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Stufenregeleinrichtung für Kondensatoren Die Erfindung bezieht sich
auf eine Stufenregeleinrichtung für Kondensatoren mit Kraftspeicherlastschalter
und Wähler, bei dem die Kondensatorstufien über einen Regelwiderstand an Spannung
gelegt bzw. entladen werden. Die bekannten oder früher vorrgeschlagenen Stufenregeleinrichtungen
für Kondensatoren arbeiten entweder unsicher oder benötigen eine Mehrzahl von Hilfsschaltern,
für die ein, richtiges Zusammervarheiten nur durch ein verhältnismäßig umständliches
Getriebe gewährleistet werden kann. Auch müssen die Kontakte und Widerstände verhältnismäßig
groß und teuer ausgeführtwerden.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, den Platz- und Baustoffbedarf solcher
Regeleinrichtungen zu verringern und ein praktisch lichtbogenfreies Ab- und Zuschalten
der Kondensatorelemente zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wird als Lastschalter ein
Widerstandsschnellumschalter mit Regelwiderstand verwendet, dessen Regelwiderstand
einerseits als Vorwiderstand beim Zuschalten, andererseits als Entladewiderstand
beim Abschalten der Kondensatorstufen dient und dessen feststehende Kontakte an
das Netz bzw. an Erde, dessen beweglicher Widerstandskontakt an den Wähler angeschlossen
sind. Um in den Betriebsstellungen den Widerstand zu entlasten, kann man in der
bei Widerstandsschnellumschaltern bekannten Weise durch einen oder mehrere Hilfsumschalter
den 'Widerstand in den Betriebsstellungen überbrücken -oder einseitig abschalten.
Der Hilfsumschalter wird am besten mit dem Widerstandsschnellumschalter unmittelbar
gekuppelt.
Die Regelwiderstandselemente des Schnellumschalters werden beispielsweise unter
Verwendung von Kohle, Elektrolyten oder anderen HalbIeitern derart aufgebaut, daß
im Laufe des Umschaltvorgangs der abgegriffene -Widerstandswert sich stetig und
um mehrere Größenänderungen ändert. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich,
wenn man den Widerstandsschnellumschalter durch eine synchrone Schaltvorrichtung,
z. B. Abfallrelais, Synchronmotoren ,od. dgl., kurz vor oder im Nulldurchgang des
Stroms oder der Spannung so'betätigen läßt, daß der Energieumsatz imWiderstand möglichst
klein wird. Bei einer solchen Regeleinrichtungmit Widerstandsschnellumschalter müssen
die Schaltschritte in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden. Damit die
richtige Reihenfolge bei der Umkehr der Schaltrichtung nicht verlorengeht, können
zwischen dem Antrieb, dem Lastschalter und den Wählern Leergänge eingeschaltet werden,
die eine richtige Reihenfolge der Schaltvorgänge unabhängig von der Drehrichtung
gewährleisten.
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Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele
näher erläutert.
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a bis ;e sind mehrere Kondensatorstufen, die einseitig an die Erde
E angeschlossen sind. Die anderen Kondensat:orseiten führen je zu drei Gruppen i
bis 3 von Festkontakten. Jede Gruppe arbeitet mit einem beweglichen Kontakt io,
2o, 3o der Wähler i i, 21, 31 zusammen. Der bewegliche Kontakt io ist über
eine Leitung 12 mit dem beweglichen Kontakt 4 eines Widerstandsschnellumschalters
41 verbunden., der an einem Regelwiderstand 42 entlang läuft. Der bewegliche Kontakt
4 ist außerdem noch mit Schaltkontakten 43, 44 verbunden, die mit feststehenden
Kontakten 45 bis 48 zusammenarbeiten. Die Kontakte 46, 47 liegen an den Enden des
Widerstandes 42, der Kontakt 45 liegt an der einen Netzleitung 5, an die über die
Leitung 22 auch der Kontakt 2o angeschlossen ist. Der Kontakt 48 liegt an Erde E
oder an einer anderen Netzleitung. Die Wähler i i, 21, 3 i werden von einer Schaltwelle
6 ,angetrieben, die in bekannter Weise auch einen Kraftspeicher für den Schalter
41 auflädt und die Auslösung dieses Speichers in bekannter Weise jeweils im richtigen
Zeitpunkt herbeiführt.
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In Fig. 2 und 3 sind zwei andere Schaltstellungen des Schalters 41
dargestellt.
