DE3719680A1 - Schaltanordnung fuer den wenderschalter eines stufenschalters fuer transformatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung für den Wenderschalter eines Stufenschalters für Transformatoren, wobei der Wenderschalter aus einem auf einer Welle befestigten beweglichen Schaltkontakt besteht, der zwischen zwei feststehenden radial in einer Ebene angeordneten Kontakten und einem dazwischen liegenden Polungs­ kontakt schaltet, wobei an die feststehenden Kontakte die Regel­ wicklung des Transformators angeschlossen ist.

Um die Transformatorspannung in gewissen Grenzen unter Last variieren zu können, ist außer der Stammwicklung auch eine Regel­ wicklung und ein Stufenschalter erforderlich. Letzterer besteht aus dem Lastumschalter, dem Wähler und dem Wender. Der Wender bewerkstelligt die Verbindung der Stammwcklung mit einem der beiden Regelwicklungsenden. Der Wurzelanschluß des Wenderschalters ist immer mit der Stammwicklung und der bewegliche Schaltkontakt über einen der beiden festen Schaltkontakte entweder mit dem einen oder anderem Ende der Regelwicklung verbunden. In einer der beiden Wenderschalterstellungen wird die Regelwicklungsspannung zur Stammwicklungsspannung addiert und in der anderen Stellung wird sie von dieser subtrahiert, wodurch der Spannungsregelbereich erweitert, insbesondere verdoppelt, wird.

Die beiden feststehenden Wenderschaltkontakte, die je mit einem Ende der Regelwicklung verbunden sind, sind bei zwei Schaltstel­ lungen des Wählers direkt am Lastumschalter angeschlossen und bei allen anderen Schaltstellungen über einen Teil oder die gesamte Regelwicklung mit dem Lastumschalter verbunden.

Bei der Umschaltung von einem Ende der Regelwicklung auf das andere bzw. von der Zu- in die Gegenschaltung hebt der bewegliche Wenderschaltkontakt von dem mit dem einen Wicklungsende verbundenen festen Schaltkontakt ab und trennt damit die Verbindung von Stamm- und Regelwicklung auf. Das Potential der nun freiliegenden Regelwicklung wird alleine durch die kapazitive Kopplung gegen­ über den Potentialen der ihr benachbarten Bauteile des Transforma­ tors bestimmt. Die sich daraus ergebende Verlagerungsspannung kann beim Schaltvorgang des Wenderschalters zu Schaltfeuer zwischen den Kontakten führen, welches auch Kontaktabbrand und Gasentwicklung im Öl verursacht.

Um die Verlagerungsspannung gering zu halten oder überhaupt zu vermeiden, wird derzeit ein Anlenkwiderstand vorgesehen, der mit der Mittelanzapfung der Regelwicklung und mit einem feststehenden Zusatzkontakt beim Wenderschalter verbunden ist. Durch den Anlenkwiderstand wird erreicht, daß die Regelwicklung beim Zu- oder Gegenschalten immer mit der Stammwicklung verbunden ist und zwar über diesen Anlenkwiderstand. Der Spannungsabfall an dem Anlenkwiderstand entspricht maximal der halben Regelwick­ lungsspannung, wodurch sich bei der Umschaltung des Wenders erhebliche Verluste ergeben. Außerdem muß der Widerstand so dimensioniert sein, daß bei Ausfall des Schalterantriebes in einer Schaltstellung, in der der Anlenkwiderstand gerade strom­ führend ist, dieser den durch ihn begrenzten Strom auf Dauer aushält. Der Anlenkwiderstand wird dadurch in seinen Abmessungen relativ groß, wodurch der Einbau in einen Stufen­ schalter fast unmöglich ist.

