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Stufenregeleinrichtung für Transformatoren od. dgl., insbesondere
schnell zu schaltende Triebfahrzeugtransformatoren für Einphasenwechselstrom 16'/3
Hz, mit schleichend bewegtem Stufenwähler und unter Strom sprunghaft schaltendem
Lastschalter Bei unter Last schaltenden Stufenregeleinrichtungen für Transformatoren
od. dgl. werden die Schaltaufgaben meist auf zwei Gerätearten verteilt, auf einen
sprunghaft unter Last bewegten Lastschalter, der jeweils von Stufe zu Stufe umschaltet,
und auf einen meist schleichend und stromlos bewegten Stufenwähler, der die Lastschalterkontakte
an den einzelnen Stufen entlang schaltet. Der Lastschalter arbeitet meist tnit sogenannten
Überschalthilfen, Überschaltwiderständen mit Hilfskontakten, in der 13ewegungsl)llase
gegen den Lastschalter verschobenen Widerstandsschaltern od. dgl., um das @therschaltett
von Stufe zu Stufe zu erleichtern und um die bei vorübergehender Überbrückung aufeinanderfolgender
Stufen fließenden Ausgleichsströme zu begrenzen.
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Bei den bekannten Stufenregeleinrichtungen sind die feststehenden
Stufenwählerkontakte an die `Vicklungsanzapfungen angeschlossen, der Lastschalter
liegt zwischen den beweglichen Stufenwälilerkontakten und der Lastleitung. Da der
Lastschalter dauernd den vollen Betriehsstrom führt, muß er entsprechend kräftig
gebaut sein, insbesondere genügend große und mit genügendem Druck aufeinandergepreßte
Kontakte haben. Bei häufiger Schaltung, also z. B. beim Betrieb von
Regeltransformatoren
für Triebfahrzeuge, werden zudem die Lastschalterkontakte in kurzer Aufeinanderfolge
durch den Schaltlichtbogen erhitzt und müssen deshalb entsprechend gekühlt werden.
Das gleiche gilt für die Überschalthilfen, die wegen der fortgesetzten Schaltbeanspruchungen
entsprechend stärker ausgelegt werden müssen. Alles dies trägt dazu bei, daß der
Lastschalter verhältnismäßig groß wird und mit großen Kräften arbeiten muß, einerseits
um die größeren Kontaktmassen programmäßig zu bewegen, anderseits um die erforderlichen
hohen Kontaktdrücke zu erzeugen.
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Bei den bekannten Stufenregeleinrichtungen ist die Regelgeschwindigkeit
begrenzt, weil zwischen zwei Schalthandlungen immer wieder das Spannwerk des Lastschalters
geladen werden muß und die Schaltteile. nur mit beschränkter Geschwindigkeit bewegt
werden können, wenn nicht der programmäßige Ablauf des Schaltvorgangs gestört werden
soll.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der Lastschalter sowie
seine Kontakte, Kraftspeicher und Schalthilfen kleiner bemessen werden können, daß
insbesondere ein an sich für kleinere Schaltleistungen gebauter Lästschalter mit
wesentlich größeren Strömen belastet werden kann, wenn man nicht alle Stufenschaltungen
durch ein und denselben Lastschalter ausführt, sondern eine Reihe von sprunghaft
betätigten Lastschaltern. vorsieht, die an eine Reihe von Anzapfungen einer Feinstufenwicklung
und an eine Reihe von Stufenwählerkontakten geschaltet ist, und dabei die Zusammenarbeit
der Lastschalter mit dem Wähler durch ein Schaltgetriebe so gestaltet, daß ein Lastschalter
den anderen ablöst. Hierzu überbrückt der Stufenwähler vorübergehend aufeinanderfolgende
Kontakte und verläßt jeweils den einen Kontakt, nachdem einer der Lastschalter diesen
mit dem folgenden Stufenkontakt kurzgeschlossen hat. Diese aus der Feinstufenwicklung,
der Lastschalterreihe und dem Wähler bestehende Schalteinheit tritt gemäß der Erfindung
an die Stelle eines einzigen bisher für das Umschalten einer Stufe vorgesehenen
Lastschalters. Die Feinstufe.n.wicklung erhält so viele Anzapfungen, daß der Scheitelwert
der stationären Spannung einer Feinstufe kleiner als die Zündspannung des Schaltlichtbogens
ist. In den Haupt- oder Dauerstellungen sind die zwei Enden der Feinstufenwicklung
durch einen Hilfsschalter unmittelbar mit dem Verbraucher, z. B. den Fahrmotoren,
verbunden- Die Schalteinheit führt in dieser Stellung keinen Strom. Daher brauchen
die Feinstufenwicklung, die Lastschalter und Wählerkontakte der Schalteinheit nur
für kurzzeitige Belastung durch die Betriebsströme ausgelegt zu sein.
