EP0907192A2 - Stufenschalter - Google Patents
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- EP0907192A2 EP0907192A2 EP98116517A EP98116517A EP0907192A2 EP 0907192 A2 EP0907192 A2 EP 0907192A2 EP 98116517 A EP98116517 A EP 98116517A EP 98116517 A EP98116517 A EP 98116517A EP 0907192 A2 EP0907192 A2 EP 0907192A2
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- H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
- H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
- H01H3/44—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using Geneva movement
Definitions
- the invention relates to a tap changer based on the reactor switching principle uninterrupted load switching using vacuum switch cells
- a tap changer is used in conjunction with a power transformer uninterrupted switching between different winding taps uses this transformer and thus serves for uninterrupted Voltage regulation.
- the invention relates to tap changers according to the first-mentioned reactor switching principle.
- Such a tap changer is already known from the company publication "Load Tap Changer Type RMV II” from Reinhausen Manufacturing, Humboldt, Tenessee, USA, imprint RM 05/91 - 1094/5000.
- vacuum switching cells are used for the actual load switching, which have numerous advantages over mechanical load switching contacts, in particular also a long service life.
- vacuum switching cells there is no contamination of the surrounding oil, which would occur in mechanical load changeover contacts due to arcing and contact erosion.
- N and n + 1 are adjacent taps of the step winding of the transformer.
- P1 and P2 are the movable selector contacts to be actuated during the switchover, R1 and R2 are the switchover impedances already explained.
- a vacuum switching cell V is connected between the two branches, and the corresponding connection to the load conductor L is established by a by-pass contact B.
- the two movable selector contacts are both connected to the same tap, ie to the same fixed selector contact.
- one movable selector contact rests on a first fixed selector contact and the other movable selector contact on the adjacent further fixed selector contact. This sequence is repeated with every further load switch.
- the known tap changer has a three-phase design and consists of an oil-filled housing that has selector contacts, preselector contacts, vacuum switch cells and by-pass contacts.
- the term “preselector contacts” is intended to mean both the contacts for a possible coarse selector and for a possible turner. These two circuit variants are well known from the prior art.
- the drive mechanism for actuating the individual contacts and the vacuum switch cells is located in a housing part which is arranged separately to the side of it.
- a terminal board is provided in the housing, on which the selector and reversing contacts are arranged, spatially separated for each of the three phases to be switched.
- the corresponding vacuum switch cell and the associated by-pass contacts are arranged in each case on further circuit boards for each phase:
- the fixed and the movable by-pass contact On one side of the other board, which faces the terminal board, are the fixed and the movable by-pass contact, on the other side of the board is the vacuum switch cell, each with an energy accumulator for its actuation.
- a corresponding energy store is known from DE 41 26 824.
- All switching elements of all phases are actuated by a single insulating shaft, which from the drive mechanism located in the side housing part, the entire housing goes through.
- three Maltese drives are provided, one for each phase are also provided on the terminal board. These Maltese drives generate from the rotary movement of the drive shaft, both the movements for actuation the selector and reversing contacts as well as the movements for actuating the by-pass contacts and the tensioning of the energy accumulator for actuating the corresponding one Vacuum switch cells in the predetermined switching sequence, as shown in Fig. 1.
- a single insulating shaft actuates three separate Maltese drives.
- Each Maltese drive in turn actuates the elements of the respective phase arranged on the terminal board, namely the selector contacts and, by means of a separate bolt on the Maltese, the reversing contacts.
- the elements of the respective phase namely the by-pass contact and the energy accumulator of the corresponding vacuum switching cell, which are arranged on the associated further circuit board, are actuated by means of a double-sided groove in a rotatable disk.
- Such a disk provided with a double-sided control contour is known from DE 40 11 019 known.
- Maltese drives in particular, are complicated structures that are subject to high accuracy requirements and are therefore complex to manufacture.
- the object of the invention is to simplify the step switch of the generic type and to reduce the number of individual parts required, in particular also the number of necessary Maltese drives. Furthermore, it is an object of the invention to simplify the actuation of the by-pass contacts on the one hand and the vacuum switching cells on the other hand, and, in connection with this, to provide a simple but nevertheless reliably functioning energy store.
- Another advantage is the particularly simple design of the energy store for actuating the respective vacuum switch cell, which nevertheless ideally fulfills the desired switching characteristics for such cells:
- the vacuum switch cell is opened quickly by means of the energy store and closed in a curve-controlled manner.
- a further advantage lies in the simple mechanical end position limitation, which is provided only once in the single gearbox and which prevents the selector contacts from advancing beyond the permissible switching range. Corresponding necessary end position limits are no longer required on the respective phase plates.
- the tap changer according to the invention is enclosed by an oil-tight housing 1, the front, removable front 4 of which is open here.
- three phase plates 5 - one for each phase to be switched - are provided.
- On the right side of each phase plate 5 are the circularly arranged fixed selector contacts 6, which can be connected by a rotatable, centrally arranged movable contact carrier 7 on which there are two movable selector contacts 7.1, 7.2.
- Both movable selector contacts 7.1, 7.2 are arranged isolated from each other on the contact carrier 7 and are moved together by its rotation. Furthermore, on this side there are fixed preselector contacts 8, which can be connected by a movable contact carrier 9 on which there is a movable preselector contact 9.1. Furthermore, on this side there are the fixed by-pass contacts 10, which can be connected by a further contact carrier 11 on which there are two by-pass contacts 11.1, 11.2. Both movable by-pass contacts 11.1, 11.2 are electrically connected to one another.
