DE669378C

DE669378C - Step switching device for high currents, especially for furnace transformers

Info

Publication number: DE669378C
Application number: DEA78248D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1936-01-19
Filing date: 1936-01-19
Publication date: 1938-12-23
Also published as: BE419455A

Description

Stufenschaltvorrichtung für hohe Ströme, insbesondere für Ofentransformatoren Beim Betrieb von Elektroöfen, die fast immer sehr hohe Stromstärken bei verhältnismäßig kleiner Spannung erfordern, ergibt sich oft die Notwendigkeit, zur günstigsten Bearbeitung der jeweils eingesetzten Charge mit verschiedenen Ofenspannungen zu arbeiten. Um nun sehr große Transformatorabmessungen zu vermeiden, wie sie durch umschaltbare Primärwicklungen bei Ofentransformatoren bedingt sind, hat man die Sekundärwicklung in Wicklungsgruppen unterteilt, die dann jeweils parallel bzw. in Reihe zur Erzeugung der erforderlichen Spannung geschaltet werden. Stufenschalter in der Bauart, wie sie bei kleineren Stromstärken gebraucht werden, sind bei den in Betracht kommenden Strömen bis zu 50 ooo Amp. und darüber hinaus wegen der erforderlichen starken Abmessungen der Kontakte und Schaltmesser praktisch nicht ausführbar. Dies gilt insbesondere für Drehschalter; bei denen immer eine Isolation - der Drehachse notwendig ist. Eine solche Isolation würde aber schon nach kurzer Zeit durch das enorme Gewicht der an der Drehachse befestigten Schaltmesser zerstört sein, ganz abgesehen davon, daß einer Bedienung eines solchen Schalters große Schwierigkeiten entgegenstehen.Step switching device for high currents, especially for furnace transformers When operating electric ovens, the almost always very high currents at relatively high require low voltage, there is often a need for the cheapest machining to work with different furnace voltages of the respective batch used. Around now avoid very large transformer dimensions as they are switchable by Primary windings in furnace transformers are necessary, you have the secondary winding divided into winding groups, which are then each parallel or in series for generation the required voltage can be switched. Step switch of the type like they are used with smaller currents, are with those in question Currents up to 50,000 amps and beyond because of the large dimensions required the contacts and switch blades practically not feasible. This is especially true for rotary switch; where an isolation - of the axis of rotation is always necessary. However, such insulation would be achieved after a short time due to the enormous weight the switch blade attached to the axis of rotation be destroyed, quite apart from that, that there are great difficulties in operating such a switch.

Man war daher gezwungen, wollte man den Ofen auf eine andere Spannung umschalten, für jede in Betracht kommende Schaltung geeignet gebogene Kupferschienen zu benutzen, die dann mittels Schrauben an den aus dem Transformatorherausgeführten Kontaktschienen befestigt wurden. Für eine solche Umschaltung mußte daher stets eine größere Anzahl von solchen Verbindungsschienen vorhanden sein, deren umständliche Auswechslung bei abgeschaltetem Transformator sehr viel Zeit beanspruchte, so daß der Ofen inzwischen nahezu völlig erkaltete. Hatte schon die Umschaltung eine Steigerung der Betriebskosten zur Folge, so wurden diese besonders noch durch den Ausfall des Ofens während der Umschaltzeit erhöht.You were therefore forced to switch the furnace to a different voltage toggle, bent copper bars suitable for each circuit in question to be used, which are then brought out of the transformer by means of screws Contact rails were attached. For such a switchover, you always had to a larger number of such connecting rails be available, their cumbersome Replacement with the transformer switched off took a lot of time, so that the stove had almost completely cooled down in the meantime. The switchover already had an increase As a result of the operating costs, these were particularly noticeable due to the failure of the Furnace during the switchover time.