Zur Vermeidung von Schaltfeuer beim Wenderschalter ist auch eine Anordnung bekannt, bei der der bewegliche Schaltkontakt zwei an ihm befestigte und nachlaufende Hilfskontakte aufweist. Diese sind Federkontakte, von denen jeweils einer an einem der beiden feststehenden Kontakte solange festgehalten wird, bis der bewegliche Schaltkontakt am anderen feststehenden Kontakt auf­ liegt. Da der Hilfskontakt dabei gespannt wird, erfolgt sein Schaltvorgang in die Ruhestellung am beweglichen Schaltkontakt mit sehr hoher Geschwindigkeit, wodurch ein auftretender Lichtbogen äußerst schnell abreißt. Auch bei dieser Anordnung verbleiben bei Ausfall des Wenderschalterantriebes während des Schaltvor­ ganges die beweglichen Kontakte in ihrer Momentanstellung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Wenderschalter zu schaffen, der einen Polungswiderstand aufweist, der nur für eine kurzzeitige und geringe Belastung ausgelegt sein muß und daher relativ klein ist und bei dem kein Schaltfeuer zwischen den Kontakten beim Schalten auftritt.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß der Polungskontakt und ein feststehender Kontakt über einen Polungswiderstand miteinander verbunden sind, und daß ein beweglicher Hilfskontakt vorgesehen ist, der in einer parallelen Ebene zum beweglichen Schaltkontakt zwischen den beiden feststehenden Kontakten und dem Polungskontakt schaltet und dessen Drehpunkt im Raum fixiert ist und sich in jenem Winkel­ bereich befindet, den die beiden feststehenden Kontakte mit der Welle einschließen und daß der Hilfskontakt isoliert über eine Zugfeder mit dem beweglichen Schaltkontakt verbunden ist und daß im Winkelbereich den der nur mit der Regelwicklung ver­ bundene feststehende Kontakt und der Polungskontakt mit der Welle einschließen ein Sperrmagnet im Raum befestigt ist, dessen isolierter Anker im Ruhezustand der Sperrmagnetspule den Hilfs­ kontakt entweder bei dem nur mit der Regelwicklung verbundenen feststehenden Kontakt oder beim Polungskontakt blockiert und die Sperrmagnetspule elektrisch mit dem Hilfskontakt und dem beweglichen Schaltkontakt verbunden ist.

Bei einem Umschaltvorgang bei dem die Regelwicklung zu- oder gegengeschaltet wird, tritt kurzzeitig ein Kurzschluß der Regel­ wicklung auf, und zwar über die Serienschaltung aus dem Polungs­ widerstand, dem Polungskontakt, dem beweglichen Schaltkontakt, der Sperrmagnetspule, dem Hilfskontakt und dem einen feststehenden Kontakt an dem die Regelwicklung angeschlossen ist. Durch den Kurzschluß der Regelwicklung über den Polungswiderstand tritt ein Ausgleichsstrom auf, bei dem der Anker der Sperrmagnet­ spule anzieht, wodurch der vorgespannte Hilfskontakt den Kurz­ schlußkreis in einigen Millisekunden öffnet. Sollte ein Ausfall des Schalterantriebes gerade während des Kurzschlusses der Regel­ wicklung auftreten, so zieht der Anker des Sperrmagneten unab­ hängig vom Weiterschalten des beweglichen Schaltkontaktes des Wenderschalters ebenfalls an und der Hilfskontakt unterbricht den Kurzschlußkreis. Dadurch muß der Polungswiderstand nicht für einen länger anhaltenden Dauerstrom dimensioniert werden, wodurch die in der Aufgabe gestellte Forderung der Kleinheit des Polungswiderstandes erfüllt ist. Dadurch kann die Schalt­ anordnung, vor allem der Polungswiderstand, der Hilfskontakt und der Sperrmagnet auch nachträglich in jedem bekannten Wender­ schalter eingebaut werden. Da der Hilfskontakt durch die am beweglichen Schaltkontakt befestigte Zugfeder vorgespannt wird, erfolgt eine sehr rasche Abschaltung des Ausgleichsstromes, wo­ durch nur eine geringe Funkenbildung auftritt.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind der Sperrmagnet, dessen stabförmiger Anker senkrecht nach unten weist, und der Drehpunkt des beweglichen Hilfskontaktes bzw. dieser selbst auf einem waagrechten Träger befestigt, der außerhalb des Schalt­ winkelbereiches des beweglichen Schaltkontaktes mit zwei senkrechten Kunststoffleisten verbunden ist, die starr am Gehäuse des Stufen­ schalters befestigt sind. Dadurch sind der Sperrmagnet und der Hilfskontakt an der passenden Stelle im Raum ausreichend fixiert.

Von Vorteil ist, daß der Sperrmagnet in einem Gehäuse angeordnet ist und der Anker der bewegliche Kern der Sperrmagnetspule ist und daß am stabförmigen Anker eine Spiralfeder zentrisch befestigt ist, die sich im Gehäuse abstützt und bei stromloser Sperrmagnet­ spule den Anker bis zu einem Anschlag ausrückt und daß die magnetische Kraft der Sperrmagnetspule wesentlich größer ist als die Gegenkraft der Spiralfeder. Durch diesen Aufbau des Sperrmagneten ist sichergestellt, daß der Anker im stromlosen Zustand der Sperrmagnetspule zwar ausgerückt ist, aber nicht herausfallen kann.