- the vacuum switch cell 12 On the left side of the phase plate 5 is the vacuum switch cell 12 with the corresponding actuating mechanism, which will be discussed in more detail below becomes.
- three horizontal insulating shafts 13, 14, 15 lead through the entire housing 1. They penetrate all three phase plates 5, in which holes 16, 17, 18 are provided for this purpose.
- the first insulating shaft 13 is guided through the bore 16 of the phase plate 5 and is connected to the contact carrier 7 and thus the movable selector contacts 7.1, 7.2 of each phase.
- the second insulating shaft 14, which is partially covered in FIG. 1, is guided through the bore 17 of the phase plate 5 and is connected to the contact carrier 9 and thus to the movable preselector contact 9.1 of each phase.
- the third insulating shaft 15 is guided through the bore 18 of each phase plate 5 and is connected to the contact carrier 11 and thus to the movable by-pass contacts 11.1, 11.2 and the corresponding vacuum switching cell 12 of each phase.
- the first insulating shaft 13 thus actuates the movable selector contacts 7.1, 7.2 of each phase, which connect the associated fixed selector contacts 6.
- the second insulating shaft 14 actuates the movable preselector contact 9.1 of each phase, which connects the associated fixed preselector contacts 8.
- the third insulating shaft 15 finally actuates the movable by-pass contacts 11.1, 11.2 of each phase, which connect the fixed by-pass contacts 10, and the respective vacuum switching cell 12 of each phase.
- the insulating shafts 13, 14, 15 in turn are made from the only one arranged on the left in FIG. 1 Maltese drive and the other components arranged on the transmission plate 2 are operated together.
- gear plate all three insulating shafts 13, 14, 15 are rotatably supported independently of one another and spatially separated.
- a drive shaft 19 leads from a drive (not shown in more detail) into the housing 1 from below.
- a first gear wheel 20 which corresponds to a second gear wheel 21 which is perpendicular thereto.
- This second gear wheel 21 is mounted in a bearing 22 in the gear plate 2 and is firmly connected to a Maltese driver 23, which has a roller 24 at its end.
- a third gear wheel 25 which in turn is also mounted in a further bearing 51 in the gear plate 2.
- a rocker arm 26 is attached, which leads to a rotatably articulated lever 27, the other free end of which is in turn rotatably articulated to a further rocker arm 28, which is attached to the insulating shaft 15.
- a thrust crank mechanism known per se is thus realized.
- a Geneva wheel 29 is fastened in such a way that the cutouts of the Geneva wheel 29 interact with the roller 24 of the Geneva driver 23.
- a single actuating roller 30 is also provided, which engages in a certain position of the Geneva wheel 29 in a pivotable lever 31 which is connected to the insulating shaft 14.
- This drive works as follows: When the tap changer is actuated, the drive shaft 19 rotates, this rotation is transmitted to the second gear wheel 21 via the first gear wheel 20. As a result, the Maltese driver 23 rotates, its roller 24 engages in the Maltese wheel 29, rotates it by a certain angle, which depends on the dimensioning of this Maltese wheel 29 and the incisions located thereon, and thus also rotates the insulating shaft 13 connected thereto by one Switching step.
- the dimensioning mentioned is designed so that all the fixed selector contacts 6 are swept when the Geneva wheel 29 is rotated completely. With each switching, the movable selector contacts 7.1, 7.2 of each phase are switched from one fixed selector contact to the other, adjacent selector contact - depending on the direction of rotation.
- the rotary movement is transmitted to the third gear wheel 25 and thus to the rocker 26.
- the gear wheels are dimensioned such that the third gear wheel 25 rotates by 180 degrees with each changeover.
- the rocker arm 26 rotates, the further rocker arm 28 and thus the insulating shaft 15 are rotated through the lever 27 by a certain angle and then back again into the starting position.
- the movable by-pass contacts 11.1, 11.2 of each phase are briefly deflected from the end position and opened and then moved back into the end position.
- the isolating shaft 15 While the isolating shaft 13 rotates through a certain angle in the same direction in each circuit and can therefore make complete rotations, the isolating shaft 15 always rotates alternately to the left or right by an angle and back again and transmits this movement to the oscillating movable by-pass contacts 11.1, 11.2 swiveling out of the middle position into an end position and back again. Due to the roller 30 arranged on the Geneva wheel 29, which engages in a certain position in a cutout of the lever 31, this is then pivoted through a certain angle and with it the insulating shaft 14, which actuates the movable preselector contact 9.1 of each phase. The selection is only activated after a complete rotation of the Geneva wheel 29 and thus after all fixed selector contacts 6 have been run through.
- the Geneva wheel 29 can rotate completely once, running through all the fixed selector contacts 6 without the selection being activated, then this is actuated and all the fixed selector contacts 6 can be run through again in the same direction of rotation with the selection selected. Similarly, the selection is switched back after a complete rotation in another direction.
- FIG. 3 shows once again the arrangement of the different fixed and movable contacts explained on the respective phase plate 5 and their actuation by the insulating shafts 13, 14, 15.
