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Reguliervorrichtung für Wechselstromgeräte Bei Reguliervorrichtungen
für Wechselstromgeräte, die unter Last in Stufen schalten, wird zwecks Schonung
der Stufenwählerkontakte häufig der Laststrom durch einen besonderen Lastschalter
von Stufe zu Stufe ,umgeschaltet. In der Zwischenstellung muß dabei, um eine Unterbrechung
des Laststroms zu vermeiden, eine Regelstufe vorübergehend Überbrückt werden. Dadurch
ergeben sich Ausgleichströme. Um diese Ausgleichströme klein zu halten, werden in.,den
Überbrückungskreis Überschaltmittel, z. B. Widerstände oder Drosselspulen, eingeschaltet.
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Nach einem früheren Vorschlag werden zum Überschatten des Laststroms
bei Reguliertransformatoren Widerstands:schnellschalter verwendet, die in Bruchteilen
einer Halbwelle .den Widerstand um Größenordnungen ändern. Solche WIderstandsschnellschalter
haben eine oder mehrere Widerstandsbahnen aus Widerstandsmaterial, z. B. Kohle,
dfie an einem oder beiden Emden in Metallkontakten auslaufen. Der bewegliche Kontakt,
ider selbst als WIderstandsbahn ausgebildet sein kann, wandert bei der Schaltung
sehr rasch"b.e:i,spiel.sivei,se aus der Stellung kleinsten Widerstandes in die Stellung
größten Widerstandes, oder umgekehrt. Unter Umständen verwendet man zwei Schaltelemente
mit Widerstandsbahnen und beweglichen Kontakten, die gleichzeitig oder in bestimmten
zeitlichen
Abständen.nacheinander meist durch einen Kraft= speicher
geschaltet werden. Solche Widerstandsschnellschalter gestatten ohne Überschaltmittel
eine funkenlose Umschaltung des Laststroms von Stufe zu Stufe.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, den Platz- uni. Materialbedarf solcher
funkenlos arbeitender Widerstandeschalter zu verringern uni. ihre Lebensdauer und,
Schaltsicherheit zu erhöhen. Während ferner bei der Reguliervorrichtung mit Widerstarnds-schnellschalter
nach. dem älteren Vorschlag ein sehr rasches Schalten in einem ganz bestimmten Zeitpunkt,
z. B. fbe-im Nulldurchgang des Stroms, der Spannung oder dies Feldes erforderlich
war, geht (die Erfindung darauf aus, 'auf eine strenge Einhaltung dieser Forderungen
unter Umständen zu verzichten.
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Die Reguliervorrichtung für Wechselseromgeräte, die den Gegenstand
der Erfindung bildet, arbeitet wie die bekannten Reguliervorrichtungen mit Stufenwählern
und Lastschaltern unter Anwendung von Übersch.altmitteln, die in- den Zwischenstellungen
benachbarte Regelstufen überbrücken. Jedoch ist erfindungsgemäß als Lastschalter
ein bei allmählich zu- bzw. abnehmenden Übergangswiderstäniden funkenlos umschaltender
Widerstandlsschalter ver. wendet, ,dessen Widers.tandsibahnen beim Überschalten
parallel oder nacheinander parallel und in. Reihe zum Überschaltwiderstand liegen.
Als Widerstandsschalter kann auch (der o-bengenannte Widerstandsschnellschalter
mit Synchronauslösung verwendet werden.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß sm Gegensatz zu den bekannten
Reguliereinrichtungen funkenlos geschaltet wind und dlaß gegenüber dien Reguliervorrichtun.gen
mit Widerstandsschnell-schalter nach dem älteren Vorschlag durch Anwendung eines
Überschaltmittels der Widerstandsschalter ,wesentlich entlastet wird. Er kann also
kleiner gebaut werden und läßt sich dadurch bequemer im Gehäuse des zu regelnden
Gerätes @bzw. in dem Stufenwäihlergehäu-se unterbringen. Auch wird seine Lebensdauer
und seine Schales,icherheit wesentlich erhöht.