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Am besten erhalten die Lastschalter der Schalteinheit einen gemeinsamen
Antrieb mit in der Bewegungsphase gegeneinander versetzten Gliedern, also z. B.
eine Kurbelwelle mit gegeneinander versetzten Kurbeln. In an sich bekannter Weise
kann der Lastschalterantrieb gleich den Antrieb für den Wähler der Feinstufenwicklung
mit übernehmen, um so die richtige Reihenfolge der einzelnen Schaltakte zu sichern.
Der Antrieb für die Lastschalter ist zweckmäßig so gestaltet, daß die Lastschalter
beim Durchregeln im positiven oder negativen Sinne zwischen je zwei wirksamen, unter
Last ausgeführten Schaltschritten einen Leerschritt ausführen, damit sie für die
neue Schaltung vorbereitet sind. Statt dessen kann man aber auch zwischen den Feinstufenanzapfungen
und den Lastschalterkontakten eine Reihe von stromlos zu betätigenden Umpolschaltern
anordnen, die den Lastschalter jeweils zwischen zwei wirksamen Schritten umpolen
und ihn dadurch für die neue Schaltung vorbereiten. Arbeitet der Lastschalter mit
Überschalthilfen, z. B. Überschaltwiderständen und Zwischenkontakten, dann würde
bei dem oben angegebenen Leerschritt der Widerstand vorübergehend zwei Wicklungsstufen
überbrücken, es würde also nicht stromlos geschaltet. Um dies zu verhüten, ist während
des Leerschrittes die Überschalthilfe abgeschaltet. Der Lastschalter wird so bei
dem Leerschritt auch von keinem Ausgleichsstrom belastet, außerdem werden seine
Kontakte und Überschaltmittel geschont.
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Die aus Feinstufenwicklung, Lastschalterreihe und Wähler bestehende
Schalteinheit tritt, wie oben erwähnt, an die Stelle des einzigen Lastschalters
bei den bekannten Stufenregeleinrichtungen. Sie kann mit Wählern zusammenarbeiten,
bei denen die beiden beweglichen Kontakte in Grund- bzw. Betriebsstellung auf einer
Anzapfung der Regelwicklung ruhen und je den halben Betriebsstrom führen. In diesem
Falle ist die Feinstufenwicklung der Schalteinheit in zwei Hälften unterteilt. Sie
läßt sich aber auch mit ungeteilter Feinstufenwicklung für Wähler verwenden, bei
denen in der Betriebsstellung nur der eine bewegliche Kontakt eingeschaltet ist
und den vollen Strom führt.
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Die Erfindung bietet u. a. folgende Vorteile: Die Lastschalterkontakte
sind nur kurzzeitig stromführend. Alle Schaltvorgänge laufen unter der Wirkung der
Kraftspeicher mit vorgegebener Geschwindigkeit ab. Dabei treten nur sehr kurzlebige,
d. h. einige Millisekunden dauernde, lediglich durch Ausgleichsvorgänge bedingte
Lichtbogen auf, der Kontaktabbrand wird somit sehr klein. Die Dauer des Umschaltvorganges
braucht nicht auf die Frequenz des Betriebsstromes abgestimmt zu sein. Die Kontakte
der Lastschalter und die Schalthilfen können in der Betriebspause zur Ruhe kommen
und abkühlen. Jeder Lastschalter kann für die neue Schaltung vorbereitet werden,
insbesondere steht genügend lange Zeit für die Aufladung seines Kraftspeichers zur
Verfügung, trotz einer weit größeren Regelgeschwindigkeit, als sie bei Verwendung
nur eines Lastschalters erzielt werden könnte. Die Lastschalter lassen sich sowohl
mit Rücksicht auf die Strombelastung, also auch auf Abbrand und Umschaltzeit, wesentlich
kleiner bauen als bei der bisher bekannten Anordnung, bzw. kann man einen für eine
bestimmte Schaltleistung und höhere Frequenz des Betriebsstromes bemessenen Lastschalter
für wesentlich höhere Stromstärken und die niedere' Ferquenz des Bahnstromes verwenden.
