EP2586049A1 - Stufenschalter - Google Patents

Stufenschalter

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EP2586049A1
EP2586049A1 EP11717953.1A EP11717953A EP2586049A1 EP 2586049 A1 EP2586049 A1 EP 2586049A1 EP 11717953 A EP11717953 A EP 11717953A EP 2586049 A1 EP2586049 A1 EP 2586049A1
Authority
EP
European Patent Office
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switching
mtf
msv
mechanical
vacuum
Prior art date
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Granted
Application number
EP11717953.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2586049B1 (de
Inventor
Christian Hammer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Publication of EP2586049A1 publication Critical patent/EP2586049A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2586049B1 publication Critical patent/EP2586049B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0038—Tap change devices making use of vacuum switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • H01F29/04—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings having provision for tap-changing without interrupting the load current

Definitions

  • the present invention relates to a tap changer for uninterrupted switching between at least two winding taps of a
  • Stepped transformer having the features of the independent claim.
  • Load branches are each a vacuum interrupter as the main contact and a further vacuum interrupter, provided in series with a cross-over resistance, as a resistor contact.
  • Resistive contact of the receiving side is closed, so that between the two stages n and n + 1 a limited by the switching resistors
  • completed contacts also can not fouling and contamination of the surrounding insulating oil in the tap changer by contact erosion or
  • vacuum interrupters for regulating power transformers is a high Surge withstand voltage of preferably up to voltages of 100 kV and more clearly required beyond.
  • Such unwanted surge voltages the amount of which is essentially due to the structure of the tapped transformer and the winding parts between the tapping stages are, on the one hand
  • An object of the present invention is to propose a tap changer of the type mentioned above with high surge voltage resistance, also referred to as aO strength.
  • Load branch provided with a path which comprises a series arrangement of at least one vacuum interrupter and at least one mechanical switching element, which in the present context can also be referred to as variably adjustable or switchable switching contact. Furthermore, has the
  • Tap changer two resistance branches, each having a series arrangement of at least one vacuum interrupter, at least one mechanical switching element and have a resistance. In this way, the at least two winding taps can be variably coupled together and / or with one another
  • the circuit arrangement according to the invention forms a so-called.
  • This circuit which allows soft switching on and off. This circuit is particularly suitable for a combination with a
  • the switching point of the mechanical switching element is in
  • a preferred embodiment variant permanent main contacts provide that produce a direct line connection between the respective winding tap of the tapped transformer and the load dissipation in the closed position switch.
  • the contact of such a permanent main contact switch preferably opens on the disconnecting side before all other switching elements (MSV, TTV, MTF, TTF), while the contact closes on the aufrichden page to all other switching elements.
  • a preferred embodiment of the tap changer according to the invention provides a rotatable switching shaft, the actuators for each
  • Actuating phase associated with the mechanical switching elements or vacuum interrupters wherein the actuating elements are each assigned to the control shaft rotatable, concentric cams with frontal or peripheral contours. These end or circumferential contours can be formed in particular by projections, cams o. The like., Which are used to actuate the switching elements and / or vacuum interrupters are suitable.
  • the switching times triggered by the cams are independent of their direction of rotation or of the
  • FIG. 1 shows a flowchart for illustrating the switching sequences of an exemplary embodiment of a tap changer according to the invention during a switching cycle in respectively different switching directions.
  • Fig. 2 shows a circuit diagram to illustrate the interconnection of
  • FIG. 3 shows a further flowchart to illustrate the switching sequences of an alternative embodiment of the tap-changer according to the invention during a switching cycle in respectively different switching directions.
  • FIG. 4 shows, with reference to a further circuit diagram, a simplified variant of a tap changer without the permanent main contacts shown in FIG. 2.
  • FIG. 1 Flowchart illustrate the switching sequences of a first embodiment of a tap changer 10 according to the invention (see Fig .. 2) during a switching cycle in each different switching directions.
  • the upper diagram illustrates the switching sequence of a total of six individual switching units existing tap changer 10 in a first switching direction, characterized by a drive direction in the diagram from left to right, while the lower
  • Diagram showing the switching sequence in the opposite switching direction, characterized by a drive direction in the diagram from right to left.
