EP1121696B1

EP1121696B1 - Stufenschalter

Info

Publication number: EP1121696B1
Application number: EP99947347A
Authority: EP
Inventors: Dieter Dohnal; Werner Friedrich; Klaus Hoepfl; Silke Wrede
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2002-04-03
Anticipated expiration: 2019-09-14
Also published as: BG63836B1; HK1041100A1; BG104832A; EP1121696A1; AU6083199A; ES2172351T3; WO2000024013A1; CN1306669A; DE19847745C1; ATE215728T1; KR20010082232A; CN1127104C; DE59901152D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches. Solche Stufenschalter sind aus der WO 94/02955 bereits bekannt.

Stufenschalter dienen dazu, um durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses unter Last die Spannung, Wirk- und Blindleistung von elektrischen Netzen einstellen zu können. Bei einem aus der WO 94/02955 bekannten einphasigen Stufenschalter sind die festen Stufenkontakte, die jeweils mit einer Wicklungsausleitung des Stufentransformators elektrisch in Verbindung stehen, in einer Linie senkrecht angeordnet. Weiterhin sind zwei einzeln linear bewegliche Wählerkontakte vorgesehen, die die festen Wählerkontakte - unabhängig voneinander - überstreichen. Die Betätigung der beweglichen Wählerkontakte erfolgt beim bekannten Stufenschalter durch einen Antriebsmechanismus, der im wesentlichen aus einem kontinuierlich antreibbaren Aufzugsschlitten und einem mittels Federenergiespeicher aufziehbaren Abtriebsteil besteht. Nach Auslösung des Federenergiespeichers folgt das Abtriebsteil dann sprungartig der vorangegangenen kontinuierlichen Bewegung des Aufzugsschlittens nach. Einer der beweglichen Wählerkontakte ist fest am Aufzugsschlitten angeordnet, der andere bewegliche Wählerkontakt befindet sich am Abtriebsteil. Als elektrische Schaltmittel sind bei diesem bekannten einphasigen Stufenschalter mindestens zwei, üblicherweise drei Vakuumschaltzellen vorgesehen, die gemeinsam mit mindestens einem Überschaltwiderstand fest am Abtriebsteil angeordnet sind und damit dessen sprungartige Bewegung nach Auslösung mit vollziehen.

Aus der DE 42 16 034 C1 ist ein weiterer Stufenschalter bekannt, der ebenfalls in einer Bahn angeordnete feste Wählerkontakte aufweist und bewegliche Kontakte besitzt, die in einem Gehäuse untergebracht sind und nur einen Antrieb benötigen. Bei diesem Stufenschalter handelt es sich um eine einphasige Anordnung, d. h. das erwähnte Gehäuse umschließt alle Bauteile, die für die Beschaltung einer Phase erforderlich sind und bildet ein sogenanntes einphasiges Stufenschaltermodul. Für eine dreiphasige Anordnung müssen also drei solcher kompletten Stufenschaltermodule mit dann drei separaten Gehäusen verwendet werden.

Diese bekannten Stufenschalter haben sich für die Realisierung größerer Schaltleistungen bewährt und befinden sich in größeren Stückzahlen im Einsatz. Für bestimmte einfachere Anwendungsfälle bei nur geringen Systemspannungen und Schaltleistungen sind sie jedoch zu kompliziert. Dabei ist zunächst einmal zu berücksichtigen, daß der bekannte Stufenschalter ein einphasiges Modul darstellt; für die übliche dreiphasige Verwendung müssen also drei solcher kompletten Stufenschalter gemeinsam betrieben werden - es sind somit auch drei komplette Antriebsmechanismen, Kraftspeicher sowie Betätigungsmechanismen erforderlich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Abtriebsteil des bekannten Stufenschalters, das bei jeder Umschaltung eine sprungartige senkrechte Bewegung vollführt, durch die vielen Bauteile, die an ihm befestigt sind, eine ganz erhebliche Masse aufweist. Damit sind aufwendige Mittel zur Bewegungsdämpfung als auch zum Schwerkraftausgleich erforderlich. Auch die synchrone Betätigung der einzelnen Vakuumschaltzelien während der Umschaltsequenz erfordert hochgenaue und relativ komplizierte Betätigungsmittel.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Stufenschalter anzugeben, der bei möglichst einfachem und robustem mechanischen Aufbau und unter Verwendung von nur zwei Vakuumschaltzellen als elektrischen Schaltmitteln eine sichere Lastumschaltung im unteren und mittleren Schaltleistungsbereich bis zu Stufenspannungen in der Größenordnung von etwa 500 V gestattet.

