-
Umschalter zum unterbrechungslosen Umschalten der Last von einem elektrischen
Gerät auf ein anderes, insbesondere bei Transformatoren In der Elektrotechnik ist
es vielfach erwünscht, daß man von einem elektrischen Gerät, z. B. von einem in
die Netzleitung eingeschalteten Transformator die Last auf einen Reservetransformator
zwecks Vornahme von Reparaturen oder bei Überprüfung umlegen kann, ohne daß die
Last während des Umschaltvorganges unterbrochen werden muß. Bisher schaltete man
in solchen Fällen meist die Last ab und ersetzte den zunächst eingeschalteten Transformator
durch einen anderen, der dann die Last übernahm. Es ist auch bereits eine Schalteranordnung
bekanntgeworden, die ein nahezu unterbrechungsloses Umschalten ermöglicht. Dazu
sind zwei unabhängig auf einer Achse verdrehbare Schalter nötig, deren Schalterhebel
jeweils mit einem als Schnappkontakt ausgebildeten Funkenzieher ausgerüstet sind.
Die Schalter selbst sind durch ein Seil in der Weise verbunden, daß beim Einschalten
des einen Schalters der andere Schalter aus seiner Schaltstellung herausgerissen
wird. Diese Schalterausführung kann in der Praxis wenig befriedigen, einerseits
wegen ihres komplizierten Aufbaues und andererseits, weil für das Abreißen der Funkenzieher
lediglich die Reibungskräfte bestimmend waren, wodurch das Abreißen nicht stets
gleichmäßig und vor allem nicht im günstigsten Zeitpunkt erfolgte.
-
Die Erfindung, die sich auf einen Umschalter zum unterbrechungslosen
Umschalter der Last von einem elektrischen Gerät auf ein anderes bezieht, geht von
einem Schalter aus, der zwei winklig zueinanderstehende bewegliche Kontaktarme besitzt,
die je einen auf ihnen drehbar gelagerten Funkenzieher tragen und bei dem die beweglichen
Kontaktarme sowie die als Schnappkontakte ausgebildeten Funkenzieher mit feststehenden
Kontakten zusammenarbeiten, die so angeordnet sind, daß die beiden Kontaktarme in
ihrer Mittelstellung eine Strombrücke für die beiden zu verbindenden Kontakte bilden.
Um nun einen besonders sicher arbeitenden und vor allem im Aufbau einfachen und
daher billigen Umschalter zu erhalten, ist gemäß der Erfindung der Umschalter als
von einer schleichend bewegten Schalterwelle aus betätigbarer Drehschalter ausgeführt,
bei dem die beiden beweglichen Kontaktarme, winklig zueinander stehend, auf der
Schalterwelle radial und starr angebracht sind. Des weiteren sind die auf den Kontaktarmen
schwenkbar gelagerten Funkenzieher in für sich bekannter Weise als Schnappkontakte
ausgebildet, deren insbesondere daumenförmig ausgeführte Enden mit auf den feststehenden
Kontaktsegmenten angebrachten Anschlagstiften wechselweise je nach der jeweiligen
Drehrichtung der Schalterwelle in der Weise zusammenarbeiten, daß beim Umschaltvorgang
jeweils der eine Schnappkontakt in der einen Drehrichtung unter seinem Anschlagstift
sich nur geringfügig verschwenkend hindurchwandert, während der auf dem anderen
Kontaktarm gelagerte Schnappkontakt bei der gleichen Drehrichtung von seinem Anschlagstift
um einen demgegenüber größeren Winkelweg verschwenkt wird, um dann plötzlich vom
Anschlagstift, nachdem der zugehörige Kontaktarm vom Kontaktsegment abgelaufen ist,
abzuschnappen. Von den beiden Kontaktsegmenten ist das eine mit dem einen und das
andere Kontaktsegment mit dem anderen der zu verbindenden beiden elektrischen Geräte
verbunden, während ein drittes an der Schalterwelle starr angebrachtes und mit den
beiden Kontaktarmen elektrisch verbundenes Kontaktsegment über einen darauf schleifenden
Kontakt mit der ankommenden Netzleitung elektrisch verbunden ist.
-
Der erfindungsgemäße Schalter kann in einem Gehäuse untergebracht
werden, das an einem der beiden zu verbindenden elektrischen Geräte befestigbar
ist. Der Schalter kann einphasig oder beliebig mehrphasig ausgeführt sein, und er
kann vor allem mit Endverriegelungseinrichtungen, die mechanisch oder elektrisch
gesteuert werden, ausgerüstet sein, die eine
willkürliche Betätigung
der Schalterwelle aus ihren Endstellungen heraus verhindern.