  • FIG. 2 shows a circuit diagram with the
  • the tap changer 10 shown in FIG. 2 on the basis of a block diagram is used for uninterrupted switching between two winding taps 12 and 14 of a
  • Stepped transformer 16 The tap changer 10 forms a load branch or load path 18, which runs in the middle of the circuit diagram between two resistance branches 20 and 22.
  • the load path 8 comprises a series arrangement of a vacuum interrupter MSV and a mechanical switching element MTF, which in the present context can also be referred to as a variably adjustable or switchable switching contact.
  • the mechanical switching element MTF acts as a switch that the
  • Vacuum switch tube MSV optionally electrically conductively connected to the first 12 or the second winding tap 14 connects.
  • the two winding taps 12 and 14 of the tapped transformer 16 can be variably coupled to each other and / or acted upon with a load dissipation LA.
  • FIG. 2 further shows two additional switches or
  • Permanent main contacts MC (MC ! And MC 2 ), which are additionally provided on the disconnecting and connecting side. These so-called permanent main contacts MC or additional switches each carry a continuous current. In addition, they are preferably switched so that the contact MC ! on the disconnecting side before all other switching elements (MSV, TTV, MTF, TTF) opens and the contact MC 2 closes on the aufrichden side to all other switching elements. As shown in FIG. 2, the first contact MCi is disposed between the first winding tap 12 and the load dissipation, while the second contact MC 2 is disposed between the second winding tap 14 and the load dissipation.
  • FIG. 1 with a defined time offset to each other in each case different switching directions (n - n + 1 or n + 1 - n) jointly switchable.
  • the vacuum interrupter TTV 2 arranged in the third path 22 or in the second resistance branch first opens before the associated mechanical switching element TTF 2 in the same with a short time offset Path 22 of the first
  • Stepped transformer 16 switches. Subsequently, the vacuum interrupter MSV located in the load branch 18 opens before it is in the same path 18
  • Switch MTF during the opening phase of the tube MSV switches from one to the other winding tap 12 and 14 respectively. Subsequently, the vacuum interrupter TTV
  • Switching element TTF ! in the second path 20 also closes the corresponding
  • Step switch 10 in a first switching direction characterized by a
  • the three vacuum interrupters MSV, ⁇ and TTV 2 and the three mechanical switching elements MSV, TTF ! and TTF 2 are shown in FIG. 3 with a defined time offset to each other in each different switching directions (n -> n + 1 or n + 1 -> n) jointly switchable.
  • first the vacuum interrupter TTV 2 arranged in the third path 22 or in the second resistance branch opens before the associated mechanical switching element TTF 2 in the same with a short time offset Path 22 of the first
  • Stepped transformer 16 switches. Subsequently, the vacuum interrupter MSV located in the load branch 18 opens before first the vacuum interrupter TTV 2 closes and then the changeover switch MTF located in the load path 18 switches over from one to the other winding tapping 12 or 14 during the opening phase of the tube MSV. Subsequently, the vacuum interrupter TTVi located in the second path 20 or in the first resistance branch opens, so that during the open phase of this tube TV t the corresponding switching element TTF 1 switches in this branch 20. After opening the tube TTVi closes the in
  • Switching delay in the switch-back direction for the switching element MTF can, for example, by a suitable freewheeling element o. The like. Are triggered, which can provide the desired hysteresis in the switching operations in different switching directions. Due to the in-stage switch 10 located mechanically rigid coupling of the other two switching elements and the total of three vacuum interrupters in the three branches of the switching operation in reverse direction in reverse
  • FIG. 4 shows, with reference to a further circuit diagram, a simplified variant of the tap changer 10, in which the permanent main contacts or mechanical contacts MC (see FIG. 2) are missing.
  • the tap changer 10 only the already described for Fig. 2 three branches 18, 20 and 22 are present.

