-
Synchron betätigter Lastschalter für Stufenregeleinrichtungen Es ist
vorgeschlagen worden, die Lastschalter für Stufenregeleinrichtungen von Transformatoren
und Drosselspulen synchron in Abhängigkeit von dem zu schaltenden Strom oder von.
der zu schaltenden Spannung derart zu betätigen, daß der Abschaltpunkt im oder kurz
vor dem Nulldurchgang der abzuschaltenden elektrischen Größe liegt. Dadurch wird
der Schaltlichtbogen wesentlich verkleinert, und hierdurch werden wieder der Kontaktabbrand
und die Verrußung des Öles herabgesetzt, so daß sich also die Lebensdauer des Schalters
erheblich verlängert. Diese synchrone Abschaltung kann man dadurch herbeiführen,
daß man den mit einem Spannwerk versehenen Lastschalter durch ein. von der zu schaltenden
elektrischen Größe beeinflußtes Abfallrelais oder einen Synchronmotor auslösen läßt,
den Auslösezeitpunkt bezüglich her Stromphase derart verlegt, die treibenden Kräfte,
die bremsenden Kräfte, die Massenkräfte sowie die Kontaktabstände derart aufeinander
abstimmt, daß die Kontakttrennung gerade im oder kurz vor dem Nulldurchgang des
Schaltstromes liegt.
-
Solche Lastschalter führen bei jedem Umschaltvorgang meist zwei Abschaltungen
aus, da sie mit Überschaltwiderständen arbeiten, die beim Umschalten vorübergehend
benachbarte Spannungsstufen überbrücken. Der erste Abschaltvorgang fällt auf den
Zeitpunkt, in dem der Lastschalter den unmittelbar mit der bisherigen Spannungsstufe
verbundenen Kontakt verläßt und der Strom über den Überschaltwiderstand fließt,
der zweite Abschaltvorgang auf den Zeitpunkt, in dem die Überbrückung benachbarter
Spannungsstufen unterbrochen wird. Bei den bisher vorgeschlagenen, synchron betätigten
Lastschaltern liegen die einzelnen Abschaltvorgänge und auch der Auslösezeitpunkt
um
mehrere Hälbwellen auseinander. Dadurch ergibt sich eine verhältnismäßig lange Umschaltzeit,
deren Dauer sich im Laufe des Betriebes ändern kann, und zwar kann die Änderung
einen bestimmten prozentualen Anteil der Gesamtumschaltzeit ausmachen. Infolgedessen
können sich die Abschaltzeitpurjkte, da die Umschaltzeit sich über mehrere Halbwellen
erstreckt, erheblich gegen den, Nulldurchgang verlagern. Auch fallen bei dieser
früher vorgeschlagenenAusführungsform die Schaltermassen, die Federn usw. verhältnismäßig
groß und teuer aus. Dies macht sich namentlich bei Schaltern für niedrige Frequenzen,
z. Bs für Bahnfrequenz, bemerkbar.
-
Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Mängel zu vermeiden. Erfindungsgemäß
sind die treibend bzw. dämpfend wirkenden Kräfte und die Massenkräfte und die Kontaktanordnung
des Lastschalters derart abgestimmt, daß der gesamte Umschaltvorgang länger als
eine Halbwelle des Schaltstromes, aber kürzer als eine Periode dauert, und daB jeweils
das Öffnen der Widerstandskontakte eine Halbwelle später erfolgt als das Öffnen
der Hauptkontakte. Man .erzielt dadurch den Vorteil, da3 der gesamte Umschaltvorgang
denkbar kurz ausfällt und daß infolgedessen auch die im Laufe des Betriebes möglichen
Abweichungen der Abschaltzeitpunkte nur vernachlässigbare Bruchteile einer Halbwelle
ausmachen. Außerdem wird der Arbeitsinhalt des Spannungsgetriebes besonders klein.
Man kommt also mit kleineren Federn aus. Die aktiven Schaltteile kann man mit viel
geringeren Massen ausführen. Somit können auch als Lastschalter für Bahntransformatoren,
die mit 162/s Hz arbeiten, ohne weiteres die für 50 Hz üblichen Lastschalterbauformen
praktisch unverändert verivendet werden.