Dadurch
ergeben sich niedriger Verschleiß und kleines Gewieht.
Beide Vorteile haben gerade bei Regeleinrichtungen für Triebfahrzeuge größere Bedeutung.
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Die Erfindung sei an Hand von in der Zeichnung dargestellten Beispielen
näher erläutert: In Fig. i ist schematisch die Stufenregeleinrichtung in einer besonders
einfachen Ausführungsform dargestellt. Zwischen den Klemmen A und B wird die nicht
geregelte Spannung einer Transformatorregelwickiung C mit Anzapfungen D zugeführt.
Zwischen den Klemmen E und F wird die geregelte Spannung abgenommen. Die Enden und
Anzapfstellen der Wicklung C sind an eine Reihe von Kontakten i bis 8 angeschlossen.
Eine Reihe von Lastschaltern I bis VII mit den feststehenden Kontakten ,i bis 8
und den sprunghaft bewegten Kontakten 12, 23 usw. ist zwischen den Anzapfstellen
D und einer Reihe von feststehenden Stufenwählerkontakten io bis 70 eines Stufenwählers
W eingeschaltet. 9 ist der bewegliche Kontakt des Stufenwählers, der schleichend
an den feststehenden Stufenwählerkontakten io bis 7o entlang geschaltet wird.
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Der Lastschalter I ist mit seinem sprunghaft bewegten Kontakt 12 an
den Stufenwählerkontakt io angeschlossen und kann zwischen den feststehenden Kontakten
i und 2 umschalten. Entsprechendes gilt für die übrigen Lastschalter.
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DieAnordnung arbeitet folgendermaßen: Der bewegliche Kontakt 9 des
Stufenwählers W überbrückt bei einer Bewegung im Pfeilsinn zur Höherregelung der
Spannung die Stufenwählerkontakte 20 und 3o, nachdem der Lastschalter II von dem
feststehenden Kontakt 2 auf den feststehenden Kontakt 3 umgeschaltet und dadurch
die Stufenwählerkontakte 20 und 3o kurzgeschlossen hat. Dann verläßt der bewegliche
Kontakt 9 des Stufenwählers W den Stufenwählerkontakt 20 und steht auf dem neuen
Stufenwählerkontakt 3o. Bei diesem Schaltvorgang arbeitet der bewegliche Stufenwählerkontakt
9 zwar nicht stromlos, denn er muß ja den Laststrom von den Lastschaltern Il und
III auf den Lastschalter III allein umlegen. Da aber die Stufenwählerkontakte 20
und 30 beim Umschalten kurzgeschlossen sind und der kurzgeschlossene Stromkreis
keine merkliche Induktivität enthält, entsteht beim Ablaufen des beweglichen Kontaktes
9 des Stufenwählers W von dem Stufenwählerkontakt 2o keine Spannung, die einen Lichtbogen
zünden könnte. Der Stufenwähler W arbeitet also abbrandfrei.
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Kurz darauf springt der Lastschalter III von dem feststehenden Kontakt
3 auf den feststehenden Kontakt 4. Der bewegliche Kontakt 9 des Stufenwählers W
überbrückt danach die Stufenwählerkontakte 30 und 40 und verläßt schließlich
den Stufenwählerkontakt 30 usw.
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Beim Herabregeln der Spannung ist die Schaltfolge umgekehrt. Stufenwähler
und Lastschalter können einen gemeinsamen Antrieb haben, der den Stufenwähler W
schleichend bewegt, die Lastschalter in entsprechender Reihenfolge jedoch sprunghaft.