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung sieht einen Stufenschalter (10) zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen wenigstens zwei Wicklungsanzapfungen (12, 14) eines Stufentransformators (16) vor, bei dem ein Lastzweig mit einem Pfad (18), umfassend eine Serienanordnung aus wenigstens einer Vakuumschaltröhre (MSV) und wenigstens einem mechanischen Schaltelement (MTF), vorgesehen ist, und wobei zwei Widerstandszweige (20, 22), umfassend jeweils eine Serienanordnung aus wenigstens einer Vakuumschaltröhre (TTV1; TTV2), wenigstens einem mechanischen Schaltelement (TTF1; TTF2) sowie einem Widerstand (R1; R2), vorgesehen ist. Die wenigstens zwei Wicklungsanzapfungen (12, 14) sind variabel miteinander koppelbar und/oder mit einer Lastableitung (LA) beaufschlagbar. Die insgesamt wenigstens drei Vakuumschaltröhren (TTV1; TTV2; MSV) und wenigstens drei mechanischen Schaltelemente (TTF1; TTF2; MTF) sind mit definiertem zeitlichem Versatz zueinander in jeweils unterschiedliche Schaltrichtungen gemeinsam schaltbar. Zudem weist das mechanische Schaltelement (MTF) im Lastzweig einen Umschaltzeitpunkt zwischen den beiden Wicklungsanzapfungen (12, 14) des Stufentransformators (16) auf, bei dem der Kontakt der mit dem mechanischen Schaltelement (MTF) in Serie geschalteten Vakuumschaltröhre (MSV) geöffnet ist.

Description

S t u fe n S c h a lte r
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen wenigstens zwei Wicklungsanzapfungen eines
Stufentransformators mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs.
Aus der DE 20 21 575 ist ein Stufenschalter bekannt, der insgesamt vier Vakuumschaltröhren pro Phase aufweist. In jedem der beiden vorhandenen
Lastzweige sind jeweils eine Vakuumschaltröhre als Hauptkontakt und jeweils eine weitere Vakuum schaltröhre, in Reihenschaltung mit einem Überschaltwiderstand, als Widerstandskontakt vorgesehen.
Bei einer unterbrechungslosen Lastumschaltung von der bisherigen
Wicklungsanzapfung n auf eine neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung n+1 wird zunächst der Hauptkontakt der abschaltenden Seite geöffnet, wonach der
Widerstandskontakt der übernehmenden Seite geschlossen wird, so dass zwischen den beiden Stufen n und n+1 ein durch die Überschaltwiderstände begrenzter
Ausgleichsstrom fließt. Nachdem der bisher geschlossene Widerstandskontakt der abschaltenden Seite geöffnet hat, schließt der Hauptkontakt der übernehmenden Seite, so dass der gesamte Laststrom von der neuen Wicklungsanzapfung n+1 zur
Lastableitung führt, womit die Umschaltung beendet ist. Die bei diesem bekannten Stufenschalter und zahlreichen ähnlichen bekannten
Ausführungsformen verwendeten Vakuumschaltröhren, die anstelle von
herkömmlichen mechanischen Kontakten zur Lastumschaltung verwendet werden, besitzen eine Reihe von Vorteilen. Da die Kontakte selbst im Vakuum gekapselt sind, lassen sich hohe Schaltleistungen realisieren. Die gekapselten, hermetisch
abgeschlossenen Kontakte können außerdem nicht zur Verrußung und Verschmutzung des sie umgebenden Isolieröls im Stufenschalter durch Kontaktabbrand oder
Lichtbögen führen. Weiterhin sind Vakuumschaltröhren inzwischen als sehr kompakte Bauteile verfügbar; sie weisen einen geringen Platzbedarf auf und erfordern nur relativ geringe Betätigungskräfte. Bei verschiedenen Anwendungsfällen solcher bekannter Stufenschalter mit
Vakuumschaltröhren zur Regelung von Leistungstransformatoren ist jedoch eine hohe Stoßspannungsfestigkeit von vorzugsweise bis zu Spannungen von 100 kV und deutlicher darüber hinaus erforderlich. Solche unerwünschte Stoßspannungen, deren Höhe wesentlich durch den Aufbau des Stufentransformators und der Wicklungsteile zwischen den einzelnen Anzapfstufen bedingt ist, sind zum einen
Blitzstoßspannungen, die sich durch das Einschlagen von Blitzen im Netz ergeben. Zum anderen können auch Schaltstoßspannungen auftreten, die durch nicht vorhersehbare Schaltstöße im zu regelnden Netz verursacht sind. Bei nicht
ausreichender Stoßspannungsfestigkeit des Stufenschalters kann es zu kurzzeitigem Stufenkurzschluss bzw. unerwünschtem Durchschlag an der Keramik bzw. dem Dampfschirm betroffener Vakuumschaltröhren im nicht den Laststrom führenden Lastzweig kommen, was nicht nur deren Langzeitschädigung verursachen kann, sondern generell unerwünscht ist.