- the movable selector contacts 7.1, 7.2 which are insulated from one another, are dimensioned such that they can both contact two adjacent fixed selector contacts 6, or can rest completely on only one such contact, as is necessary to implement the switchover sequence shown in FIG. 7.
- the movable preselector contact 9.1 switches after one revolution of the Maltese wheels 29 from one position to the other and thus switches part of one Winding up or down or deflecting this depends on whether the selection is in the respective circuit of the step transformer as a known coarse selector or well-known turner works. Result for the tap changer according to the invention there are no differences in the construction.
- the movable, electrically interconnected by-pass contacts 11.1, 11.2 bridge both fixed contacts 10 in the stationary state and, when switched, rest on only one of these fixed contacts 10.
- the contact derivation from the movable, rotatable contacts 7.1, 7.2; 9.1; 11.1, 11.2 is carried out by concentric slip rings 32, 33, 34.
- Two slip rings 32, insulated from one another, are provided for the contact derivation of the two movable selector contacts 7.1, 7.2, which lie congruently one above the other in FIG. 3, so that only the upper one of them you can see.
- FIG. 4 shows the elements arranged on the other side of the respective phase plate 5 without insulating shafts, and in FIG. 5 the elements for actuating the respective vacuum switching cell 12 are shown again, which will be explained in more detail below.
- a console 35 is attached to each phase plate 5 and supports the vacuum switch cell 12.
- the actuating mechanism consists of a control disk 36 which is connected to the insulating shaft 15 and a two-armed lever 37 which is rotatably mounted on the bracket 35 and has a roller 38 at one free end and the other free end of the vacuum switchgear cell 12, more precisely its actuating plunger 45, works.
- the roller 38 corresponds to a control cam 39 on the control disk 36.
- a release contour 40 which is dimensioned such that it deflects a pawl 41 in certain positions of the control disk 36.
- This triggering contour 40 can be realized in a particularly advantageous manner by means of two individual triggering cams. The lever 37 is then released by the deflected pawl 41, which is otherwise blocked by the non-deflected pawl 41.
- a spring 42 is supported on the bracket 35 and presses the roller 38 of the lever 37 against the cam 39.
- Another spring 43 presses the pawl 41 against the lever 37 and blocks it in the normal state.
- a third spring 44 on the actuating plunger 45 increases the contact pressure in the stationary state and is not in itself necessary for actuation.
- the lever 37 is suddenly released and also opens the vacuum switching cell 12 suddenly with the spring 42.
- the insulating shaft 15 then rotates and with it the control disk 36 back again.
- the roller 38 runs on the cam 39 and closes the vacuum switching cell 12 continuously.
- the pawl 41 engages again on the lever 37 and blocks it; the end position and the starting position for the next changeover have been reached.
- the mode of action is as follows:
- the Geneva wheel 29 can initially rotate in each direction by one turn until the driver 50 meets the driver 48, with the further rotation in the same direction the blocking disk 46 is also rotated. If this has rotated by one turn, the driver 47 hits the stop 49 and blocks both the blocking disk 46 and the Geneva wheel 29, which then has undergone two turns - the end position has been reached.
- the process is repeated analogously - the floating blocking disk 46 allows two revolutions of the Geneva wheel 29 in both directions, during which all fixed selector contacts 6 are swept twice - once with and once without an activated selection.
- driver 50 If there is only one driver 50, this can be of any shape or size be dimensioned. This makes it possible to easily End position limitation to the permissible revolutions defined above, which are not quite correspond to a full rotation of 360 degrees, but in each case of the two Switching steps corresponding angles are missing to adjust.
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Abstract
Description
Bei diesem bekannten Stufenschalter dienen Vakuumschaltzellen zur eigentlichen Lastumschaltung, die gegenüber mechanischen Lastumschaltkontakten zahlreiche Vorteile, insbesondere auch eine hohe Lebensdauer, aufweisen. Beim Einsatz solcher Vakuumschaltzellen entfällt eine Verschmutzung des umgebenden Öles vollständig, die bei mechanischen Lastumschaltkontakten durch die Lichtbogenbildung und den Kontaktabbrand auftreten würde.
N und n+1 sind dabei benachbarte Anzapfungen der Stufenwicklung des Transformators. P1 und P2 sind die bei der Umschaltung zu betätigenden beweglichen Wählerkontakte, R1 und R2 sind die bereits erläuterten Umschaltimpedanzen. Zwischen die beiden Zweige ist eine Vakuumschaltzelle V geschaltet, und die entsprechende Verbindung zur Lastableitung L wird durch einen By-pass-Kontakt B hergestellt.
Bei einer stationären Schaltposition liegen die beiden beweglichen Wählerkontakte beide an der gleichen Anzapfung, d. h. am gleichen festen Wählerkontakt, an. Bei der nächsten stationären Schaltposition nach vollzogener Lastumschaltung liegt ein beweglicher Wählerkontakt an einem ersten festen Wählerkontakt und der andere bewegliche Wählerkontakt am benachbarten weiteren festen Wahlerkontakt an. Diese Sequenz wiederholt sich bei jeder weiteren Lastumschaltung.
In einem seitlich davon separat angeordneten Gehäuseteil befindet sich der Antriebsmechanismus zur Betätigung der einzelnen Kontakte und der Vakuumschaltzellen.