-
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
-
Fig. i zeigt , die Lastschalteranordnung im Schema, die sich nur durch
die besondere Abstimmung und damit durch kleineren Platz- und Materialbedarf von
den bekannten Lastschalteranordnungen unterscheidet. Fig. 2 stellt den zeitlichen
Verlauf der abzuschaltenden elektrischen Größe dar.
-
In Fig. i ist i bis 3 das bekannte Doppelkniegelernkpolygon eines
Lastschalters. Auf das Mittelglied,2 wirkt die Speicherfeder 4 ein, die an -einem
von einer Kurbel 5 betätigten Schieber 6 angreift, der gleichzeitig zum Einknicken
des jeweils durchgedrückten Kniegelenks, beispielsweise des Gelenks j, dient. 8
bis i i sind die beweglichen, 12 bis 15 die feststehenden. Kontakte des Schalters.
Die beweglichen Kontakte 8 bis i i sind an die Lastleitung, die der Einfachheit
halber weggelassen ist, angeschlossen. Die feststehenden Kontakte i21 bis 15 sind
mit den durch 16, 17 angedeuteten Stufenwählern verbunden, die abwechselnd stromlos
und schrittweise nacheinander geschaltet werden. Die Kurbel ä ist über ein Vorgelege
18 von, einem Synchronmotor i9 angetrieben, der von der zu schaltenden elektrischen.
Grölte der Stufenspannung oder einer mit ihr phasengleichen, Spannung gespeist wird.
Die Wirkungsweise wird an Hand der Fig. z erläutert.
-
Im Fig. 2 ist in Abhängigkeit von der Zeit t der Verlauf der Stufenspannung
bzw. der Verlauf des mit ihr,phasengleichen Laststronis durch die Sinuskurve2o dargestellt.
Die Gesamtumschaltzeit ist derart abgeglichen, daß sie zwischen der Zeit a und b
liegt, also größer als eine Halbwelle, aber keiner als eine Periode ist. Beispielsweise
hat die Umschaltzeit die Dauer c. Im Punkt t1 beginnt die Ausknickung des Kniegelenks
7, im Punkt t2, kurz vor dem Nulldurchgang t3 der zu schaltenden Größe, verläßt
-der Kontakt 9 den Kontakt 12. In der Zeit zwischen t3 und t4 stellt der Kontakt
io durch Berühren des Kontaktes 14 die Brücke zwischen den beiden, Stufenwählern
16,17 her. In der Zeit t4 v erläßt der Kontakt 8 den Kontakt 13. Dadurch wird die
Summe oder Differenz aus halbem Last-und Ausgleichsstrom abgeschaltet. Im Zeitpunkt
t. geht die zu schaltende Größe durch den Nullpunkt, im Zeitpunkt t6 hat der Kontakt
i i den Kontakt 15
erreicht. Der Umschaltvorgang ist zu Ende. Nunmehr ist
der Laststrom von dem Wähler 16 auf den Wähler 17 umgeschaltet, und der Wähler 16
kann um eine Stufe fortgeschaltet werden. Bei der Zurückschaltung auf den Wähler
16 spielen sich die einzelnen Schaltvorgänge ganz ähnlich innerhalb der Zeit c ab.
Das beschriebene Beispiel gilt wie erwähnt für einen cos 99 = i des Laststroms,
jedoch können auch von cos 99 = i abweichende Lastströme geschaltet werden.
Hierzu wird zweckmäßig in Abhängigkeit von cos 9a des Laststroms der Moment der
Schalterauslösung und in Abhängigkeit von der Einschaltdauer der beiden Widerstände,
d. i. eine für dem Schalter gegebene von Fall zu Fall konstante, zwischen t3 und
t4 liegende Zeit, und dem cos 9p des Laststroms die Impedanz der Schaltwiderstände
so verstellt, daß die Nulldurchgänge von Laststrom und Ausgleichsstrom zusammenfallen.