Aus der DE 23 57 209 A und der DE 26 04 344 A ist es bereits bekannt, zur Bekämpfung zu hoher Stoßspannungsbeanspruchungen zwischen den Lastzweigen Schutzfunkenstrecken oder auch spannungsabhängige Widerstände oder auch beides vorzusehen; diese Mittel sind jedoch in verschiedenen Fällen unzureichend und können schädliche Stoßspannungsbeanspruchungen in ihrer Wirkung nicht oder nicht vollständig ausschließen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Stufenschalter der eingangs genannten Art mit hoher Stoßspannungsfestigkeit, auch als aO-Festigkeit bezeichnet, vorzuschlagen.
Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen
Patentanspruchs erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Zur Erreichung des Ziels der Erfindung wird ein Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen wenigstens zwei Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 vorgeschlagen. Bei diesem Stufenschalter ist ein
Lastzweig mit einem Pfad vorgesehen, der eine Serienanordnung aus wenigstens einer Vakuumschaltröhre und wenigstens einem mechanischen Schaltelement umfasst, der im vorliegenden Zusammenhang auch als variabel einstellbarer oder umschaltbarer Schaltkontakt bezeichnet werden kann. Weiterhin besitzt der
Stufenschalter zwei Widerstandszweige, die jeweils eine Serienanordnung aus wenigstens einer Vakuumschaltröhre, wenigstens einem mechanischen Schaltelement sowie einem Widerstand aufweisen. Auf diese Weise können die wenigstens zwei Wicklungsanzapfungen variabel miteinander gekoppelt und/oder mit einer
Lastableitung beaufschlagt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die insgesamt wenigstens drei Vakuumschaltröhren und wenigstens drei mechanischen Schaltelemente mit definiertem zeitlichem Versatz zueinander in jeweils
unterschiedliche Schaltrichtungen gemeinsam schaltbar. Zudem weist das
mechanische Schaltelement im Lastzweig einen Umschaltzeitpunkt zwischen den beiden Wicklungsanzapfungen des Stufentransformators auf, bei dem der Kontakt der mit dem mechanischen Schaltelement in Serie geschalteten Vakuumschaltröhre geöffnet ist. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bildet eine sog.
Dreizellenschaltung, bei der ein weiches Ein- und Ausschalten ermöglicht ist. Diese Schaltungsanordnung eignet sich besonders für eine Kombination mit einem
Rotationskraftspeicher.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Stufenschalters liegt der Umschaltpunkt des mechanischen Schaltelements im
Lastzweig unabhängig von der Schaltrichtung jeweils innerhalb einer Phase, bei der die Vakuumschaltröhre geöffnet ist. Zudem schalten die Vakuumschaltröhren der beiden Widerstandszweige zeitversetzt zueinander, so dass sie zu keinem Zeitpunkt gleichzeitig geöffnet sind. Weiterhin kann eine bevorzugte Ausführungsvariante Dauerhauptkontakte vorsehen, die in geschlossener Schaltstellung eine direkte Leitungsverbindung zwischen der jeweiligen Wicklungsanzapfung des Stufentransformators und der Lastableitung herstellen. Der Kontakt eines solchen Dauerhauptkontaktschalters öffnet vorzugsweise auf der abschaltenden Seite vor allen übrigen Schaltelementen (MSV, TTV, MTF, TTF), während der Kontakt auf der aufschaltenden Seite nach allen übrigen Schaltelementen schließt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stufenschalters sieht eine drehbare Schaltwelle vor, der Betätigungselemente für jede
Betätigungsphase für die mechanischen Schaltelemente bzw. Vakuumschaltröhren zugeordnet sind, wobei die Betätigungselemente jeweils von der Schaltwelle drehbaren, konzentrischen Kurvenscheiben mit stirn- oder umfangsseitigen Konturen zugeordnet sind. Diese stirn- oder umfangsseitigen Konturen können insbesondere durch Vorsprünge, Nocken o. dgl. gebildet sein, die zur Betätigung der Schaltelemente und/oder Vakuumschaltröhren geeignet sind. Zudem sind die von den Kurvenscheiben ausgelösten Schaltzeitpunkte unabhängig von ihrer Drehrichtung bzw. von der
Drehrichtung der Schaltwelle.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung der Schaltabläufe eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stufenschalters während eines Schaltzyklus in jeweils unterschiedliche Schaltrichtungen.