Diese Aufgabe wird durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Besonders vorteilhaft am erfindungsgemäßen Stufenschalter ist der einfache und robuste Aufbau. Die mechanischen als auch die elektrischen Schaltmittel für alle zu schaltenden Phasen sind in einem einzigen Gehäuse vereinigt. Dadurch ist nur ein einziger Antriebsmechanismus für alle Phasen erforderlich; ebenfalls ist nur ein einziger Kraftspeicher vorhanden, und alle Vakuumschaltzellen aller Phasen sowie alle mechanischen Schaltkontakte sind auf einer einzigen Grundplatte fest angeordnet. Weiterhin weist der erfindungsgemäße Stufenschalter nur geringe bewegte Massen auf, eben weil, wie erläutert, die übrigen Bauteile fest angeordnet sind und die Bewegungen der beweglichen Wählerkontakte nicht mit vollziehen müssen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Stufenschalters besteht darin, daß die beiden beweglichen Wählerkontakte nicht mehr unabhängig voneinander bewegbar sind, sondern gemeinsam und unveränderlich in ihrer relativen Lage zueinander fixiert sind. Dies vereinfacht die gesamte mechanische Anordnung weiter und ermöglicht zudem eine platzsparende Bauweise.

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Betätigung dieser beweglichen Wählerkontakte auf besonders einfache Weise durch ein lineares Maltesersegment oder zwei solcher Maltesersegmente. Zwar ist es aus den US-PS 3,673,364 und 3,824,355 an sich bereits bekannt, durch eine Zahnstange bewegliche Kontakte längs einer linearen Bahn zu verschieben. Diese bekannten Lösungen beziehen sich jedoch nicht auf unter Last arbeitende Stufenschalter, sondern betreffen lastlos schaltende Umsteller (de-energized tap changer). Ein weiterer Unterschied zu dieser Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die bekannten Zahnstangen von einem ständig im Eingriff befindlichen Zahnrad betätigt werden, während das Maltesersegment der beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stufenschalters von einem Maltesertreiber, der nur bei einer bestimmten Stellung in Eingriff gelangt, antreibbar ist. Diese Lösung mit einem Maltesersegment gestattet es also auf besonders einfache Weise, eine kontinuierliche Drehbewegung eines Antriebsmotors bzw. einer Antriebswelle in eine zeitlich versetzte Längsbewegung mit einem Freilauf umzusetzen, dazu sind die bekannten Lösungen mit ihrer starren Verbindung zwischen antreibendem und angetriebenem Teil prinzipiell nicht geeignet.

Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die beiden beweglichen Wählerkontakte jeder Phase fest auf einem Tragrahmen gemeinsam angeordnet, derart, daß nur dieser Tragrahmen vom beschriebenen Maltesersegment bewegbar ist.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.

Die Figuren zeigen:

Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Stufenschalter in schematischer Darstellung von vorn
Fig. 2: eine teilweise Darstellung der Grundplatte dieses Stufenschalters von hinten
Fig. 2a: eine ebensolche Darstellung, bei der zur Verdeutlichung der Anordnung die noch zu erläuternde Rollenführung weggelassen worden ist
Fig. 3: eine teilweise Darstellung der Grundplatte dieses Stufenschalters von vom
Fig. 4: eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens von festen Wählerkontakten und beweglichen Kontakten
Fig. 5: die dem erfindungsgemäßen Stufenschalter zugrundeliegende elektrische Schaltung im einzelnen
Fig. 6: eine Umschaltsequenz bei einer Umschaltung von der Wicklungsanzapfung n -2 auf die Wicklungsanzapfung n -1.

