DE19547873C1

DE19547873C1 - Lastumschalter für einen Stufenschalter

Info

Publication number: DE19547873C1
Application number: DE19547873A
Authority: DE
Inventors: Leonhard Dipl Ing Pillmeier
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: 1995-12-21
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2015-12-22
Also published as: US6008456A; CZ161298A3; AU1176997A; EP0868734A1; RU2139588C1; BR9612125A; BG102452A; CA2241136A1; RO117660B1; WO1997023888A1; KR19990067479A; PL327613A1; JPH11504755A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lastumschalter mit leistungslos schaltenden Dauerhauptkontakten für einen Stufenschalter an einem Stufentransformator gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Ein solcher Lastumschalter ist aus der DE-PS 27 47 489 bekannt.

Ein solcher bekannter Lastumschalter weist für jede zu schaltende Phase jeweils Hilfs- und Hauptkontaktpaare aufs die bei jeder Lastumschaltung nacheinander betätigt werden. Er weist weiterhin für jede zu schaltende Phase zwei Dauerhauptkontaktpaare aufs von denen jeweils ein Kontaktpaar im stationären Zustand den Dauerstrom führt.

Der bekannte Lastumschalter ist zylindrisch aufgebaut; sein Gehäuse besteht aus Zylinderschalen, die die feststehenden Haupt- und Hilfskontakte tragen. Im Inneren sind sektorförmig die zugehörigen beweglichen Haupt- und Hilfskontakte angeordnet, die von einer zentralen Schaltwelle betätigt werden.

Elektrisch parallel zu den Hauptkontakten sind jeweils leistungslos schaltende Dauerstrom bzw. Dauerhauptkontakte angeordnet, wobei die beweglichen Dauerhauptkontakte an den beweglichen Hauptkontakten angelenkt sind und mit diesem zusammen betätigt werden.

Aus der DE-AS 19 30 719 ist es dazu bekannt, daß die an den jeweils zugeordneten beweglichen Hauptkontakten angelenkten Dauerhauptkontakte um einen Stift schwenkbar und durch Federn abgefedert sind.

Bei dem bekannten Lastumschalter werden, wie weiter oben bereits ausgeführt, die beweglichen Dauerhauptkontakte demnach zusammen mit den zugeordneten beweglichen Hauptkontakten bewegt.

Ein solcher Lastumschalter ist jedoch prinzipiell nur zur Realisierung solcher Schaltungen bzw. Schaltsequenzen geeignet, die einen symmetrischen Verlauf aufweisen, d. h. bei denen unabhängig von der Schaltrichtung und damit der Drehrichtung der Schaltwelle ein feststehender zeitlicher Zusammenhang zwischen der Betätigung der Hauptkontakte und der jeweils zugeordneten Dauerhauptkontakte besteht.

Mit anderen Worten: Bei einer symmetrischen Schaltung werden bei entgegengesetzter Schaltrichtung auch alle vorhandenen Haupt- und Hilfskontakte in entgegengesetzter Reihenfolge betätigt.

Es sind jedoch auch sog. unsymmetrische Schaltungen bekannt, beispielsweise aus der DE 42 23 439 C1 sowie der WO 95/24724 A1, die elektrische Vorteile aufweisen und besonders dann sinnvoll anwendbar sind, wenn Vakuumschalter als Schaltelemente eingesetzt werden sollen. Bei solchen unsymmetrischen Schaltungen bleibt die Bewegungsreihenfolge der einzelnen Haupt- und Hilfskontakte stets unverändert; beispielsweise wird bei der aus der WO 95/24724 bekannten Schaltung in jeder Schaltrichtung zuerst der Hauptkontakt bewegt, der Hilfskontakt folgt danach.

Die Dauerhauptkontakte, die im stationären Zustand den Laststrom führen, müssen jedoch auf alle Fälle auch bei unsymmetrischen Schaltungen als erste Kontakte zu Beginn jeder Lastumschaltung öffnen und als letzte Kontakte am Ende jeder Lastumschaltung schließen. D.h., daß bei solchen Schaltungen die Betätigung der Dauerhauptkontakten symmetrisch bleibt, die der Haupt- und Hilfskontakte jedoch unsymmetrisch ist.