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Die Fig. 4 und 5 zeigen mehr konstruktive Ausführungen des Regelwiderstandes
,eines solchen Schalters, Fig. 7 zeigt die ganze Regeleinrichtung. In Fig. 4 ist
der Schaltwiderstand 42 in 8 Teile aufgeteilt: zwei Paar feststehende Teile 421,
422 und zwei Paar bewegliche Teile 423, 424. Jeder Widerstandsteil besteht aus teils
isolierenden oder schlecht leitenden, teils Halbleitenden, als Widerstand dienenden
Teilen. Die besser leitenden "feile sind schraffiert dargestellt. Von dem einen.
Ende nach dem anderen Ende nimmt der Querschnitt oder bzw. und die Leitfähigkeit
des leitenden Materials allmählich ab, der des nichtleitenden allmählich zu. In
der gezeichneten Stellung ist. der Kontakt 4 mit der -Erde E verbunden. Die Kontaktteile
423, 424 werden mittels Schubstangen 425 und Kurbeln 426 bewegt. Die Kurbelscheibe
427 macht bei der Entladung . des Kraftspeichers eine halbe Umdrehung. Dann ist
der Kontakt 4 mit Netzleitung 5 verbunden und von der Erde E abgeschaltet. In den
Zwischenstellungen, die sehr rasch durchlaufen werden, weil sich der Kraftspeicher
sprungweise entlädt, ist der Kontakt 4 sowohl mit Erde E wie mit der Netzleitung
5 verbunden. Es ändert sich aber dauernd die Widerstandsverteilung. Wie die Fig.5
zeigt, können die einzelnen Kontaktpaare 421 bis 424 auch in, einer Flucht angeordnet
sein und die Kontaktpaare 423, 424 mittels einer gemeinsarnen Schubstange 428 angetrieben
werden.
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Fig.6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Lastschalters 41, bei
.der durch einen weiteren Hilfsschalter 40o der bewegliche Kontakt 4 des Regelwiderstandes
42 in- den Betriebsstellungen vom Strom entlastet wird.
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Während Fig. i die Anordnung im Schaltbild zeigt, ist sie in Fig.7
mehr konstruktiv wiedergegeben. Der Lastschalter 41 ist hier wie bei Fig. 5 ausgeführt,
arbeitet aber im wesentlichen in der gleichen Weise wie der der Fig. i. Eine Schaltwelle
6 treibt hier eine Welle 61 an, -deren Kurbel 62 einen Schlitten 63 hin und her
schiebt. Ein Finger 64 des Schlittens ist über einen doppelarmigen Hebel-65 mit
einem einen Kraftspeicher 66 enthaltenden Glied 67 verbunden, das an einem den beweglichen
Schaltkontakt 4 des Lastschalters betätigenden Hebel 68 angreift.
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Die Welle 61 treibt ferner über ein Zahnradpaar 69 und einen Leergang
5o das Triebrad 5 i eines Malteserkreuzgetriebes 52- an, dessen eines Kreuz
53 mit der Welle 54 der beweglichen Kontakte 20 und 30 verbunden ist und
dessen anderes Kreuz 55 auf der Welle des beweglichen Kontaktes io sitzt. Auf der
Welle 6 ist eine Mitnehmerscheibe 8o für einen Schleppschalter 81 mit dem beweglichen
Kontaktpaar@82 und den feststehenden Kontakten 83 bis 8 5 angebracht. Ferner sitzt
auf der Welle 6 eine -Mitnehmerscheibe 9o mit einem Schlepphebelgi. Dieser Hebel
hat Beinen Fensterausschnitt 92, durch den jeweils eine Ziffer der doppelt bezifferten
Scheibe 93 eines Stellungszeigers 94 sichtbar ist. Die: Scheibe 93 sitzt auf einer
Welle 95, die über ein Maltes.ergetriebe 96 und einen Leergang 97 von. der Schaltwelle
6 angetrieben wird. 98 ist ein Selbsthalteschalter, der in bekannter Weise während
des Durchlaufens einer Regelstufe eine Selbsthaltung für den Regehverksmotor 'herstellt
und am. Ende der Regelbewegung die Selbsthaltung unterbricht. 99 ist ein Endausschalter,
der in bekannter Weise nach dem Durchlaufen sämtlicher Regelstufen eine Weiterschaltung
des Regelmotors in der bisherigen Richtung unmöglich macht.
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In Fig. 8 ist das Schaltbild der Schalter 81 bis 85, 98 und 99 mit
den Dzuckknöpfen ioo, ioi und den Schaltschützen. io2, 103 für den Regelwerksmotor
dargestellt. Der eine Druckknopf und das eine Schaltschütz-sind für Aufwärtsregelung,
die anderen
für Abwärtsregelung bestimmt. Bis auf den Schleppschalter
82 bis 85 entspricht dieses Schaltbild der üblichen Steuerung für Stufenregeleinrichtungen.