Der Antrieb kann vor jeder Schalthandlung eines Lastschalters ein Spannwerk des
Lastschalters aufladen und dann den Schalter auslösen; dürchkippen od. dgl., wie
dies bei Lastschaltern an sich allgemein bekannt ist. Bei Verwendung eines gemeinsamen
Antriebes für beide Schalterarten wird zwischen der Antriebswelle für die Lastschalter
und dem Antrieb für den Stufenwähler ein Leergang eingeschaltet, der dem Umladeweg
des Kraftspeichers bei Umkehr der Regelbewegung entspricht.
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Fig.2 zeigt grundsätzlich das Schaltbild eines Lokomotivtransformators.
Zwischen einer Fahrleitung 13 und Erde 14 wird die Spannung für den nicht näher
bezeichneten Transformator abgenommen. Die Anordnung setzt sich aus einer Grobregeleinrichtung
15 und einer Feinregeleinrichtung 16 zusammen, die je durch einen Transformator
mit entsprechenden Anzapfungen und Schalteinrichtungen gebildet werden, doch können
die beiden Transformatoren auch irgendwie zusammengebaut sein, z. B. einen gemeinsamen
Eisenkern haben. Ein Teil der Wicklung der Grobregeleinrichtung 15 ist mit grobstufigen
Anzapfungen versehen, die je an ein Paar von Kontakten 17 eines Grobstufen-Wählers
18 angeschlossen sind. Der Grobstufenwähler 18 hat zwei bewegliche Kontakte 24 und
25, die nacheinander jeweils stromlos auf die neue Anzapfung umgeschaltet werden.
Da solche Anordnungen an sich bekannt sind, sollen sie hier nicht näher erläutert
werden. Die beweglichen Kontakte 24 und 25 des Grobstufenwählers 18 sind mit dem
Anfang 26 und dem Ende 27 einer in zwei Abschnitte G und H unterteilten Feinstufenwicklung
der Feinregeleinrichtung 16 verbunden. Die Feinregeleinrichtung 16 ist in Fig. 3
nochmals für sich in vergrößertem Maßstab dargestellt. Die der Fig..a entsprechenden
Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der bewegliche Kontakt 9 des
Stufenwählers, hier Feinstufenwählers W (Fig. 3), ist über einen Schalter 28 mit
dem oder den Fahrmotoren 29 verbunden, die einpolig an Schiene bzw. Erde 14 liegen.
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Die Schaltanordnung hat Zwischenstellungen, die nur vorübergehend
eingeschaltet sind, und Dauer-oder Hauptstellungen, mit denen längere Zeit gefahren
wird. Diese Hauptstellungen nimmt die Anordnung dann ein, wenn der Fahrmotor an
das Potential einer Grobstufe angeschlossen ist, die Feinregeleinrichtung 16 (Fig.
2) mit ihren Wicklungsabschnitten G und H also nicht belastet ist. In den Hauptstellungen
stehen die Kontakte 24 und 25 (Fig. 2) auf der gleichen Grobstufe. In diesen Stellungen
wird jeweils der Schalter 28 geschlossen und dadurch die gesamte Feinregeleinrichtung
16 überbrückt bzw. abgeschaltet, so daß ihre Kontakte entlastet sind. Die Feinregeleinrichtung
16 arbeitet im wesentlichen wie die der Fig. i, nur müssen hier die Lastschalter
zwischen zwei wirksamen, unter Last ausgeführten Schalthandlungen einen Leerschritt
ausführen. Dies wird an Hand der Fig.4, die gleichzeitig weitere Einzelheiten der
Lastschalter zeigt und auch den gemeinsamen Antrieb erkennen läßt, näher erläutert.
Die
Lastschalter I bis VII sind hier in an sich bekannter Weise als doppelte Kniegelenkschalter
ausgeführt. Das mittlere Glied des Kniegelenks ist durch eine Spannwerksfeder 35
mit einem schleichend bewegten Schieber 36 in an sich bekannter Weise verbunden,
der ebenfalls in an sich bekannter Weise auch das Ausklinken der Kniegelenke bei
gespannter Speicherfeder und somit das Durchkippen der Schalter herbeiführt. Der
Schieber 36 wird über eine Stange 37 von einer Kurbel 38 einer Kurbelwelle 39o angetrieben.
Am Kniegelenk sind zwei Hauptkontakte 121 und 122 und ein Hilfskontakt 39 angebracht.