Fig. 2 zeigt ein Schaltbild zur Verdeutlichung der Verschaltung der
Widerstands- und Lastzweige des erfindungsgemäßen Stufenschalters.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung der Schaltabläufe eines alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stufenschalters während eines Schaltzyklus in jeweils unterschiedliche Schaltrichtungen.
Fig. 4 zeigt anhand eines weiteren Schaltbildes eine vereinfachte Variante eines Stufenschalters ohne die in Fig. 2 gezeigten Dauerhauptkontakte.
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Schaltungen und der aufeinander abgestimmten Schaltvorgänge und -reihenfolgen der mechanischen Schaltelemente und Vakuumschaltröhren sind nicht einschränkend zu verstehen, sondern dienen zur Erläuterung der Funktionen und der Schaltmöglichkeiten eines erfindungsgemäßen Stufenschalters. Die Darstellung der Fig. 1 soll in einem
Ablaufdiagramm die Schaltabläufe eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stufenschalters 10 (vgl. Fig. 2) während eines Schaltzyklus in jeweils unterschiedlichen Schaltrichtungen verdeutlichen. Das obere Diagramm verdeutlicht die Schaltfolge eines aus insgesamt sechs einzelnen Schalteinheiten bestehenden Stufenschalters 10 in eine erste Schaltrichtung, gekennzeichnet durch eine Antriebsrichtung im Diagramm von links nach rechts, während das untere
Diagramm die Schaltfolge in entgegen gesetzte Schaltrichtung zeigt, gekennzeichnet durch eine Antriebsrichtung im Diagramm von rechts nach links.
Die schematische Darstellung der Fig. 2 zeigt ein Schaltbild mit den
verschiedenen Komponenten des Stufenschalters 10, der in beide Schaltrichtungen gedreht und geschaltet werden kann, was in Fig. 2 gekennzeichnet ist durch die optional zu verstehenden Schaltrichtungen n n+1 und n <r n+1. Der in Fig. 2 anhand eines Prinzipschaltbildes dargestellte Stufenschalter 10 dient zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen zwei Wicklungsanzapfungen 12 und 14 eines
Stufentransformators 16. Der Stufenschalter 10 bildet einen Lastzweig bzw. Lastpfad 18, der im Schaltbild mittig zwischen zwei Widerstandszweigen 20 und 22 verläuft. Der Lastpfad 8 umfasst eine Serienanordnung aus einer Vakuumschaltröhre MSV und einem mechanischen Schaltelement MTF, die im vorliegenden Zusammenhang auch als variabel einstellbarer oder umschaltbarer Schaltkontakt bezeichnet werden kann. Das mechanische Schaltelement MTF fungiert als Umschalter, der die
Vakuumschaltröhre MSV wahlweise elektrisch leitend mit der ersten 12 oder der zweiten Wicklungsanzapfung 14 verbindet.