Zunächst soll der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Stufenschalters anhand von Figur 1 erläutert werden. Das gesamte Gerät befindet sich in einem Gehäuse 1, das eine hintere, elektrisch isolierende Gehäuseplatte 2 aufweist. An dieser hinteren Gehäuseplatte 2 sind parallel zueinander drei Kontaktträger 3 aus elektrisch isolierendem Material befestigt, die jeweils feste Wählerkontakte 4 tragen. Dabei ist jeweils ein Kontaktträger 3 für eine Phase vorgesehen; die einzelnen Kontaktträger 3 sind parallel zueinander angeordnet, und die festen Wählerkontakte 4 sind für jede der drei Phasen in identischer Weise angeordnet. Wie aus der Figur ersichtlich, sind die einzelnen festen Wählerkontakte 3 jeweils zueinander versetzt abwechselnd auf einem linken und einem rechten Teil des Kontaktträgers 3 vorgesehen. Die Beschaltung der festen Wählerkontakte 4 wird weiter unten erläutert werden. An den Seitenwänden des Gehäuses 1 sind Längsführungen 5 vorgesehen, an denen jeweils ein Maltesersegment 6 vertikal bewegbar geführt ist. Zwischen den beiden seitlichen Maltesersegmenten 6 ist ein Tragrahmen 7 aus elektrisch isolierendem Material befestigt, der für jede Phase zwei bewegliche Kontakte 8, 9 trägt. Die beweglichen Kontakte 8, 9 jeder Phase korrespondieren jeweils mit den festen Wählerkontakten 4 der entsprechenden Phase. Durch Längsverschiebung der Maltesersegmente 6 und damit des Tragrahmens 7 innerhalb der Längsführungen 5 können somit die beweglichen Kontakte 8, 9 unterschiedliche feste Wählerkontakte 4 beschalten. Die beweglichen Kontakte 8, 9 sind dabei in ihrer Längsausdehnung derart dimensioniert, daß bei ihrer gemeinsamen Bewegung bei jedem Schaltschritt einer von ihnen jeweils einen neuen festen Wählerkontakt erreicht, ohne daß der andere von ihnen den bisherigen festen Wählerkontakt verläßt. Dies ist in Figur 4 noch einmal dargestellt; a) zeigt die Stellung vor einer Bewegung des Tragrahmens 7 und damit der beweglichen Kontakte 8, 9; b) zeigt die Stellung nach einem vollzogenen Schaltschritt. Zurück zu Figur 1: Seitlich im Gehäuse 1 ist ein Antriebsmotor 10 an einer Befestigung 11 vorgesehen und mit einem Getriebe 12 verbunden. Von diesem Getriebe 12 geht eine erste Antriebswelle 13 aus elektrisch isolierendem Material ab, die das Gehäuse horizontal durchdringt und am anderen Ende in einem Lager 15 gelagert ist. An beiden Enden weist diese erste Antriebswelle 13 jeweils einen Maltesertreiber 16 auf, der mit dem jeweiligen Maltesersegment 6 korrespondiert. Das Getriebe 12 ist dabei so ausgelegt, daß bei jeder Umschaltung, bei der der Antriebsmotor 10 betätigt wird, die erste Antriebswelle 13 eine Drehung von 360 Grad vollführt. Dabei greifen die beiden Maltesertreiber 16 in die jeweiligen Maltesersegmente 6 ein und verschieben diese und damit den zwischen ihnen befestigten Tragrahmen 7 um einen gewissen Weg nach oben bzw. nach unten - dies ist von der Drehrichtung und damit der Schaltrichtung des Stufenschalters abhängig. Durch diese Verschiebung des Tragrahmens 7 nach oben bzw. nach unten werden auch die beiden beweglichen Kontakte 8, 9 jeder Phase gemeinsam nach oben bzw. nach unten bewegt. Dabei verläßt jeweils einer dieser beweglichen Kontakte - wie bereits erläutert - den bisherigen festen Wählerkontakt, an dem er anlag und kontaktiert einen neuen festen Wählerkontakt 4, während der jeweils andere bewegliche Kontakt sich zwar auch verschiebt, durch seine Längsdimensionierung aber noch in Kontakt mit dem bisherigen festen Wählerkontakt 4 bleibt. Mit ihren freien Enden schleifen die beweglichen Kontakte 8, 9 jeweils auf parallel zueinander verlaufenden elektrisch leitenden Kontaktbahnen 17, 18 jeder Phase, die ihrerseits jeweils mit einem ersten Festkontakt 25 bzw. einem zweiten Festkontakt 26 elektrisch in Verbindung stehen. Dies wird später noch erläutert werden. Die einzelnen Kontaktbahnen 17, 18 ihrerseits sind mittels einer Traverse 52 räumlich im Gehäuse 1 fixiert. Neben der bereits beschriebenen ersten Antriebswelle 13 verläßt auch noch eine zweite Antriebswelle 14 das Getriebe 12 und reicht im Gehäuse 1 senkrecht nach oben. Diese zweite Antriebswelle 14 vollführt bei jeder Umschaltung eine Drehung von 180 Grad und ist mit einem Aufzugsschlitten 19 eines Kraftspeichers verbunden. Dieser Kraftspeicher weist als wesentliche Bestandteile eben diesen Aufzugsschlitten 19 auf, der durch die zweite Antriebswelle 14 gegen die Kraft von Kraftspeicherfedern 20 gespannt