Die Hauptkontakte 121 und 122 arbeiten mit den Festkontakten i und 21 zusammen,
der Hilfskontakt 39 mit einem Widerstandskontakt 43, und zwar in der Weise, daß
er ihn jeweils beim Durchkippen des Schalters vorübergehend berührt und dadurch
zwischen die Festkontakte i und 21 vorübergehend einen Überschaltwiderstand 44 einschaltet.
Ein schleichend bewegter Widerstandsumschalter 46 legt den Widerstand 44 jeweils
auf denjenigen festen Hauptkontakt i bzw. 21 um, auf den der Schalter umgeschaltet
werden soll. In dem Widerstandskreis ist an den Kontakten a und b eine Unterbrechungsstelle
vorhanden, die durch einen auf einer Welle 47 sitzenden Schaltarm 48 überbrückt
werden kann. Die Unterbrechungskontakte a und b sind zusammen mit entsprechenden
Unterbrechungskontakten für die übrigen Lastschalter II bis VII auf einem Kontaktkreis
K angeordnet. Die Kontaktanordnung der übrigen Lastschalter stimmt mit der für Lastschalter
I geschilderten überein. Bauform und Wirkungsweise eines solchen Lastschalters sind
an sich bekannt und brauchen deshalb im einzelnen nicht näher erläutert zu werden.
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Die Kurbelwelle 39o, die durch einen Motor 49 angetrieben wird, treibt
über ein Zahnradvorgelege 53 und über ein Leergangsgetriebe 54 die Welle 47 an.
Auf dieser sitzen außer dem Schaltarm 48 noch ein den beweglichen Kontakt 9 des
Stufenwählers W tragender . Schaltarm 55 und Schaltarme 57, die die beweglichen
Kontakte des Schalters 28 tragen. Die Welle 47 treibt ferner, was in Fig. 4 der
Einfachheit halber weggelassen ist, das Getriebe für den Grobstufenwähler 18 (Fig.
2) an.
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Die Kurbeln 38 sind gegeneinander um etwa je 45° versetzt, so daß
bei einer Drehung der Kurbelwelle 390 um 36o° die Lastschalter zweimal in
einer bestimmten Reihenfolge nacheinander durchkippen.
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In der in Fig.4 gezeichneten Stellung ist der Schalter z8 geschlossen,
die ganze Feinregeleinrichtung also abgeschaltet oder überbrückt. Die Anordnung
befindet sich in einer Haupt- oder Dauerstellung. Diese Schließstellung des Schalters
28 ist in Fig. 4 dadurch kenntlich gemacht, daß die beweglichen Kontakte des Schalters
28 auf den durch kleine Kreise angedeuteten festen Schalterkontakten stehen. Der
Stufenwähler W steht zwischen den Stufenwählerkontakten 1o und 70. Soll nun die
Spannung höher geregelt werden, dann wird die Kurbelwelle 396 im Pfeilsinn
gedreht. Dabei wird der bewegliche Stufenwählerkontakt 9 schleichend zum Stufenwählerkontakt
io bewegt, der an die beweglichen Hauptkontakte 121 und i22 des Lastschalters I
angeschlossen ist.
