DE914034C - Lastschalteranordnung fuer Stufenregeleinrichtungen - Google Patents

Description

Bei Stufenregeleinrichtungen für Transformatoren od. dgl. dienen die sogenannten Lastschalter dazu, den Strom unterbrechungslos von der einen auf die andere Wicklungsstufe umzuschalten. Die Lastschalter haben meist außer Hauptkontakten noch Vorkontakte. Die Hauptkontakte sind unmittelbar mit den Stufenwählern, die Vorkontakte mittelbar durch Überschaltwiderstände mit den Hauptkontakten verbunden. Ein Spannwerksgetriebe, das zwischen den beweglichen Teilen des Lastschalters und dem Antrieb eingeschaltet ist, sorgt dafür, daß nach Einleitung der Schaltbewegung die einzelnen Schaltvorgänge unaufhörlich aufeinanderfolgen, daß also ein Stehenbleiben des Lastschalters in Zwischenstellungen vermieden wird. Die bekannten Lastschalter sind für soperiodigen Strom und für normale Belastungsfälle bestimmt. Die Massen der beweglichen Schaltteile und die Spannwerkskräfte sind derart aufeinander abgeglichen, daß etwa in einer Zeit von 40 ms von der einen zur anderen Wicklungsstufe durchgeschaltet wird. Unter diesen Verhältnissen ließen sich günstige konstruktive Lösungen, dia auch ohne weiteres die erforderlichen Kontaktdrücke gewährleisten, finden.

Sollen Stufenregeleinrichtungen für niedrigere Frequenzen, also beispielsweise Bahnfrequenz, oder bei sehr starken Strömen, beispielsweise bei Kurzschlüssen, gut arbeitende Lastschalter gebaut werden, dann muß die bisher etwa 40 ms betragende Überschaltzeit etwa auf das Doppelte bis Dreifache erhöht werden, damit in den Zwischen Stellungen die Lichtbogen genügend Zeit zum Auslöschen haben. Die Erfüllung dieser Forderung macht

Schwierigkeiten, denn einerseits kann man mit Rücksicht auf die erforderlichen Kontaktdrücke sichere· Verklinkung usw., die Federkräfte nicht zu schwach machen, andererseits läßt sich die Masse der bewegten Teile nicht beliebig vergrößern, weil sonst die Massenstöße zu groß werden, der Schalter prellt und rascher verschleißt. Es ist also schwierig, die Uberschaltzeit durch Verkleinerung der Federkräfte bzw. Vergrößerung der Massen zu verlängern. Auch eine Verlängerung der Uberschaltzeit durch Dämpfungseinrichtungen scheitert. Durch solche Einrichtungen kann man zwar die Uberschaltzeit verhältnismäßig leicht um einige Prozente vergrößern. Eine Verdopplung oder Verdreifachung der Zeit würde aber einen großen Aufwand erfordern. Außerdem würde wegen der langsamen Bewegung die Schaltsicherheit herabgesetzt werden. Nach einem früheren Vorschlag suchte man¹ diese Schwierigkeiten dadurch zu beseitigen, daß man die Schaltkontakte des Lastschalters auf drei oder mehrere Lastschalter im wesentlichen normaler Bauart verteilte, die nacheinander von Endstellung zu Endstellung durchschalten. Man erhält dabei zwar den Vorteil, daß die Massen und Federkräfte wie bei den bekannten Schaltern üblicher Abstimmung beibehalten werden können und daß^: sich die Schaltzeiten der einzelnen Schalter zueinander addieren, benötigt aber verhältnismäßig viel Platz und Material.

Erfmdungsgemäß werden zwecks Erzielung einer verlängerten Uberschaltzeit für niedrigere Frequenzen, hohe Schaltbeanspruchungen usw. zwei Lastumschalter, vorzugsweise normaler Bauart mit Spannwerk verwendet, die nacheinander unaufhaltsam von Endstellung zu Endstellung überschalten, bei solcher Verteilung der Kontakte auf die beiden Schalter, daß während des Umschaltvorganges stets wenigstens einer der Hauptkontakte geschlossen bleibt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Bei der Erläuterung wird von einer bekannten, in Fig. ι dargestellten Ausführungsform eines Lastschalters ausgegangen. Die bei r an die eine Lastleitung angeschlossene Regelwicklung 2 mit den Anzapfungen 3, 4 ist über die Stufenwählerkontakte 5, 6 mit den Hauptkontakten 7, 8 eines Lastschalters 9 verbunden. Vorkontakte 10, 11 sind über Überschaltwiderstände 12, 13 mit den Hauptkontakten 7,8 verbunden. Die hier als Wippe 14 dargestellten beweglichen Kontakte sind an die andere Lastleitung 15 angeschlossen.