wird, sowie weiterhin ein Abtriebsteil 21, das nach Auslösung der Längsbewegung des Aufzugsschlittens 19 nachfolgt. Solche Kraftspeicher, bei denen ein Aufzugsschlitten durch die Drehbewegung einer Welle in Längsrichtung bewegt und damit gespannt wird und bei dem ein Abtriebsteil nach Auslösung sprungartig ebenfalls eine Längsbewegung vollführt, sind prinzipiell bereits bekannt, so daß nähere Details hier nicht beschrieben werden müssen. Beispielsweise sind solche gattungsgemäßen Kraftspeicher in der DE-PS 28 06 282 oder auch der DE-PS 39 19 596 ausführlich beschrieben. Das Abtriebsteil 21 ist mit einer Abtriebskoppel 22 verbunden, durch die die sprungartige horizontale Längsbewegung nach Auslösung auf einen Betätigungsschlitten 23 aus elektrisch isolierendem Material übertragen wird. Auch die Funktion dieses Betätigungsschlittens 23 wird weiter unten noch erläutert. Zunächst jedoch soll einmal auf eine im Gehäuse 1 angeordnete Grundplatte 24 aus ebenfalls elektrisch isolierendem Material eingegangen werden, an der für jede Phase jeweils ein erster Festkontakt 25 und ein zweiter Festkontakt 26 sowie ein fester Wurzelkontakt 27 vorgesehen sind. Weiterhin ist dort in einer Lagerung 29 ein beweglicher Wechselkontakt 28 angeordnet, der ein Kontaktteil 31 aufweist, mittels dem jeweils einer der beiden Festkontakte 25, 26 mit dem Wurzelkontakt 27 elektrisch verbindbar ist; die gesamte Anordnung hat die Funktion eines elektrischen Umschalters. Der bewegliche Wechselkontakt 28 weist in seinem oberen Teil eine Betätigungsnut 32 auf, die von einem am Betätigungsschlitten 23 befestigten Betätigungsteil 30 mit einem Betätigungszapfen 33 betätigbar ist. Bei horizontaler Bewegung des Betätigungsschlittens 23 nach Auslösung des Abtriebsteiles 21 des Kraftspeichers greift demzufolge der Betätigungszapfen 33 in die Betätigungsnut 32 ein und verschwenkt den gesamten beweglichen Wechselkontakt 28 um seine Lagerung 29, wodurch eine Umschaltung zwischen der elektrischen Verbindung jeweils eines der beiden Festkontakte 25, 26 sowie dem Wurzelkontakt 27 erfolgt. An der hinteren, der hinteren Gehäuseplatte 2 zugewandten, Seite der Grundplatte 24 sind weitere Bauteile befestigt, die jetzt anhand der Figuren 2, 2a und 3 näher erläutert werden sollen. Zunächst einmal sind für jede Phase zwei Vakuumschaltzellen 34, 35 mittels Befestigungswinkeln 36, 37 an der Grundplatte 24 befestigt. Im unteren Bereich der Grundplatte 24 ist weiterhin für jede Phase ein Überschaltwiderstand 49 dort angeordnet. Die nach oben herausstehenden Betätigungsstößel 50, 51 der beiden Vakuumschaltzellen 34, 35 sind jeweils mit einem geschwungenen Betätigungsarm 38, 39 versehen. Jeder Betätigungsarm 38, 39 weist an seinem freien Ende jeweils eine Rolle 40, 41 auf. Dabei sind die Betätigungsarme 38, 39 in ihrer Geometrie derart gestaltet, daß die beiden Rollen 40, 41 jeder Phase in einer vertikalen Linie übereinander liegen. Die beiden Rollen 40, 41 laufen jeweils in einer Kontur 43, 44 einer Rollenführung 42, die für jede Phase am Betätigungsschlitten 23 befestigt ist. Weiterhin weist die Rollenführung 42 eine weitere, zusätzliche Kontur 53 auf, in der eine weitere Rolle 54 geführt ist. Diese weitere Rolle 54 ist direkt an der Grundplatte 24 befestigt und führt den Betätigungsschlitten 23 bei seiner horizontalen Bewegung nach Auslösung des Kraftspeichers. Zusätzlich ist ein ebenfalls am Betätigungsschlitten 23 befestigtes Arretierungsblech 47 mit einer gemeinsamen Längsführung 48 für jede Phase vorgesehen, in der ebenfalls die beiden Rollen 40, 41 geführt sind. Durch dieses zusätzliche Arretierungsblech 47 ist sichergestellt, daß die Betätigungsarme 38, 39 sich zwar bei Verschiebung des Betätigungsschlittens 23 und damit der Rollenführung 42 mit ihren Konturen 43, 44 vertikal bewegen können und damit die Betätigungsstößel 50, 51 der Vakuumschaltzellen 34, 35 betätigen, sich aber nicht seitlich auslenken können. Dieses Arretierungsblech 47 ist zwischen Rollenführung 42 und Betätigungsschlittten 23 angeordnet; da es in der Darstellung nach Figur 2 durch die Rollenführung 42 verdeckt wird, ist in Figur 2a diese Rollenführung 42 weggelassen worden. Die beiden Rollen 40, 41 sind auf alle Fälle derart dimensioniert, daß sie gleichzeitig in einer der Konturen 43, 44 und zusätzlich der Längsführung 48 laufen. Auf an sich bekannte Weise sind zum Ausgleich von Kontaktabbrand zusätzlich an den Betätigungsstößeln 50, 51 noch Federn 45,46 vorgesehen.