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Bei dieser Bewegung werden die Spannwerksfedern der Lastschalter I
bis III und V bis VII (Fig. 3) geladen. Der Ladezustand nimmt von dem Lastschalter
I nach dem Lastschalter III und von dem Lastschalter V nach dem Lastschalter VII
ab, so daß also zuerst die Spannwerksfeder 35 (Fig. 4) des Lastschalters I und die
Spannwerksfeder des 'Lastschalters V geladen sind. Der Ladezustand der Spannwerksfeder
des Lastschalters IV ändert sich kaum, da sich dessen Kurbel (38 bei Lastschalter
I) in bezug auf den Schieber (36 bei Lastschalter I) durch die innere Totstellung
durchbewegt. Inzwischen hat der Schaltarm 48 die Kontakte a und b des Widerstandskreises
des Lastschalters l geschlossen und den Schalter 28 geöffnet, und dadurch hat die
Feinregeleinrichtung 16 (Fig..2) den Strom übernommen. Nun werden der Lastschalter
l und etwa gleichzeitig der Lastschalter V durch den zugehörigen Schieber (36 bei
Lastschalter I) zum Durchkippen gebracht. Dabei werden bei Lastschalter I zunächst
die Kontakte i und 43 überbrückt, so daß der Überschaltwiderstand 44 zwischen den
Festkontakten i und 21 liegt. Hierauf verläßt der Hauptkontakt 121 den Festkontakt
i, und der Hauptkontakt 122 kommt mit dem Festkontakt 21 in Berührung, und schließlich
verläßt der Hilfskontakt 39 den Widerstandskontakt 43. Damit hat der Feinwähler
auf die nächsthöhere Spannungsstufe (Festkontakt 21) umgeschaltet. Am Lastschalter
V spielen sich die gleichen Vorgänge ab, jedoch führt dieser Lastschalter keinen
Laststrom, da der Stufenwählerkontakt 5o offen ist. Da ferner die Kontakte
a und b des Widerstandskreises dieses Lastschalters nicht geschlossen
sind, kann auch kein Ausgleichsstrom auftreten, der Lastschalter V schaltet also
in diesem Falle vollkommen stromlos um, und diese Umschaltung dient nur dazu, den
Lastschalter für die später folgende wirksame Umschaltung bereitzustellen. Der Stufenwählerkontakt
io (vgl. Fig. 3) steht nunmehr mit der gleichen Anzapfung der Feinregeleinrichtung
in Verbindung wie der Stufenwählerkontakt 2o. Bei der weiteren Bewegung der Kurbelwelle
39o (Fig. 4) überbrückt der Stufenwählerkontakt 9 die Stufenwählerkontakte io und
2o und verläßt schließlich den Stufenwählerkontakt io. Damit ist die Umschaltung
auf die neue Spannungsstufe beendet. Inzwischen werden die Spannwerksfedern der
übrigen Lastschalter weiter geladen, und es kippen dann nacheinder unter schleichender
Fortbewegung des Stufenwählerkontaktes 9 auch die Lastschalter 1I und VI, III und
VII, IV, I und V, 1I und VI, III und VII, IV durch, wobei zunächst die Lastschalter
1I, III und IV, dann die Lastschalter V, VI und VII die wirksame Umschaltung ausführen,
die übrigen Lastschalter jeweils zurückgekippt und damit für die wirksame Umschaltung
bereitgestellt- werden. Unmittelbar bevor die neue
Betriebsstellung
erreicht ist, stellt der Schalter 28 wieder die unmittelbare Verbindung mit dem
Grobstufenwähler her. Dabei läuft der bewegliche Feinstufenwählerkontakt 9 des Feinstufenwählers
W von dem Stufenwählerkontakt 7o ab, so daß die Feinregeleinrichtung 16 (Fig. 2)
in der Betriebsstellung stromlos ist.
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Sobald der bewegliche Feinstufenwählerkontakt 9 den Stufenwählerkontakt
40 verlassen hat (Fig. 3), beginnt der bewegliche Kontakt 24 des Grobstufenwählers
18 (Fig. 2) den Wicklungsabschnitt Q auf die nächsthöhere Grobstufe umzuschalten,
während der bewegliche Kontakt 25 des Grobstufenwählers i8 den Anschluß des Wicklungsabschnittes
H an die bisherige Grobstufe noch aufrechterhält.
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Nach dem Durchkippen des Lastschalters VII ist wieder eine neue Hauptstellung
erreicht, in der der Schalter 28 wieder geschlossen wird. Hierauf wiederholt sich
der gleiche Vorgang wie oben. Die Lastschalter I bis IV kippen nacheinander wieder
durch, während die Lastschalter V bis VII unter Leerschaltbewegungen in die Ausgangsstellung
zurückkehren. Vorher hat auch der bewegliche Kontakt 25 des Grobstufenwählers 18
(Fig. 2) den Wicklungsabschnitt H auf die nächsthöhere Grobstufe geschaltet. In
der gleichen Weise wird nun Stufe für Stufe durchgeregelt.
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Bei Umkehr der Regelbewegung lädt unter Leergang gegen die Welle 47
die Kurbelwelle 39o die Spannwerksfedern der Lastschalter um und bereitet sie dadurch
für die Herabregelung der Spannung vor. Hierauf spielen sich die oben geschilderten
Schaltvorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab, so daß also jetzt jeweils der Lastschalter
niedrigerer Nummer nach dem Lastschalter höherer Nummer durchkippt.