Ein zweiter Pfad 20, der dem erstem Widerstandszweig entspricht, ist durch eine Serienschaltung aus einer weiteren Vakuumschaltröhre TTVi und einem mechanischen Schaltelement TTFi sowie einem Widerstand Rn gebildet. Ein dritter Pfad 22, der dem zweiten Widerstandszweig entspricht, ist durch eine Serienschaltung aus einer weiteren Vakuumschaltröhre TTV2 und einem mechanischen Schaltelement TTF2 sowie einem Widerstand R2 gebildet. Durch Umschalten der beiden
mechanischen Schaltelemente TTF! und TTF2 und durch Öffnen und Schließen der beiden Vakuumschaltröhren ΤΤΛ und TTV2 sowie durch Umschalten des
mechanischen Schaltelements MTF im Lastzweig und durch Öffnen und Schließen der entsprechenden Vakuumschaltröhre MSV können die beiden Wicklungsanzapfungen 12 und 14 des Stufentransformators 16 variabel miteinander gekoppelt und/oder mit einer Lastableitung LA beaufschlagt werden.
Die Darstellung der Fig. 2 zeigt weiterhin zwei zusätzliche Schalter bzw.
Dauerhauptkontakte MC (MC! und MC2), die zusätzlich auf der ab- und aufschaltenden Seite vorgesehen sind. Diese sog. Dauerhauptkontakte MC bzw. zusätzlichen Schalter führen jeweils einen Dauerstrom. Zudem sind sie vorzugsweise so geschaltet, dass der Kontakt MC! auf der abschaltenden Seite vor allen übrigen Schaltelementen (MSV, TTV, MTF, TTF) öffnet und der Kontakt MC2 auf der aufschaltenden Seite nach allen übrigen Schaltelementen schließt. Wie anhand der Fig. 2 gezeigt, ist der erste Kontakt MCiZwischen der ersten Wicklungsanzapfung 12 und der Lastableitung angeordnet, während der zweite Kontakt MC2 zwischen der zweiten Wicklungsanzapfung 14 und der Lastableitung angeordnet ist. Die drei Vakuumschaltröhren MSV, ΤΤΛΛ und TTV2 und die drei mechanischen Schaltelemente MSV, TTF! und TTF2 sind gemäß Fig. 1 mit definiertem zeitlichem Versatz zueinander in jeweils unterschiedliche Schaltrichtungen (n - n+1 oder n+1 - n) gemeinsam schaltbar. Wie anhand der Fig. 1 (oben; n -> n+1) zu erkennen ist, öffnet zunächst die im dritten Pfad 22 bzw. im zweiten Widerstandszweig angeordnete Vakuumschaltröhre TTV2, bevor mit kurzem zeitlichen Versatz das zugehörige mechanische Schaltelement TTF2 im selben Pfad 22 von der ersten
Wicklungsanzapfung 12 zur zweiten Wickelungsanzapfung 14 des
Stufentransformators 16 umschaltet. Anschließend öffnet die im Lastzweig 18 befindliche Vakuumschaltröhre MSV, bevor der im selben Pfad 18 befindliche
Umschalter MTF während der Öffnungsphase der Röhre MSV von einer zur anderen Wicklungsanzapfung 12 bzw. 14 umschaltet. Anschließend öffnet die im zweiten Pfad 20 bzw. im ersten Widerstandszweig befindliche Vakuumschaltröhre TTV|, bevor die im Lastzweig 18 befindliche Vakuumschaltröhre MSV schließt. Während der geöffneten Phase der Röhre ΤΤΛ schaltet das entsprechende Schaltelement TTF! in diesem Zweig 20 um. Nach abgeschlossenem Umschaltvorgang des mechanischen
Schaltelements TTF! im zweiten Pfad 20 schließt auch die entsprechende
Vakuumschaltröhre ΤΠ wieder, womit der Schaltzyklus entsprechend Fig. 1 abgeschlossen ist. Da sich die in Fig. 1 oben und unten dargestellten Zyklen in beide
Schaltrichtungen nicht oder nur marginal unterscheiden, kann auf eine detaillierte Beschreibung des Schaltvorgangs in die andere Schaltrichtung (n <- n+1) an dieser Stelle verzichtet werden. Aufgrund der im Stufenschalter 10 befindlichen mechanisch starren Koppelung der jeweils drei Schaltelemente und Vakuumschaltröhren in den drei Zweigen erfolgt der Schaltvorgang in Rückschaltrichtung in umgekehrter Reihenfolge wie zuvor anhand der oberen Darstellung der Fig. 1 beschrieben.
