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Laststufenschalter Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter
mit so geschalteten Vakuumschaltröhren als Lastumschalter, daß in jedem Wählerabgriffzweig
eine Vakuumschaltröhre und parallel zu einer oder beiden Vakuumschaltröhren eine
Reihenschaltung aus einer dritten Vakuumschaltröhre und einem Überschaltwiderstand
geschaltet ist.
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Durch die Lastwählerkontakte eines üblichen Laststufenschaltors fließt
dauernd ein Strom, so daß an diesen Kontakten zwangJ-läufig eine Temperaturerhöhung
eintritt. Eine andere Ursache für die Temperaturerhöhung an diesen Kontakten ist
der Lichtbogen, der beim Zu- und Abschalten eines Stromes entsteht.
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Die Temperaturerhöhung an den Kontakten setzt die Abschaltleistung
jedes Schalters und besonders auch eines Vakuuschalters herab und begrenzt die Strombelastbarkeit
jedes Kontaktes.
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Das hat die Folge, daß, um eine große Belastbarkeit des Lastregelschalters
zu erhalten, bekannterweise eine größere Anzahl von Vakuumschaltröhren parallel
geschaltet werden und der Wählermechanismus als ein Schwingmechanismus ausgebildet
werden muß. Somit wird der notwendige Wählerschalter kompliziert, groß und teuer.
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Diese Erfindung schlägt vor, mit einer einfachen Konstruktion Nebenschlußschalter
in einem Laststufenschalter anzuordnen, um dadurch die Strombelastbarkeit des Laststufenschalters
zu erhöhen. Auf diese Weise wird es möglich, ein Gerät mit einer großen Strombelastbarkeit
klein zu bauen.
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Im folgenden wird die Erfindung in weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme
auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben: Fig. 1 zeigt ein Schaltbild eines Dreiphasenlastatufenschalters,
bestehend aus Nebenschlußschaltern und einem Laststufenschalter gemäß dieser Erfindung,
und die Fig.2-5 sind Schaltbilder, die die Schaltfolgen einer Phase zeigen.
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In diesen Schaltbildern bedeuten die Symbole: WTU, WTV, WTW ....................
Stufenwicklung TU1, TU2, TV1, TV2, TW1, TW2 . Anzapfung S1, S2, S3 .......................
Lastumschalter R ................................. Strombegrenzungswiderstand RSW
Drehschalter So ............................... Kontaktträger P ...............................
Welle 01, 02, 03, Ut, U2, V1, V2, Wt, W2 . feste Kontakte O ...............................
Sternpunkt des Transformatorf.
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Der in Fig 1 gezeigte Laststufenschalter gehört zu einer bekannten
Type unter Verwendung eines Widerstandes und von drei Röhren, einschließlich einer
Stufenwicklung WTU, WTV oder WTW für jede Phase und eines Anzapfungspaares TU1 und
TU2, TV1 und TV2 bzw TWI und TW2 für jede Phase. Der Stufenwähler ist für jede Phase
mit einem Paar beweglicher Kontakte ausgerüstet,
die an das entsprechende
Anzapfungspaar angeschlossen sind Zwischen jedem Paar der beweglichen Kontakte und
des Sternpunkt des Transformators ist ein Paar Lastumschalter St und S2 angeordnet
und eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Strombegrenzungswiderstand R und einem
dritten Schalter 53 ist zu jedem Schalter S2 parallel geschaltet. Mit der gezeigten
Anordnung ist es möglich, zwischen den Anzapfungen hin- und herzuschalten, z.B.
entweder von TU1 nach TU2 oder umgekehrt von TU2 nach TU1. Es hat sich jedoch heraussestellt,
daß sich die obengenannten Schwierigkeiten als Folge der Kontakterwärmung bei solch
einer Schaltung einstellen. Um diese Schwierigkeiten auszuschalten, schlägt diese
Erfindung vor, einen Nebenschluß zu jedem Paar der Lastumschalter zu bilden. Zu
diesem Zweck werden eine Kontakt trägerwelle SO und drei SU, SV und SW vorgesehen,
die auch als Leiter dienen und radial in gleichen Winkelabständen weg stehen. Diese
Arme sind an einer gemeinsamen Welle P befestigt, die umkehrbar in jeder Richtung
gedreht werden kann und elektrisch an den Sternpunkt des Transformators angeschlossen
ist, so daß gleichzeitig die Anzapfungen der drei Phasen gewählt werden können.