Es ist eine Stufenschaltvorrichtung bekannt, die dazu dienen soll, bei Transformatoren die Schaltstufen einzeln, parallel oder in Reihe zu schalten. Bei dieser bekannten Stufenschaltvorrichtung können die Schaltmesser unabhängig voneinander längsachsig verschoben und mit feststehenden federnden Schalterteilen zum Kontakt gebracht werden.A tap changer is known which is intended to serve for transformers to switch the switching stages individually, in parallel or in series. In this known step switching device, the switch blades can be independent shifted from each other longitudinally and with fixed resilient switch parts to be brought into contact.

Mit der Stufenschaltvorrichtung gemäß der Erfindung, bei der der Kontakt durch äußeren Druck auf ein Schienenpaket hergestellt wird, läßt sich nun das Umschalten auf eine andere Ofenspannung in einem Bruchteil der Zeit vornehmen, die bisher erforderlich war. Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß leitende Schaltmesser unabhängig voneinander zwischen den Kontaktschienen für die Einzel-, Parallel- und Reihenschaltung der Schaltstufen und ihre Verbindung mit dem Verbraucher längsachsig verschiebbar angeordnet. Die zur Reihenschaltung dienenden Schaltmesser sind dabei im Mittelteil leitend, bestehen dagegen an beiden Enden aus Isolierstoff.With the tap changer according to the invention, in which the contact is produced by external pressure on a rail package, the switch can now be made to make a different furnace voltage in a fraction of the time previously required was. For this purpose, according to the invention, conductive switch blades are independent of one another between the contact bars for the individual, parallel and series connection of the Switching stages and their connection with the consumer arranged longitudinally displaceable. The switch blades used for series connection are conductive in the middle part, are made of insulating material at both ends.

An Hand der Zeichnung sei die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, ohne daß diese jedoch auf die Verbindung mit einem Ofentransformator beschränkt wird.The invention is based on the drawing one embodiment explained in more detail without, however, affecting the connection with a furnace transformer is restricted.

In Abb: i ist das Prinzip der Stufenschal '4 vorrichtung gemäß der Erfindung schemati dargestellt, während Abb. 2 die Anordnung des; selben vor einem Ofentransformator zeigt. ,fix' In Abb. i bedeutet i die Primärwicklung, 2 die Sekundärwicklung des Ofentransformators, die in dem Ausführungsbeispiel vier Spannungsstufen aufweist, deren Klemmen mit U V, U" V6, Ub Vb und U, V, bezeichnet sind. Von diesen ' Klemmen führen je zwei Kontaktschienen zu der Stufenschaltvorrichtung 3, deren kontaktgebende Teile die Bezeichnung der entsprechenden Klemmen am Transformator sowohl auf der Transformatorseite als auch auf der Ofenseite tragen. Zwischen je zwei dieser Teile, z. B. U und U, U und V usw., sind Isolierteile q. gelegt, die bei den verhältnismäßig kleinen Spannungen zwischen den einzelnen Spannungsstufen nicht übermäßig stark zu sein brauchen. Zur Herstellung der einzelnen Verbindungen dienen nun die Schaltmesser 5 und 6, von denen die Schaltmessen 5 vollständig aus leitendem Material, die Schaltmesser 6 dagegen nur in, der Mitte aus leitendem Material bestehen, während sie an den beiden Enden mit Isoliermaterial? versehen sind: Die Schaltmesser 6 liegen dabei stets zwischen zwei kontaktgebenden Teilen ungleichen Potentials, so daß je nach der Lage des Mittelstückes eine Wicklung mit der anderen verbunden ist oder nicht. In dem dargestellten Beispiel sind sämtliche Wicklungsgruppen in Reihe .geschaltet, beispielsweise auf Zoo Volt, wenn jede der Wicklungen 5o Volt liefert.In Fig: i the principle of the stepped scarf '4 device according to the invention is shown schematically, while Fig. 2 shows the arrangement of the; same in front of a furnace transformer shows. 'fix' In Fig. i, i denotes the primary winding, 2 the secondary winding of the furnace transformer, which in the exemplary embodiment has four voltage levels, the terminals of which are labeled UV, U "V6, Ub Vb and U, V. From these terminals lead two contact bars to the stage shifting device 3, the contact-making parts bear the name of the corresponding terminals on the transformer, both on the transformer side and on the furnace side. between each pair of these parts, z. B. U and U, U and V, etc. are Insulating parts q. Placed, which do not need to be excessively strong with the relatively low voltages between the individual voltage levels. The switching blades 5 and 6 are now used to make the individual connections, of which the switching blades 5 are made entirely of conductive material, the switching blades 6, however, only in, consist of conductive material in the middle, while they are provided at both ends with insulating material?: The switch blades 6 are st ets unequal potential between two contact-making parts, so that, depending on the position of the middle piece, one winding is connected to the other or not. In the example shown, all winding groups are connected in series, for example to zoo volts when each of the windings supplies 50 volts.