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Eine andere Ausführungsform zeigen Fig.5 im Schaltbild, Fig.6 mehr
in konstruktiver Hinsicht. Für entsprechende Teile sind gleiche Bezugszeichen verwendet.
Das Getriebe ist im wesentlichen das gleiche wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß
den Figuren 2 bis 4, nur beträgt die Versetzung der Kurbeln etwa je 22°, so daß
bei einer Drehung der Kurbelwelle 390 um i8o° die Lastschalter einmal in
einer bestimmten Reihenfolge nacheinander durchkippen. Die Unterbrechungsstellen
an den Kontakten a und b in den Cberschaltwiderstandskreisen fallen fort. Die Überschaltwiderstände
44 mit dem zugehörigen Widerstandskontakt 43 und dem Hilfskontakt 39 sowie den Widerstandsumschaltern
46 sind der Einfachheit halber weggelassen, in Fig.6 auch die Kontakte der Lastschalter.
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Da die Unterbrechungsstellen an den Kontakten a und b des Widerstandskreises
nicht benötigt werclen, sind der Schaltarm 48 und der Kontaktkreis K weggefallen.
Dafür hat jeder Lastschalter einen lImpoler 570 erhalten, der durch Kurbeln
58 der Welle 47 geschaltet wird. Die Kurbeln 58 für die einzelnen Umpoler
570 sind gegeneinander entsprechend versetzt. Jeder Lastschalter wird jeweils
beim durchgehenden Höher- oder Tieferregeln zwischen zwei wirksamen Schaltschritten,
Leerschritte führen die Schalter bei dieser Ausführungsform nicht aus, umgepolt,
und zwar in stromlosem Zustand. Die Kurbelwelle 39o führt beim Durchschalten der
Lastschalter 1 bis VII nur eine halbe Drehung aus. Die Lastschalter schalten bei
dem einen wirksamen Schaltschritt nach rechts, bei dem anderen nach links um. Die
Stufenwählerkontakte io bis 7o des Stufenwählers W sind doppelt angeordnet, weil
für eine Schaltfolge nur eine halbe Umdrehung in Betracht kommt, ebenso die Festkontakte
für den Schalter 28. Man kann die Kontaktverdoppelung ersparen, wenn man zwischen
(ler Welle 47 und den Schaltarmen 55, 57o eine Übersetzung i : 2 einschaltet. Die
Schaltfolge ist die gleiche wie bei den Anordnungen nach den Fig. 2 bis 4, nur daß
die Leerschritte der Lastschalter wegfallen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 kann man die Widerstandsumschalter
46 statt, wie üblich, durch das Lastschaltergetriebe auch durch einen auf der Welle
47 angeordneten Kreisschalter umschalten und dadurch das Lastschaltergetriebe vereinfachen.
Unter Umständen kann man auch für sämtliche Lastschalter einen gemeinsamen Überschaltwiderstand
44 verwenden, der durch einen von der Welle 47 angetriebenen Kreisschalter jeweils
in den Stromkreis des zu schaltenden Lastschalters eingeschaltet wird.
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Um den Kontaktabbrand an den Lastschaltern zu verringern, kann man
die Spannung einer Feinstufe so stark herabsetzen, daß sie zur Bildung und Aufrechterhaltung
eines Lichtbogens nicht oder kaum ausreicht. Man kann also beispielsweise die Feinstufenspannung
auf 6 Volt erniedrigen.
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Wie schon für Lastschalter mit höheren Schaltleistungen vorgeschlagen
wurde, kann man den abzuschaltenden Strom auf mehrere parallel arbeitende Lastschalterkontakte,
gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Stromteilerdrosseln, Widerständen od.
dgl. verteilen. Damit diese Drosseln und Widerstände nicht längere Zeit Energie
verbrauchen, kann man sie in den Endstellungen der Lastschalter wieder abschalten
oder überbrücken, indem man die Hauptkontakte des Lastschalters mit entsprechenden
Vorkontakten versieht, an die diese Drosseln od. dgl. angeschlossen sind. Die Ausgleichmittel
sind also nur während des eigentlichen Umschaltvorgangs wirksam, in den Endstellungen
aber nicht. Dies ist aber auch nicht erforderlich, weil sich in den Endstellungen
der Strom gleichmäßig auf die durch Abbrand nicht angegriffenen Endkontakte verteilt.