Im Gehäuse ist eine Terminalplatine vorgesehen, auf der, räumlich getrennt für jede der drei zu schaltenden Phasen, die Wähler- und Wenderkontakte angeordnet sind. Aufweiteren Platinen sind jeweils für jede Phase die entsprechende Vakuumschaltzelle und die zugehörigen By-pass-Kontakte in folgender Weise angeordnet:
Ebenfalls getrennt für jede Phase werden mittels einer doppelseitigen Nut in einer drehbaren Scheibe die auf der zugeordneten weiteren Platine angeordneten Elemente der jeweiligen Phase, nämlich der By-pass-Kontakt und der Kraftspeicher der entsprechenden Vakuumschaltzelle, betätigt.
Gerade auch Malteserantriebe sind komplizierte Gebilde, an die hohe Genauigkeitsanforderungen gestellt werden und die daher aufwendig in der Fertigung sind.
Schließlich ist auch der bekannte Kraftspeicher kompliziert; auch für ihn gilt das Gesagte.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, die Betätigung der By-pass-Kontakte einerseits und der Vakuumschaltzellen andererseits zu vereinfachen und, damit in Zusammenhang stehend, einen einfachen und dennoch sicher funktionierenden Kraftspeicher anzugeben.
Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Alle erforderlichen Bewegungen zur Betätigung der Wählerkontakte, Vorwählerkontakte, By-pass-Kontakte sowie der Vakuumschaltzellen aller zu schaltenden Phasen werden in nur einem einzigen Getriebe erzeugt und über separate Isolierwellen zu den entsprechenden Elementen übertragen, so daß dort mechanische Mittel weitestgehend entfallen können, was den gesamten Aufbau ganz wesentlich vereinfacht.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß alle Schaltelemente einer Phase jeweils nur auf einer einzigen Platine, nämlich der jeweiligen, doppelseitig bestückten Phasenplatte, angeordnet sind, was den Aufbau weiter vereinfacht. Dies besonders, weil alle Phasenplatten identisch aufgebaut und bestückt sind.
Ein weiterer Vorteil besteht im besonders einfach ausgestalteten Kraftspeicher für die Betätigung der jeweiligen Vakuumschaltzelle, der dennoch die gewünschte Schaltcharakteristik für solche Zellen ideal erfüllt: Die Vakuumschaltzelle wird mittels Kraftspeicher schnell geöffnet und kurvengesteuert geschlossen.
Schließlich liegt ein weiterer Vorteil in der einfachen mechanischen Endstellungsbegrenzung, die nur einmal im einzigen Getriebe vorgesehen ist und die ein Weiterschalten der Wahlerkontakte über den zulässigen Schaltbereich hinaus verhindert. Damit entfallen entsprechende notwendige Endstellungsbegrenzungen direkt auf den jeweiligen Phasenplatten.
An der Rückseite des Gehäuses 1 befinden sich Durchführungsplatten 3 zum öldichten Herausführen der nicht dargestellten Anschlußleitungen.
An der linken Wandung befindet sich eine Getriebeplatte 2, die den einzigen, noch näher zu erläuternden Malteserantrieb zur Betätigung der Wähler- und Vorwählerkontakte sowie einen Antriebsmechanismus, der ebenfalls noch näher erläutert wird, zur Betätigung der By-pass-Kontakte und der Vakuumschaltzellen aufweist.
Parallel zu dieser Getriebeplatte 2 sind drei Phasenplatten 5 - eine für jede zu schaltende Phase - vorgesehen.
Auf der rechten Seite jeder Phasenplatte 5 befinden sich die kreisförmig angeordneten festen Wählerkontakte 6, die von einem drehbaren, zentrisch angeordneten beweglichen Kontaktträger 7, auf dem sich zwei bewegliche Wählerkontakte 7.1, 7.2 befinden, beschaltbar sind.
Beide bewegliche By-pass-Kontakte 11.1, 11.2 sind elektrisch miteinander verbunden.
Die zweite, in Fig. 1 teilweise verdeckte, Isolierwelle 14 ist jeweils durch die Bohrung 17 der Phasenplatte 5 geführt und steht mit dem Kontaktträger 9 und damit dem beweglichen Vorwählerkontakt 9.1 jeder Phase in Verbindung.
Die dritte Isolierwelle 15 ist jeweils durch die Bohrung 18 jeder Phasenplatte 5 geführt und steht mit dem Kontaktträger 11 und damit den beweglichen By-pass-Kontakten 11.1, 11.2 sowie der entsprechenden Vakuumschaltzelle 12 jeder Phase in Verbindung. Die erste Isolierwelle 13 betätigt also die beweglichen Wählerkontakte 7.1, 7.2 jeder Phase, die die zugehörigen festen Wählerkontakte 6 beschalten.
Die zweite Isolierwelle 14 betätigt den beweglichen Vorwählerkontakt 9.1 jeder Phase, der die zugehörigen festen Vorwählerkontakte 8 beschaltet.
Die dritte Isolierwelle 15 schließlich betätigt die beweglichen By-pass-Kontakte 11.1, 11.2 jeder Phase, die die festen By-Pass-Kontakte 10 beschalten, sowie die jeweilige Vakuumschaltzelle 12 jeder Phase.
In der Getriebeplatte sind alle drei Isolierwellen 13, 14, 15 unabhängig voneinander und räumlich getrennt drehbar gelagert.