Die Darstellung der Fig. 3 soll in einem weiteren Ablaufdiagramm die
Schaltabläufe eines alternativen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stufenschalters 10 (vgl. Fig. 2) während eines Schaltzyklus in jeweils unterschiedlichen Schaltrichtungen verdeutlichen. Das obere Diagramm verdeutlicht wiederum die Schaltfolge des aus insgesamt sechs einzelnen Schalteinheiten bestehenden
Stufenschalters 10 in eine erste Schaltrichtung, gekennzeichnet durch eine
Antriebsrichtung im Diagramm von links nach rechts, während das untere Diagramm die Schaltfolge in entgegen gesetzte Schaltrichtung zeigt, gekennzeichnet durch eine Antriebsrichtung im Diagramm von rechts nach links.
Die drei Vakuumschaltröhren MSV, ΓΛ und TTV2 und die drei mechanischen Schaltelemente MSV, TTF! und TTF2 sind gemäß Fig. 3 mit definiertem zeitlichem Versatz zueinander in jeweils unterschiedliche Schaltrichtungen (n -> n+1 oder n+1 -> n) gemeinsam schaltbar. Wie anhand der Fig. 3 (oben; n -> n+1 ) zu erkennen ist, öffnet zunächst die im dritten Pfad 22 bzw. im zweiten Widerstandszweig angeordnete Vakuumschaltröhre TTV2, bevor mit kurzem zeitlichen Versatz das zugehörige mechanische Schaltelement TTF2 im selben Pfad 22 von der ersten
Wicklungsanzapfung 12 zur zweiten Wickelungsanzapfung 14 des
Stufentransformators 16 umschaltet. Anschließend öffnet die im Lastzweig 18 befindliche Vakuumschaltröhre MSV, bevor zunächst die Vakuumschaltröhre TTV2 schließt und anschließend der im Lastpfad 18 befindliche Umschalter MTF während der Öffnungsphase der Röhre MSV von einer zur anderen Wicklungsanzapfung 12 bzw. 14 umschaltet. Anschließend öffnet die im zweiten Pfad 20 bzw. im ersten Widerstandszweig befindliche Vakuumschaltröhre TTVi, so dass während der geöffneten Phase dieser Röhre TVt das entsprechende Schaltelement TTF^ in diesem Zweig 20 umschaltet. Nach dem Öffnen der Röhre TTVi schließt die im
Lastpfad 18 befindliche Röhre MSV. Nach abgeschlossenem Umschaltvorgang des mechanischen Schaltelements "Π τ im zweiten Pfad 20 schließt auch die
entsprechende Vakuumschaltröhre TTV, wieder, womit der Schaltzyklus entsprechend Fig. 3 (oben; n -> n+1) abgeschlossen ist.
Da sich die in Fig. 3 oben und unten dargestellten Zyklen in beide
Schaltrichtungen nur an einer Stelle unterscheiden, kann auf eine detaillierte
Beschreibung des Schaltvorgangs in die andere Schaltrichtung (n n+1 ) an dieser Stelle verzichtet werden. Lediglich der Schaltzeitpunkt des im Lastpfad 18 befindlichen mechanischen Schaltelements MTF unterscheidet sich in beiden Schaltrichtungen. So öffnet das Schaltelement MTF in der oben gezeigten Schaltrichtung (n -> n+1 ) unmittelbar nach dem Schließen der Vakuumschaltröhre TTV2 im dritten Pfad 22 und beendet den Umschaltvorgang erst, nachdem die Vakuumschaltröhre ΓΛ im zweiten Pfad 20 geöffnet wurde. Beim Rückschaltvorgang (n+1 - n) beginnt dagegen die Betätigung des Schaltelements MTF bei noch geschlossener Röhre TTV2 und endet zu einem Zeitpunkt, bei dem die Vakuumschaltröhre TTV2 geöffnet ist. Diese
Schaltverzögerung in Rückschaltrichtung für das Schaltelement MTF kann bspw. durch ein geeignetes Freilaufelement o. dgl. ausgelöst werden, das für die gewünschte Hysterese bei den Schaltvorgängen in unterschiedliche Schaltrichtungen sorgen kann. Aufgrund der im Stufenschalter 10 befindlichen mechanisch starren Koppelung der übrigen beiden Schaltelemente und den insgesamt drei Vakuumschaltröhren in den drei Zweigen erfolgt der Schaltvorgang in Rückschaltrichtung in umgekehrter
Reihenfolge im Übrigen wie zuvor anhand der oberen Darstellung der Fig. 3 beschrieben.