Dies erklärt, warum der bekannte Lastumschalter mit seiner mechanischen Kopplung der Dauerhauptkontakte an die Hauptkontakte für solche Schaltungen nicht geeignet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, einen gattungsgemäßen Lastumschalter anzugeben, bei dem eine Entkopplung der Betätigung der Haupt- und Hilfskontakte einerseits und der Dauerhauptkontakte andererseits erfolgt.

Diese Aufgabe wird durch einen Lastumschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst.

Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß, unabhängig von Schaltsequenz und aktueller Stellung der Hauptkontakte, eine unabhängige Betätigung der Dauerhauptkontakte direkt von der Schaltwelle möglich ist.

Zwar ist es aus der DE-AS 19 30 719 an sich bereits bekannt, für einen Lastumschalter bogenförmige Schlitze vorzusehen, in welche Rollenbolzen zur Betätigung von Kontakten eingreifen. Diese Schlitze sind jedoch Bestandteil eines dreh- und schiebbaren Schaltsegmentes, das als separates Bauteil vorgesehen ist; durch sie werden zudem die Haupt- und Hilfskontakte betätigt, zu einer entkoppelten Betätigung der Dauerhauptkontakte kann diese Lösung nichts beitragen.

Aus der DE-OS 18 05 378 ist es weiterhin bereits an sich bekannt, einen Umschalter durch eine Doppelscheibe mit einer oberen und einer unteren, der oberen zugekehrten, Kurve, die beide geometrisch nicht identisch sind, zu steuern. Die beiden Kurven werden bei dieser bekannten Lösung gegeneinander versetzt geführt und liegen nur in ihren Endpunkten übereinander. Außerdem ist die obere Scheibe mit Sperrsegmenten versehen, die zur Verklinkung mit einer Sperrnase zusammenarbeiten. Zwischen der oberen Scheibe und der unteren Scheibe liegt dabei ein mit zwei Rollen versehener Bolzen, der derart angeordnet ist, daß er in die obere Kurve und auch in die untere Kurve eingreifen kann. Diese Anordnung dient jedoch zur Betätigung eines Widerstandsumschalters, dessen Wurzelanschluß mit einem Überschaltwiderstand in Verbindung steht. Zu einer entkoppelten Betätigung der Dauerhauptkontakte kann auch diese Lösung nichts beitragen. Zudem bedingt das notwendige Zusammenspiel der beiden unterschiedlichen Kurven einen hohen konstruktiven Aufwand.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Lastumschalter in schematischer Schnittdarstellung von oben, wobei nur die Dauerhauptkontakte und Mittel zu deren Betätigung dargestellt sind

Fig. 2 diesen Lastumschalter in ebenfalls schematischer seitlicher Schnittdarstellung

Fig. 3 einen Teil der Kurvenscheibe mit einer einzelnen Steuerkurve allein

Fig. 4a und 4b diesen Lastumschalter in dreiphasiger Ausführung schematisch von oben, wobei zwei mögliche Anschlußmöglichkeiten, d. h. Zuordnungen der festen Dauerhauptkontakte an die Phasen U, V und W bei dreiphasiger Ausführung, dargestellt sind.

Der erfindungsgemäße Lastumschalter ist im Inneren eines Isolierzylinders 1 angeordnet, in dem zentrisch eine senkrecht verlaufende Schaltwelle 3 angeordnet ist, die auf bekannte Weise bei jeder Lastumschaltung durch einen nicht dargestellten Kraftspeicher in beiden Richtungen um einen bestimmten Winkel α gedreht wird.

Am Isolierzylinder 1 sind, sich ins Innere erstreckend, feste Dauerhauptkontakte 2, 16 angeordnet.

Fest auf der Schaltwelle 3 angeordnet ist weiterhin eine Kurvenscheibe 4, die für jede zu schaltende Phase eine Steuerkurve 5 aufweist.

In die Steuerkurve 5 greift eine Rolle 8 ein. Der Zapfen im Mittelpunkt der Rolle 8 wirkt gleichzeitig als Lager 15 für zwei weitere Bauteile, die dadurch beweglich miteinander verbunden sind: Einerseits mit dem freien Ende einer Schwinge 6, die um ein Lager 7 schwenkbar ist, andererseits mit dem freien Ende eines Hebels 9, der wiederum in einem weiteren Lager 12 drehbar fixiert ist.