Nachfolgend soll noch einmal die Funktion der beschriebenen Bauteile bei einer Umschaltung in ihrem Zusammenspiel erläutert werden. Zur Einleitung einer Lastumschaltung von jeweils einem festen Wählerkontakt 4 auf einen benachbarten anderen Wählerkontakt wird der elektrische Antriebsmotor 10 betätigt, der über das Getriebe 12 unabhängig voneinander zwei Bewegungen der beiden Antriebswellen 13,14 erzeugt. Die Drehrichtung jeder der beiden Antriebswellen 13,14 hängt dabei ab von der Richtung der Lastumschaltung, d.h. davon, ob eine Umschaltung in Richtung "Höher" oder in Richtung "Tiefer" erfolgt. Die erste Antriebswelle 13 vollführt bei jeder Lastabschaltung eine Drehung von 360 Grad, nach einem bestimmten Drehwinkel greifen die beiden Maltesertreiber 16 in die jeweiligen Maltesersegmente 6 ein und verschieben den Tragrahmen 7 und damit jeweils die beweglichen Kontakte 8, 9, derart, daß einer der beiden beweglichen Kontakte den neuen anzuwählenden festen Wählerkontakt erreicht. Zusätzlich ist im Getriebe 12 ein an sich bekannter, nicht näher dargestellter Freilauf der ersten Antriebswelle 13 vorgesehen, durch den erreicht wird, daß sich bei Schaltrichtungsumkehr und damit Drehrichtungsumkehr der Antriebswellen die erste Antriebswelle 13 und damit die Maltesertreiber 16 nicht um die vollen 360 Grad, sondern nur um einen geringeren Winkel drehen, derart, daß kein Eingriff der Maltesertreiber 16 in diese Maltesersegmente 6 erfolgt und damit auch keine Bewegung der beweglichen Kontakte 8,9. Dieses bei Stufenschaltern übliche Prinzip läßt sich auch anhand der Figuren 4 und 6 erläutern: Bei erstmaliger Schaltrichtungsumkehr verbleiben die beweglichen Kontakte 8, 9 auf den jeweiligen festen Wählerkontakten 4, die sie gerade kontaktieren, während durch die zweite Antriebswelle 14 eine Spannung des Kraftspeichers und nach dessen Auslösung eine Betätigung der beweglichen Wechselkontakte 28 sowie der Vakuumschaltzellen 34, 35 erfolgt. Bei mehrmaligem Schalten in derselben Richtung hingegen wirkt der beschriebene Freilauf nicht, und es werden zunächst die beweglichen Kontakte 8, 9 in ihre neue Position gebracht, bevor wiederum nach Auslösung des Kraftspeichers die mechanischen und elektrischen Schaltmittel betätigt werden. Gleichzeitig vollführt die zweite Antriebswelle 14 eine Drehung von 180 Grad und spannt den Aufzugsschlitten 19. Nach vollständiger Spannung wird das Abtriebsteil 21 durch nicht näher dargestellte Klinken ausgelöst und vollführt sprungartig eine Bewegung in horizontaler Richtung. Dabei erfolgt die Bewegung immer abwechselnd einmal nach rechts und bei der nächsten Umschaltung nach links usw. Dies liegt darin begründet, daß das Abtriebsteil sich nach Auslösung immer abwechselnd in seine linke bzw. rechte Endposition bewegt. Die jeweilige horizontale Bewegung des Abtriebsteiles 21 wird über die Abtriebskoppel 22 auf den Betätigungsschlitten 23 übertragen, der ebenfalls jeweils abwechselnd einmal nach rechts und bei der nächsten Umschaltung einmal nach links schnellt. Dadurch werden sowohl die mechanischen Schaltelemente auf der Vorderseite der Grundplatte 24 als auch die Vakuumschaltzellen 34, 35 auf der Rückseite der Grundplatte 24 betätigt: Auf der Vorderseite der Grundplatte 24 greift jeweils der Betätigungszapfen 33 in die Betätigungsnut 32 ein und verschwenkt den beweglichen Wechselkontakt 28, der damit die elektrische Verbindung vom ersten Festkontakt 25 zum Wurzelkontakt 27 unterbricht und vielmehr statt dessen den zweiten Festkontakt 26 mit dem Wurzelkontakt 27 elektrisch verbindet und umgekehrt. Wie bereits erläutert, stehen die beiden Festkontakte 25, 26 über die beiden Kontaktbahnen 17, 18 jeweils mit dem von den beweglichen Kontakten 8, 9 gerade aktuell kontaktierten festen Wählerkontakten 4 elektrisch in Verbindung, derart, daß durch die Betätigung des beweglichen Wechselkontaktes 28 eine Umschaltung von einem beweglichen Kontakt 8 auf den anderen beweglichen Kontakt 9 und damit vom bisherigen kontaktierten festen Wählerkontakt zum neuen festen Wählerkontakt erfolgt. Auf der Rückseite der Grundplatte 24 betätigt die Rollenführung 42, die sich ebenfalls hin- bzw. herbewegt, durch die sich mit ihr verschiebenden Konturen 43, 44, in denen die Rollen 40, 41 der Betätigungsarme 38, 39 geführt sind, jeweils die Vakuumschaltzellen 34, 35. Durch entsprechende geometrische Gestaltung der Konturen 43, 44, genauer gesagt durch deren horizontalen Versatz, sind dabei die Betätigungssequenzen genau definiert. Zusätzlich verhindert das bereits erläuterte Arretierungsblech 47 mit seiner Längsführung 48 ein unerwünschtes seitliches Ausschwenken der Rollen 40,41 und damit der gesamten Betätigungsarme 38, 39. In den Figuren, auf die bisher Bezug genommen wurde, sind die elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen beschriebenen Bauteilen nicht in jedem Fall dargestellt. Dargestellt sind in Figur 1 lediglich die Kontaktbahnen 17, 18 jeder Phase, die mit dem jeweiligen beweglichen Kontakt 8, 9 elektrisch in Verbindung stehen und ihrerseits mit einem der beiden Festkontakte 25, 26 jeweils verbunden sind. Die elektrischen Anschlußleitungen hin zu den festen Wählerkontakten 4, zu den Vakuumschaltzellen 34, 35, zu den Festkontakten 25, 26, dem Wurzelkontakt 27 und zur Lastableitung sind aus Gründen der Übersichtlichkeit dagegen nicht dargestellt.

