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Stufenschalter mit zwei Hauptschaltstellungen und vorübergehender,
die Unterbrechung des Laststromes vermeidender Zwischenschaltung von überschaltwiderständen
bei jedem Schaltschritt sowie wenigstens zwei unabhängig voneinander angeordneten,
vorzugsweise mit Druckkontakten versehenen Schaltern, insbesondere für Regeltransformatoren
Bei regelbaren Haupt- oder Zusatztransformatoren, die unter Last geschaltet werden
sollen, hat die Schalteinrichtung neben Hauptstellungen, in denen sie beliebig lange
stehen bleiben darf, auch Zwischen- oder Überschaltstellungen, durch die sie möglichst
rasch hindurchgeschaltet werden soll, bis wieder eine neue Hauptstellung erreicht
ist. Solche Zwischenschaltstellungen sind regelmäßig dann vorhanden, wenn beim Übergang
von der einen nach der anderen Hauptstellung ein Überschaltwiderstand eingeschaltet
wird und der Überschaltwiderstand aus wirtschaftlichen Gründen schwach bemessen
ist. Bei solchen Schalteinrichtungen sind in der Regel zwischen den den Hauptstellungen
entsprechenden Hauptkontakten mit den Widerständen verbundene Zwischenkontakte angeordnet,
in solchen Abständen, daß ein beweglicher Kontakt ohne Stromunterbrechung an der
Kontaktreihe entlang schleifen kann. Derartige Schalteinrichtungen fallen verhältnismäßig
verwickelt aus, auch erfordern sie eine verhältnismäßig große Antriebskraft. Bei
bekannten Schalteinrichtungen werden sämtliche Schalter, und zwar auch die die Überschaltwiderstände
schaltenden Kontakte an einem einzigen, gemeinsamen beweglichen Schaltteil angebracht.
Infolgedessen können die Hauptkontakte und die Widerstandskontakte nicht mit den
für ihre Schaltvorgänge erforderlichen verschiedenen Schaltgeschwindigkeiten unabhängig
voneinander gesteuert werden. Da die Schaltwege der Hauptkontakte und der Widerstandskontakte
miteinander addiert werden, erhält die bekannte SchalteinrichtunggroßeAbmessungen.
Außerdem erfordert eine derartige Schalteinrichtung infolge gemeinsamer Lagerung
der Hauptkontakte und der Widerstandskontakte an einem gemeinsam gesteuerten Schaltteil
große zu bewegende Massen und große Antriebskräfte.
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Die Erfindung hat unter anderem die Aufgabe, den Kraftbedarf solcher
Schalter herabzusetzen und ein Stehenbleiben der Schalteinrichtung in Zwischenstellungen
beim plötzlichen Versagen derAntriebsvorrichtung zu verhüten.
Die
Schalteinrichtung für Regeltransformatoren gemäß derErfindung hat wenigstens zwei
Hauptschaltstellungen, d. h: solche Stellungen der Schaltorgane, die dem Dauerbetrieb
dienen und wenigstens eine Zwischenschaltstellung für die vorübergehende Zwischenschaltung
eines Überschaltwi@derstandes.
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Erfindungsgemäß sind wenigstens zwei unabhängig voneinander angeordnete,
vorzugsweise nur mit Druckkontakten versehene Schalter vorgesehen, von denen bei
jedem Schaltvorgang der Schalteinrichtung der eine als Umschalter mit mindestens
einem beweglichen und zwei festen Kontakten für die Haüptschaltstellungen, der andere
als Einschalter des Überschaltwiderstandes in der Zwischenschaltstellüng dient.
Ein Spannwerksgetriebe (mit oder ohne Labillagen) schaltet die beiden Schalter in
an sich bekannter Weise selbsttätig nacheinander ohne Stromunterbrechung in der
Reihenfolge: Einschalten des Überschaltwiderstandes, Umschalten von einer Hauptstellung
in die andere oder umgekehrt. Zweckmäßig sind zwischen den beweglichen Teilen der
Schalter und der Antriebs-.vorrichtung sowohl Leergänge als auch mindestens ein
Spanmverksgetriebe vorgesehen, das aus einer Auslöse- bzw. Kippstellung, in der
das Spannwerk am stärksten geladen ist, unter Entladung des Spannwerkes in seine
Endstellungen strebt.
