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Stelltransformator, bei dem die Stromabnahme von der Stellwicklung
mittels zweier metallischer Schaltstücke erfolgt Es sind bereits Stelltransformatoren
bekannt, bei denen die Stromabnahme von der Stellwicklung mittels zweier metallischer
Schaltstücke erfolgt, die als sogenannte Stufenwähler schrittweise an einer Kontaktbahn
entlangbewegt werden, deren Kontakte mit Anzapfungen (Stufen) der Stellwicklung
verbunden sind. Zum überschatten von einer Stufe zur nächsten dient eine Lastschalteranordnung
mit überschaltwiderständen. Bei solchen Stelltransformatoren ist es auch bekannt,
den Stufenwähler so auszubilden, daß das eine Schaltstück nur mit den geradzahligen,
das andere nur mit den ungeradzahligen Kontakten der Kontaktbahn in Berührung kommt.
Da die Lastschalteranordnung den Laststrom unterbrechen muß, wird sie bei hohen
Strömen sehr aufwendig, sperrig und teuer. Um mit einer nicht so massigen und teuren
Lastschalteranordnung auskommen zu können, ist es schon bekannt, die beiden metallischen
Schaltstücke über die Primärwicklungen zweier in Serie geschalteter Hilfstransformatoren
miteinander zu verbinden, die eingeregelte Spannung am Verbindungspunkt der Primärwicklungen
abzunehmen und die in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen der Hilfstransformatoren
an die Lastschalteranordnung anzuschließen, durch welche die Sekundärwicklungen
in bestimmter Schaltfolge kurzgeschlossen, mit Widerständen bebürdet oder geöffnet
werden. Durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses der Hilfstransformatoren und
der Änderung der überschaltwiderstände kann man es erreichen, daß zum Schalten verschieden
starker Lastströme die gleichen Lastschaltertypen verwendet werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche teure, aufwendige
Lastschalteranordnung zu vermeiden. Sie betrifft einen Stelltransformator, bei dem
die Stromabnahme von der Stehwicklung mittels zweier metallischer Schaltstücke erfolgt,
die über die Primärwicklungen zweier in Serie geschalteter Hilfstransformatoren
miteinander verbunden sind, und bei dem die eingestellte Spannung an dem Verbindungspunkt
der Primärwicklungen abgenommen wird, während die Sekundärwicklungen der Hilfstransformatoren
in je einem Schaltkreis liegen, welcher sie kurzschließt, mit nicht einstellbaren
Widerständen bebürdet oder offenläßt, wobei das Überschatten von einer Abgriffstelle
der Stellwicklung zur nächsten zwangläufig mit der Durchführung der Schaltvorgänge
in den Stromkreisen der Sekundärwicklungen der Hilfstransformatoren gekuppelt ist.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stromabnahme
durch die beiden metallischen Schaltstücke in an sich bekannter Weise unmittelbar
an der entsprechend blankgemachten Stellwicklung derart erfolgt, daß jeweils nur
eines der beiden Schaltstücke auf einer Abgriffstelle aufliegt oder beide Schaltstücke
auf zwei einander benachbarten Abgriffstellen aufliegen, und daß zum Kurzschließen,
Bebürden und Öffnen der Sekundärwicklungen der wie Stromwandler wirkenden Hilfstransformatoren
in Verbindung mit den nicht einstellbax'en Widerständen handelsübliche Schaltschütze
vorgesehen sind, welche derart gesteuert werden, daß bei Aufliegen eines Schaltstückes
die zugehörige Sekundärwicklung kurzgeschlossen ist, bei Aufliegen beider Schaltstücke
die Stromkreise beider Sekundärwicklungen über die nicht einstellbaren Widerstände
geschlossen sind und bei Abheben eines Schaltstückes der Stromkreis der zugehörigen
Sekundärwicklung geöffnet ist, und daß das Übersetzungsverhältnis der Hilfstransformatoren
so gewählt ist, daß die Schaltschütze nur geringe Ströme zu schalten haben. Durch
die Erfindung wird ein wesentlicher Fortschritt auf dem Gebiet der Stelltransformatoren
insofern erzielt, als ein Weg gezeigt wird, wie man nicht nur in an sich bekannter
Weise die Schaltstücke an den Abgriffstellen der Stehwicklung nahezu stromlos umschalten
kann, sondern darüber hinaus auch die in den Stromkreisen der Sekundärwicklungen
der Hilfstransformatoren beim Umschalten auftretenden Ströme so weit herabsetzen
kann, daß man sie ohne Schwierigkeiten mit zwei handelsüblichen Schaltschützen beherrschen
und
schalten kann, die wesentlich billiger sind und unvergleichlich
weniger Raum beanspruchen als die. bei den erwähnten bekannten Stelltransformatoren
einen notwendigen Bestandteil bildende aufwendige, schwere Lastschalterkonstruktion.