Die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen beschriebenen Bauteilen ist aus Figur 5 im Zusammenhang ersichtlich.

Figur 6 schließlich beschreibt anhand der schematischen Schaltung gemäß Figur 5 noch einmal eine beispielhafte Lastumschaltung von n -2 auf n -1, genauer gesagt, die Reihenfolge der nacheinander erfolgenden Betätigung der einzelnen Bauteile. Die jeweils stromführenden Teil der elektrischen Schaltung sind durch stärkere Linien dargestellt. Da die Anordnung der Bauteile der in Figur 5 genau entspricht, sind aus Übersichtlichkeitsgründen in Figur 6 die Bezugszeichen weggelassen. Eine Lastumschaltung besteht aus folgenden nacheinander ablaufenden Schaltschritten:

a) zeigt die Ausgangssituation, in der der Festkontakt n -2 beschaltet ist. In dieser Stellung verbindet der bewegliche Wechselkontakt 28 den ersten Festkontakt 25 mit dem Wurzelkontakt 27 und stellt über die geschlossene erste Vakuumschaltzelle 34 die Verbindung zur Lastableitung L her. Die zweite Vakuumschaltzelle 35 ist geöffnet

b) die beweglichen Kontakte 8, 9 haben sich gemeinsam bewegt; der bewegliche Kontakt 8 bleibt noch auf dem festen Wählerkontakt n -2 stehen, der bewegliche Kontakt 9 hat den neuen zu beschaltenden festen Wählerkontakt n -1 erreicht. Dies ist in Figur 4 dargestellt; eine Änderung der Schaltung in der Darstellung gegenüber a) ergibt sich hierdurch noch nicht