Am äußeren Winde jedes Armes Su, SV und SW ist ein beweglicher Kontakt angebracht,
dessen Zusammenspiel mit den festen Kontakten nachfolgend beschrieben wird.
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Die Länge jedes beweglichen Kontaktes ist so gewählt, daß der bewegliche
Kontakt entweder ein linkes oder ein rechtes Paar benachbarter fester Kontakte überbrücken
kann.
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Eine Vielzahl von festen Kontakten ist zum Zusamienspiol mit den beweglichen
Kontakten so angeordnet, daß die beweglichen Kontakte mit ihren äusseren bogenförmigen
Oberflächen in eine Gleitberührung mit den festen Kontakten gebracht werden können.
Diese Kombination der festen und beweglichen Kontakte ist wirkungsmäßig in die Schaltfolge
des.
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Stufenwählers TU1 und TU2 und der Schalter St, S2 und S3
eingeschaltet
und bildet, nachdem eine Anzapfung gewählt worden ist, einen Nebenschluß für den
Schalter auf der Seite der stromführenden Anzapfung. Die Anordnung ist auch in der
Lage, diese Funktionen gleichzeitig in den drei Phasen auszuüben und erzeugt den
gleichen Effekt, wenn die Welle P in der einen oder in der anderen Richtung gedreht
wird.
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Insbesondere sind, wie der Zeichnung entnommen werden kann, zwölf
getrennte feste Kontakte auf einem ausgewählten Kreis in gleichen Abständen angeordnet,
von welchen abwechselnd sechs feste Kontakte Ot, 02, 03, 04, 05 und o6 mit dem den
Schaltern St, S2 und S3 gemeinsamen Sternpunkt verbunden sind, angeordnet. Von den
restlichen sechs festen Kontakten sind Ul, V1 und V1 im gezeigten Beispiel an die
Verbindung zwischen der Anzapfung TU1 und dem Schalter St der ntsprechenden Phase
angeschlossen und U2, Y2 und W2 an die Verbindung zwischen der Anzapfung TU2 und
dem Schalter S2 der entsprechenden Phase angeschlossen, um auf diese Weise einen
Nebenschluß für die Schalter St und S2 zu bilden. Bei Anwendung des gezeigten Drehschalters
RSW fließt nun, nachdem eine Anzapfung durch die Betätigung der Welle P gewählt
worden ist, ein Belastungsstrom durch den Nebenschluß von der stromführenden Anzapfung
zum Sternpunkt. Im folgenden wird die Funktion des Drehschalters unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen erklärt.
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In der in Fig.1 gezeigten Stellung ist der Stufenschalter in Betrieb
über die Anzapfung TV1 und TW1 für die drei Phasen. In dieser Stellung floß normalerweise
ein Strom über die Schalter St der drei Phasen. Im gezeigten erfindungsgemäßen Beispiel
jedoch sind, wie es der Zeichnung entnouren werden kann, die Schalter S1 überbrückt,
deswegen fließen die Ströme von den Anzapfungen TU1, TV1 und TW1 durch die Nebenschlüsse,
d.h. von den Anzapfungen, die
elektrisch an die entsprechenden festen
Kontakte des Drehschalters RSW angeschlossen sind, und durch die Arme SU, SV und
SW, die sowohl als Leiter als auch als Träger der beweglichen Kontakte dienen, und
werden schließlich in der Welle P konzentriert, die an den Sternpunkt 0 angeschlossen
ist. Demzufolge fließt unter normalen Bedingungen kein Belastungsstrom durch die
Schalter St, wodurch die Gefahr einer Wärmeentwicklung vermieden wird. Der nächste
zu vollziehende Schritt ist eine Stufenumschaltung, die bei jeder Phase identisch
ist und die deshalb nur unter Bezugnahme auf eine einzelne Stufenwicklung WTU und
eine einzige Phase in den Fig.2 - 5 erläutert wird.