-
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es
zeigt Fig. 1 eine Vorderansicht eines dreiphasigen Schalters nach der Erfindung
bei abgenommenem Schaltergehäusedeckel, Fig.2 eine Seitenansicht desselben Schalters
im Schnitt nach Linie 11-1I von Fig. 1, Fig. 3 ein schematisches Schaltbild des
Schalters und der angeschlossenän Transformatoren samt Endverriegelungseinrichtung
und Fig. 4 eine Draufsicht auf die Handkurbel der Schalterwelle.
-
Gemäß den Fig. 1 und 2 ist in einem Gehäuse 14
bei 12 und 13
eine Schalterwelle 11 gelagert. An ihrem aus dem Gehäuse herausragenden Wellenstumpf
trägt die Welle 11 eine Handkurbel 20. Auf der Welle 11 ist
ein entsprechend langer und dicker Isolator, z. B. aus Porzellan, befestigt, und
auf diesem sitzen bei der dargestellten dreiphasigen Schalterausführung im entsprechenden
Abstand voneinander drei metallische Klemmschellen 21. Auf jeder dieser Schellen
sind je zwei Kontaktarme 23 und 24 befestigt, z. B. angelötet oder
angeschweißt, die radial, also winklig zueinander stehen. Da für alle drei Phasen
die Ausführungen gleichartig sind, soll nachstehend nur die Ausführung für eine
Phase beschrieben werden. An der Klemmschelle 21 ist des weiteren ein bogenförnüges
Kontaktsegment 22 befestigt, auf dem ein Kontakt 37 schleift, der selbst
vermittels eines Isolators 38 auf einer am Gehäuse 14 befestigten,
insbesondere diese durchsetzenden Schiene 39 befestigt ist. Der Kontakt
37 ist über einen Leiter an eine im Boden des Gehäuses 14 angebrachte
Durchführungsklemme 17 angeschlossen, an deren äußerem Klemmenende die ankommende
Netzleitung 18 angeschlossen ist.
-
Die Kontaktarme 23 und 24 tragen an ihren freien Enden an sich bekannte
federnde Kontaktglieder, die auf ihrem Bewegungsweg die beiden fest im Gehäuse
14 angeordneten bogenförmigen Kontaktsegmente 28
und 29 zwischen
sich aufnehmen können. Die Kontaktsegmente 28 und 29 sind im Abstand
voneinander angeordnet, und zwar stehen sie so weit auseinander, daß in der Mittelstellung
der beiden beweglichen Kontaktarme 23 und 24 je einer dieser Kontaktarme
auf einem der Kontaktsegmente steht, so wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist.
Die Länge der Kontaktsegmente 28 und 29 ist so groß gemacht, daß die
beiden Kontaktarme 23 und 24 gleichzeitig auf jedem Kontaktsegment
stehen können. Das Kontaktsegment 28 wird von einem Isolator 30 getragen,
der an einer das Gehäuse 14 durchsetzenden und darin befestigten Halteschiene
32 angebracht ist. In gleicher Weise ist das Kontaktsegment von dem Isolator
31 und der Halteschiene 33 getragen. Das Kontaktsegment 28 ist über
den Anschlußleiter 34 an eines der zu verbindenden elektrischen Geräte, z.
B. an den normal im Betrieb befindlichen Transformator 41, angeschlossen.
Zu diesem Zweck ist der Anschlußleiter 34, der durch eine Öffnung des Schaltergehäuses
14 hindurchragt, an das äußere Ende einer am Kessel 63 des Betriebstransformators
41 vorgesehenen Klemme 35 angeschlossen. Die Klemme 35 sowie die im
Gehäuse 14 vorgesehene Öffnung wird durch ein Rohrstück 40, das als Tragstück
für den gesamten Schalter 10 dient und das am Transformatorkesse163 befestigt
ist, überdeckt. Das Kontaktsegment 29 ist vermittels des Anschlußleiters
36 mit dem in das Schaltergehäuse hineinragenden Ende einer Klemme
16 verbunden, deren außenliegendes Ende mit dem elektrischen Gerät, z. B.
Tranformator 44, verbunden ist, der ersatzweise die Last von dem normal im
Betrieb befindlichen Transformator 41 übernehmen soll.
