EP2663988A1 - Stufenschalter mit einem vorwähler - Google Patents

Description

Stufenschalter mit einem Vorwähler

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stufenschalter mit einem Vorwähler zur

unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators.

Stufenschalter werden seit vielen Jahren in Transformatoren eingebaut, um durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses unter Last die Spannung, Wirk- und Blindleistung von elektrischen Netzen einstellen zu können.

Bekannte Stufenschalter sind in zwei prinzipiellen Bauformen bekannt: Bei der einen

Bauform bestehen sie aus den getrennten Baugruppen Stufenwähler und Lastumschalter, bei der zweiten Bauform sind diese beiden Baugruppen zu einem Lastwähler vereinigt, der beide Funktionen ausführt. Der im nachfolgenden verwendete Begriff "Stufenschalter" soll beide vorgenannten Bauformen umfassen.

Die Einstellung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt in Stufen; hierzu ist der Transformator mit einer Stufenwicklung ausgerüstet, deren Anzapfungen vom Stufenschalter beschaltbar sind.

Zur Vergrößerung des jeweils möglichen Einstellbereiches ist es seit langem üblich, den Stufenschalter mit einem Vorwähler auszurüsten. Dieser bekannte Vorwähler kann prinzipiell die beiden in Fig. 1 schematisch dargestellten bekannten Funktionen realisieren.

Er kann, wie in Fig. 1 a gezeigt, als Wender zur Zu- und Gegenschaltung der Stufenwicklung oder, wie in Fig. 1 b gezeigt, zur Umlenkung der Stufenwicklung an den Anfang oder an das Ende der Grobstufe dienen. In jedem Fall wird durch den Vorwähler der Einstellbereich bei gleicher Länge der Stufenwicklung verdoppelt.

Der Vorwähler besteht aus insgesamt drei festen Vorwählerkontakten, wobei jeweils einer der beiden festen Kontakte "+" oder "-" mit dem dritten festen Kontakt "0", je nach

Schaltstellung, verbunden ist. Eine Schwierigkeit bei derartigen Kontaktanordnungen liegt in der erforderlichen Einhaltung sehr kleiner Toleranzen, vor allem in der Anordnung der feststehenden Kontakte. Dadurch, dass diese üblicherweise je an einem eigenen Isolierstab angeordnet werden, ergeben sich immer wieder Abweichungen z.B. in der Höhe der einzelnen feststehenden Kontakte. Mit anderen Worten: Diese befinden sich nicht alle exakt in einer Ebene, was wiederum zu Schwierigkeiten beim Auftreffen der beweglichen Kontaktbrücke auf die feststehenden Kontakte, beziehungsweise zu einer ungleichmäßigen Bereitstellung des Kontaktdruckes führt, da die geringfügigen Ungenauigkeiten in der Lage der feststehenden Kontakte allein durch ein unterschiedliches Zusammendrücken der Kontaktfedern ausgeglichen wird.

Die DE 26 54 749 der Anmelderin schlägt hierfür eine Kontaktanordnung für einen Vorwähler eines Stufenschalters mit mindestens drei in einer Ebene auf einem Kreisbogen

angeordneten festen Kontakten und einer längs des Kreisbogens bewegbaren

Kontaktbrücke zum wahlweisen Verbinden von zwei benachbarten feststehenden Kontakten, welche eine Kontaktbrücke aus einem sich längs des Kreisbogens erstreckenden

Mittelstückes und zwei an den Enden des Mittelstückes angeordneten Lamellenpaaren, deren einzelne Lamellen ständig an beiden Seiten des Mittelstückes anliegen, vor, wobei die Lamellenpaare in je einem mit einem Mittelstück verbundenen Lamellengehäuse angeordnet sind und wobei zwischen einer oberen und einer unteren Platte des Lamellengehäuses und den einzelnen Lamellen Druckfedern angeordnet sind. Weiterhin ist jedes Lamellengehäuse um je eine Achse, die sich in Bewegungsrichtung der Kontaktbrücke erstreckt und die jeweils zwischen den am Mittelstück der Kontaktbrücke einander gegenüberliegenden

Kontaktstellen der einzelnen Lamellen eines Lamellenpaares angeordnet ist, begrenzt verschwenkbar. Zudem ist zwischen den sich gegenüberliegenden Lamellen jedes

Lamellenpaares ein in Schwenkrichtung des Lamellengehäuses begrenzt verschiebares Distanzstück vorgesehen.