Von einem nicht näher dargestellten Antrieb führt eine Antriebswelle 19 von unten in das Gehäuse 1. Am freien Ende der Antriebswelle 19 befindet sich ein erstes Getrieberad 20, das mit einem senkrecht dazu stehenden zweiten Getrieberad 21 korrespondiert. Dieses zweite Getrieberad 21 ist in einem Lager 22 in der Getriebeplatte 2 gelagert und mit einem Maltesertreiber 23, der an seinem Ende eine Rolle 24 aufweist, fest verbunden. Gleichzeitig korrespondiert es mit einem dritten Getrieberad 25, das seinerseits ebenfalls in einem weiteren Lager 51 in der Getriebeplatte 2 gelagert ist.
An diesem dritten Getrieberad 25 ist eine Schwinge 26 befestigt, die zu einem drehbar angelenkten Hebel 27 führt, dessen anderes freies Ende wiederum drehbar an eine weitere Schwinge 28 angelenkt ist, die auf der Isolierwelle 15 befestigt ist. Damit ist ein an sich bekanntes Schubkurbelgetriebe realisiert.
Auf der Isolierwelle 13 ist ein Malteserrad 29 befestigt, derart, daß die Aussparungen des Malteserrades 29 mit der Rolle 24 des Maltesertreibers 23 zusammenwirken.
Auf dem Malteserrad 29 ist ferner eine einzige Betätigungsrolle 30 vorgesehen, die bei einer bestimmten Stellung des Malteserrades 29 in einen verschwenkbaren Hebel 31 eingreift, der mit der Isolierwelle 14 verbunden ist.
Bei Betätigung des Stufenschalters dreht sich die Antriebswelle 19, diese Drehung wird über das erste Getrieberad 20 auf das zweite Getrieberad 21 übertragen. Dadurch dreht sich der Maltesertreiber 23, dessen Rolle 24 greift in das Malteserrad 29 ein, dreht es um einen bestimmten Winkel, der von der Dimensionierung dieses Malteserrades 29 sowie der darauf befindlichen Einschnitte abhängt und dreht damit auch die damit in Verbindung stehende Isolierwelle 13 um einen Schaltschritt. Die erwähnte Dimensionierung ist dabei so ausgelegt, daß bei einer vollständigen Drehung des Malteserrades 29 alle festen Wählerkontakte 6 überstrichen werden. Damit werden bei jeder Schaltung die beweglichen Wählerkontakte 7.1, 7.2 jeder Phase von einem festen Wählerkontakt zum jeweils anderen, benachbarten Wählerkontakt - je nach Drehrichtung - weitergeschaltet.
Gleichzeitig wird die Drehbewegung auf das dritte Getrieberad 25 und damit auf die Schwinge 26 übertragen. Die Getrieberäder sind dabei derart dimensioniert, daß sich bei jeder Umschaltung das dritte Getrieberad 25 um 180 Grad dreht. Die Schwinge 26 dreht sich, über den Hebel 27 wird die weitere Schwinge 28 und damit die Isolierwelle 15 um einen bestimmten Winkel und anschließend wieder zurück in die Ausgangslage gedreht. Dadurch werden die beweglichen By-pass-Kontakte 11.1, 11.2 jeder Phase von der Endstellung kurzzeitig ausgelenkt und geöffnet und anschließend wieder in die Endstellung zurückbewegt.
Während sich die Isolierwelle 13 also bei jeder Schaltung in der selben Richtung um einen bestimmten Winkel weiterdreht und damit vollständige Umdrehungen ausführen kann, dreht sich die Isolierwelle 15 immer abwechselnd nach links oder rechts um einen Winkel und wieder zurück und überträgt diese Bewegung auf die sich oszillierend jeweils aus der Mittelstellung heraus in eine Endstellung und wieder zurück umschwenkenden beweglichen By-pass-Kontakte 11.1, 11.2.
Durch die auf dem Malteserrad 29 angeordnete Rolle 30, die bei einer bestimmten Stellung in einen Ausschnitt des Hebels 31 eingreift, wird dieser dann um einen bestimmten Winkel verschwenkt und mit ihm die Isolierwelle 14, die den beweglichen Vorwählerkontakt 9.1 jeder Phase betätigt. Die Betätigung der Vorwähler findet also jeweils nur nach einer vollständigen Drehung des Malteserrades 29 und damit nach dem Durchlaufen aller festen Wählerkontakte 6 statt. Mit anderen Worten: Das Malteserrad 29 kann sich einmal vollständig drehen, dabei alle festen Wählerkontakte 6 ohne zugeschalteten Vorwähler durchlaufen, dann wird dieser betätigt und es können nochmals alle festen Wählerkontakte 6 in der gleichen Drehrichtung mit zugeschaltetem Vorwähler durchlaufen werden. Analog ergibt sich die Zurückschaltung des Vorwählers nach einer vollständigen Drehung in anderer Drehrichtung.
Die beweglichen, voneinander isolierten Wählerkontakte 7.1, 7.2 sind derart dimensioniert, daß sie sowohl zwei benachbarte feste Wählerkontakte 6 kontaktieren können, als auch vollständig nur auf einem solchen Kontakt aufliegen können, so wie das zur Realisierung der in Fig. 7 dargestellten Umschaltsequenz erforderlich ist.