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Erfindungsgemäß werden die Schalter, die beim Übergang von der einen
nach der anderen Hauptstellung nacheinander betätigt werden sollen, mechanisch miteinander
gekuppelt, so daß man mit einer einzigen Antriebsvorrichtung auskommt. Damit trotz
der Kupphing die Schalter in der gewünschten Reihenfolge nacheinander betätigt werden,
sind die Steuer- bzw. Auslöseteile, :die Leergänge, die Labil- bzw. Auslösestellungen
der Spann-Werksgetriebe gegeneinander versetzt, oder es werden die Bewegungen der
einzelnen Schalter bzw. der ihnen vorgeschalteten Spannwerke verschieden stark,
beispielsweise durch Trägheitskräfte, Dämpfungsvorrichtungen o. dgl., verzögert.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
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Fig. i zeigt eine bekannte Schaltung für einen Zusatztransformator.
In dem Zug des Leiters i ist die Zusatzwicklung 2 eingeschaltet; die von der Erregerwicklung
3 induziert wird. Das eine Ende der Erregerwicklung ist mit dem Leiter 4 anderen
Potentials, das andere Ende mit dem beweglichen Kontakt 5 eines Schalters verbunden.
Von den drei feststehenden Kontakten 6 bis 8 dieses Schalters ist der eine 6 mit
dem Leiter i, der zweite 7 über den Überschaltwiderstand 9, der dritte 8 unmittelbar
mit dem Leiter verbunden. Die Kontakte haben solche Abstände und Breiten, daß der
bewegliche Kontakt 5 ohne Stromunterbrechung an der Kontaktreihe entlang geschaltet
werden kann: Der Schalter hat zwei Hauptstellungen, Kontakte 6 und B. In der gezeichneten
Hauptstellung, Kontakt 6, ist die Erregerwicklung 3 an Spannung gelegt, in der anderen
Hauptstellung, Kontakt 8, ist sie kurzgeschlossen. Durch die Zwischenstellung, Kontakt
7, bei der der verhältnismäßig schwach bemessene Widerstand 9 eingeschaltet ist,
soll der Schalter möglichst rasch hindurchbewegt werden, damit der Widerstand nicht
verbrennt. Ein solcher Schalter erfordert für den Antrieb eine verhältnismäßig große
Kraft.
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Nach der Erfindung wird dieser Schalter in zwei Schalter mit den beweglichen
Kontakten io, 2o (Fig.2), die nacheinander beim Übergang von der einen nach der
anderen Hauptstellung in ununterbrochener Folge geschaltet werden, aufgelöst: Der
Kontakt i i des einen Schalters ist mit dem Leiter i, der andere Kontakt 12 unmittelbar
mit dem Leiter 4 verbunden. Der Kontakt 22 des anderen Schalters ist über den Widerstand
9 mit dem Leiter 4 verbunden; der Schalter hat außerdem noch einen Leerkontakt oder
Anschlag 2i. Die beweglichen Kontakte io, 2o der beiden Schalter sind unmittelbar
elektrisch verbunden.
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Geschaltet wird in der Weise, daß zunächst der Schalter 2o von dem
Anschlag 21 auf den Kontakt 22 umgelegt, die Erreger-Wicklung 3 also über den Widerstand
9 geschlossen wird, hierauf der Schalter io von dem Kontakt i i unter Abschaltung
der Wicklung 3 vom Leiter i auf den Kontakt i ä unter Kurzschluß der Wicklung 3
in ununterbrochener Folge umgelegt wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 hat der Schalter io in jeder Hauptstellung
Kontaktschluß; man kann, wie Fig. 3 zeigt, auch den Schalter io noch in zwei. Einzelschalter
ioi, io2 auflösen, von denen jeder nur eine Hauptstellung mit Kontaktschluß hat.