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Die Wirkungsweise der Anbrdnung soll an Hand der Fig. 9 bis 18 erläutert
werden. Dabei stellen die Fig. 9 bis 16 die verschiedenen Stellungen des Lastschalters
4i und der Wähler i i, 21, 3 i dar. In Fig. 17 und 18 sind zwecks Erleichterung
des Verständnisses der Wirkungsweise die Schaltschritte der Wähler 11, 21, 31 in
der Projektion auf den im Verhältnis 1 : 2 übersetzten (18o° Kurbelweg = 9o° der
Figur) Umlaufweg der Kurbel 62 (Fig.7) für die beiden Schaltrichtungen aufgetragen.,
weil sich hier bei Änderung der Schaltrichtung neuartige, bei den bisher gebräuchlichen
Stufenregeleinrichtungen nicht bekannte Erscheinungen ergeben, die durch die Leergänge
5o und 97 bedingt sind.
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In Fig. 9, in der wie bei den Fig. i o bis 16 die jeweils stromführenden.
Teile mit stark ausgezogenen Linien .dargestellt sind, ist die Schaltstellung der
Fig. i wiedergegeben. Die Kondensatoren a, b, c
liegen am Netz, tmd zwar die
Kondensatoren a und b
über den Wähler 21, der Kondensator c über den
Wähler i i. Die Kondensatoren d -und e sind durch den Wähler 31 kurzgeschlossen
und geerdet. Der Regelwiderstand 42 ist ausgeschaltet. Diese Schaltstellung entspricht
der Grundstellung, Punkt P1 (Fig.17). Wenn sich nun die Kurbel 6?- (Fig.7) im Pfeilsinn
bewegt, dann werden während des Schaltweges S1 gemeinsam die Wähler 21 und 31 in
die Stellung der Fig. io gebracht. Dadurch wird der Wähler i i vom Wähler 21 überbrückt
und der Kondensator d vom Wähler 3 i freigegeben. Hierauf folgt mach Zurücklegung
eines weiteren Schaltweges der SchaltwegS2 (Fig.17), bei dem lediglich der Wähler
i i verstellt wird. Sobald dieser Wähler in den Zwischenraum seiner Schaltkontakte
gelangt ist (Fig. i i ), wird im Punkt P2 der Lastschalter 41 umgelegt. Dadurch
wird der Wähler i i vom Netz 5 abgeschaltet und an Erde E gelegt. Er kann
nunmehr für den Rest seines Schaltweges S2 stromlos auf den nächsten Kondensator
d umgelegt werden,. Nach Zurücklegung eines weiteren Schaltweges wird im Punkt P3
der Lastschalter 4 i wieder in. die vorhergehende Stellung zurückgebracht (Fig.12)
und dadurch der Kondensatord an das Netz 5 gelegt. Schließlich gelangt die Anordnung
in die neue Grundstellung I',1. Beim Weiterregeln in derselben Richtung werden während
des Schaltweges S3 wieder die Wähler 31 und 21 im Pfeilsinn weitergeschaltet und
der Kondensator d von, dem Wähler 21 übernommen, der Kondensator e für die Schaltung
auf das Netz freigegeben, genau in der gleichen Weise, wie vorher mit dem Kondensator
d verfahren wurde. Während des Schaltweges S1 wird der Wähler i i im Pfeilsinn weitergeschaltet,
also auf den Kondensator e gelegt. Innerhalb dieses Schaltweges, im Punkt P5, wird
wieder der Lastschalter 41 umgelegt, im Punkt P6 aber wieder in die Ausgangsstellung
zurückgebracht, bis schließlich der Punkt P1, die Grundstellung, erreicht ist, in
der nunmehr sämtliche Kondensatoren am Netz liegen. In diesem Augenblick unterbricht
der Endausschalter 99 die Steuerleitung für den betreffenden Druckknopf, so daß
in der gleichen Richtung nicht mehr weitergeschaltet werden kann.
