser wiederum an der Zentralwelle 601 des Vorwählers befestigt, so dass die Zentralwelle 601 den Bewegkontaktträger 613 und den Bewegkontakt 603 in eine bidirektionale Schwenkbewegung versetzen kann. Zudem ist der Bewegkontakt 603 an seinem inneren Ende unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung an einem Abgangsring 602 angeklemmt, wobei der Abgangsring 602 an der Zentralwelle 601 befestigt ist.
-
Die Festkontakte 604, 605 sind in Umfangsrichtung um die Zentralwelle 601 herum an in Umfangsrichtung verteilten Isolierstreifen 612.1 und 612.2 eines Käfigs des Vorwählers befestigt, wobei zwischen den Isolierstreifen 612.1 und 612.2 ein Isolierstreifen 612 angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Bewegkontakt 603 bei einer durch die Zentralwelle 601 hervorgerufenen Schwenkbewegung über sein äußeres Ende in elektrischer Verbindung jeweils mit dem Festkontakt 604 oder 605 treten, so dass ein Vorwahl-Hauptstromkreis bestehend aus dem Bewegkontakt 603 und den Festkontakten 604, 605 entsteht.
-
Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch einen parallel zu dem Vorwahl-Hauptstromkreis bestehend aus dem Bewegkontakt 603 und den Festkontakten 604, 605 geschalteten Vakuumschalt-Abzweigkreis mit einer Vakuumschaltröhre, der sich in der Axialrichtung der Zentralwelle 601 oberhalb oder unterhalb der durch den Bewegkontakt 603 und den Bewegkontaktträger 613 gebildeten Bewegkontaktbaugruppe befindet.
-
Dieser Vakuumschalt-Abzweigkreis mit einer Vakuumschaltröhre besteht aus einem Stützteil 606, das aus einem Isoliermaterial angefertigt ist, einer Vakuumschaltröhre 607, einer Rolle 609, einem Hebel 611, einer Laststange 611.1, einer Antriebsstange 611.2, einem Hebelträger 611.3 und einer Kurve 610, wobei die Vakuumschaltröhre 607, die Rolle 609, der Hebel 611, die Laststange 611.1, die Antriebsstange 611.2 und der Hebelträger 611.3 jeweils aus einem leitfähigen Werkstoff hergestellt sind.
-
Das Stützteil 606 ist im Wesentlichen L-förmig ausgebildet und weist einen Senkrechtabschnitt, der an der Zentralwelle 601 befestigt ist, und einen Querabschnitt, an dem der Hebelträger 611.3 und die Vakuumschaltröhre 607 hintereinander angebracht sind, auf. Darüber hinaus sind die Laststange 611.1 und die Antriebsstange 611.2 gleitend im Hebelträger 611.3 angeordnet, während der Hebel 611 am Hebelträger 611.3 angelenkt ist. Am äußeren Ende der Laststange 611.1 ist unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung die Rolle 609 angebracht, während die Laststange 611.1 am inneren Ende unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung gelenkig mit dem oberen Ende des Hebels 611 verbunden ist. Ferner ist die Antriebsstange 611.2 am äußeren Ende unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung gelenkig mit dem unteren Ende des Hebels 611 verbunden und bleibt am inneren Ende unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung in Kontakt mit dem beweglichen Kontaktende 607.1 der Vakuumschaltröhre 607, wobei die Vakuumschaltröhre 607 an ihrem festen Kontaktende 607.2 elektrisch mit dem Abgangsring 602 verbunden ist.
-
Die Kurve 610 ist an den in Umfangsrichtung verteilten Isolierstreifen 612.1, 612 und 612.2 des Käfigs des Vorwählers befestigt und besteht aus einem mittig angeordneten Isolierabschnitt 610.3 und zwei beidseitig des Isolierabschnitts angeordneten metallischen Leiterabschnitten 610.1 und 610.2, wobei der Leiterabschnitt 610.1 über einen an der Innenseite des Isolierstreifens 612.1 befindlichen Steg 608 mit dem Festkontakt 604 und der Leiterabschnitt 610.2 über einen an der Innenseite des Isolierstreifens 612.2 befindlichen Steg (nicht dargestellt) mit dem Festkontakt 605 elektrisch verbunden ist.