Das Lager 12 wiederum ist auf einem beweglichen Dauerhauptkontakt 10 angeordnet.

Dieser bewegliche Dauerhauptkontakt 10 ist derart ausgebildet, daß er um ein weiteres Lager 11 verschwenkbar ist und zwei Kontaktflächen 10.1 und 10.2 aufweist, die beim Verschwenken in eine der beiden Endlagen mit jeweils einem der beiden festen Dauerhauptkontakte 2, 16 in Kontakt treten.

In der (neutralen) Mittellage des beweglichen Dauerhauptkontaktes 10 dagegen findet keine Kontaktgabe statt.

Die Stromzuführung zum beweglichen Dauerhauptkontakt 10 ist hier nicht dargestellt. Ebenso sind die Haupt- und Hilfskontakte des Lastumschalters nicht näher dargestellt.

Fig. 3 zeigt eine Steuerkurve 5 im einzelnen. Es ist ersichtlich, daß die Kontur im mittleren Bereich im wesentlichen eine konzentrische Kreisbahn beschreibt und im Bereich der Endstellungen sich ihr radialer Abstand zur Schaltwelle 3 vergrößert.

Die Endstellungen entsprechen dabei den beiden möglichen Lagen im stationären Zustand.

Nachfolgend soll die Funktion des erfindungsgemäßen Lastumschalters näher erläutert werden. Wird die Lastumschaltung ausgelöst, so beginnt sich die Schaltwelle 3 zu drehen, beispielsweise entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn. Damit dreht sich auch die Kurvenscheibe 4; die formschlüssig in der Steuerkurve 5 geführte Rolle 8 bewirkt ein Verschwenken der Schwinge 6 um deren Lager 7. Dies bewirkt eine Bewegung des Hebels 9, dadurch wird der bewegliche Dauerhauptkontakt 10 um das Lager 11 verschwenkt und in seine Mittellage gebracht. Der bewegliche Dauerhauptkontakt 10 verläßt den bisherigen festen Dauerhauptkontakt 16 und geht in die neutrale Mittellage. Beim Weiterdrehen der Schaltwelle 3 werden die nicht dargestellten Haupt- und Hilfskontakte in der schaltungsbedingt vorgesehenen zeitlichen Reihenfolge betätigt, der bewegliche Dauerhauptkontakt 10 verharrt indessen in der Mittellage. Kurz vor Erreichen der Endstellung verändert sich die relative Lage der Rolle 8 bedingt durch die formschlüssige Führung in der Steuerkurve 5 wiederum, die Schwinge 6 wird wiederum verschwenkt, der Hebel 9 bewegt sich wiederum und der bewegliche Dauerhauptkontakt 10 legt sich an den anderen festen Dauerhauptkontakt 2 an und übernimmt den Laststrom; die Lastumschaltung ist damit abgeschlossen.

Auf der Kurvenscheibe 4 sind noch ein linker Anschlag 13 und ein rechter Anschlag 14 vorgesehen, deren Lage relativ zum Hebel 9 so gewählt ist, daß sie richtungsabhängig bei der Drehung der Kurvenscheibe 4 jeweils an einer Seite an den Hebel 9 anschlagen und damit eindeutig dessen jeweilige Schwenkrichtung und damit die Bewegungsrichtung des beweglichen Dauerhauptkontaktes 10 als Vorzugsrichtung vorgeben. Damit ist sichergestellt, daß die Rolle 8 aus der Mittellage heraus jeweils abwechselnd die entgegengesetzte Endlage der Steuerkurve 5 einnimmt und damit der bewegliche Dauerhauptkontakt 10 jeweils abwechselnd zwischen den festen Dauerhauptkontakten 2 und 16 hin- und herschaltet.

Wie bereits erläutert, ist in den Fig. 1 bis 3 die gesamte Anordnung zur Betätigung der Dauerhauptkontakte jeweils nur für eine Phase dargestellt und erläutert.

Bei üblicher dreiphasiger Ausführung des Lastumschalters sind auf der Kurvenscheibe 4 drei in ihrer Kontur identische Steuerkurven 5 vorgesehen, auf einem Teilkreis um die Schaltwelle 3 herum sind drei vollständige Anordnungen zur Betätigung der jeweiligen Dauerhauptkontakte angeordnet.