-
Auf den beiden Kontaktarmen 23 und 24 sind zusätzlich
federnd bewegliche Schnappkontakte angebracht. Dies sind die beiden bei
26 jeweils auf dem zugehörigen Kontaktarm 23 bzw. 24 drehbar
gelagerten Hebel 25 bzw. 250. Eine am Drehpunkt 26 angebrachte Rückstellfeder
260 versucht die Hebel 25
bzw. 250 stets in ihre radiale Stellung
zu drängen, wo sie mittels Anschlagstift gehalten werden. Mit ihrem freien Ende
überragen die Schnapphebel 25 und 250
die federnden Kontaktglieder
27, wobei in den Bewegungsweg der Schapphebelenden die je auf den
festen Kontaktsegmenten 28 und 29 in der Nähe ihrer gegenüberliegenden
Randpartien angeordneten Anschlagstifte 61 und 62 hineinragen. Die
Ausbildung der Schnappkontakte 25 und 250 ist derart getroffen, daß sich bei einer
Bewegung im Uhrzeigersinn der Kontakthebel 250 mit seinem daumenartig abgeschrägten
Ende, ohne nennenswert ausweichen zu müssen, sich unter dem Anschlagstift 61 hindurchbewegen
kann. Bei einer Bewegung im Gegenuhrzeigersinn wird der Kontakthebel 250
vom Anschlagstift so lange festgehalten, bis der Kontaktarm 23 das Kontaktsegment
28
verlassen hat. Hierauf schnappt der Kontakthebel 250
vom Anschlagstift
61 plötzlich ab. Die Ausbildung des Schnapphebels 25 auf dem Kontaktarm
24 ist ähnlich, jedoch umgekehrt wie bei Hebel 250, d. h., dieser
Hebel 25 schnappt bei einer Bewegung im Uhrzeigersinn von seinem Anschlagstift
62 ab. Mit 19 sind in Fig. 1 vorzugsweise elektrisch betätigte Verriegelungsvorrichtungen
für die Handkurbel 20 angedeutet, die mit den Enden der Schalterwelle
11 zusammenwirken.
-
Im schematischen Schaltbild der Fig. 3 sind mit gleichen Bezugszeichen
wieder die gleichen Bauteile wie in den Fig. 1 und 2 bezeichnet. Dabei ist der Schalter
10 selbst nur schematisch wiedergegeben. Der im Normalbetrieb eingeschaltete
Transformator ist wieder mit 41 bezeichnet, der über die Leitung 34 mit dem Kontaktsegment
28 verbunden ist. In die vom Transformator abgehende Leitung
45, die mit der Lastleitung 43 verbunden ist, ist ein Schalter
42 eingeschaltet. Der im Bedarfsfalle die Last übernehmende Transformator
44 ist über die Leitung 36 an das Kontaktsegment 29 angeschlossen.
In der von diesem Transformator zur Lastleitung 43 führenden Leitung ist
ein Schalter 54 sowie ein Schalter 53 vorgesehen. Die mit 19 bezeichneten Verriegelungsvorrichtungen
sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 elektromagnetisch gesteuert. Selbstverständlich
können sie in bekannter Weise auch vollkommen mechanisch betrieben werden.
-
Im Ausführungsbeispiel besitzen die Verriegelungsvorrichtungen
19 je eine Stromspule 48 bzw. 58, die vom Laststrom irgendwie gespeist
werden. Bei höheren Spannungen geschieht dies unter Zwischenschaltung von Transformatoren
46 bzw. 56, die über Schalter 51 die Stromspule 48 bzw. über den Schalter
55 die Stromspule 58 speisen. Die Schalter 42, 51,
54
und 55 werden irgendwie zwangläufig, insbesondere von der Antriebswelle 11
aus, betätigt, und zwar so, daß jeweils die Schalter 42 und 51 geschlossen
sind,
wenn die Schalter 54 und 55 offen sind. Mit der Magnetspule
48 arbeitet ein zweiarmig ausgeführter Magnetanker 49 zusammen und
mit der Magnetspule 58 der Magnetanker 60. Das freie Hebelende des
Ankers 49 greift bei angezogenem Anker in ein auf der Schalterwelle
11 befestigtes Nutensegment 52 ein, das eine große Nut T-P und eine
kleine Nut M aufweist. In ähnlicher Weise arbeitet mit der Spule 58 der zweiarmige
Magnetanker 60 zusammen, der mit seinem freien Hebelende in die Nuten des Segments
520 bei angezogenem Anker eingreift. Die Nuten der beiden Segmente 52 und
520 sind gegeneinander versetzt, so daß jeweils der eine Ankerhebel über
der kleinen Nut des einen Segments steht, während der Anker der anderen Verriegelungseinrichtung
in die große Nut des Segments dieser Verriegelungseinrichtung gerade eingreift.