Die Schalter ioi, io2 können dabei ohne weiteres gemeinsam betätigt werden (Kupplung
1o3).
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Die Fig. 4 bis iö zeigen verschiedene Getriebeausführungen.
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In .den Fig. 4 und 5 und 7 bis io, die der Ausführungsform nach Fig.2
entsprechen, werden beim Hinschalten zuerst die Kontakte 2o, dann die Kontakte io,
beim Rückschalten zuerst die Kontakte i o, dann die Kontakte 20 nacheinander betätigt.
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In Fig: 6, die der Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht, wird beim
Hinschalten zuerst der Kontakt 2o, beim Rückschalten die
Kontakte
ioi, rot und dann der Kontakt 2o betätigt.
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In Fig. 4. sind die gesteuerten Kontakte io, 2o durch den Teil
30 mechanisch miteinander gekuppelt. Der Teil 30 wird beim Schalten
ruckartig bewegt. Zwecks Erzielung der gewünschten Schaltfolge ist zwischen dem
nichtgesteuerten Kontakt i i und dem Festpunkt iio eine als Leergang wirkende Feder
i i i. angeordnet, die um ein bestimmtes Stück a den Kontakt i i in den Schaltweg
des Kontaktes io vordrängt. Entsprechendes gilt für den Kontakt 22. Die Zwischenschaltung
der Feder bewirkt, daß zunächst auch noch nach Beginn der Schaltbewegung im Sinne
des eingezeichneten Pfeiles der Stromschluß zwischen den Kontakten io und i i erhalten
bleibt, bis die Kontakte 20, 22 miteinander in Berührung kommen, dann erst der Strornschluß
zwischen den Kontakten io und ii unterbrochen und zwischen den Kontakten io und
12 dafür hergestellt wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind die Federn i i i zwischen
den gesteuerten Kontakten io; 2o und ihren durch den Teil 30 gekuppelten Steuerteilen
angeordnet.
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Die Ausführungsform der- Fig. 6 entspricht im wesentlichen der der
Fig.5, nur ist hier entsprechend der Fig. 3 der Schalter mit dem gesteuerten Kontakt
io in zwei Schalter mit den gesteuerten Kontakten ioi, io2 aufgelöst, wobei sich
für den einen Schalter (Kontakt 102) die Zwischenschaltung einer Feder erübrigt.
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In Fig. 7 sind die gesteuerten Kontakte io, 2o mit Spannwerksgetrieben
verbunden zu denken.
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Zwei verschiedene Ausführungsformen eines Spannwerksgetriebes sind
im Schema in den Fig. i i und 12 dargestellt.
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In Fig. li ist der Kontakt io an einem Kipphebel 40, der zwischen
den als Endanschlägen dienenden Kontakten 11, 12 hin und her bewegt werden
kann, gelagert. An dem Hebel, dessen Drehpunkt mit 41 bezeichnet ist, ist bei 42
das eine Ende einer Feder 43 eingehängt, deren anderes Ende an einem Festpunkt 4.4.
angebracht ist. Die Feder 43 ist dann am stärksten gespannt, wenn die Punkte 41,
42 und 4.4. auf einer Geraden liegen. Dies ist der Fall, wenn der Arm 40 die durch
die strichpunktierte Linie 45 angedeutete Lage einnimmt. In dieser Lage ist das
Getriebe im labilen Gleichgewicht. Durch den geringsten Anstoß nach der einen oder
anderen Seite wird es zum Umschlagen veranlaßt, wobei der Hebel 40 unter teilweiser
Entspannung der Feder 43 gegen den einen oder anderen der beiden Kontakte i i, 12
gedrängt wird. Im Ausführungsbeispiel der Fig. i i wird der Hebel 4o durch eine
Federkraft aus der Labilstellung gedrängt. Statt der Federkraft kann aber auch die
Zugkräft eines Magnets, eine Schwerkraft, ein pneumatisches Getriebe verwendet werden.
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Bei der anderen Ausführungsform nach Fig. 12 ist das eine Ende der
Feder an einen in Richtung des eingezeichneten Pfeiles beweglichen Teil 46 angebracht.