-
Nachstehend wird näher auf den Umschaltvorgang des Vorwählers mit einem Vakuumschaltkreis gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eingegangen.
-
Bei gewöhnlicher Bestromung bleiben die Rolle 609 und der Leiterabschnitt 610.1 der Kurve, wie in gezeigt, zwar miteinander in Kontakt, der Laststrom wird jedoch über die elektrische Verbindung zwischen Bewegkontakt 603 und Festkontakt 604 geführt.
-
Wie aus zu erkennen ist, verlässt zunächst der Bewegkontakt 603 beim Betrieb des Vorwählers den Festkontakt 604, wobei aufgrund der elektrischen Kontaktierung der Rolle 609 mit dem elektrisch mit dem Festkontakt 604 verbundenen Leiterabschnitt 610.1 der durch die Vakuumschaltröhre 607 gebildete Vakuumschalt-Abzweigkreis geschlossen ist. In diesem Zusammenhang besteht zwischen Bewegkontakt 603 und Festkontakt 604 keine Potentialdifferenz und beim Trennen von Bewegkontakt 603 und Festkontakt 604 voneinander entsteht kein Lichtbogen, wobei der Laststrom über den durch die Vakuumschaltröhre 607 gebildeten Vakuumschalt-Abzweigkreis geführt wird.
-
In der Darstellung gemäß wirkt die Rolle 609, wenn sie den elektrisch mit dem Festkontakt 604 verbundenen Leiterabschnitt 610.1 verlässt und sich in den Bereich des mittigen Isolierabschnitts 610.3 der Kurve bewegt, über die Laststange, den Hebel und die Antriebsstange derart auf das bewegliche Kontaktende der Vakuumschaltröhre 607 ein, dass die Kontakte der Vakuumschaltröhre 607 geöffnet werden und zwischen den geöffneten Kontakten innerhalb der Vakuumschaltröhre 607 eine Wiederkehrspannung entsteht. Dies führt zur Entstehung eines Lichtbogens.
-
Wie in , und 7f gezeigt ist, wird die Rolle 609 durch die Zentralwelle so angetrieben, dass sie weiterhin entlang des mittigen Isolierabschnitts 610.3 der Kurve in Richtung auf den am anderen Ende der Kurve befindlichen Leiterabschnitt 610.2 rollt, wobei gleichzeitig auch der Bewegkontakt 603 weiter zum Festkontakt 605 hin bewegt wird.
-
In der Darstellung gemäß bewegt sich die Rolle 609, bevor der Bewegkontakt 603 den anderen Festkontakt 605 kontaktiert, in den Bereich des anderen, elektrisch mit dem Festkontakt 605 verbundenen Leiterabschnitts 610.2 und wirkt über die Laststange, den Hebel und die Antriebsstange derart auf das bewegliche Kontaktende der Vakuumschaltröhre 607 ein, dass die Kontakte innerhalb der Vakuumschaltröhre 607 geschlossen werden und dabei die Wiederkehrspannung in der Vakuumschaltröhre 607 einen Lichtbogen hervorruft.
-
Anschließend tritt der Bewegkontakt 603, wie in dargestellt, in elektrischer Verbindung mit dem anderen Festkontakt 605, wobei, da der durch die Vakuumschaltröhre 607 gebildete Vakuumschalt-Abzweigkreis bereits mit dem Festkontakt 605 verbunden ist, zwischen Bewegkontakt 603 und Festkontakt 605 keine Potentialdifferenz besteht. Das heißt, bei der Kontaktierung entsteht kein Strom.