Fig. 4a und 4b zeigen jeweils eine solche dreipolige Anordnung in schematischer Schnittdarstellung von oben. Unterschiedlich ist dabei die Beschaltung der festen Dauerhauptkontakte.

Bei Fig. 4a ist jeder bewegliche Dauerhauptkontakt einer Phase U, V, W zugeordnet, d. h. in seinen Endstellungen kontaktiert er jeweils einen der beiden festen Dauerhauptkontakte U_A, U_B bzw. V_A, V_B bzw. W_A, W_B einer Phase.

Bei Fig. 4b sind die beiden festen Dauerhauptkontakte jeder Phase zwei unterschiedlichen beweglichen Dauerhauptkontakten zugeordnet.

Welche Ausführung letztendlich gewählt wird, hängt von den jeweiligen Spannungsverhältnissen, der Leitungsführung und insgesamt der Bauart des Lastumschalters ab; für die beschriebene Funktion des Lastumschalters hat die Wahl der Beschaltung keine Bedeutung.

Claims

1. Lastumschalter für einen Stufenschalter, wobei für jede zu schaltende Phase elektrisch leistungslos schaltende Dauerhauptkontaktpaare vorhanden sind, wobei jedes Dauerhauptkontaktpaar aus einem feststehenden und einem beweglichen Dauerhauptkontakt besteht, wobei in jeder zu schaltenden Phase jeweils eines der beiden Dauerhauptkontaktpaare im stationären Zustand geschlossen ist und den Dauerstrom führt, derart, daß zu Beginn einer Lastumschaltung das bisher den Dauerstrom führende eine Dauerhauptkontaktpaar öffnet und am Ende jeder Lastumschaltung das bisher geöffnete andere Dauerhauptkontaktpaar schließt und den Dauerstrom übernimmt und wobei im Inneren des Lastumschalters eine zentrisch verlaufende Schaltwelle angeordnet ist, die bei jeder Lastumschaltung alternierend in beiden Richtungen um einen bestimmten Winkel drehbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Schaltwelle (3) eine Kurvenscheibe (4) angeordnet ist, die für jede zu schaltende Phase eine Steuerkurve (5) aufweist,
daß in jede Steuerkurve (5) eine Rolle (8) eingreift, die mittels mechanischer Koppelglieder auf einen der beweglichen Dauerhauptkontakte (10) wirkt, derart, daß dieser abhängig von der Kontur der Steuerkurve (5) verschwenkbar ist,
und daß jede Steuerkurve (5) derart gestaltet ist, daß beim Schaltungsablauf der jeweilige bewegliche Dauerhauptkontakt (10) eine neutrale Mittellage einnimmt und eine gewisse Zeit in dieser verharrt, während beim Weiterdrehen der Schaltwelle (3) die zugehörigen Haupt- und Hilfskontakte in der schaltungsbedingten Reihenfolge betätigt werden.

2. Lastumschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Koppelglieder aus einer Schwinge (6) und einem Hebel (9) bestehen, derart, daß die Schwinge (6) mit einem freien Ende der Bewegung der Rolle (8) folgt und weiterhin gelenkig mit einem freien Ende des Hebels (9) in Verbindung steht, der um ein Lager (12) drehbar ist, das auf dem beweglichen Dauerhauptkontakt (19) angeordnet ist.

3. Lastumschalter nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Dauerhauptkontakt (10) um eine Mittellage herumverschwenkbar ist, derart, daß er in jeder der beiden Endlagen an einem der korrespondierenden festen Dauerhauptkontakte (16, 2) anliegt, während in der Mittellage keine Kontaktgabe stattfindet.

4. Lastumschalter nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Steuerkurve (5) im mittleren Bereich im wesentlichen eine zur Schaltwelle (3) konzentrische Kreisbahn beschreibt, während sich im Bereich der Endstellungen der radiale Abstand zur Schaltwelle (3) verändert.

5. Lastumschalter nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kurvenscheibe (4) ein linker Anschlag (13) und ein rechter Anschlag (14) angeordnet sind, derart, daß sie richtungsabhängig eine der beiden möglichen Bewegungsrichtungen des beweglichen Dauerkontaktes (10) als Vorzugsrichtung vorgeben.