Nach einer Weiterbehandlung der Erfindung sind die beiden feststehen­ den Kontakte sowie der Polungskontakt an je einer senkrechten, mit dem Gehäuse des Stufenschalters verbundenen Leiste aus Isolier­ material befestigt, wobei die Kontakte durch die Leisten ragen und die Regelwirkung und der Polungswiderstand an den, den Kontaktflächen gegenüberliegenden Seiten der Leisten mit den Kon­ takten verbunden sind. Dies ist eine der Möglichkeiten, die feststehenden Kontakte und den Polungswiderstand des Wender­ schalters im Stufenschaltergehäuse zu befestigen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die die Schaltanordnung des Wenderschalters in dreidimensionaler Darstellung zeigt, nun noch näher erläutert.

Mit einer senkrecht angeordneten kreisringförmigen Welle 13 aus Isoliermaterial ist ein waagrechter Kontaktträger 16, starr verbunden.

Am Kontaktträger 16 ist oben und unten je ein beweglicher Schaltkon­ takt 6 befestigt. Die Welle 13 umgibt im Bereich zwischen den beiden beweglichen Schaltkontakten 6 ein kreisringförmiger feststehender Schleifkontakt 7, der zugleich auch der Wurzelan­ schluß des Wenderschalters ist und der in leitender Verbindung mit den beiden beweglichen Schaltkontakten 6 steht. Die beiden beweglichen Schaltkontakte 6 schalten gleichzeitig zwischen zwei feststehenden Kontakten 4, 5, die auf einer Kreisbahn liegen, hin und her. Die beiden feststehenden Kontakte 4, 5 sind außerdem auch in einer Ebene angeordnet und zwar so, daß bei der Kontakt­ tierung mit den beweglichen Schaltkontakten 6 diese an denen oben und unten anliegen. Zwischen den beiden feststehenden Kontakten 4, 5 ist in der gleichen Ebene und auf derselben Kreisbahn wie diese ein weiterer Kontakt, der sogenannte Polungskontakt 3, der etwas kleiner als die beiden anderen feststehenden Kontakte 4, 5 ist, angeordnet. Alle drei feststehenden Kontakte 3, 4, 5, sind auf je einer senkrechten Leiste 17, 18, 19 aus Isoliermaterial befestigt, die wiederum im Gehäuse des Stufenschalters starr eingebaut ist. Die drei feststehenden Kontakte 3, 4, 5 ragen außerdem auf der anderen Seite der Leisten 17, 18, 19 aus Isoliermaterial heraus wo sich Anschlüsse befinden. Der Polungskontakt 3 ist über den Polungswiderstand 2 mit dem einen feststehenden Kontakt 5 ver­ bunden und an die beiden feststehenden Kontakte 4, 5 ist die Regelwicklung 1 angeschlossen.

Auf einem waagrechten Träger 20, der geschnitten dargestellt ist, befindet sich an der Unterseite der Drehpunkt des beweglichen Hilfskontaktes 8. Der Träger 20 ist weiter oberhalb der beweglichen Schaltkontakte 6 angeordnet und ist außerhalb des Schaltwinkelbe­ reiches der beweglichen Schaltkontakte 6 an zwei senkrechten Kunst­ stoffleisten 21 montiert, die im Stufenschaltergehäuse befestigt sind. Der Drehpunkt des beweglichen Hilfskontaktes 8 am Träger 20 befindet sich am günstigsten im Winkelmittel zwischen den beiden feststehen­ den Kontakten 4, 5 und auf einer Kreisbahn zwischen den feststehen­ den Kontakten 4, 5 und der Welle 13, wobei diese der Mittelpunkt ist. Der bewegliche Hilfskontakt 8, der als Schleifkontakt ausgebildet ist, schaltet zwischen den feststehenden Kontakten 4, 5 und dem dazwischen liegenden Polungskontakt 3 hin und her, befindet sich aber oberhalb der beweglichen Schaltkontakte 6 in einer parallelen Ebene und ist an seiner Vorderseite nach unten abgewinkelt um einen einwandfreien Kontakt mit den feststehenden Kontakten 4, 5 und dem Polungskontakt 3 herzustellen. Über eine isolierte Zugfeder 11 ist der bewegliche Hilfskontakt 8 mit den beweglichen Schaltkontakten 6 verbunden, wo­ bei die Befestigung 12 an den Kontakten 6, 8 so gewählt ist, daß bei entlasteter Zugfeder 11 der bewegliche Hilfskontakt 8 oberhalb der Schaltkontakte 6 zu liegen kommt.

