DE2733654C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lastumschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Lastumschalter der in Rede stehenden Art ist aus der ELIN-Zeitschrift Jg. 23 (1971), Heft 4, Seiten 96 bis 99 und in seiner prinzipiellen Funktionsweise aus der AT-PS Nr. 2 85 750 bekannt. Dieser Lastumschalter weist eine Kraftspeicherfeder auf, die vor der Lastumschaltung gespannt wird, so daß die Federkraft unmittelbar an der Antriebs­ scheibe wirkt. Die Steuerung der Kontakte, die auf einer Welle angeordnet sind, erfolgt über eine in einen Führungsausschnitt der Antriebsscheibe eingreifende Kurvenrolle, die auf der mit der Welle fest verbundenen Schwinge vorgesehen ist. Jeder bewegliche Kontakt wird von einem ihm zuge­ ordneten, mit der Welle fest verbundenen Treiber über Federn betätigt. Die Kraftübertragung erfolgt von der Antriebsscheibe bis zum Treiber zwangsläufig. Vom Treiber wird die Kraft in den Kontaktarm des zu öffnenden Kontaktes über eine Druckfeder kraft­ schlüssig eingeleitet, d. h. in den Kontaktarm des zu schließenden Kontaktes wird die Kraft vom Treiber über eine schraubenförmige Torsionsfeder eingeleitet, indem sich der Treiber nach dem Be­ wegungsende des Kontaktes noch weiter dreht und so die schraubenförmige Torsionsfeder über ihre Vorspannung hinaus noch weiter spannt. Bei geöffnetem Kontakt ist der Weg der Federkraft über den Treiber und den Kontaktarm geschlossen und übt die Feder daher keine Reaktionskraft auf die Lager der Welle sowie die Bahnfläche des Führungsausschnittes aus. Dieses System der Kraftübertragung birgt aber den großen Nachteil in sich, daß der Ausgleich des Kontaktabbrandes nicht gewährleistet ist.

Der Grund hiefür liegt bei der schraubenförmigen Torsionsfeder, mit der die Aufgabe gelöst wurde, auf einem relativ kleinen Platz große Kräfte zu entwickeln. Der optimale Kontaktdruck wird bei diesem bekannten Lastumschalter nur in vollkommen neuwertigem Zustand erreicht. In diesem Zustand, wenn also der Kontaktabbrand noch null ist, und die Torsionsfeder noch keine Ermüdungserscheinungen aufweist, wird jedenfalls der kleinste Übergangs­ widerstand der geschlossenen Kontakte erreicht.

Ein weiterer Nachteil, der auf die Gesamtkonstruktion dieses bekannten Lastumschalters zurückzuführen ist, ergibt sich aus dem Effekt, daß beim Umschalten der bewegliche Kontakt kurz vor dem Auftreffen auf den korrespondierenden festen Kontakt die höchste Beschleunigung erreicht. Dadurch besitzt auch der bewegliche Kontakt im Moment des Auftreffens auf den festen Kontakt das Maximum an Bewegungs­ energie, so daß von einem prellfreien Umschalten nicht die Rede sein kann. Diese unangenehme Erschei­ nung können auch die im Kontaktarm vorgesehenen Tellerfedern nicht kompensieren; vielmehr tritt das Gegenteil auf. Durch den Aufprall des beweglichen Kontaktes auf den festen Kontakt werden diese Tellerfedern zu stark beansprucht, so daß ein Bruch der Federn unvermeidlich ist. Eine gebrochene Feder erhöht jedoch die Steifigkeit dieser Kon­ struktion und das Prellen der Kontakte. Ferner sind aus der CH-PS 3 61 614 und der DE-AS 19 62 958 Lastumschalter bekannt, bei denen jedoch durch den prinzipiellen Aufbau eine andere Kinematik gegeben ist.

Aufgabe der Erfindung ist daher, einen Lastumschalter für Stufenschalter der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der einen einfachen Aufbau aufweist, und bei dem auch nach einer Viel­ zahl von Umschaltungen ein einwandfreies Funktio­ nieren garantiert werden kann.

Der erfindungsgemäße Lastumschalter ist gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 gekennzeichnet.

Mit diesem erfindungsgemäßen Lastumschalter ist es erstmals möglich, einen echten Abbrandausgleich zu gewährleisten, obwohl der Aufbau des Schalters überaus einfach ist.