Die Kontaktableitung von den beweglichen, jeweils drehbaren Kontakten 7.1, 7.2; 9.1; 11.1, 11.2 erfolgt jeweils durch konzentrische Schleifringe 32, 33, 34. Dabei sind für die Kontaktableitung der beiden beweglichen Wählerkontakte 7.1, 7.2 zwei, voneinander isolierte Schleifringe 32 vorgesehen, die in der Figur 3 deckungsgleich übereinander liegen, so daß nur der obere von ihnen zu sehen ist.
An jeder Phasenplatte 5 ist eine Konsole 35 befestigt, die die Vakuumschaltzelle 12 trägt. Der Betätigungsmechanismus besteht aus einer Steuerscheibe 36, die mit der Isolierwelle 15 verbunden ist und einem drehbar auf der Konsole 35 gelagerten zweiarmigen Hebel 37, der an einem freien Ende eine Rolle 38 aufweist und dessen anderes freies Ende auf die Vakuumschaltzelle 12, genauer gesagt deren Betätigungsstößel 45, wirkt. Die Rolle 38 korrespondiert mit einer Steuerkurve 39 an der Steuerscheibe 36.
An deren Rückseite befindet sich eine Auslösekontur 40, die so dimensioniert ist, daß sie bei bestimmten Stellungen der Steuerscheibe 36 eine Sperrklinke 41 auslenkt. Besonders vorteilhalt ist diese Auslösekontur 40 durch zwei einzelne Auslösenocken realisierbar. Durch die ausgelenkte Sperrklinke 41 ist dann der Hebel 37 freigegeben, der ansonsten durch die nicht ausgelenkte Sperrklinke 41 blockiert wird.
Eine Feder 42 stützt sich an der Konsole 35 ab und drückt die Rolle 38 des Hebels 37 gegen die Steuerkurve 39.
Eine weitere Feder 43 drückt die Sperrklinke 41 gegen den Hebel 37 und blockiert diese im Normalzustand.
Eine dritte Feder 44 am Betätigungsstößel 45 erhöht den Kontaktdruck im stationären Zustand und ist an sich zur Betätigung nicht unbedingt erforderlich.
Im stationären Zustand ist die Vakuumschaltzelle 12 geschlossen.
Es wurde bereits erläutert, daß die Isolierwelle 15 bei jeder Umschaltung eine oszillierende Bewegung aus der Mittellage heraus um einen bestimmten Drehwinkel nach rechts oder links - je nach Drehrichtung der Antriebswelle 19 - und anschließend wieder zurück in die Mittellage vollführt.
Bei einer Umschaltung dreht sich die Isolierwelle 15 also zunächst um einen bestimmten Winkel, mit ihr dreht sich die Steuerscheibe 36. Der Hebel 37 mit seiner Rolle 38 ist, bedingt durch die Feder 42, bestrebt, der Steuerkurve 39 zu folgen; dies ist jedoch nicht möglich, da er durch die Sperrklinke 41 arretiert ist. Erst an einem definierten Punkt der Drehbewegung lenkt die Auslösekontur 40 die Sperrklinke 41 gegen die Kraft der Feder 43 aus. Der Hebel 37 wird schlagartig freigegeben und öffnet ebenso schlagartig durch die Feder 42 die Vakuumschaltzelle 12. Anschließend dreht sich die Isolierwelle 15 und mit ihr die Steuerscheibe 36 wieder zurück. Die Rolle 38 läuft auf der Steuerkurve 39 und schließt die Vakuumschaltzelle 12 kontinuierlich. An einem bestimmten Punkt rastet die Sperrklinke 41 wieder am Hebel 37 ein und blockiert diesen; die Endposition und zugleich Ausgangsposition für die nächste Umschaltung ist erreicht. Bei einer Drehung der Isolierwelle 15 zunächst in der anderen Richtung läuft die ganze Betätigung analog ab, da sowohl die Steuerkurve 39 als auch die Auslösekontur 40 symmetrisch beidseitig der Mittellage ausgebildet sind.
Mit dieser Betätigung wird ein schnelles Öffnen der Vakuumschaltzelle 12 durch sprungartiges Freigeben des Hebels 37 einerseits und ein kontinuierliches, kurvenabhängiges Schließen durch den Lauf der Rolle 38 auf der Steuerkurve 39 andererseits erreicht. Die Steuerkurve 39 verriegelt im stationären Zustand auch den Hebel 37 formschlüssig. Damit ist kein ungewolltes Auslösen, beispielsweise durch Erschütterungen, möglich.
Es wurde bereits erläutert, daß und warum sich das Malteserrad 29 maximal um zwei Umdrehungen in jeder Richtung drehen darf danach muß eine Endstellungsblockierung erfolgen, die ein Weiterdrehen in dieser Richtung verhindert. Der Begriff "Umdrehung" ist dabei definiert als eine volle Umdrehung um 360 Grad minus des Drehwinkels, der zwei Schaltschritten entspricht.
Dies wird durch eine Blockierscheibe 46 erreicht, die auf der Isolierwelle 13, jedoch unabhängig von dieser frei drehbar und zwischen Getriebeplatte 2 und Malteserrad 29 räumlich angeordnet, gelagert ist. Die Blockierscheibe 46 weist auf jeder Seite jeweils einen Mitnehmer 47, 48 auf. Der erste Mitnehmer 47 korrespondiert mit einem festen Anschlag 49 auf der Getriebeplatte 2, der zweite Mitnehmer 48 korrespondiert mit mindestens einem weiteren Mitnehmer 50 auf dem Malteserrad 29.