Der Hebel 40 ' wird in den beiden Endstellungen (Kontakte i i, I2) von den Klinken
47, 48 verriegelt, die durch Steuerteile 49, 5o des beweglichen Teils 46 ausgerückt
werden können.
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Das Getriebe arbeitet in der Weise, daß bei Verschiebung des Teils
46 im Sinne des Pfeiles unter Spannung der Feder 43 zunächst die Richtung des auf
den Hebel4o ausgeübten Federdrehmomentes geändert wird, hierauf durch den Steuerteil49
die Klinke 47 ausgelöst wird, so daß der Hebel 40 unter teilweiser Entspannung der
Feder .13 in die strichliniert gezeichnete Lage klappt.
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Bei den Spannwerksgetrieben ist gemeinsam, daß sie zwei Endstellungen,
eine Kipp-bzw. Auslösestellung haben, daß in der Kipp-bzw. Auslösestellung die Feder
stärker gespannt ist als in der Endstellung, die Hebel also unter Entspannung der
Feder in die Endstellungen gedrängt werden. Statt der Feder kann auch ein Fallgewicht
verwendet werden, das beim Übergang von der einen Endstellung in die Kipp- bzw.
Auslösestellung gehoben wird und sich beim Übergang von der Kipp- oder Auslösestellung
in die andere Endstellung senkt.
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In Fig. 7 sind die Kontakte io, 2o mit Labilgetrieben gemäß Fig. i
i verbunden zu denken. Die Kipplagen der Getriebe sind mit 45 bezeichnet. Die Kontakte
r o, 2o werden bei der Hinschaltung durch die Steuerteile 103, 203,
bei der Rückschaltung durch die Steuerteile io4, 204 angetrieben. Die Steuerteile
103, io4 sind um eine gewisse Strecke a gegen die Steuerteile 203, 204 versetzt.
Um dieselbe Strecke sind die zwischen j den Steuerteilen und den Kontakten vorhandenen
Leergänge gegeneinander versetzt. Die Steuerteile sind durch den Teil
30 miteinander gekuppelt. Dieser Teil wird' ruckartig bewegt und klappt bei
der Bewegung im Sinne des eingezeichneten Pfeiles zunächst den Kontakt 2o, dann
den Kontakt i o um. Bei der Bewegung im entgegengesetzten Sinne wird zunächst der
Kontakt io, dann der Kontakt 2o umgeklappt.
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Statt der Labilgetriebe nach Fig. i i mit labilen Mittelstellungen
45 können auch Getriebe nach Fig. 12 mit Auslösestellungen oder ähnlich arbeitende
Spannwerksgetriebe verwendet werden.
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In Fig. 8 werden die Kontakte io, 2o über Leergänge b von mit den
Teilen 105, 205 verbundenen,
der Einfachheit halber in der
Zeichnung weggelassenen Spannwerksgetrieben gesteuert. Die Teile io5, 2o5 werden
ebenso wie in Fig. 7 durch gegeneinander versetzte Steuerteile bewegt.
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In Fig. 9 wird die bei der Entladung des einen Spannwerks frei werdende
Energie für die Auslösung bzw. Kippung des anderen Spannwerks mit ausgenützt. Zu
diesem Zwecke sind die Abstände zwischen den Steuerteilen 103, 104 bzw. 203, 204
für Vorwärts- und Rückwärtsschaltung kleiner gemacht als die Entladewege der mit
den Teilen io5, 2o5 verbundenen Spannwerke. Es wird infolgedessen bei der Entladung
des einen Spannwerkes der eine Teil 30 mitgenommen, der wieder den Teil 105
des anderen Spannwerkes mitnimmt.
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Der Vorgang spielt sich dabei folgendermaßen ab: Bei Bewegung des
Teiles 30 im Sinne des eingezeichneten Pfeiles wird zunächst der Teil 2o5
unter Leergang gegen den Kontakt 2o mitgenommen und, nachdem die Strecke a zurückgelegt
ist, auch der Teilios unter Leergang gegen den Kontakt io. Sobald der Teil 2o5 die
Labillage erreicht - dies ist der Fall, wenn seine Mitte mit der Linie 45 zusammenfällt
-, klappt er unter Entladung des Spannwerkes im Sinne des eingezeichneten Pfeiles
nach rechts und nimmt dabei den Kontakt :2o mit, bis dieser den Kontakt 22 erreicht.