Die Erfindung weist ferner den Vorteil auf, daß durch die Anordnung von elastischen Elementen zwischen dem starren Steuersystem und dem Kontakt eine Prellung der Kontakte nicht mehr gegeben ist. Die Prellfreiheit dieses Schalters ist aber auch auf die günstigen kinematischen Eigenschaften des Schalters zurückzuführen, auf die später näher eingegangen wird.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 aufgezeigt. Dabei wird der Abbrand­ ausgleich vor allem auch dadurch gewährleistet, daß die festen Kontakte, auf die die beweglichen Haupt- und Widerstandskontakte auftreffen, gefedert am Isolierstoff-Segment angeordnet sind. Ferner wird durch die gefederten Kontakte noch ein Effekt erzielt, nämlich bei der Umschaltung öffnen die Kontakte erst, wenn das ganze System der Haupt­ und Widerstandskontakte bereits eine gewisse Be­ schleunigung erreicht hat. Dadurch ist beim Öffnen der Kontakte eine vorgegebene Geschwindigkeit gewährleistet.

Die Beschleunigung dieses Systems wird durch die Kurven in der Kurvenscheibe erreicht, wobei die größte Geschwindigkeit des beweglichen Systems in der Mitte des Umschaltvorganges erreicht wird.

Ferner können die Kontaktelemente der beweglichen Haupt- und Widerstandskontakte, bestehend aus dem Kontaktstück und dem U-Träger und die Kontakt­ elemente der festen Haupt- und Widerstanskontakte, bestehend aus dem Kontaktstück und dem U-Träger, identisch ausgebildet sein. Diese identische Aus­ bildung der Kontaktstücke bringt einerseits Vorteile in der Lagerhaltung und bei Serviecearbeiten mit sich und anderseits natülich Vorteile bei der Herstellung derselben.

Beim erfindungsgemäßen Lastumschalter bestehen die beweglichen Haupt- und Widerstandskontakte insbesondere aus zwei identischen Einheiten, und beide Einheiten sind auf der Lagerwelle gelagert und miteinander elektrisch und/oder mechanisch verbunden. Durch die elektrische Verbindung der beiden Einheiten kann eine größere Strombelastbar­ keit erreicht werden. Durch die mechanische Verbin­ dung gewinnt das bewegliche System an Steifigkeit.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lastumschalters dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt des Lastumschalters, Fig. 2 und 3 die beweglichen Haupt- und Widerstands­ kontakte und die Fig. 4 ein Gießharzsegment mit den festen Kontakten. Der Lastumschalter gemäß Fig. 1 ist als Dreiphasenschalter mit Doppelunter­ brechung ausgeführt.

Der Lastumschalter ist auf dem Tragstern 1 aufgebaut, in dessen rohrförmigem Mittelteil 2 die von unten angetriebene Betätigungswelle 3 in Lagern 4 gelagert ist. Der Antrieb des dargestellten Lastumschalters erfolgt üblicherweise mittels Motor oder von Hand aus über die Kraftspeicherfeder 5, so daß eine Umschaltung sprunghaft und unaufhaltsam erfolgt. Die Kraftspeicherfeder 5 wird über die Betätigungs­ welle 3 und die Kurbel 6 gespannt, wobei das andere Ende der Kraftspeicherfeder 5 an der ebenfalls auf der Betätigungswelle 3 gelagerten Kurvenscheibe 7 befestigt ist.

Die festen Schaltkontakte sind, sofern sie vom Potential des Tragsterns 1 isoliert sein müssen, auf sechs Isolierstoff-Segmente, vorzugsweise Gießharzsegmenten 8 montiert, und zwar oben die Dauerkontakte und darunter die Schaltkontaktpaare. Die beiden auf einem Gießharzsegment 8 montierten Schaltgruppen sind durch eine mitgegossene Trenn­ wand 10 voneinander isoliert, so daß auch ein eventuell von noch ionisierten Schaltgasen verur­ sachter Überschlag mit Sicherheit verhindert wird.

Die beweglichen Schaltkontakte, das sind die Haupt­ und Widerstandskontakte 11, sind auf einer Schalt­ kontaktwelle 12 drehbar befestigt. Die Schaltkontakt­ welle 12 weist an ihrem oberen Ende eine Schwinge 13 auf, die mit einer Nocke in die Führungskurven der Kurvenscheibe 7 eingreift.

Zur Dämpfung des beweglichen Systems sind am Trag­ stern 1, um etwa 120° versetzt, zwei Dämpfungsele­ mente 9 mit eingebauten Reibungsfedern angeordnet. Auf diese Reibungsfedern trifft ein nicht darge­ stellter und auf der Kurvenscheibe 7 angeordneter Anschlag auf.