Die Darstellung der Fig. 4 zeigt anhand eines weiteren Schaltbildes eine vereinfachte Variante des Stufenschalters 10, bei dem die Dauerhauptkontakte bzw. mechanischen Kontakte MC (vgl. Fig. 2) fehlen. Bei dieser alternativen bzw. optional zu verstehenden Variante des Stufenschalters 10 sind lediglich die bereits zur Fig. 2 beschriebenen drei Zweige 18, 20 und 22 vorhanden.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Stufenschalter (10) zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen
wenigstens zwei Wicklungsanzapfungen (12, 14) eines Stufentransformators (16), wobei ein Lastzweig mit einem Pfad (18), umfassend eine
Serienanordnung aus wenigstens einer Vakuumschaltröhre (MSV) und wenigstens einem mechanischen Schaltelement (MTF), vorgesehen ist, und wobei zwei Widerstandszweige (20, 22), umfassend jeweils eine
Serienanordnung aus wenigstens einer Vakuumschaltröhre (ΤΠ ; TTV2), wenigstens einem mechanischen Schaltelement (TTF!; TTF2) sowie einem Widerstand (R,; R2), vorgesehen ist, wobei die wenigstens zwei
Wicklungsanzapfungen (12, 14) variabel miteinander koppelbar und/oder mit einer Lastableitung (LA) beaufschlagbar sind, wobei die insgesamt wenigstens drei Vakuumschaltröhren (TTV^ TTV2; MSV) und wenigstens drei
mechanischen Schaltelemente (TTF^ TTF2; MTF) mit definiertem zeitlichem Versatz zueinander in jeweils unterschiedliche Schaltrichtungen gemeinsam schaltbar sind, und wobei das mechanische Schaltelement (MTF) im Lastzweig einen Umschaltzeitpunkt zwischen den beiden Wicklungsanzapfungen (12, 14) des Stufentransformators (16) aufweist, bei dem der Kontakt der mit dem mechanischen Schaltelement (MTF) in Serie geschalteten Vakuumschaltröhre (MSV) geöffnet ist.
2. Stufenschalter nach Anspruch 1 , bei dem der Umschaltzeitpunkt des
mechanischen Schaltelements (MTF) im Lastzweig unabhängig von der Schaltrichtung jeweils innerhalb einer Phase der geöffneten Vakuumschaltröhre (MSV) liegt.
3. Stufenschalter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die beiden
Vakuumschaltröhren (ΤΤΛ ; TTV2) der parallelen Widerstandszweige (20, 22) zeitversetzt zueinander schalten und zu keinem Zeitpunkt gleichzeitig geöffnet sind.
4. Stufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der zusätzlich zwei
mechanische Dauerhauptkontakte (MC) besitzt, die in geschlossener Schaltstellung eine direkte Leitungsverbindung zwischen der jeweiligen
Wicklungsanzapfung (12; 14) des Stufentransformators (16) und der
Lastableitung (LA) herstellen.
Stufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der eine drehbare
Schaltwelle aufweist, der Betätigungselemente für jede Betätigungsphase für die mechanischen Schaltelemente (TTF!; TTF2; MTF) bzw.
Vakuumschaltröhren (ΤΤΛΛ; TTV2; MSV) zugeordnet sind, wobei die
Betätigungselemente jeweils von der Schaltwelle drehbaren, konzentrischen Kurvenscheiben mit stirnseitigen oder umfangsseitigen Konturen, Vorsprüngen, Nocken o. dgl. zugeordnet sind.
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