Soll von der Anzapfung 3 auf die Anzapfung 4 umgeschaltet werden, dann wird die Wippe 14 im Pfeilsinne geschwenkt; dabei wird zuerst durch Abschalten des Hauptkontaktes 7 der Vorwiderstand 12 über den Vorkontakt 10 eingeschaltet. Kurz darauf, wenn die Wippe 14 den anderen Vorkontakt 11 erreicht, wird über den Widerstand 13 die Brücke zur Anzapfung 4 geschlagen. Hierauf wird, wenn die Wippe 14 den Vorkontakt 10 verläßt, die Verbindung nach der bisherigen Anzapfung 3 unerbrochen, und sobald die Wippe 14 in der Endstellung den Hauptkontakt 8 berührt, wird der Widerstand 13 überbrückt. Der Laststrom ist nunmehr vollständig auf die Anzapfung 4 umgelegt.

Mitunter werden die Kontakte auch so> angeordnet, daß die Wippe 14 den Vorkontakt 11 schon berührt, bevor sie den Hauptkontakt 7 verlassen hat.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der entsprechende Kontakte und Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind. Die Lastschalteranordnung besteht hier aus zwei Lastschaltern I und II je mit den Hauptkontakten 7, 8 bzw. 70, 80 und den Vorkontakten 10, 11 bzw. 100, 110. Um trotz Verwendung von zwei Lastschaltern ein bekanntes Schaltverfahren verwenden zu können,, ist die Schaltung gegenüber Fig. ι geändert. Der Vorkontakt 10 des Schalters I ist unmittelbar mit dem Hauptkontakt 7, ebenso der Vorkontakt 11 unmittelbar mit dem Hauptkontakt 8 verbunden. Entsprechendes gilt für die Kontakte 100, 70 und 110, 80. Die Kontakte 7, 10 sind über den Widerstand 12 mit den Kontakten 70, 100, die Kontakte 11, 8 über den Widerstand 13 mit den Kontakten 110, 80 verbunden. Die als Wälzkörper ausgebildeten Wippen 14, 140 sind mittels der Kniegelenke 26, 260 an Drehachsen i6, 160 gelagert. Die _go Kniegelenke 26, 260 laufen in Schlitzen 17, 170 von Winkelhebeln 18, 180, die mit einem Finger 19, 190 ihres anderen Armes in Schlitze 20, 200 einer Kulisse 21 greifen. Die Kulisse 21 ist mittels einer Feder 22 mit einem längs der Linie 23 geführten Schieber 24 verbunden, der durch einen Antrieb bei der Regelung hin und her bewegt wird. Ein Stößer 25 steuert Klinken 27, 270, die abwechselnd die Kulisse 21 in den Endlagen sperren.

Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Wird _1Oo der Schieber 24 im Sinne des Pfeiles bewegt, dann wird zunächst die Feder 22 gespannt und schließlich die Klinke 27 ausgerückt. Die Kulisse 21 bewegt sich nun rasch in der Pfeilrichtung; dabei wird zunächst der Winkelhebel 18, dann der Winkelhebel 180 in der Pfeilrichtung geschwenkt, so daß sich die Wippen 14 und 140 nacheinander auf ihren Kontakten abwälzen. In der gezeichneten Stellung fließt der Laststrom von der Leitung 15 nach dem Stufenwählerkontakt 5. Bei der Bewegung der Wippe 14 werden zunächst die Kontakte 7 und 10 überbrückt, ohne daß sich dabei der Schaltzustand ändert, dann die Kontakte 10 und 11. Dadurch wird über den Widerstand 13 eine Brücke zum Stufenwählerkontakt 6 geschlagen. Sobald die Wippe 14 den Kontakt 10 verläßt, wird der Widerstand 13 zwischen den Lastleiter 15 und den Stufenwählerkontakt 6 geschaltet. Der Lastleiter 15 liegt also in Spannungsteilerschaltung an den Kontakten 5, 6. Bis zur Endlage der Wippe 14, in der sie auf dem Hauptkontakt 8 ruht, ändert sich nichts an dem Schaltzustand. Nun beginnt die Wippe 140 ihre Bewegung. Dabei werden zunächst ohne Änderung des Sehaltzustandes die Kontakte 70 und 100 überbrückt. Bei der darauffolgenden Überbrückung der Kontakte 100 und 110 wird der Widerstand 13