Besonders vorteilhaft ist es, die beiden Mitnehmer 47 und 48 durch einen einzigen Zylinderstift zu realisieren, der die Blockierscheibe 46 durchdringt.
Das Malteserrad 29 kann sich zunächst in jeder Richtung um eine Umdrehung drehen, bis der Mitnehmer 50 auf den Mitnehmer 48 trifft, bei der weiteren Drehung in gleicher Richtung wird die Blockierscheibe 46 mitgedreht. Hat sich diese um eine Umdrehung gedreht, so trifft der Mitnehmer 47 auf den Anschlag 49 und blockiert sowohl die Blockierscheibe 46 als auch das Malteserrad 29, das dann zwei Umdrehungen durchlaufen hat - die Endstellung ist erreicht. Bei Drehung in Gegenrichtung wiederholt sich der Ablauf analog - die schwimmend gelagerte Blockierscheibe 46 läßt in beiden Richtungen jeweils zwei Umdrehungen des Malteserrades 29 zu, während dessen alle festen Wählerkontakte 6 zweimal überstrichen werden - einmal mit und einmal ohne zugeschalteten Vorwähler.
- 1
- Gehäuse
- 2
- Getriebeplatte
- 3
- Durchführungsplatte
- 4
- Frontseite
- 5
- Phasenplatte
- 6
- feste Wählerkontakte
- 7
- Kontaktträger
- 7.1
- beweglicher Wählerkontakt
- 7.2
- beweglicher Wählerkontakt
- 8
- feste Vorwählerkontakte
- 9
- Kontaktträger
- 9.1
- beweglicher Vorwählerkontakt
- 10
- feste By-pass-Kontakte
- 11
- Kontaktträger
- 11.1
- beweglicher By-pass-Kontakt
- 11.2
- beweglicher By-pass-Kontakt
- 12
- Vakuumschaltzelle
- 13
- Isolierwelle für Wählerk.
- 14
- Isolierwelle für VW/Wenderk.
- 15
- Isolierwelle für By-pass-Kontakte
- 16
- Bohrung f. 13
- 17
- Bohrung f. 14
- 18
- Bohrung f. 15
- 19
- Antriebswelle
- 20
- erstes Getrieberad
- 21
- zweites Getrieberad
- 22
- Lager
- 23
- Maltesertreiber
- 24
- Rolle
- 25
- drittes Getrieberad
- 26
- Schwinge
- 27
- Hebel
- 28
- Schwinge
- 29
- Malteserrad
- 30
- Betätigungsrolle
- 31
- Hebel
- 32
- erster konzentrischer Schleifring
- 33
- zweiter konzentrischer Schleifring
- 34
- dritter konzentrischer Schleifring
- 35
- Konsole
- 36
- Steuerscheibe
- 37
- Hebel
- 38
- Rolle
- 39
- Steuerkurve
- 40
- Auslösekontur
- 41
- Sperrklinke
- 42
- Feder
- 43
- Feder
- 44
- Feder
- 45
- Betätigungsstößel
- 46
- Blockierscheibe
- 47
- Mitnehmer
- 48
- Mitnehmer
- 49
- Anschlag
- 50
- Mitnehmer
- 51
- Lager
Claims (10)
- Stufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip zur unterbrechungslosen Lastumschaltung mittels Vakuumschaltzellen,
wobei in einem Gehäuse für jede Phase feste Wählerkontakte vorgesehen sind, die von jeweils beweglichen Wählerkontakten beschaltbar sind,
wobei in diesem Gehäuse weiterhin für jede Phase feste Vorwählerkontakte vorgesehen sind, die von jeweils einem beweglichen Vorwählerkontakt beschaltbar sind,
wobei in diesem Gehäuse weiterhin für jede Phase feste By-pass-Kontakte vorgesehen sind, die von jeweils beweglichen By-pass-Kontakten beschaltbar sind,
wobei in diesem Gehäuse weiterhin für jede Phase eine Vakuumschaltzelle vorgesehen ist, die jeweils mittels eines Kraftspeichers betätigbar ist,
und wobei in einem separaten seitlichen Gehäuseteil ein Antriebsmechanismus zur Betätigung aller beweglicher Kontakte und aller Vakuumschaltzellen in der entsprechenden Schaltsequenz vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,daß für jede Phase getrennt alle festen Kontakte (6, 8, 10) und alle beweglichen Kontakte (7.1, 7.2; 9.1; 11.1, 11.2) und die Vakuumschaltzelle (12) dieser Phase gemeinsam auf einer Phasenplatte (5) angeordnet sind,daß drei Isolierwellen (13, 14, 15) sich durch das Gehäuse (1) erstrecken und die drei Phasenplatten (5) durchdringen, wobei die erste Isolierwelle (13) alle beweglichen Wählerkontakte (7.1, 7.2) betätigt, die zweite Isolierwelle (14) alle beweglichen Vorwählerkontakte (9.1) betätigt und die dritte Isolierwelle (15) alle beweglichen By-pass- Kontakte (11.1, 11.2) und alle Vakuumschaltzellen (12) betätigt,daß der Antriebsmechanismus ein einziges Malteserrad (29) aufweist, das von einem mit einer Antriebswelle (19) verbundenen Maltesertreiber (23) antreibbar ist und mit der ersten Isolierwelle (13) verbunden ist, derart, daß bei jeder Umschaltung die erste Isolierwelle (13) um einen Winkel, der einem Schaltschritt entspricht, drehbar ist,daß der Antriebsmechanismus erste Betätigungsmittel aufweist, die auf die zweite Isolierwelle (14) wirken,und daß der Betätigungsmechanismus zweite Betätigungsmittel aufweist, die auf die dritte Isolierwelle (15) wirken. - Stufenschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,daß