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Wird aus der Stellung der Fig. 12 aber zurückgeschaltet, werden also
die Kondensatoren stufenweise abgeschaltet, dann laufen zunächst nur die Welle 6
mit ihren Mitnehmierscheiben 8o, 9o und die Teile 61, 62, 69. Die übrigen Teile
werden wegen der Leergänge 50, 97 vorerst nicht mitgenommen. Die Kurbel läuft von
der der Fig.12 entsprechenden Grundstellung P4 (Fig. 18) im Pfeilsinn zurück. Im
Punkt P7 wird der Lastschalter 41 umgelegt (Fig. 13). Dadurch wird der Kondensator
d kurzgeschlossen und an Erde gelegt. Die neue Grundstellung ist in P8 erreicht,
die wieder der Fig. 13 entspricht. Dia sich während dieses ersten Schaltschrittes
nach der Bewegungsumkehr der Selbsthalteschalter 98 wegen des Leerganges 97 nicht
bewegt hat, müßte der entsprechende DTuckkn:opf, z. B. der Druckknopf 1 o 1, eigentlich
so lange niedergedrückt werden, bis die neue Grundstellung P8 erreicht ist. Dies
wird dadurch vermieden, daß die Schleppscheibe 8o mittels des Schleppschalters 81
vorübergehend eine Hilfsselbsthaltung herstellt, in .der die Kontakte 84, 85 durch
den beweglichen Kontakt 82 geschlossen werden und dadurch den offenen Selbsthaltekontakt
98 (Fig. 8, rechte Seite) überbrücken. Die Nocken der Scheibe 8o haben eine solche
Länge, daß sie bei Erreichung der neuen Grundstellung P8 (Fig. 18) diese Hilfsselbsthaltung
wieder unterbrechen. Während des weiteren Verlaufs und überhaupt während des Laufs
bei gleichbleibender Schaltrichtung ist die Hilfsselbsthaltung wirkungslos, da sie
durch den Selbsthalteschalter 98 überbrückt wird. Nach Erreichung der neuen Grundstellung
P8 wird bei der weiteren Abwärtsregelung der Schaltweg S5 durchlaufen. Dabei gelangt
der Wähler i i in die in Fig. 14 dargestellte Zwischenstellung, in der im Punkt
P9 der Lastschalter 41 umgelegt wird. Während des Schaltweges Sr, werden die Wähler
21 und 31 im Pfeilsinn geschaltet und gelangen in die Schaltstellung gemäß Fig.
15, nachdem zuvor der Wähler i i die Verbindung des Kondensators c mit dem Netz
hergestellt hat. Im Punkt Plp wird wieder der Lastschalter umgelegt. Dadurch gelangen
die einzelnen Teile in die Stellung der Fig. 16, in der nunmehr auch der Kondensator
c vom Netz abgeschaltet und geerdet ist. Sobald der Punkt P11, die neue Grundstellung,
erreicht ist, sind nur noch die Kondensatoren rz und b eingeschaltet. Bei erneuter
Betätigung des Druckknopfes für die gleiche Schaltrichtung werden analoge Schaltvorgänge
durchlaufen. Dabei wird auch noch der Kondensator b abgeschaltet und geerdet usw.
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Da sich beim Übergang von der Vorwärts- auf die Rückwärtsregel2uig
eine Verschiebung der Grundstellungen P, P9 nach P8, P11 ergibt, was auf die Leergänge
5o, 97 zurückzuführen ist, ist der Stufenzeiger 93 doppelt beziffert, und es wird
je nach der Drehrichtung der Mitnelunerscheibe 9o von dem Fenster 92 die eine oder
andere Ziffer
eines Stufenziffernpaares freigegeben, die anderen
aber abgeblendet.
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Sollen wieder Kondensatoren zugeschaltet werden, wird also der Drehsinn
des Regelwerksmotors umgekehrt, dann wird beim ersten Schaltschritt nur der Lastschalter
41 (Fig. 16) umgelegt und dadurch der Kondensator c wieder an das Netz angeschlossen,
während die Wähler infolge der Leergänge zunächst in Ruhe bleiben. Die Grundstellungen
P8, P11 gehen dann. wieder in die Grundstellungen P1, P4 über, nachdem zuvor der
Hilfsselbsthalteschalter 81 in Tätigkeit gebracht ist und die Mitn:ehmerscheibe
9o das Fenster 92 umgelegt hat.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß solche Stufenregeleinxichtungen
für Kündensatoren eine erhebliche Ersparnis an Platz und Baustoff sowie eine wesentliche
Vereinfachung des Schaltgetriebies bewirken. DRe Schaltung wird zuverlässiger, da
der planmäßig geänderte Widerstand eine eindeutige Steuerung der Schaltspannung
ergibt. Die Schaltmittel fallen besonders klein aus, wenn man sie synchron in Abhängigkeit
vom Strom oder von der Spannung betätigen läßt.