DE274770C

DE274770C -

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Publication number: DE274770C
Application number: DE1912274770D
Authority: DE
Priority date: 1912-03-21
Filing date: 1912-03-21
Anticipated expiration: 1932-03-22
Also published as: FR455716A

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 274770 -KLASSE 21c. GRUPPE

umgeschaltet werden soll.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. März 1912 ab.

Beim Regulieren und Umschalten der Spannung von Starkstromkreisen in einzelnen Stufen tritt an den Schaltkontakten im allgemeinen starke Funkenbildung auf. Der Zweck dieser Erfindung ist die Funkenbildung an derartigen Schaltern zu vermeiden.

Häufig ist die Aufgabe gestellt, einem Stromkreis, der von verschiedenen Spannungsquellen gespeist wird, abwechselnd eine positive und negative Zusatzspannung aufzudrücken, während die zur Verfügung stehende Zusatzspannung nur zwischen dem Nullwerte und einem positiven Maximum veränderlich ist. Es ist bisher üblich gewesen, den Stromkreis während des Umschaltens der Zusatzspannung zu unterbrechen, wobei dann aber erhebliche Funkenbildung an den Schaltern auftritt.

In Fig. ι ist es durch abwechselndes Einlegen der doppelpoligen Schalter α und δ möglieh, die Zusatzspannung der Apparate ζ in dem einen oder anderen Sinne in den Stromkreis s, s einzuschalten. Um dabei jedoch eine Unterbrechung des Stromes in diesen Leitungen zu vermeiden, soll die Umschaltung nur dann vorgenommen werden, wenn die Spannung von ζ den Nullwert erreicht hat. Vor dem Umschalten soll jedoch der Kurzschlußschalter c, der die Umschalter a, b überbrückt, eingelegt werden, so daß das Umschalten von α und b ohne Stromunterbrechung im Kreise s, s erfolgen kann. Nach erfolgtem Umschalten wird der Kurzschließer c wieder geöffnet. Anstatt zweier doppelpoliger Schalter können auch, wie in den Fig. 2 und 3 gezeichnet ist, zwei einfache Umschalter dienen. Stets wird die Kurzschlußbrücke c vor dem Umschalten eingelegt und nach dem Umschalten wieder geöffnet. Im Kurzschließer c selbst tritt ebenfalls keine Funkenbildung auf, weil das Schalten unter der Spannung Null geschieht.

Es ist gleichgültig für die Erfindung, zu welchem Zwecke das Umschalten der Leitungen vorgenommen wird. Man kann z. B. auf die beschriebene Weise Mehrphasenmotoren, die mit veränderlicher Periodenzahl betrieben werden, reversieren, indem man bei sehr geringer Periodenzahl zwei Phasenleitungen in dem Augenblick miteinander vertauscht, wo ihre Spannungsdifferenz verschwindet.

Man kann die Anordnung auch verwenden, wenn man Kollektormotoren von einem Anzapftransformator aus Spannungen veränderlicher Größe aufdrücken will. Fig. 4 zeigt eine hierfür geeignete Anordnung, bei der die Umschaltungen durch eine Schaltwalze vorgenommen werden, t ist der Haupttransformator, m der Motor, Z₁ und Z₂ sind zwei Transformatoren, deren Serienspannung zwischen Null und einem Maximum veränderlich ist, indem man z. B. den einen als Drehtransformator ausführt. Die Schaltwalze wird abhängig von der Drehung dieses Transformators bewegt, so daß die veränderliche Zusatzspannung von Z₁ und z₂ sich zu den Anzapfspan- nungen des Haupttransformators addiert und

subtrahiert, je nach der Stellung der Schaltwalze. Das Uberschalten geschieht nach der eben beschriebenen Weise vollkommen funkenfrei.

In Fig. 4a ist ein Spannungsdiagramm dargestellt, das die Spannungen jeder einzelnen Schaltstufe erkennen läßt. Die Transformatorspannungen sind darin mit Pfeilen, deren Endpunkte durch Buchstaben (a bzw. b, c) bezeichnet sind, dargestellt. Die mit einem Quadrat versehenen Pfeile stellen die Spannung des festen Transformators ^₁ dar, während die mit einem Kreise versehenen Pfeile die Größe der Spannung des Drehtransformators Z₂ wiedergeben. Auf Schaltstufe 1 sind der Transformatorspannung α die unter sich gleichen und gleichgerichteten Spannungen der Zusatztransformatoren Z₁ und Z₂ entgegengerichtet. Die Spannung beträgt also Ci-Z₁-Z₂.