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Wohl hat man schon bei einem anderen bekannten Stelltransformator
für das Umschalten von einer Anzapfung der Stellwicklung zur nächsten Schaltschütze
verwendet; die Stromabnahme erfolgt hier aber nicht mittels zweier metallischer
Schaltstücke, sondern mittels der Schaltschütze, deren Anzahl also der Zahl der
Abgriffstellen entsprechen muß. Außerdem ist eine ebenso große Zahl von Drosselspulen
erforderlich. Mit der Erfindung hat diese bekannte Anordnung offensichtlich keine
Berührungspunkte.
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Der Stelltransformator gemäß der Erfindung ist besonders wirtschaftlich
einerseits dort, wo der bekannte Kohlerollen-Regler wegen seiner geringen Schaltleistung
nicht mehr verwendbar ist, und andererseits dort, wo die bekannten Schubtransformatoren
und Drehtransformatoren wegen ihres hohen Aufwandes unwirtschaftlich sind, ganz
abgesehen davon, daß z. B. die letztgenannten Transformatoren eine verhältnismäßig
hohe Kurzschlußspannung haben, wodurch die Spannung sehr lastabhängig wird. Der
Stelltransformator gemäß der Erfindung ist auch von diesen Nachteilen frei, so daß
z. B. Verzerrungen der Spannungskurven nicht auftreten, was namentlich für Prüfzwecke
von erheblicher Bedeutung ist.
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Zum funkenfreien Schalten der Schaltstücke und der Schaltschütze empfiehlt
sich die Anordnung eines gedämpften, möglichst auf Betriebsfrequenz abgestimmten
Schwingungskreises aus der Induktivität des jeweiligen Hilfstransformators und einer
zugeschalteten Kapazität, der zweckmäßig ein Vorwiderstand zugeordnet wird. Vorteilhaft
ist es ferner, wenn ein-die Schaltstücke über die Abgriffstelle bewegender Motor
mit einer Schaltung ausgerüstet ist, welche dafür sorgt, daß er während des überschaltvorganges
bis zur Vollendung desselben weiterläuft, so daß in der Ruhestellung immer nur ein
Schaltstück die Stellwicklung berührt und die Sekundärwicklung des zugehörigen Hilfstransformators
kurzgeschlossen ist.
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Fig. 1 a bis 1 e zeigen in vereinfachter, die Erfindung jedoch noch
nicht verkörpernder Darstellung, wie die zwei Hilfstransformatoren bei einem Stelltransformator
gemäß der Erfindung beim überschalten von einer Abgriffstelle der Stehwicklung zur
nächsten im Prinzip geschaltet werden; Fig.2 zeigt in der gleichen Darstellungsart
ein Ausführungsbeispiel für die Schatlungsanordnung der Hilfstransformatoren bei
einem Stehtransformator gemäß der Erfindung; in Fig.3 schließlich ist das Gesamtschaltbild
für einen Stelltransformator gemäß der Erfindung dargestellt.
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Mit 1 und 2 sind in den Fig. 1 a bis 1 e Kontaktstellen bezeichnet,
die von zwei benachbarten Abgriffstellen der nicht dargestellten Stellwicklung des
Stelltransformators gebildet werden. Die Stromabgabe erfolgt mittels zweier metallischer
Schaltstücke 3 und 4, die über die Primärwicklungen 5 und 6 der mit Eisenkernen
versehenen Hilfstransformatoren 7 und 8 miteinander verbunden sind. Ihre Sekundärwicklungen
9 und 14, die elektrisch nicht miteinander verbunden sind, bilden mit den Schaltern
11 bzw. 12 die Sekundärkreise 13 bzw. 14. An der Verbindungsleitung 15 der beiden
Primärwicklungen 5. 6 wird über die Leitung 16 die geregelte Spannung abgenommen.
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Die Schaltung nach diesen Figuren hat folgende Schaltphasen: Gemäß
der Fig. 1. a greift das Schaltstück 3 die Kontaktstelle 1 ab, während das nach
ihm tätig werdende Schaltstück 4 seine Kontaktstelle 2 noch nicht abgreift.
Der Schalter 11 ist geschlossen, der Schalter 12 offen. Der zu der geregelten Spannung
gehörende Strom fließt von der Kontaktstelle 1 über das Schaltstück 3, die Primärwicklung
5, die Verbindungsleitung 15 und die Anschlußleitung 16 ab. Im Sekundärkreis 13
fließt hierbei ein Strom, dessen Größe durch das Übersetzungsverhältnis des Transformators
einerseits und durch den die Primärwicklung durchfließenden Strom gegeben ist. Der
geschlossene Sekundärkreis 13 bewirkt, daß der Transformator 7 praktisch keinen
Widerstand hat.