kurzgeschlossen, während die Verbindung mit dem Kontakt 5 noch über den Widerstand 12 aufrechterhalten bleibt. Beim Verlassen des Kontaktes 100 wird die Verbindung mit diesem Kontakt 5 unterbrochen. An dem Schaltzustand ändert sich nun nichts m°hr, bis die Wippe 140 in der neuen Endstellung den Hauptkontakt 80 berührt. Das Schaltverfahren entspricht dem der Fig. 1 für den Fall, daß der Vorkontakt 11 schon berührt wird, bevor die Wippe 14 den Hauptkontakt 7 verlassen hat. Wird nun der Schieber 24 gegenläufig bewegt, dann ergibt sich die umgekehrte Schaltfolge. Es arbeitet zunächst die Wippe 140 und dann die Wippe 14.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ergibt sich ohne weiteres eine Verdopplung der Überschaltzeit. Sie läßt sich aber auch leicht verdreifachen, wenn man das Verhältnis von Federkraft zur Masse geringfügig ändert, oder wenn man die Schaltungen der beiden Wippen 14, 140 zwar unaufhaltsam, aber mit einer gewissen Pause aufeinanderfolgen läßt. Zu diesem Zweck brauchen nur die Schlitze 20,200 der Kulisse 21 entsprechend gestaltet zu sein. Andererseits können sich die Bewegungsvorgänge auch zum Teil überlappen, so daß weniger als eine Verdopplung der Schaltzeit erreicht wird.

Wie die Fig. 3 zeigt, die im wesentlichen der

Ausführung nach Fig. 2 entspricht, brauchen die Kontakte 10, 11 und 100, na überhaupt nicht angeschlossen zu werden. Unter Umständen kann man sie vollkommen weglassen. Das Schaltverfahren ist so, wie es eingangs bei Fig. 1 beschrieben wurde.

In Fig. 4 bestehen die beiden Schalter I, II aus

den bekannten Kniehebellastschaltern mit den Außenschenkeln 28, 29 bzw. 280, 290, den Koppelgliedern 30, 300, an deren Mitte je das eine Ende einer Kraftspeicherfeder 31, 310 angreift. Die anderen Enden der Federn sind an einer Schubstange 32 befestigt, die durch eine Kurbel 33 bei der Regelung in hin und her gehende Bewegung versetzt wird. An der Stange 32 sind Stößer 34, 340 angebracht, die mit Anschlägen 35,350 an den Schenkeln 29, 280 zusammenarbeiten. Die Außenschenkel tragen die untereinander metallisch verbundenen Gegenkontakte 36, 37 bzw. 360, 370 für die Kontakte 7, 8 bzw. 70, 80. Die Mitten der Koppelglieder 30, 300 sind durch eine Stange 38 mit Schlitzen 39, 390 unter Zwischenschaltung eines gewissen Leerganges miteinander verbunden.

Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: In der gezeichneten Stellung sind die Kniegelenke zwischen den Gliedern 29, 30 bzw. 290, 300 durchgeknickt.

Bei der Umschaltung von der einen zur anderen

Laststufe wird durch Drehen der Kurbel 33 die Stange 32 im Pfeilsinne verschoben. Dadurch werden die Federn 31, 310 gespannt bzw. stärker gespannt. Schließlich hebt der Stößer 34 mittels des Anschlags 35 das Gelenk des Schalters I aus seiner Knicklage heraus. Dieser schwingt nun unter Entspannung der Feder 31 in die andere Endlage hinüber, in der der Kontakt 37 auf dem Kontakt 8 ruht. Der Schaltvorgang ist dabei der gleiche wie bei der Wippe 14 in Fig. 3. Bevor noch der Schalter I seine neue Endlage erreicht hat, kippt er mittels der Stange 38 den Schalter II durch, der nun seinerseits in die neue Endlage hinüberschwingt, in der der Kontakt 370 den Kontakt 80 berührt. Der Schaltvorgang ist der gleiche wie bei der Bewegung der Wippe 140 der Fig. 3. Bei der nächsten Stufenumschalrung bewegt sich die Stange 32 gegenläufig. Der Stößer 340 löst mittels des Anschlages 350 den Schalter II aus, der dann mittels der Stange 38 den Schalter I durchkippt. Da die Bauform und Wirkungsweise solcher Kniegelenklastschalter an sich bekannt ist, genügt eine schematische Darstellung und eine Beschreibung der Arbeitsweise in großen Zügen. Einzelheiten, wie Anschläge für die Kniegelenke, Verklinkungsvorrichtung für die Schalter usw., wurden der Einfachheit halber weggelassen.