Dreht man den Zusatztransformator z₂ um 180 °, so heben sich die Spannungen Z₁ und z₂ auf; der Stromverbraucher liegt an der Spannung α (siehe 1"). Geht man nun von der Schaltstufe 1 über die Schaltstufe 2 nach der Schaltstufe 3, so wird die am Verbraucher m liegende Spannung nicht geändert. Die beiden Zusatztransformatoren dagegen werden kurzzeitig kurzgeschlossen und während dieser Zeit gemeinsam umgeschaltet. Bei einer weiteren Drehung des Transformators Z₂ um i8o° erhält man das Spannungsbild 3", das an Größe der Transformatorspannung b entspricht, so daß man ohne weiteres über den Kontakt b der Schaltstellung 4 nach der Schaltstellung 5 weiterschalten kann. Die Spannungsänderungen sind ohne weiteres aus den weiteren Spannungsbildern ersichtlich. Man ersieht auch aus dieser Zusammenstellung, daß in den Schaltstufen 1, 3, 5 und 7 jeweils eine Drehung des Drehtransformators um 180 ° erfolgt, während die Schaltstufen 2, 4 und 6 nur als Ubergangsstufen benutzt werden. Man erreicht also mit drei Anzapfungen des Transformators — von denen nur zwei (a und c) der Dauerbelastung entsprechend bemessen werden, während die dritte (b) nur kurzzeitig während einer Übergangsstufe (4) beansprucht wird — fünf Spannungsstufen, nämlich auf der Stufe 1' in Fig. 4a die Spannung U-Z₁-Z₃, auf den Stufen 1", 2 und 3' die Spannung U-Z₁ -\- Z₂ = a = a + Z₁-Z₂, auf den Stufen 3", 4 und 5' die Spannung a -\- Z₁ -J- Z₂ = b = C-Z₁-Z₂, auf den Stufen 5", 6 und 7' die Spannung C-Z₁ -f Z₂ = c z= c + Z₁-Z₂ und auf der Stufe 7" die Spannung c -f Z₁ + z₂.

Fig. 5 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der die Regulierung durch eine Schaltbahn ähnlich wie bei Zellenschaltern geschieht. Die Kontaktstücke k werden wieder abhängig von der Bewegung des Drehtransformators verschoben, zweckmäßig durch ein Daumenrad d, das sie bei jeder halben Umdrehung des Transformators um eine Stufe, d. h. zwei Kontakte der Schaltbahn (von 1 auf 3, von 3 auf 5 und 5 auf 7) weiterschiebt. In den Schaltstellungen ι, 3, 5, 7 erfolgt die Drehung des Drehtransformators um 180 °, in den Übergangsstellungen 2, 4 und 6 sind die Zusatztransformatoren Z₁ und Z₂ ausgeschaltet. Das Spannungsdiagramm ist das gleiche wie Fig. 4 a.

Während bei den eben beschriebenen Anordnungen die Serie aus festem und drehbarem Transformator, die die stetig veränderliche Spannung liefert, unverändert blieb und nur insgesamt gegenüber den anderen Leitungen umgeschaltet wurde, kann man auch die Klemmen des drehbaren Transformators allein vertauschen und gleichzeitig die Serie aus festem und drehbarem Transformator an eine andere Stufe des Anzapftransformators legen. Während des Überschaltens kann auch hier eine Kurzschlußbrücke geschlossen werden, da die Überschaltung dann vorgenommen wird, wenn die Spannung der Serie Null ist bzw. zwischen den Schaltkontakten keine Spannung herrscht.

Fig. 6 zeigt das Schema eines Fahrschalters, bei dem das zuletzt beschriebene Schaltverfahren angewendet wird. Die Kontaktwalze wird zweckmäßig unmittelbar vom Drehtransformator aus bewegt. Selbstverständlich kann man auch diese Anordnung nach Art der bekannten Zellenschalter ausführen, wodurch an dem Prinzip nichts geändert wird. Das zugehörige Spannungsbild ist in Fig. 6a dargestellt. Dieses Spannungsbild läßt deutlich den Unterschied dieses Schaltverfahrens gegenüber dem Verfahren nach Fig. 4 erkennen. Beim Übergang von Stufe 5 auf Stufe 7 wird jedoch das Schaltverfahren nach Fig. 4 verwendet, so daß es auch bei dieser Anordnung möglich ist, zwei Spannungsstufen mehr zu erhalten, als die Zahl der Transformatoranzapfungen beträgt.

Claims

Patent-Ansprüche:

ι Verfahren zum funkenlosen Schalten von Stromkreisen, die veränderliche Span- im nung zugeführt erhalten, die durch eine beliebige Schaltvorrichtung in ihrer Richtung umgeschaltet werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Leitungen (z. B. s, s in Fig. 1), zwischen denen die veränderliche Spannung (z) eingeschaltet ist, während des Nullwertes der veränderlichen Spannung (z) zunächst durch einen Hilfsbrückenschalter (c) kurzgeschlossen werden, daß dann die Umschaltung der veränderlichen Spannung (z. B. durch Umschalter a, b) vorgenommen wird und

schließlich die Kurzschlußbrücke (c) wieder geöffnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Spannung durch Serienschaltung eines festen und eines drehbaren Transformators (z. B. Z₁ und z₂ in Fig. 4) von unter sich gleicher Sekundärspannung erzeugt wird und zum Zu- und Absetzen der Spannung an den Stufen (a, b, c) eines Anzapf transformators (t) dient.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Serie von festen und drehbaren Transformatoren (.Er₁ und Z₂ in Fig. 4 und 5), die die stetig variable Spannung liefert, nur insgesamt gegenüber den anderen Leitungen umgeschaltet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Transformator (z₂ in Fig. 6) für sich gegenüber dem festen (Z₁) umgeschaltet wird und dabei gleichzeitig an eine andere Stufe des Anzapftransformators (t) gelegt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.