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In. der Zeichnung sind Auis.führu:ngsibeispiiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt einen Reguliertransformator, dessen Wicklung i mit Anzapfkontakten
2 versehen ist. An den ungeradzahli.gen Kontakten wird in bekannter Weise der Stufenwähler
3, an ,den gerajd'zahligen der Stufenwähler 4 entlang geschaltet. Das Schaltgetriabee
ist der Einfachheit haliber weggelassen. Die Stufenwähler 3, 4 sind Über den Lastschalter
5 mit der Lastleitung 6 verbunden, die andere Lastleitung ist mit 7 bezeichnet.
Der Lastschalter 5 bat in bekannter Weise außer dem schwingend- bewegten Kontaktsegment
8 vier feststehende Kontakte 9 bis 12, von denen die Kontakte 9 und io. und die
Kontakte ii und im je durch einen Widerstand. i3 bzw. i4 verbunden sind. Erfindungsgemäß
sind an -die Kontakte 9 bis 12 Widerstandskörper i5 angesetzt, deren Widerstand
sich beim Vorheifiewegen des Segments 8 um Größenordnungen ändert. Die Wiiderstandekörper
- bestehen beispielsweise aus Kohlemischungen, deren Leitfähigkeit von dem Kontakt
aus sehr stark abnimmt. Sie sindbeispielsweise aus einzelnen, verschieden leitfähigen
Schichten gepreßt.
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Die Wirkungsweise ist wie bei den bekannten Reguliereinrichtungen
mit Stufenwähler und Lastschalter, nur arbeitet hier der Lastschalter funkenlos,
weil beim Übergang von dem einen zum anderen Kontakt der Ausgleichstrom, der sich
durch die Überbrückung einer Regelstufe ergibt, durch den rasch anwachseniden Widerstand
erstickt wird. Die Widerstandskörper des Wi:derstandsscbalters sind weitgehend.
vom Strom entlastet, @da der Laststrom in allen Stellungen unmittelbar -bzw. mittelbar
über die Widerstände z3, 14 zu den Stufenwählern 3, 4 fließt und: oder Ausgleichstrom
in der Überschaltstellu:ng @durch, idie Widerstände r3, R;q. stark herabgesetzt
wind. Wegen dieser weitgehenden Entlastung der Widerstandskörper des Widerstandsschalters
braucht idieser Schalter nicht so rasch bewegt zu werden wieder Widerstandsschnellschalter
nach dem früheren Vorschlag, auch braucht er nicht, oder wenigstens nicht genau,
im Nulldurchgang des Stroms oder der Spannung zu schalten.
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In Fig. 2 ist eine mehr konstruktive Ausführungsform für die Reguliervorrichtung
des Transformators dargestellt, bei der der Lastschalter erfindungsgemäß in zwei
Schalter 51, 52 zerlegt ist, von denen ,der eine Schalter 52. zum Einschalten dies,
Überschaltwiderstandes. 13, der andere, 51, als Widerstarndsschnellschalter z.umAbschalten.@des
Ausgleichstromsdient. Auch hier ist Bier Einfachheit halber das an sich bekannte
Getriebe für die Fortschaltung der Stufemvähler 3, 4 weggelassen. Der Schalter 52
mit dem beweglichen Kontakt 5.2o und dien feststehenden Kontakten 52)I, 522 wird
Über ein Gestänge 16 durch den Schlitz 17 einer Kulisse i8 angetrieben. Die Kulisse
i8 kann in ihren beiden Endlagen durch Klinken (i9, zo verriegelt werden. Die Kulisse
isst @durch eine als Kraftspeicher dienende Feder 211 mit dem Antriebsteil 2c verbunden,
,der einen Stößel 2,3 zum Ausrückender Klinken iI9, 2o hat und mit einem bewegtichen
Kontakt 24 zum Überbrücken der Kontaktpaare 25, 26 versehen ist. Die Kulisse 18
trägt ferner zwei bewegliche Kontakte 27,28 zum Überbrücken der Kontaktpaare
29, 3o. Die Kontaktpaare 25 und 29 einerseits, 26 und 3o andererseits liegen in
Reihe indem an eine Hilf sstromqutlle 3i1 angeschlossenen Stromkreis eines Abreißmagneten
32 für einen Synchronauslöser 33. Ein von der Lä:stleitung 6 erregter Haltemagnet
34 des Synchronauslösers sucht einen. Anker 35 festzuhalten, den. jedbch der Magnet
32 im eingeschalteten Zustand in der Pfeilrichtung abzieht, wenn der Laststrom nahezu,den
Nullbereich erreicht hat. Der Anker 35 rückt mittels eines Hebels 36 die Klinken.