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Bei einer bekannten Stufenregeleinrichtung für Triebfahrzeugtransformatoren,
bei der die Feinregeleinrichtung jeweils zwischen zwei Grobstufen eingeschaltet
ist, ergeben sich im allgemeinen sehr hohe, dauernd fließende Ausgleichsströme,
deren Größe sich von Stufe zu Stufe ändern kann und die die Kontakte stark belasten,
ebenso die Feinregelwicklung. Man hat versucht, durch entsprechende räumliche Anordnung,
Verschaehtelung u. dgl. der einzelnen Grobstufen die Ausgleichsströme zu verkleinern,
doch erhält man dadurch eine verwickelte
Spulenanordnung und kann
die Unterschiede in den Induktivitäten für die einzelnen Stufen doch nicht so weit
verkleinern, daß die Ausgleichsströme nennenswert zurückgehen. Gegenüber dieser
bekannten Einrichtung bietet die Erfindung den Vorteil, daß die Ausgleichsströme
nur kurzzeitig in der bei Stufenregeltransformatoren üblichen Größe beim Durchkippen
des Lastschalters auftreten, also die Kontakte praktisch nicht dauernd belasten.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Grobstufen in der üblichen
Weise, unter Umständen sogar beliebig auf dem Transformatorkern verteilt werden
können, da Unterschiede in den Induktivitäten der einzelnen Grobstufen nie dauernd
fließende Ausgleichsströme zur Folge haben können. Man vermeidet dadurch eine verwickelte
Verschachtelung der Grobstufenwicklungsteile. An den stromlos verstellten Grobstufenwählern
kann kein Verschleiß durch Lichtbögen auftreten, auch die Lastschalter arbeiten
infolge der niedrigen Stufenspannung und des gegenüber dem Wirkwert des Schaltwiderstandes
verschwindend kleinen Betrages de.r Induktivität der Transformatorstufe praktisch
lichtbogenfrei. Es ergeben sich somit die für Triebfahrzeuge erwünschte hohe Lebensdauer
der Kontakte und Betriebssicherheit der Einrichtung.
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Die Verwendung einer Lastschalterbauform, bei der der Überschaltwiderstand
durch einen Widerstandsumschalter jeweils auf denjenigen Hauptkontakt umgelegt wird,
auf den der Lastschalter umschalten soll (vgl. Fig. 4, Kurbelwelle 390, Widerstandskontakt
43, Überschaltwiderstand ,4 und Widerstandsumschalter 46), bietet , gerade für Fahrzeugtransformatoren
den besonderen Vorteil, daß beim Höhenregeln der Spannung, bei dem erfahrungsgemäß.
die Fahrzeugmotoren hohe Ströme führen, der Widerstandskontakt 43" an den der Überschaltwiderstand
44 angeschlossen ist, beim Überschelten ein Potential erhäilt, das zwischen den
Potentialen der Festkontakte 1 und 21 liegt, so daß man also gewissermaßen
die Feinstufe nochmals unterteilt und dadurch eine noch feinstufigere Regelung und
insbesondere eine sehr kleine Spannung zwischen den Schaltkontakten erhält.
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Beim Abwärtsregeln der Spannung, bei dem der Widerstandskontakt 43
über den Überschaltwiderstand 44 mit dem Kontakt niedrigeren Potentials verbunden
wird, auf das der Lastschalter umschalten soll, würde bei vollem Laststrom das Potential
des Widerstandskontaktes43 unter dem niedrigeren Kontaktpotential liegen. Die Spannung
würde also von einem höheren Wert zuerst auf einen zu tiefen Wert und dann erst
auf den gewollten tieferen Wert geschaltet. Dieser Mangel wird aber bei Fahrzeugtransformatoren
vermieden, weil erfahrungsgemäß beim Tieferregeln der Spannung der Laststrom der
Motoren klein ist, da diese durch die kinetische Energie des Zuges angetrieben werden.