Er trifft dabei auch auf den für die Rückwärtssteuerung bestimmten Steuerteil 204
und nimmt infolgedessen auch den Teil 30 mit, der mittels des Steuerteils
103 den schon vorher der Kippstellung 45 genäherten Teil 105 zum Kippen bringt,
wobei der Teil 105 auch den Kontakt io zum Kontakt i2 bewegt. Entsprechendes gilt
für die Rückwärtsschaltung.
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Damit die bei der Entladung des einen Spannwerkes frei werdende Energie
besser für die Kippung des anderen Spannwerkes ausgenutzt werden kann, ist zwischen
deni Teil 30 und der Antriebsvorrichtung 31 des Schaltgetriebes ein Leergang
b eingeschaltet. Auf diese Weise wird verhütet, daß ein Teil der Entladungsenergie
für die Beschleunigung der Antriebsvorrichtung verlorengeht.
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Die Fig. io stimmt in der Hauptsache mit der Fig. 9 überein, nur mit
dem Unterschied, daß hier statt der Steuerteile 103, 104, 203, 2o4 die Kippstellungen451,
452 dermit denTeilen 105, 205 verbundenen Spannwerke versetzt sind. Die Kippstellung
des Teiles 2o5 liegt dem Anschlag 2i näher als die Kippstellung des Teiles i o5
dern Kontakt i i. Bei Bewegung im Sinne des eingezeichneten Pfeiles kommt deshalb
der Teil 2o5 früher zum Kippen als der Teil io5. In Fig. 13 ist in perspektivischer
Ansicht eine mehr konstruktive Ausführungsform eines Getriebes dargestellt, das
in der Hauptsache dem Schema der Fig. io entspricht. Hier sind die der Einfachheit
halber weggelassenen gesteuerten Kontakte io, 2o über Stangen io6, 2o6 mit den Scheiben
ioo, Zoo gekuppelt. Die Labilfedern 107, 207 drängen dabei die Scheiben und damit
die gesteuerten Kontakte in die eine oder andere Stellung; die Labilstellungen sind
durch die Linien ä.53 angedeutet.
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Die Scheiben ioo, Zoo werden mit einem gewissen Leergang durch Steuerfinger
der Läbilgetriebescheiben io5, Zo5 mit denLabilfedern 2o5o, 2o51 angegriffen. Die
Labilstellungen 451, 452 sind gegeneinander um den Winkel a versetzt, und zwar erreicht
bei Drehung im Uhrzeigersinn der Teil ,205 früher die Labilstellung als der Teil
io5. Die Scheiben 105, 2o5 werden mit gewissenLeergängen durch Finger der Scheiben
301, 302
angegriffen. Nur diese Scheiben sind fest auf der Welle 3o
angebracht, alle übrigen Scheiben dagegen lose. Die Scheibe 301 wird mit einem gewissen
Leergang von einem schleichend bewegten Teil 31 angetrieben, z. B. von einem Synchronkleinmotor.
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Das Getriebe arbeitet auf folgende Weise: Bei der Drehung des Teiles
31 im Sinne des eingezeichneten Pfeiles wird über die Scheibe 301 die Scheibe
105 unter Leergang gegen die Scheibe ioo mitgenommen, ferner auch über die
Welle 3ö durch die Scheibe 302 die Scheibe 205 unter Leergang gegen die Scheibe
Zoo. Die Schalter bleiben also zunächst in Ruhe. Sobald der Teil 2o5 die Labillage
452 erreicht, kippt er in der Bewegungsrichtung durch und wirft unter Ausgleich
des Leerganges über die Scheibe Zoo und die Schubstange2o6 den einen Schalter herum.