c) die zweite Vakuumschaltzelle 35 schließt, ein Teil des Laststromes fließt jetzt zusätzlich über den Überschaltwiderstand 49

d) die erste Vakuumschaltzelle 34 öffnet, der gesamte Laststrom fließt jetzt über den Überschaltwiderstand 49 und die zweite Vakuumschaltzelle 35

e) der bewegliche Wechselkontakt 28 wird verschwenkt und verbindet jetzt den zweiten Festkontakt 26 mit dem Wurzelkontakt 27

f) die erste Vakuumschaltzelle 34 wird geschlossen und übernimmt den Laststrom, zusätzlich fließt der Kreisblindstrom

g) die zweite Vakuumschaltzelle 35 öffnet wieder, der Laststrom fließt jetzt vom neuen festen Wählerkontakt n -1 über die ersten Vakuumschaltzelle 34 zur Lastableitung L; die neue stationäre Stellung ist erreicht und die Lastumschaltung ist abgeschlossen.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines dreiphasigen Stufenschalters erläutert worden. Es ist im Rahmen der Erfindung statt dessen auch möglich, nur einen einphasigen Stufenschalter vorzusehen, bei dem dann nur eine der bisher beschriebenen drei separaten Baugruppen, bestehend jeweils aus festen Wählerkontakten 4, beweglichen Kontakten 8, 9, Umschalter 25, 26, 27, 28 und zwei Vakuumschaltzellen 34, 35 vorgesehen ist. An der Schaltung und der Umschaltsequenz ändert sich dadurch nichts, ebensowenig an der Art und Weise der Betätigung der einzelnen Bauteile durch erste und zweite Antriebswelle 13, 14.