37 für eine Kulisse 38 aus, idie durch eine als Kraftspeicherdienende Feder 39 mit
(der Kulisse @8 verbunden ist. Der Schlitz 4o der Kulisse 38 betätigt mittels des,
Gestänges 41 dien beweglichen Kontakt 42 eines mit zwei Widerstandsbahnen 43, 44
versehenen Widerstandsschnellschalters. Das eine in
einem @1Zetallkontakt
auslaufende Ende 430 der Widerstandsbahn 43 ist mit dem Stufenwähler 4 und dem Kontakt
52i des Widerstandsschalters 52 verbunden, das andere, ebenfalls in einem Metallkontakt
auslaufende Ende 44o der Widerstandsbahn 44 ist mit dem Stufenwähler 3 und dem Kontakt
522 verbunden.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: In der gezeichneten Stellung
fließt,der Laststrom von der Leitung 6 über die Wicklung des Magneten 34, die Teile
42, 43o zum Stufenwähler .4. Der Widerstand 13 ist über dlie geschlossenen
Kontakte 5210,
5211 des Widerstandsschalters 52 parallel zu einem Teil der
Lastleitung angeschlossen, ist aber durch die W icklung -des Magneten 34 und die
Kontakte 42, 43o überbrückt.
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Soll nun der Laststrom auf den Stufenwähler 3 umgelegt werden, dann
wird der Antriebsteil 22 1d1 der Pfeilrichtung bewegt. Dadurch wird die Feder 2
gespannt, weil vorerst die Kulisse 18 durch die Klinke icg verriegelt ist, schließlich
trifft, wie in der Fi.g.2 dargestellt ist, der Stöße123 auf die Klinke i9 und rückt
diese aus. Unter der Einwirkung der Feder 2 1 bewegt sich die Kulisse -i8 in der
Pfeilrichtung, diese Bewegung hat in der dargestellten Lage schon begonnen. Der
Schlitz @i7 der Kulisse schwingt den beweglichen Kontakt 52i0. des Widerstandsschalters
52, der nahezu stromlos ist, zum Kontakt 52-2 hinüber. Dadurch wird der Widerstand
13 zwischen die Stufenwähler 4 und 3 geschaltet, stellt also eine Überbrückung
der beiden Regelstufen her.
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Durch ,die Bewegung- der Kulisse 18 in der Pfeilrichtung wird die
als Kraftspeicher wirkende Feder 39 gespannt, weil vorerst die Kulisse 38 durch
die eine der beiden Klinken 37 in der gezeichneten Stellung verricgelt ist. Am Ende
der Bewegung de-. Antriebsteils 22 wurde das Kontaktpaar 25 durch -den beweglichen
Kontakt 24 überbrückt. Sobald am Ende der Bewegung der Kulisse 18 der Kontakt 27
auch das Kontaktpaar z9 überbrückt, erhält der Abreißmagnet 32 Strom und zieht kurz
vor dem Nullciurchgang des Laststroms den Anker 35 vom 'Magneten 34 ab. Dadurch
werden die Klinken 37 ausgeriickt, und' die Kulisse 38 schlägt unter der Einwirkung
der Feder 39 nach links aus. Durch den Schlitz 40 wird nun rasch der bewegliche
Kontakt .12 des Widerstanidsschnellschalters 5,1 von dem Kontakt d430 zum Kontakt
44o hinübergeschwenkt. Bei dieser Schwenkung wird zwischen die Lastleitung 6 und
den Stufenwähler 4 ein rasch um Größenordnungen zunehmender Widerstand eingeschaltet,
während ein zunächst se!h,r .hoher, zwischen der Lastleitung 6 und dem Stufenwähler
3 liegender Widerstand schnell um Größenordnungen herabgesetzt und beim Auftreffen
des beweglichen Kontaktes 42 auf den Kontakt 44o ausgeschaltet wird. Diese Widerstände,
die sich durch die Widerstandsbahnen 43, :44 ergeben, sind aber weitgehend vom Laststrom
und Aus:gleichstrom entlastet, weil sie während der ganzen Überschaltung des Widerstandsschnellschalters,
5a4 durch den Widerstand 13
überbrückt sind. Wegen dieser Entlastung kann.