Der hierbei sich ergebende Strom fließt von der Klemme U des Transformators über das Schaltmesser 5, das zwischen den beiden Kontakten U der Schaltvorrichtung 3 liegt, zum Ofen und von hier zurück über das Schaltmesser 5 zwischen den Kontakten V" V, durch die Wicklung V, U, zum Kontakt U" von hier über das Schaltmesser 6 zum Kontakt Vb und damit zur Wicklung Vb Ub usw. bis zur Wicklung V U, womit der Stromkreis geschlossen ist. Wird nun zwischen zwei Kontakte mit verschiedenem Potential das Isolierstück 7 eines Schaltmessers 6 gebracht, so wird der Stromkreis an dieser Stelle sofort unterbrochen. Bei Betätigung mehrerer Schaltmesser in dieser Weise kann man nun die Wicklungen teilweise in Reihe und teilweise parallel oder alle parallel schalten, zweckmäßig verbindet man dazu noch die Kontaktschienen gleichen Potentials ofenseitig parallel miteinander. So erhält man z. B. eine Spannung von ioo Volt am Ofen, wenn man das Schaltmesser 6 mit seinem Isolierteil 7 zwischen die Kontakte Va und Yb bringt.The resulting current flows from the terminal U of the transformer via the switch blade 5, which is located between the two contacts U of the switching device 3, to the furnace and from here back via the switch blade 5 between the contacts V "V, through the winding V, U, to the contact U "from here via the switch blade 6 to the contact Vb and thus to the winding Vb Ub etc. to the winding VU, with which the circuit is closed. If the insulating piece 7 of a switch blade 6 is brought between two contacts with different potentials, the circuit is immediately interrupted at this point. When several switch blades are operated in this way, the windings can now be connected partly in series and partly in parallel or all in parallel; it is also advisable to connect the contact rails of the same potential in parallel with one another on the furnace side. So you get z. B. a voltage of 100 volts on the furnace, if you bring the switch blade 6 with its insulating part 7 between the contacts Va and Yb.

Zur Verschiebung eines Schaltmessers ist es dabei notwendig, daß das entsprechende Teil 4 der Isolierung, die die kontaktgebenden Teile voneinander trennt, entweder auf der Transformatorseite oder auf der Ofenseite oder auf beiden Seiten, je nach der Art der Schaltung; Fön seinem Platz entfernt wird. Jedes Schaltesser wird dabei von zwei Kontaktschienen #:hnfaßt, die die Hälfte der Schaltmesserstärke besitzen, so daß eine gute Strom- und Wärmeverteilung erzielt wird. Ist die Umschaltung ausgeführt, so wird durch starke Zusammenpressung aller Schienen für gute Kontaktgebung gesorgt.To move a switch blade, it is necessary that the corresponding part 4 of the insulation that separates the contact-making parts from each other, either on the transformer side or on the furnace side or on both sides, depending on the type of circuit; Hair dryer is removed from its place. Every switch eater is held by two contact bars, which are half the thickness of the switch blade so that a good distribution of electricity and heat is achieved. Is switching carried out, so all rails are pressed together for good contact taken care of.