Claims

Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators,
wobei feste Wählerkontakte (4), die jeweils mit den einzelnen Wicklungsanzapfungen elektrisch in Verbindung stehen, längs einer Linie angeordnet sind,
wobei die festen Wählerkontakte (4) durch zwei längs verschiebbare bewegliche Kontakte (8, 9) betätigbar sind,
wobei als elektrische Schaltmittel für jede zu schaltende Phase zwei Vakuumschaltzellen (34, 35) vorgesehen sind,
wobei ein Antrieb (10) vorgesehen ist, der jeweils bei Betätigung des Stufenschalters ausgelöst wird, und wobei ein Kraftspeicher vorgesehen ist, der vom Antrieb (10) gespannt wird und nach Auslösung die elektrischen Schaltmittel betätigt,
dadurch gekennzeichnet, daß die für alle zu schaltenden Phasen jeweils erforderlichen festen Wählerkontakte (4), die beweglichen Kontakte (8, 9), die beiden Vakuumschaltzellen (34, 35), alle weiteren Schalt- und Betätigungsmittel sowie der einzige Antrieb (10) und der ebenfalls einzige Kraftspeicher in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet sind,
daß die festen Wählerkontakte (4) jeder Phase in zwei parallelen Bahnen alternierend angeordnet sind,
daß die beiden beweglichen Kontakte (8, 9) jeder Phase gemeinsam und unveränderlich in ihrer relativen Lage zueinander bewegbar sind,
daß jeder der beiden beweglichen Kontakte (8, 9) jeder Phase mit jeweils den in einer Bahn angeordneten festen Wählerkontakten (4) korrespondiert,
daß jeder der beiden beweglichen Kontakte (8, 9) jeder Phase mit einem mechanischen Festkontakt (25, 26) eines Umschalters elektrisch in Verbindung steht, dessen Wurzelkontakt (27) über eine erste Vakuumschaltzelle (34) mit einer Lastableitung (L) verbunden ist und daß einer der beiden beweglichen Kontakte (8) zusätzlich über eine Reihenschaltung aus einem Überschaltwiderstand (49) und einer zweiten Vakuumschaltzelle (35) ebenfalls mit der Lastableitung (L) in Verbindung steht.
Stufenschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß vom einzigen Antrieb (10) eine erste Antriebswelle (13) und eine zweite Antriebswelle (14) abgehen,
daß von der ersten Abtriebswelle (13) jeweils alle beweglichen Kontakte (9, 10) aller zu schaltenden Phasen gemeinsam kontinuierlich betätigt werden,
daß von der zweiten Antriebswelle (14) ein Aufzugsschlitten (19) eines an sich bekannten Kraftspeichers betätigt wird, dessen Abtriebsteil (21) nach Auslösung sprungartig alle aus den jeweils zwei Festkontakten (25, 26), dem Wurzelkontakt (27) und einem beweglichen Wechselkontakt (28) bestehenden Umschalter und alle Vakuumschaltzellen (34, 35) jeder zu schaltenden Phase in vorherbestimmter Umschaltsequenz betätigt.
Stufenschalter nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß alle beweglichen Kontakte (8, 9) auf einem gemeinsamen Tragrahmen (7) fest angeordnet sind,
daß der feste Tragrahmen (7) längs verschiebbar ausgebildet ist, derart, daß durch die beweglichen Kontakte (8,9) die festen Wählerkontakte (4) überstreichbar sind, und daß der feste Tragrahmen (7) an beiden Seiten mit jeweils einem Maltesersegment (6) in Verbindung steht und daß die erste Antriebswelle zwei Maltesertreiber (16) aufweist, die jeweils mit einem der Maltesersegmente (6) korrespondieren, derart, daß durch Drehung der ersten Antriebswelle (13) der Tragrahmen (7) und damit alle beweglichen Kontakte (8, 9) um einen festgelegten Schaltschritt vertikal nach oben bzw. nach unten bewegbar sind.
Stufenschalter nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) eine Grundplatte (24) vorgesehen ist, die an ihrer Vorderseite für jede zu schaltende Phase den aus jeweils den zwei Festkontakten (25, 26), dem Wurzelkontakt (27) und einem beweglichen Wechselkontakt (28) bestehenden Umschalter trägt und die an ihrer Rückseite für jede zu schaltende Phase die jeweils zwei Vakuumschaltzellen (34, 35) trägt,
daß das Abtriebsteil (21) mit einem seiner sprungartigen Bewegung nach Auslösung folgenden Betätigungsschlitten (23) in Verbindung steht und daß der Betätigungsschlitten (23) auf seiner Vorderseite Mittel zur Betätigung der beweglichen Wechselkontakte (28) und auf seiner Rückseite Mittel zur Betätigung der Vakuumschaltzellen (34, 35) trägt.
Stufenschalter nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Betätigung der beweglichen Wechselkontakte (28) aus jeweils einem Betätigungsteil (30) mit einem Betätigungszapfen (33) bestehen, wobei letzterer in jeweils eine Betätigungsnut (32) des jeweils um eine Lagerung (29) drehbar gelagerten Wechselkontaktes (28) eingreift.
Stufenschalter nach Anspruch 4oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Betätigung der Vakuumschaltzellen (34, 35) aus jeweils einer Rollenführung (42) bestehen,
daß jede dieser Rollenführungen (42) zwei Konturen (43, 44) aufweist, in denen jeweils eine Rolle (40,41) geführt ist und daß jede Rolle (40,41) jeweils über einen Betätigungsarm (38, 39) auf einen Betätigungsstößel (50, 51) einer Vakuumschaltzelle (34, 35) wirkt.
Stufenschalter nach Anspruch 4 oder 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rollen (40,41) jeder Phase zusätzlich in jeweils einer weiteren vertikalen Längsführung (48) jeweils eines am Betätigungsschlitten (23) befestigten Arretierungsbleches (47) geführt sind, derart, daß sie in ihrer vertikalen Lage zueinander fixiert sind.
Stufenschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen beweglichen Kontakten (8, 9) und den jeweiligen Festkontakten (25, 26) des jeweiligen Umschalters jeweils durch elektrisch leitende Kontaktbahnen (17,18) erfolgt, derart, daß die beweglichen Kontakte (8,9) mit jeweils einem freien Ende auf einer der Kontaktbahnen (17,18) schleifen, d.h. elektrisch in Verbindung stehen.
Stufenschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Kontakte (8, 9) in ihrer Längsausdehnung in Bewegungsrichtung derart dimensioniert sind, daß bei ihrer gemeinsamen Bewegung bei jedem Schaltschritt einer von ihnen jeweils einen neuen festen Wählerkontakt (4) erreicht, ohne daß der andere von ihnen den bisherigen festen Wählerkontakt (4) verläßt.
Stufenschalter nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet daß zusätzliche Mittel zur horizontalen Führung des Betätigungsschlittens (23) vorgesehen sind, derart, daß die mit dem Betätigungsschlitten (23) verbundene Rollenführung (42) eine zusätzliche horizontale Kontur (53) aufweist, in der eine weitere Rolle (54) geführt ist, die fest mit der Grundplatte (24) verbunden ist.