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Es kann den Zeichnungen entnommen werden, daß die Anzapfungen von
TU1 nach TU2 durch Drehen der Welle P entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem
Uhrzeigersinn angeschaltet werden können. Unter der Annahme, daß die Welle nun in
der Pfeilrichtung gedreht wird, überbrückt der bewegliche Kontakt, der eine ausreichende
Länge besitzt, U1 und Ot und teilt somit den Strom in zwei getrennte Zweige TUt-Ut-SU-O
und TU1-S1-O1-RU-O. Wenn der bewegliche Kontakt auf Ot geschoben wird, fließt der
Strom nur über den Zweig TU1-S1-O1-SU-O und die Schalter Sl, S2 und S3 vollziehen
die aufeinander folgenden Schaltungen (Fig.4), d.h. St wird geöffnet und S2 und
S3 werden geschlossen, um die nächste Anzapfung anzuschalten.
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Nun fließt der Strom durch den Zweig TU2-S2-O1-SU-O. Dann wird die
Welle P weitergedreht, so daß der bewegliche Kontakt Ot und U2 überbrückt und schließlich
U2 erreicht, wie in Fig.5 gezeigt. In dieser Stellung fließt der Strom durch den
Nebenschluß TU2-U2-SU-0 an S2 und S3 vorbei, so daß hier keine Wärmebildung entsteht.
Auf diese Weise ist eine Stufenumschaltung vollzogen
Obwohl eine
Anordnung eines Widerstandes und dreier Vakuumschaltröhren beschrieben und gezeigt
worden ist, kann die Erfindung unter Anpassung auch in einer Schaltung mit zwei
Widerständen und vier Vakuuschaltröhren verwendet werden.
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Wenn es gewünscht wird, eine dritte oder vierte Anzapfung auszuwählen
(nicht gezeigt) oder die Anzapfungen rückwärts von TU2 nach TU1 anzuschalten, kann
die Welle P in der einen genauso wie in der umgekehrten Richtung gedreht werden,
um einen gleichen Effekt zu erzielen. Auf diese Weise kann eine endanschlagfreie
Anordnung des Mechanissus erzielt werden, bei welcher die Kontaktelemente der drei
Phasen in einer gemeinsamen Ebene und längs eines gewählten gemeinsamen Kreises
angeordnet sind und deswegen kann auch ein hin- und herschaltender Schwingmechanismus
vermieden werden.
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Während der Stufenumschaltung, wie sie in den Fig. 2 - 4 gezeigt ist,
fließt der Strom durch die Schalter St oder S2 nur eine sehr kurze Zeit und der
Temperaturanstieg an den Kontaktspitzen ist so klein, daß er vernachläßigbar ist.
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Das erlaubt, die Strombelastbarkeit zu erhöhen, die es ihrerseits
erlaubt, hochbelastbare Laststufenschalter zu bauen und die Laststufenschalter klein
zu machen. Daneben mag es zur Erzielung der gewünschten Wirkung ausreichen, die
beweglichen Kontakte des Drehschalters kurzzeitig nur während der frühen und der
späten Phasen der Stufenumschaltung zu betreiben. Eine solche intermittierende Betätigung
der beweglichen Kontakte kann ohne Verwendung eines Schwingmechanismus, nur durch
die Verwendung eines Malteserantriebs, der sowohl in der einen als auch in der umgekehrten
Richtung gedreht werden kann, bewirkt werden.
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- Patentanspruch -