-
Der oben beschriebene Vorwahlvorgang lässt sich in folgende Stufen unterteilen:
- 1. Der Bewegkontakt 603 und der Festkontakt 604 trennen sich voneinander, wobei der durch die Vakuumschaltröhre 607 gebildete Vakuumschalt-Abzweigkreis noch keine elektrische Verbindung herstellt, so dass beim Trennen von Bewegkontakt 603 und Festkontakt 604 voneinander keine gekoppelte Potentialdifferenz und damit auch kein Lichtbogen entstehen;
- 2. Die Rolle 609 erreicht eine vorstehende Stelle des Leiterabschnitts 610.1 der Kurve und funktioniert durch die Hebelwirkung so, dass sich der Beweg- und Festkontakt innerhalb der Vakuumschaltröhre 607 voneinander trennen. Durch die gekoppelte Potentialdifferenz entsteht zwischen dem Beweg- und Festkontakt in der Vakuumschaltröhre 607 ein Lichtbogen, der jedoch innerhalb der Vakuumschaltröhre 607 erzeugt wird.
- 3. Die Rolle 609 bewegt sich in den Bereich des mittigen Isolierabschnitts 610.3 der Kurve.
- 4. Die Rolle 609 bewegt sich in den Bereich des am anderen Ende der Kurve befindlichen Leiterabschnitts 610.2 und bewirkt eine Schließung von Beweg- und Festkontakt innerhalb der Vakuumschaltröhre 607. Durch die gekoppelte Potentialdifferenz entsteht zwischen dem Beweg- und Festkontakt in der Vakuumschaltröhre 607 ein Lichtbogen, der jedoch innerhalb der Vakuumschaltröhre erzeugt wird.
- 5. Der Bewegkontakt 603 tritt in Verbindung mit dem Festkontakt 605, wobei der durch die Vakuumschaltröhre 607 gebildete Vakuumschalt-Abzweigkreis bereits eine elektrische Verbindung hergestellt hat. Beim Verbinden von Bewegkontakt 603 und Festkontakt 605 miteinander entsteht keine gekoppelte Potentialdifferenz, so dass auch kein Lichtbogen entsteht. Bisher wird der Vorwahlvorgang abgeschlossen.
-
Zweites Ausführungsbeispiel
-
Der Vorwähler mit einem Vakuumschaltkreis gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch mit dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut und der einzige Unterschied besteht in der Antriebseinheit der Vakuumschaltröhre 607. Wie der entnehmbar ist, besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Antriebseinheit der Vakuumschaltröhre 607 aus einer Laststange 611a, einem Federhalter 611b und einer Feder 611c, wobei am äußersten Ende des Stützteils 606 ein aus einem Isoliermaterial angefertigter Laststangenträger 606a befestigt ist. Hierbei besteht die Laststange 611a aus einem leitfähigen Werkstoff und ist gleitend am Laststangenträger 606a angeordnet, während der Federhalter 611b aus einem Isoliermaterial besteht und in der Mitte der Laststange 611a befestigt ist. Die in Kontakt mit der Kurve 610 stehende Rolle 609 ist unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung am äußeren Ende der Laststange 611a angebracht, während das innere Ende der Laststange 611a mit aufgesetzter Feder 611c unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung in Kontakt mit dem beweglichen Kontaktende 607.1 der Vakuumschaltröhre 607 steht. Zusätzlich hierzu steht die Feder 611c am äußeren Ende mit dem Federhalter 611b und am inneren Ende mit der Stirnfläche der Vakuumschaltröhre 607 in Kontakt.
-
Die Kurve 610 ist an den in Umfangsrichtung verteilten Isolierstreifen 612.1, 612 und 612.2 des Käfigs des Vorwählers befestigt und besteht aus einem mittig angeordneten Isolierabschnitt 610.3 und zwei beidseitig des Isolierabschnitts angeordneten metallischen Leiterabschnitten 610.1 und 610.2, wobei der Leiterabschnitt 610.1 über einen an der Innenseite des Isolierstreifens 612.1 befindlichen Steg (nicht dargestellt) mit dem Festkontakt 604 und der Leiterabschnitt 610.2 über einen an der Innenseite des Isolierstreifens 612.2 befindlichen Steg (nicht dargestellt) mit dem Festkontakt 605 elektrisch verbunden ist.