die ersten Betätigungsmittel aus einer Rolle (30) auf dem Malteserrad (29) sowie einem korrespondierenden Hebel (31) bestehen, derart, daß bei einer bestimmten Stellung des Malteserrades (29) die Rolle (30) in einen Ausschnitt des Hebels (31) eingreift und dadurch drehrichtungsabhängig die zweite Isolierwelle (14) um einen bestimmten Drehwinkel verschwenkbar ist. - Stufenschalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,daß die zweiten Betätigungsmittel aus einem weiteren Getrieberad (25) und einem damit in Verbindung stehenden Hebelantrieb (26, 27, 28), der seinerseits auf die dritte Isolierwelle (15) wirkt, bestehen, derart, daß bei jeder Drehung des Malteserrades (29) die dritte Isolierwelle (15) drehrichtungsabhängig eine oszillierende Drehung um einen bestimmten Winkel und wieder zurück in die Ausgangsstellung vollführt. - Stufenschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,daß auf jeder Phasenplatte (5) feste und bewegliche By-pass-Kontakte (10; 11.1, 11.2) auf einer Seite angeordnet sind und die jeweilige Vakuumschaltzelle (12) auf der anderen Seite angeordnet ist. - Stufenschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,daß für jede Phase zwei bewegliche Wählerkontakte (7.1, 7.2) vorgesehen sind, die elektrisch voneinander isoliert auf einem Kontaktträger (7) angeordnet sind und gemeinsam durch dessen Drehung bewegt werdenund daß für jede Phase zwei bewegliche By-pass-Kontakte (11.1, 11.2) vorgesehen sind, die elektrisch miteinander verbunden auf einem weiteren Kontaktträger (11) angeordnet sind und gemeinsam durch dessen Drehung bewegt werden. - Stufenschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,daß der Kraftspeicher zur Betätigung der jeweiligen Vakuumschaltzelle (12) aus einer Steuerscheibe (36) mit einer Steuerkurve (39) besteht, die mit der dritten Isolierwelle (15) in Verbindung steht und mit dieser drehbar ist,daß er weiterhin aus einem zweiarmigen Hebel (37) besteht, der an einem freien Ende eine Rolle (38) aufweist, die auf der Steuerkurve (39) läuft, und der im stationären Zustand durch eine Sperrklinke (41) arretiert ist, und der mit seinem anderen freien Ende auf einen Betätigungsstößel (45) der Vakuumschaltzelle (12) wirkt,daß die Steuerkurve (39) auf ihrer Rückseite eine Auslösekontur (40) aufweist,und daß die Auslösekontur (40) mit der Sperrklinke (41) korrespondiert, derart, daß bei einer bestimmten Stellung der dritten Isolierwelle (15) und damit der Steuerscheibe (36) die Sperrklinke (41) freigegeben und damit die Vakuumschaltzelle (12) sprungartig geöffnet wird. - Stufenschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,daß Vakuumschaltzelle (12), Steuerscheibe (36) mit Steuerkurve (39) und rückwärtiger Auslösekontur (40), zweiarmiger Hebel (37) mit Rolle (38) sowie Federn (42, 43), die ein formschlüssiges Ablaufen der Rolle (38) auf der Steuerkurve (39) einerseits und ein formschlüssiges Betätigen der Sperrklinke (41) durch die Auslösekontur (40) andererseits gestatten, sich für jede Phase auf einer gemeinsamen Konsole (35) befinden und jede Konsole (35) an der entsprechenden Phasenplatte (5) befestigt ist. - Stufenschalter nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,daß die Auslösekontur (40) durch zwei Nocken gebildet ist. - Stufenschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,daß das einzige Malteserrad (29) mit einer mechanischen Endstellungsbegrenzung zusammenwirkt, die aus einer Blockierscheibe (46) besteht, die auf der ersten Isolierwelle (13), räumlich im Bereich des Malteserrades (29), jedoch unabhängig von diesem frei drehbar, angeordnet ist,daß die Blockierscheibe (46) auf jeder Seite einen Mitnehmer (47, 48) aufweist,daß der eine Mitnehmer (47) mit einem festen Anschlag (49) am Gehäuse (1) korrespondiert,und daß der andere Mitnehmer (48) mit einem weiteren Mitnehmer (50)auf dem Malteserrad (29) korrespondiert, derart, daß das Malteserrad (29) in jeder Drehrichtung zwei Umdrehungen vollführen kann. - Stufenschalter nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,daß die beiden Mitnehmer (47, 48) durch einen einzigen Zylinderstift gebildet sind, der die Blockierscheibe (46) durchdringt,und daß auf dem Malteserrad (29) auf dem gleichen Teilkreis zwei Mitnehmer (50) angeordnet sind, derart, daß der maximal mögliche Drehwinkel des Malteserrades (29) begrenzt ist.
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