In der Abb. i sind gestrichelt noch weitere Kontaktschienen 8 für einen zweiten Ofen dargestellt. Mit der Stufenschaltvorrichtung gemäß der Erfindung kann man einen Ofentransformator auch für wechselseitigen Ofenbetrieb umschalten. Man braucht dann zu diesem Zweck die Messer in axialer Richtung nur so weit zu verschieben, bis sie zwischen die kontaktgebenden Teile der Schienen des zweiten Ofens gelangen, worauf dann das Schienenpaket wie im vorigen Fall zusammengepreßt wird. Die Zusammenpressung selbst erfolgt sowohl auf der Transformator- als auch auf der Ofenseite durch Spindeldruck (Abb. 2). Das Schienenpaket 9 ruht dabei auf einer Unterlage io vor dem Transformator ii, aus dem die Kontaktschienen i2 in der angedeuteten Weise herausgeführt sind, während das entsprechende Schienenpaket der Ofenseite dahinter liegt.In Fig. I, further contact rails 8 are dashed for a second furnace is shown. With the tap changer according to the invention a furnace transformer can also be switched for alternating furnace operation. For this purpose you only need to move the knife in the axial direction so far, until they get between the contact-making parts of the rails of the second furnace, whereupon the rail package is pressed together as in the previous case. The compression itself takes place both on the transformer and on the furnace side by means of spindle pressure (Fig. 2). The rail package 9 rests on a base in front of the transformer ii, from which the contact rails i2 are led out in the manner indicated, while the corresponding rail package on the furnace side lies behind it.

Die Schaltmesser, die entweder gleitbar oder bei ganz schweren Ausführungen auf Rolleis gelagert sein- können, werden in Richtung ihrer Achse entweder vermittels an ihnen befestigter Zahnstangen oder sonstiger anderer geeigneter Verstellmittel verschoben. Auf eine ausführliche Darstellung der Verstellmittel wird verzichtet, da diese nicht unmittelbar zum Erfin- j dungsgegenstand gehören.The switch blades, which are either slidable or in the case of very heavy designs can be stored on Rolleis, are either mediated in the direction of their axis racks attached to them or other other suitable adjustment means postponed. A detailed description of the adjustment means is dispensed with, since these do not belong directly to the subject matter of the invention.

Ein besonderer Vorteil der Stufenschaltvorrichtung liegt in den äußerst geringen Abständen der Schaltmesser voneinander, wodurch sich eine gute Kompensation der magnetischen Felder ergibt, die bei den vorliegenden hohen Stromstärken nicht unbeachtlich sind.- Von großem Vorzug ist ferner die unter kürzestem Zeitaufwand erfolgende Bedienung der Stufenschaltvorrichtung und ihre vielfache Anwendungsmöglichkeit; so z. B. bei Drehstrom, wo sie mit denselben Bauteilen sinngemäß für die Sterndreieckschaltung benutzt werden kann.A particular advantage of the tap changer is the extremely small distances of the switch blades from each other, resulting in a good compensation of the magnetic fields results, which at the present high currents do not are insignificant.- Another great advantage is that it takes as little time as possible subsequent operation of the tap changer and its multiple uses; so z. B. with three-phase current, where they use the same components analogously for the star-delta connection can be used.

Claims

PATENT CLAIM: i. Step switching device for high currents, in particular for furnace transformers where contact is made by external pressure on a rail package is made, characterized in that conductive and partially senior Switch blades independently of one another between the contact rails for the individual, Parallel and series connection of the switching stages and their connection to the consumer are longitudinally displaceable @.

2. Step switching device according to Än-Spruch r, thereby characterized in that the switching knife (6) used for series connection is in the central part are conductive, but are made of insulating material (7) at both ends.

3. Step switching device according to claim r and 2, characterized in that all contact rails through removable insulating parts (q.) are separated from each other. q .. tap changer . according to claim r to 3, characterized in that the switch blades slide or stored on rollers and with special devices such. B. racks, for their Shift are provided. G. Step switching device according to claims z to q., Characterized characterized in that the switch blade for switching the transformer to a second Consumers are set up via a further contact bar package.