-
Das Stützteil 606 ist ebenfalls an der Zentralwelle 601 befestigt.
-
Im Folgenden wird näher auf den Umschaltvorgang eines derart ausgeführten Vorwählers mit einem Vakuumschaltkreis eingegangen.
-
Bei gewöhnlicher Bestromung bleiben die Rolle 609 und der Leiterabschnitt 610.1 der Kurve 610, wie in gezeigt, zwar miteinander in Kontakt, der Laststrom wird jedoch über die elektrische Verbindung zwischen Bewegkontakt 603 und Festkontakt 604 geführt (siehe auch ). Beim Betrieb des Vorwählers verlässt zunächst der Bewegkontakt 603 den Festkontakt 604, wobei aufgrund der elektrischen Kontaktierung der Rolle 609 mit dem elektrisch mit dem Festkontakt 604 verbundenen Leiterabschnitt 610.1 der durch die Vakuumschaltröhre 607 gebildete Vakuumschalt-Abzweigkreis geschlossen ist. In diesem Zusammenhang besteht zwischen Bewegkontakt 603 und Festkontakt 604 keine Potentialdifferenz und beim Trennen von Bewegkontakt 603 und Festkontakt 604 voneinander entsteht kein Lichtbogen, wobei der Laststrom über den durch die Vakuumschaltröhre 607 gebildeten Vakuumschalt-Abzweigkreis geführt wird.
-
In der Darstellung gemäß wirkt die Rolle 609, wenn sie den elektrisch mit dem Festkontakt 604 verbundenen Leiterabschnitt 610.1 verlässt und sich in den Bereich des mittigen Isolierabschnitts 610.3 der Kurve bewegt, über die Laststange 611a derart auf das bewegliche Kontaktende der Vakuumschaltröhre 607 ein, dass die Kontakte der Vakuumschaltröhre 607 geöffnet werden und zwischen den geöffneten Kontakten innerhalb der Vakuumschaltröhre 607 eine Wiederkehrspannung entsteht. Dies führt zur Entstehung eines Lichtbogens. Dabei ist die Feder 611c entspannt.
-
Wie in gezeigt ist, wird die Rolle 609 durch die Zentralwelle 601 so angetrieben, dass sie weiterhin entlang des mittigen Isolierabschnitts 610.3 der Kurve 610 in Richtung auf den am anderen Ende der Kurve 610 befindlichen Leiterabschnitt 610.2 rollt, wobei gleichzeitig auch der Bewegkontakt 603 weiter zum Festkontakt 605 hin bewegt wird.
-
Bevor der Bewegkontakt 603 den anderen Festkontakt 605 kontaktiert (siehe auch ), bewegt sich die Rolle 609 in den Bereich des anderen, elektrisch mit dem Festkontakt 605 verbundenen Leiterabschnitts 610.2 und wirkt über die Laststange 611a derart auf das bewegliche Kontaktende der Vakuumschaltröhre 607 ein, dass die Kontakte innerhalb der Vakuumschaltröhre 607 geschlossen werden und dabei die Wiederkehrspannung in der Vakuumschaltröhre 607 einen Lichtbogen hervorruft. Dabei ist die Feder 611c zusammengedrückt.
-
Anschließend tritt der Bewegkontakt 603, wie in dargestellt, in elektrischer Verbindung mit dem anderen Festkontakt 605 (siehe auch ), wobei, da der durch die Vakuumschaltröhre 607 gebildete Vakuumschalt-Abzweigkreis bereits mit dem Festkontakt 605 verbunden ist, zwischen Bewegkontakt 603 und Festkontakt 605 keine Potentialdifferenz besteht. Das heißt, bei der Kontaktierung entsteht kein Strom.