Am Träger 20 ist weiter noch der Sperrmagnet 9, 10, der ebenfalls aufgeschnitten dargestellt ist, befestigt, dessen Anker 10 iso­ liert ist und bei stromloser Sperrmagnetspule 9 nach unten ausgerückt ist und zwar soweit, daß er den beweglichen Hilfskontakt 8 blockiert. Der Anker 10 des Sperrmagneten 9, 10 liegt auf einer zur beim Dreh­ punkt des beweglichen Hilfskontaktes 8 gedachten konzentrischen Kreisbahn, jedoch mit einem größeren Radius. Außerdem befindet sich der Anker 10 auf der Winkelsymmetrale zwischen dem Polungskontakt 3 und dem nicht mit dem Polungswiderstand 2 verbundenen feststehen­ den Kontakt 4.

Ein Anschluß der Sperrmagnetspule 9 ist mit dem beweglichen Hilfskon­ takt 8 und der zweite mit dem kreisringförmigen Schleifkontakt 7 verbunden.

Claims (4)

1. Schaltanordnung für den Wenderschalter eines Stufenschalters für Transformatoren, wobei der Wenderschalter aus einem auf einer Welle befestigten beweglichen Schaltkontakt besteht, der zwischen zwei feststehenden radial in einer Ebene angeord­ neten Kontakten und einem dazwischen liegenden Polungskontakt schaltet, wobei an die feststehenden Kontakte die Regelwick­ lung des Transformators angeschlossen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Polungskontakt (3) und ein feststehender Kontakt (5) über einen Polungswiderstand (2) miteinander verbunden sind, und daß ein beweglicher Hilfskontakt (8) vorgesehen ist, der in einer parallelen Ebene zum beweglichen Schaltkontakt (6) zwischen den beiden feststehenden Kontakten (4, 5) und dem Polungskontakt (3) schaltet und dessen Drehpunkt im Raum fixiert ist und sich in jenem Winkelbereich befindet den die beiden feststehenden Kontakte (4, 5) mit der Welle (13) einschließen und daß der Hilfskontakt (8) isoliert über eine Zugfeder (11) mit dem beweglichen Schaltkontakt (6) verbunden ist und daß im Winkelbereich den der nur mit der Regelwicklung (1) verbundene feststehende Kontakt (4) und der Polungskontakt (3) mit der Welle (13) einschließen ein Sperrmagnet (9, 10) im Raum befestigt ist, dessen isolierter Anker (10) im Ruhezustand der Sperrmagnetspule (9) den Hilfs­ kontakt (8) entweder bei dem nur mit der Regelwicklung (1) verbundenen feststehenden Kontakt (4) oder beim Polungskontakt (3) blockiert und die Sperrmagnetspule (9) elektrisch mit dem Hilfskontakt (8) und dem beweglichen Schaltkontakt (6) ver­ bunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrmagnet (9, 10), dessen stabförmiger Anker (10) senkrecht nach unten weist, und der Drehpunkt des beweglichen Hilfskontaktes (8) bzw. dieser selbst auf einem waagerechten Träger (20) befestigt sind, der außerhalb des Schaltwinkelbereiches des beweglichen Schaltkontaktes (6) mit zwei senkrechten Kunststoffleisten (21) verbunden ist, die starr am Gehäuse des Stufenschalters befestigt sind.

3. Schaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrmagnet (9, 10) in einem Gehäuse angeordnet ist und der Anker (10) der bewegliche Kern der Sperrmagnetspule (9) ist und daß am stabförmigen Anker (10) eine Spiralfeder zentrisch befestigt ist, die sich im Gehäuse abstützt und bei stromloser Sperrmagnetspule (9) den Anker (10) bis zu einem Anschlag ausrückt und daß die magnetische Kraft der Sperrmagnetspule (9) wesentlich größer ist als die Gegen­ kraft der Spiralfeder.

4. Schaltanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden feststehenden Kontakte (4, 5) sowie der Polungskontakt (3) an je einer senkrechten, mit dem Gehäuse des Stufenschalters verbundenen Leiste (17, 18, 19) aus Isoliermaterial befestigt sind, wobei die Kontakte (3, 4, 5) durch die Leisten (17, 18, 19) ragen und die Regelwirkung (1) und der Polungswiderstand (2) an den, den Kontaktflächen (3, 4, 5) gegenüberliegenden Seiten der Leisten (17, 18, 19) mit den Kontakten (3, 4, 5) verbunden sind.