Gemäß Fig. 2 und 3 sind die beweglichen Haupt­ und Widerstandskontakte 11 auf einem Isolierstoff- Kontaktträger 14, der vorzugsweise aus zwei Kunst­ stoffplatten besteht, angeordnet. Die beiden Kunst­ stoffplatten sind durch Hülsen 15, die ebenfalls aus Isolierstoff gefertigt sind, voneinander in einem festgelegten Abstand distanziert. Der Iolier­ stoff-Kontaktträger 14 ist auf der Schaltkontakt­ welle 12 frei beweglich angeordnet. Auf dem Isolier­ stoff-Kontaktträger 14 sind mittels U-förmigen Kontaktzwischenstücken 16, die die distanzierten Platten umgreifen, die Kontaktstücke 11 befestigt. Zwischen den den Isolierstoff-Kontaktträger 14 bildenden Kunststoffplatten ist ein Arm 17 vorge­ sehen, der an der Schaltkontaktwelle 12 fix ange­ ordnet ist und die Drehbewegungen der Schaltkon­ taktwelle 12 mitmacht. Am freien Ende des Armes 17 ist parallel zur Schaltkontaktwelle 12 eine weitere Isolierhülle 18 vorgesehen, die in Ausnehmungen 19 des Isolierträgers 14 eingreift. Zur Umschaltung der Haupt- und Widerstandskontakte 11 von einem festen Kontakt auf einen anderen festen Kontakt sind Kontaktdruckfedern 20 vorgesehen, die einer­ seits an dem in den U-Profilen 16 gelagerten Bolzen 21 und dem am Arm 17 angeordneten Bolzen 22 befestigt sind.

Gemäß der Fig. 4 ist ein Gießharzsegment dargestellt, auf dem die festen Haupt- und Widerstandskontakte 23 angeordnet sind. Zur Befestigung der festen Haupt- und Widerstandskontakte 23 weist das Gieß­ harzsegment 8 eine Öffnung 24 auf, in der ein Bolzen 25 vorgesehen ist, an dessen einem Ende das eigentliche Kontaktstück und am anderen Ende eine Mutter 26 vorgesehen sind. Um eine Prellfrei­ heit zu erreichen, ist der Kontakt durch weitere Kontaktdruckfedern 27 gegenüber dem Gießharzsegment 8 gefedert angeordnet.

Die Wirkungsweise des Schalters ist nun folgende: Mit Hilfe eines Motors oder mit der Hand wird die Kraftspeicherfeder 5 gespannt. Erreicht nun die Kraftspeicherfeder ihre größtmögliche Länge, d. h. liegt die Längsmittelachse der Kraftspeicher­ feder 5 im Mittelpunkt der Schalterachse, so beginnt der eigentliche Umschaltvorgang. Die Kurvenscheibe 7 beginnt sich zu drehen und verdreht über die Schwinge 13 und die in die Kurvenscheibe 7 eingreifende Nocke die Schaltkontaktwelle 12. Durch die Verdre­ hung der Schaltkontaktwelle 12 werden auch die auf dem Isolierstoff-Kontaktträger 14 angeordneten beweglichen Haupt- und Widerstandskontakte 11 von einem festen Haupt- und Widerstandskontakt 23 auf einen anderen umgeschaltet.

Claims (2)

1. Lastumschalter für Stufenschalter von Regeltrans­ formatoren mit Widerstandsschnellumschaltung und mit sektorförmig angeordneten festen und durch Schaltkontaktwellen eines von einem Kraft­ speicher angetriebenen Kurvenscheibengetriebes beweglichen Haupt- und Widerstands-Schaltkontakten für die einzelnen Netzphasen, wobei bei einer Schaltkontaktgruppe je zwei bewegliche Haupt­ bzw. Widerstandsschaltkontakte mit zugehörigen Kontaktdruckfedern über elektrisch isolierte Kontaktträger und Kontaktarme an den Schalt­ kontaktwellen befestigt sind und die festen Schaltkontakte an am Umfang eines Tragsternes angebrachten Isolierstoff-Segmenten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schalt­ kontaktwelle (12) jeder Schaltkontaktgruppe mindestens ein Paar von den im wesentlichen dreieckförmigen, parallel angeordneten Isolier­ stoff-Kontaktträgern (14) mit einem Paar der zwischen ihnen liegenden Kontaktdruckfedern (20) vorgesehen sind, die jeweils zwischen dem zur Längsmittelachse der Schaltkontaktwelle (12) normal stehenden und auf ihr angeordneten Kontaktarm (17) und einem den Haupt- bzw. Wider­ standskontakt tragenden, die Isolierstoff-Kontakt­ träger (14) umgreifenden U-förmigen Kontaktzwischen­ stück (16) angeordnet sind.

2. Lastumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeweils am Isolierstoff-Segment (8) die festen Kontakte (23) über weitere zwischen­ liegende Kontaktdruckfedern (27) befestigt sind, mit denen beim Umschaltvorgang in der Anfangsphase die festen Kontakte (23) durch ihre festgelegte Federung mit den Kontaktstücken der beweglichen Haupt- und Widerstandskontakte vorerst in Berührung bleiben.