der Wi@derstands@schnellschalwr 5i verhältnismäßig klein gebaut werden, seine Lebensdauer
und seine Betriebssicherheit werdendadurch erhöht. Sobald, ,der bewegliche Kontakt
42 den Kontakt 440 erreicht hat, nimmt,der Laststrom seinen Weg von ider Leitung
6 über die Wicklung des Magneten 34, die Kontakte 42@, 4.4o zum Stufenwähler 3.
Der Widerstand 13 liegt zwar über,die Kontakte 52o, 52-2 parallel zu einem Teil
des Lastkreises, er ist aber .durch die Kontakte 4.2@, 44o: überbrückt.
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Nun wird der Stufen-,välrler 4 auf die nächste Stufe weitergeschaltet,
nachdem zuvor die Klinke -D die Kulisse,i-8 in der linken Endstellung verriegelt
hat :und ebenso die Kulisse 38 in der linken Endstellung durch eine Klilrke
37 verriegelt wurde. Soll nun der Strom von dem Stufenwähler 3 auf die neue
Stellung des Stufenwählers 4 umgelegt werden, dann wird der Antriebsteil 22 entgegen
der Pfeilrichtung bemvegt. Die tiarauffolgenden Schaltvorgänge sind i:m wesentlichen,die
gleichen wie vorher, nur daß sich die Kulissen 18 und 38 in entgegengesetztem Sinne
bewegen und- am Ende der Bewegung des Antriebsteils 22 die Klinke 20 ausgerückt
wird.
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Für den Antrieb ider Schalter 5i, 52 wurden nur der Übersichtlichkeit
halber Kulissen dargestellt. Statt dessen können aber auch andere Getriebe, z. B.
Kraftspeiche,rgetrie4ae mit ILUrbeln, Hebeln usav., ver-#vendiet werden.
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Fig. 3 zeigt eine Anordnung mit den Drossel-Z, 13, 45, 46 und den
Anzapfkontakten 47 bis 49. Das Üherschaltmittel'13 besteht hier für jede Schaltstufe
aus je einer Drosselspule, die jeweils die gleiche Selbstinduktion haben wie die
zu überschaltende Wicklungsstufe. Die Stufenwähler 3, 4 werden von einer Welle 5o
mittels Maltesergetriebe 53 und Ketten 54 angetrieben. Die Welle 5o ist über ein
Zwischengelege 55 mit einer Kurbel 56 verbunden, deren Zapfen 57 in,den Schlitz
58 eines auf der Führung 59 laufenden Schiebers 6o greift. An dem Schieber
6o ist das eine Ende einer als Kraftspeicher dienenden Feder 6 1 angebracht,
deren anderes Ende einen Schalthebel 62 auf der Welle 63 angreift. Der Schalthebel
62 kann in der mit ausgezogenen Linien dargestellten oder in. der gestrichelten
Stellung durch eine mit dien Anker 35 des SyncllronauslÖsers 33 verbundene Klinke
64 verriegelt werden. Der Synchronauslöser 33 ist hier nur schematisch dargestellt.