Ferner nimmt Teil 205 unter Ausgleich der dazwischenliegendenLeergänge bei der Entspannung
der Feder 2o5o über die Scheibe 3o2 die Welle 30 und die Scheibe
301
mit, außerdem noch die Scheibe io5 bis über die Kippstellung 451, und
zwar unter Leergang der Scheibe 301 gegen den Antriebsteil 31. Es entspannt sich
nunmehr auch die zweite Läbilfeder 2,051 und wirft unter Ausgleich des Leerganges
über die Scheibe ioö und die Stange io6 auch den zweiten Schalter in .die neue Stellung.
Bei dem Umlegen der Schalter werden auch jeweils die Getriebe mit den Labilfedern
107, 2o7 durch dieKippstellungen453 hindurchbewegt. Bei der Rückwärtsschaltung,
bei der der Teil 3,1 entgegengesetzt dem eingezeichneten Pfeil bewegt wird; gilt
entsprechendes, nur kommt hier zuerst der Teil io5, dann der Teil 205 zum Kippen.
Die
Schaltung kann durch Zeitwerksmotoren vollzogen werden, so daß die Einrichtung mit
einer gewissen Verzögerung arbeitet und nicht alleSpannungsschwankungen dasSchalten
von Regelstufen verursachen. Dadurch wird sowohl ein ruhiger Betrieb gewährleistet,
als auch die Abnützung,der Regelwerksteile und Kontakte auf das unbedingt erforderliche
Mindestmaß beschränkt. Als Zeitwerksmotoren können z. B. mit konstanter Drehzahl
umlaufende Synchronmotoren, elektrisch aufgezogene Uhrwerksmotoren und ähnliche
Antriebe verwendet werden, die von ihrem ersten Bewegungsbeginn bis zum Schalten
des Regelwerkes eine konstante, gegebenenfalls einstellbare Zeitspanne brauchen.
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Wenn mit der Schalteinrichtung gemäß der Erfindung die Stufen eines
mit Wicklungsanzapfungen versehenen Transformators zu schalten sind, erhält die
Einrichtung vorteilhaft die in Fig 1q. dargestellte Ausführungsform.
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Mit a ist die Primärwicklung, mit
b die mit Anzapfungen c versehene
Sekundärwicklung eines Stufentransformators bezeichnet.
d und
e sind
die Zuleitungen zur Sekundärwicklung b. In die Leitung e ist dieUmschaltvorrichtung
feingeschaltet; sie besteht aus den Schaltern g, h, an deren einem feststehenden
Kontakt der Überschaltwiderstand k angeschlossen ist, während der andere feststehende
Kontakt zu je einer Anzapfleitung führt. Zur Betätigung der Schalter g, h sind deren
bewegliche Kontakte je an einen um den feststehenden Punkt x bzw. y drehbaren Kniehebel
L bzw. m angeordnet, der durch eine vertikal geführte Steuerstange n bzw. o betätigt
wird. Die Betätigung erfolgt durch die Schlitze p,
q in der Schiene r, die
Führungen für die Steuerstangen n bzw. o bilden. Die Schiene wird bei der in der
Zeichnung dargestellten Stellung der Schalteinrichtung in der Pfeilrichtung P bewegt.
Da der Abstand A der Krümmung des Schlitzes p von dem Angriffspunkt an der Steuerstange
n größer ist als der Abstand B der Krümmungsstelle des Schlitzes q von dem Angriffspunkt
an der Steuerstange o. wird bei Bewegung- den
triebe arbeitet in der Weise, daß bei Verschiebung des Teils t im Sinne des Pfeiles
unter Spannung der Labilfeder zunächst. die Richtung des auf den Labilhebel ausgeübten
Federdrehmoments geändert wird, hierauf durch den Steuerteil
v die Klinke
u ausgelöst wird, so daß der Labilhebel unter teilweiser Entspannung der Labilfeder
umklappt.
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In diesem Ausführungsbeispiel kommt überdies zum Ausdruck, daß die
Zwischenkontaktgabe der Schalteinrichtung auch durch Änderung der Kontaktgabe eines
Umschalters erzielt werden kann.