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Gemäß der Fig. 1 b greift das Schaltstück 4 bereits seine Kontaktstelle
2 ab, während aber das Schaltstück 3 noch auf seiner Kontaktstelle 1 sitzt.
Auch der Schalter 11 ist noch geschlossen, der Schalter 12 noch offen. Der zur geregelten
Spannung gehörende Strom fließt daher noch in praktisch voller Höhe von der Kontaktstelle
1 über das Schaltstück 3, die Primärwicklung 5, die Verbindungsleitung 15 und die
Anschlußleitung 16 ab; lediglich ein sehr kleiner Leerlaufstrom für den offenen
Transformator 8 fließt durch dessen Primärwicklung 6 und das Schaltstück 4 zur Kontaktstelle
2.
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Bei der Schaltphase nach der Fig. 1 c ist zwar der Schalter 11 immer
noch geschlossen, der Schalter 12 aber jetzt auch geschlossen. Der zu der geregelten
Spannung gehörende Strom fließt praktisch zu gleichen Teilen einerseits von der
Kontaktstelle 1 durch das Schaltstück 3 und die Primärwicklung 5 in die Verbindungsleitung
15 und andererseits von der Kontaktstelle 2 durch das Schaltstück 4 und die Primärwicklung
6 in diese Verbindungsleitung 15 und von dort in voller Höhe durch die Anschlußleitung
16 ab. Außerdem fließt zwischen den Kontaktstellen 1 und 2 über die beiden Schaltstücke
3 und 4 und die beiden Primärwicklungen 5 und 6 und die Verbindungsleitung 15 ein
Kurzschlußstrom, der sich in dem einen Kreis des einen Transformators zum Anteil
des zur geregelten Spannung gehörenden Stromes addiert, während er sich im anderen
Transformatorenkreis von dem betreffenden Stromanteil subtrahiert. Diese Schaltphase
gemäß der Fig. 1 c stellt den äußerst kurzen Überbrückungszustand dar, wo beide
Kontaktstellen gleichzeitig belastet sind.
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Bei der Schaltphase nach der Fig. 1 d greifen beide Schaltstücke 3
und 4 ihre Kontaktstellen 1 bzw. 2 ab, der Schalter 11 ist bereits geöffnet, der
Schalter 12 noch geschlossen. Der zu der geregelten Spannung gehörende Strom fließt
nunmehr fast ausschließlich von der Kontaktstelle 2 über das Schaltstück 4, die
Primärwicklung 6, die Verbindungsleiung 15 und die Anschlußleitung 16 ab. Im Kreis
des Transformators 7 fließt lediglich ein kleiner Leerlaufstrom, der aus der Kontaktstelle
1 stammt.
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Bei der letzten Phase nach der Fig. 1 e ist das bereits praktisch
stromlos gewesene Schaltstück 3 von der Kontaktstelle 1 abgehoben, wobei dank der
Erfindung eine Funkenbildung nicht aufgetreten ist. Der überschaltvorgang ist abgeschlossen
und wiederholt sich mit dem Schaltstück 4 als Schaltstück 3 gemäß den Fig. 1 a bis
1 e in beschriebener Weise.
Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung
unterscheidet sich von der vereinfachten Schaltung gemäß Fig. 1 dadurch, daß in
den beiden Sekundärkreisen 13 und 14 die bei dem Stelltransformator gemäß der -Erfindung
vorgesehenen nicht einstellbaren Widerstände 19 und 20 zur Bebürdung der Sekundärwicklungen
9 und 10 liegen. Ein mit dem Schalter 11 gekuppelter Hilfsschalter 21, dessen Kontakte
23, 24 bei geschlossenem Schalter 11 geöffnet sind, dient- zum Kurzschließen des
Widerstandes 20 im Sekundärkreis 14, während der mit dem Schalter 12 gekuppelte
Hilfsschalter 22, dessen Kontakte 25, 26 bei geöffnetem Schalter 12 geschlossen
sind, zum Kurzschließen des Widerstandes 19 im Sekundärkreis 13 vorgesehen ist.
Die in Fig. 2 gezeichnete Schaltphase entspricht der in Fig. 1 a dargestellten.
Der Widerstand 19 ist durch den Hilfsschalter 22 kurzgeschlossen, also unwirksam;
der nicht kurzgeschlossene Widerstand 20 ist auch unwirksam, weil der Schalter 12
offen ist und auch durch die Primärwicklung 6 des Transformators 8 kein Strom fließt.
In der der Fig. 1 c entsprechenden Schaltphase sind beide Widerstände 19 und 20
in den Sekundärkreisen 13, 14 wirksam, da die Schalter 11 und 12 geschlossen und
demgemäß beide Hilfsschalter 21, 22 offen sind. Schließlich ist in der der Fig.