Er arbeitet aber im wesentlichen wie der Auslöser in Fi,g. 2. Sein Abreißmagnet
32 wird durch die Kurbel 56 nur in der gezeichneten rechten Endstellung und der
entsprechenden linken Endstellung erregt. Auf der Welle 63 sitzt der Kurbelarm 65,
der über ein Gestänge 66 mit dem beweglichen Kontakt 67 des Widerstandsschnellschalters
5 verbunden ist. Der Wi:derstand.sschnellschalter hat zwei Widerstandsbahnen 43,
4-I, ,die bei 430,440, in Metallkontakten endigen. Der Kontakt 430 ist mit dem Stufenwähler
4, der Kontakt 44o mit der Lastleitung 6 und dien Stufenwähler 3 verbunden. Im Gegensatz
zu Fig. 2. liegen die Metallkontakte 430, 44oder Widerstandsbahnen einander gegenüber.
Die
Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: In der gezeichneten Stellung fließt der Laststrom
von der Leitung 6 über die Wicklung des Magneten 34 zum Stufenwähler 3 und in einem
Parallelzweig über d ie Kontakte 44o, 67, 43:o zum Stufenwähler4. Die beiden Stufenwähler
stehen auf dien Kontakt 47, die Drosseln r13, 45, 46 sind abgeschaltet. Sollen die
Drosselspulen stufenweise eingeschaltet werden, dann wird durch Drehen der Welle
5o zunächst der Stufenwähler 3 auf den Kontakt 48 fortgeschaltet. Dadurch wird @die
Drossek 13 im Kurzschluß eingeschaltet. Inzwischen hat,die Kurbel 56 die gezeichnete
rechte Endlage erreicht. Die Feder 61 wunde gespannt, weil (der Arm 62 durch die
Klinke 64. verriegelt ist. Bei Erreichung dieser Endlage wird der Abreißmagnet32eingesohaltet,
sodaß beim nächsten Nulldurchgang des. Laststroms, ähnlich wie bei Fig. 2, der Synchronauslöser
33 anspricht. Der nunmehr freigegebene Arm 62r schwingt in idie gestrichelt gezeichnete
Lage .hinüber und nimmt @dabei die Welle 63 und, den. Arm 65 mit. Dadurch wird der
Widerstandsschnellschalter 5 von der Kurzschlußstellung in die Stellung größten
Wiederstandes bzw. in die Ausschaltstellung gebracht. Der Stufenwähler 4 wird dadurch
fast ibzw. ganz stromlos. und der Kuirzs:chluß :der Drosselspule -13, die bei der
Betätigung des Wi.deristandsschalters 5 als Parallelwiderstand (die Widerstandsbahnen
43, 44 - entlastet hat, a azfgehoben. Hierauf wird der Stufenwähler 4 dem Kontakt
48 nachgestellt. Inzwischen hat die Kurbel 56 die gestrichelte linke Endlage erreicht
und die Fender 61 nach der anderen Seite gespannt. Bei Erreichung dieser Endlage
wird wieder der Abreißmagnet 32 eingeschaltet, die Klinke 64 ausgerückt, so-.daß-
,der Arm62 und ider Teil65 wieder in die gestrichelte Stellung gelangen. Durch den
Widerstandsschalter, der von ider Ausschaltstellung bzw. der Stellung größten Widerstandes
dabei in die Ku.rzschlußstellung gelangt, ist nunmehr der Stufenwäihler 4 auf rden
gleichen Kontakt wie der Stufenwähler 3 geschaltet worden. Bei der Einschaltung
ider Drosiselspulen 45 und 46 spielen sich,dieselben Schaltvorgänge ab. Die Erfindung
bietet den Vorteil funkenloser Schaltung wie :die Reguliervorrichtung mit Widerstands-schnellschalter
nach (dem früheren Vorschlag und, ergibt gleichzeitig eine wesentliche Entlastung
des Widerstandsschalters, so daß desisen Lebensdauer und, Schaltsicherheit erhöht
wird und auch der ganze Schalter kleiner gehalten werden kann.