-
In Fig.4 sind die möglichen Stellungen für die Handkurbel 20 des Schalters
10 angedeutet. Dabei entspricht die Stellung T der Schalterstellung, in der der
normal im Betrieb befindliche Transformator 41
die Last führt. In der Kurbelstellung
M dagegen führt die Last der Transformator 44 (Ersatz- oder Reservetransformator),
während in der Stellung P die beiden Transformatoren 41 und 44 parallelgeschaltet
sind.
-
Die Schalteinrichtung arbeitet folgendermaßen: Ausgehend von dem Schaltschema
nach Fig. 3 stehen die beiden Kontaktarme 23 und 24 gleichzeitig auf
dem Kontaktsegment 28, und die Schalter 42 und 51
sind geschlossen,
während die Schalter 55, 54 und 53 offen sind. Dies bedeutet, daß der normal
im Betrieb befindliche Transformator 41 die Last führt, indem der Ladestrom
von der ankommenden Leitung 18
über den Kontakt 37, Kontaktsegment 22, Klemme
21, die Kontaktarme 23 und 24, Kontaktsegment 28,
Leiter
34, Transformator 41 und von da über die Leitung 45 und den darin
eingebauten Schalter 42 zur Netzleitung 43 fließt. Da auch der Schalter
51 geschlossen ist, ist derTransformator 46 erregt, und die über die Leitungen
47, 50 damit verbundene Spule 48 der Verriegelungsvorrichtung ist
erregt und hat ihren Anker 49 angezogen, so daß dessen freies Hebelende in
die große Nut T-P der Sperrscheibe 52 eingreift. Dies bedeutet, daß die Schalterwelle
11 bzw. die Handkurbel 20 nur beschränkt betätigbar ist, nämlich lediglich
bis zu der Stellung P (s. Fig. 4), in der der Kontaktarm 24 bereits auf das Kontaktsegment
29 aufgelaufen ist und dadurch über den Leiter 36 eine Verbindung zum Reservetransformator
44 hergestellt hat. Wird nun der Schalter 54 und der Schalter 53, der ; z.
B. ein hitzdrahtbetätigter Schalter sein kann, geschlossen, dann fließt der
Laststrom über die beiden nunmehr parallelgeschalteten Transformatoren
41 und 44. Der Schalter 42 kann nunmehr geöffnet werden, wodurch
der Transformator 44 allein die Last übernimmt. Die Spule 48 der Verriegelungseinrichtung
wird infolge des gleichzeitigen öffnens des Schalters 51 mit Schalter
52 stromlos, und die Verriegelung wird durch Loslassen des Ankers 49 aufgehoben.
Da gleichzeitig mit dem Öffnen des Schalters 51 der Schalter 55 schließt,
wird die andere Verriegelungseinrichtung betätigt, indem ihre Spule 58 über die
Leitungen 57 und 59 vom Transformator 56 her gespeist wird und den Anker
60 anzieht, wodurch dessen freies Hebelende in die große Nut P-M der Sperrscheibe
520 eingreift. Nunmehr kann die Schaltwelle durch die Handkurbel 20 nur im
Bereich zwischen Parallelstellung P und der Schaltstellung M bewegt werden, in der
der Reservetransformator 44 allein die Last führt und in der die beiden Kontaktarme
23 und 24 auf dem Kontaktsegment 29 stehen. Beim Übergang in
diese Stellung ist dabei nach Ablaufen des Kontaktarmes 23 vom Kontaktsegment
28 zunächst der am Anschlagstift 61 anliegende Schnapphebel
250
verschwenkt worden, bis er schlagartig von diesem abschnappt, wobei er
nur einen kleinen Magnetisierungsstrom zu unterbrechen hatte, da der Schalter
42
bereits geöffnet war. In ganz ähnlicher Weise arbeitet der Schnappkontakt
25, wenn bei einer Drehung der Schaltwelle 11 im Uhrzeigersinn auf
die Schaltstellung T übergegangen wird, in der der normal im Betrieb befindliche
Transformator allein die Last führt.
-
Die Hauptvorteile des Erfindungsgegenstandes liegen in der einfachen
und billigen Schalterausführung sowie in der raschen Umschaltmöglichkeit auf einen
Reservetransformator. Der erfindungsgemäße Schalter läßt sich leicht an einem der
miteinander zu verbindenden Transformatoren anbringen, und zwar an irgendeiner Stelle,
wo eben gerade Platz vorhanden ist. Weiter wichtig ist, daß die Umlegung der Last
unterbrechungslos und vor allem auchgefahrlosdurchführbar ist.