Die bekannten Kniehebellastschalter haben außer den Hauptkontakten 7 und 8 regelmäßig noch Vorkontakte, die unter dem Einfluß von besonderen Federn vortastend bzw. nacheilend zu den Hauptkontakten bewegt werden. Der Federdruck der Vorkontakte wirkt bei Beginn der Kippbewegung beschleunigend, ergibt also an sich eine Verkürzung der Überschaltzeit. Dadurch, daß bei der Ausführungsform nach Fig. 4 diese Vorkontakte weggelassen sind, kann man unschwer trotz Verwendung von nur zwei Schaltern eine Gesamtschaltzeit erzielen, die etwa dem Dreifachen der Schaltzeit eines einzelnen Schalters entspricht.

Wie die Fig. 5 zeigt, können die Hauptkontakte 7 und ebenso die Kontakte 70, 8, 80 und die Kontakte 3°> 37. 3^DO> 37° als Wälzkontakte ausgeführt werden, die bei Beginn der Berührung mit den Teilen 40, die aus Auflagen abbrennfesten Materials, wie Wolfram-Kupfer od. dgl., bestehen, aufeinanderliegen, sich dann abwälzen und am Ende des Schaltvorganges mit den Kupferteilen 41 Kontakt geben. Diese Abwälzbewegung beim Schalten läßt sich leicht durch entsprechend gelenkige Anordnung der Kontakte herbeiführen.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß man im wesentlichen unter Beibehaltung der üblichen Lastschalterkonstruktionen mitder üblichen Abstimmung von Massen und Federkräften leicht eine Verdopplung bis Verdreifachung der Überschaltzeit erzielen kann, die bei Verwendung nur eines Lastschalters nur mit großen Schwierigkeiten erreicht werden könnte. Mit solchen Lastschaltern kann man auch hohe Schaltbeanspruchungen, z. B. Kurzschlußschaltungen, beherrschen und niederfrequente Ströme, z. B. Bahnströme, schalten.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Lastschalteranordnung für Stufenregeleinrichtungen, z. B. von Transformatoren, Drosseln, insbesondere für hohe Schaltbeanspruchungen oder niedrigere Frequenzen, z. B. für Bahnstrom, mit die Unterbrechung des Laststromes vermeidender Zwischenschaltung von Schaltwiderständen sowie mit einer einen unaufhaltsamen Ablauf der Schaltungen bewirkenden

   Spannwerksanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lastschalter (I, II) vorzugsweise normaler Bauart mit Spannwerk vorgesehen sind, die nacheinander unaufhaltsam von Endstellung zu Endstellung bei solcher Verteilung der Kontakte (z. B. 7, io, ii, 8, 70, 100, 110, 80) auf die beiden Schalter (I, II) überschalten, daß während des Überschaltvorganges stets wenigstens einer der Hauptkontakte (7, 8, 70, 80) geschlossen bleibt.
2. 2. Lastschalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Schaltwiderstand (z. B. 12) zwischen einem Hauptkontakt (z. B. 7) des einen Lastumschalters (I) und einem Hauptkontakt (z. B. 70) des anderen Lastumschalters (II) angeschlossen ist, während die beweglichen Kontakte (14, 140) beider Lastschalter elektrisch miteinander verbunden sind.
3. 3. Lastschalter anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Hauptkontakt (z. B. 7) und ein Vorkontakt (z, B. 10) jedes; Lastumschalters elektrisch miteinander verbunden sind.
4. 4. Lastschalteranordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannwerke (31, 310, Fig. 4) beider Lastumschalter (I, II) gleichzeitig durch einen gemeinsamen Antrieb (32) geladen werden, und daß der Antrieb (32) beispielsweise mittels Anschlags (34) nur jeweils den einen Lastumschalter (I) aus seiner Knicklage heraushebt oder anwirft, der dann von sich aus kurz vor Beendigung seines Schaltweges den zweiten Umschalter (II) ausklinkt oder anwirft.
5. 5. Lastschalteranordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalter (I, II) durch Gestänge mit Leergängen (39> 390) miteinander gekuppelt sind.
6. 6. Lastschalteranordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastumschalter (I, II) als Kniehebelsystem ausgebildet sind und die Kupplungsgestänge (38) an den Mittelpunkten der Koppelglieder (30, 300) des Kniegelenkes angreifen.
7. 7. Lastschalteranordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkontakte als Wälzkontakte (7, Fig. 5) ausgeführt sind, wobei nur ein Teil der Wälzfläche mit lichtbogenfesten Werkstoffen (40), z.B. Wolfram-Kupfer, belegt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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