1 e entsprechenden Schaltphase der Widerstand 20 durch den dann geschlossenen Hilfsschalter
21 kurzgeschlossen, also unwirksam. Der in dieser Schaltphase nicht kurzgeschlossene
Widerstand 19 ist auch unwirksam, weil der Schalter 11 offen ist und auch durch
die Primärwicklung 5 des Hilfstransformators 7 kein Strom fließt, da das Schaltstück
3 die Kontaktstelle 1 nicht berührt.
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Wie aus dem in Fig. 3 in einem Gesamtschaltbild dargestellten Ausführungsbeispiel
ersichtlich ist, sind zur Erzielung eines funkenfreien Schaltens in jedem der beiden
Sekundärkreise 13, 14 der Hilfstransformatoren 7, 8 eine Kapazität 27 bzw. 28 in
Reihe mit einem ohmschen Widerstand 31 bzw. 32 angeordnet. Die Primärwicklung des
Stelltransformators 33 besteht aus vier parallel geschalteten Teilen 34 bis 37,
die an den Netzanschlußklemmen 38, 39 liegen. Die Sekundärwicklung 40 hat blankgemachte
Windungsflächen, die selbst als Kontaktstellen, z. B. 1, 2, für die Schaltstücke
3 und 4 dienen, und bildet also die Stellwicklung des Stelltransformators. Ihr eines
Ende ist an die Klemme 41 angeschlossen; an die Klemme 42 ist die vom Verbindungspunkt
15 der beiden Primärwicklungen 5, 6 der Hilfstransformatoren kommende Leitung 16
geführt. An den Klemmen 41, 42 wird also die eingestellte Spannung abgenommen.
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Die Transformatoren 7 und 8 mit den Primärwicklungen 5 bzw. 6 und
den Sekundärwicklungen 9 bzw. 10 transformieren die Schaltleistung auf leicht schaltbare
Strom- und Spannungswerte. Die Primärwicklungen 5, 6 liegen in Serie zwischen den
Schaltstücken 3, 4. In den Sekundärkreisen 13, 14 der Transformatoren 7 bzw. 8 sind
wie bei der Schaltung nach der Fig. 3 die Widerstände 19 bzw. 20 angeordnet, die
mittels der Hilfsschalter 22 bzw. 21 wechselweise kurzgeschlossen werden. Mit den
Hilfsschaltern 22, 21 sind die Hauptschalter 12 bzw. 11 und die Steuerschalter 44
bzw. 43 im veranschaulichten Beispiel mechanisch gekoppelt und werden von den Magnetspulen
46 bzw. 45 wechselweise betätigt.
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Die Betätigung der Schaltstücke 3, 4 erfolgt mittels des Antriebsmotors
47, der zugleich eine Steuer-Scheibe 48 synchron mit den Bewegungen der Schaltstücke
3, 4 dreht. Diese Steuerscheibe betätigt wechselweise die Schalter 49 und 50. Der
Schalter 49 schaltet die zum Betätigen der Magnetspule 45, der Schalter 50 die zum
Betätigen der Magnetspule 46 erforderliche Steuerspannung.
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Die Steuerung des Antriebsmotors 47 erfolgt mittels der Wendeschütze
51, 52, die ihrerseits mittels der Druckknopfschalter 54 bzw. 53 über die Magnetspulen
55 bzw. 56, gegeneinander von den Hilfsschaltern 58 bzw. 57 verriegelt, betätigt
werden. Die Wendeschütze 51, 52 besorgen den Rechts- bzw. Linkslauf des Motors 47
und hierdurch die Erhöhung oder Erniedrigung der geregelten Spannung an den Klemmen
41 bzw. 42.
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Die Speisung aller Steuerorgane erfolgt aus dem Drehstromanschluß
59.
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Damit der Antriebsmotor 47 die Endstellungen 60, 61 der Schaltstücke
3 bzw. 4 nicht überfahren kann, sind Endschalter 62 bzw. 63 vorgesehen, welche den
Strom für die jeweilige Drehrichtung unterbrechen und lediglich eine über die Druckknopfschalter
53 bzw. 54 gestartete Betätigung in der entgegengesetzten Richtung zulassen.
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Um zu verhindern, daß der Antriebsmotor beim Abschalten im Augenblick
der überbrückungszeit der Schaltstücke 3, 4 (Fig. 1 c) stehenbleibt, was zur Folge
hätte, daß die Widerstände 19 oder 20 dauernd unter Strom blieben, ist ein Hilfskreis
64 verwendet, der mittels der Steuerschalter 43 bzw. 44 den Druckknopfschalter 54
im besagten Augenblick der überbrückung kurzschließt und auf diese Weise einen kurzzeitigen
Weiter- bzw. Rücklauf des Motors veranlaßt, bis der Schaltzustand gemäß den Fig.
1 b bzw. 1 d erreicht ist.