Zwar wird mit der vorgeschlagenen Lösung erreicht, dass an den Lamellenpaaren auch bei geringfügigen Abweichungen der feststehenden Kontakte von der vorgesehenen

Kontaktebene noch ein gleichmäßiger Kontaktdruck bereitgestellt werden kann, nur wird dies durch einen enormen konstruktiven Aufwand und einer großen Menge von erforderlichen Einzelbauteilen erreicht. Nicht zuletzt auch deshalb, weil jede einzelne Kontaktlamelle separat durch eine entsprechende Druckfeder angesteuert werden muss. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Stufenschalter mit einem außenliegenden Vorwähler anzugeben, bei dem keine aufwendig separat gefederten Kontaktlamellen erforderlich sind, der jedoch dennoch bei auftretenden Fertigungstoleranzen ein sicheres Schalten mit im Wesentlichen konstanten Kontaktkräften erlaubt.

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

Die allgemeine erfinderische Idee besteht dabei darin, statt der einzelnen mittels separaten Federn angelenkten Lamellen, zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Kontaktbleche vorzusehen, die mittels Bügelblechen parallel geführt und über

Schenkelfedern zusammendrückbar sind, derart, dass zwischen den sich zugewandten Seiten der Kontaktbleche feststehende benachbarte Vorwählkontakte einer Phase aufgenommen werden.

Erfindungsgemäß wird somit eine einfache und nur aus wenig Einzelbauteilen bestehende Kontaktanordnung bereitgestellt, die montage- und zudem sehr wartungsfreundlich ist und insbesondere erfindungsgemäß auf die mehreren separat und mittels einzelnen Federn angelenkten Lamellen verzichtet. Auf besonders einfache Weise kann die Kontaktkraft zwischen den Kontaktblechen eingestellt werden, indem die Federkraft der beiden

Schenkelfedern durch einfachen Austausch der Selbigen, oder alternativ durch Aufschieben einer nicht dargestellten Hülse auf die Schenkel der Schenkelfeder, gezielt verändert wird.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Figuren noch beispielhaft näher erläutert werden.

Es zeigen:

Figur 1 die bereits erläuterten Vorwähler-Grundschaltungen nach dem Stand der Technik Figur 2 einen Vorwähler eines Stufenschalters mit einer erfindungsgemäßen

Kontaktanordnung

Figur 3 die stilisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung

Figuren 4a und b seitliche Darstellungen einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung.

Die Figur 2 zeigt einen außenliegenden Vorwähler 1 für einen nicht dargestellten

Stufenschalter mit erfindungsgemäßen Kontaktanordnungen 2, die in den Figuren 3 und 4 noch näher in ihrer Funktionalität beschrieben werden. Der Vorwähler 1 weist hierfür zwei armförmige Halterungen 3 und 4 auf, von denen die eine mit dem Kopf und die andere mit dem Boden des Stufenschalters verbindbar ist.

In eine, die jeweilige Halterung 3 und 4 senkrecht durchdringende Bohrung 5 und 6, von der in der Darstellung der Figur 2 nur die Bohrung 5 sichtbar ist, wird eine radial verschwenkbare Schaltstange 7, zu beiden Seiten der Halterung 3 und 4 hin leicht überständig bemessen, eingeschoben. An der verschwenkbaren Schaltstange 7 befindet sich jeweils für eine Phase eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung 2 befestigt. Die Schwenkbewegung der

Schaltstange 7 wird beispielsweise von einem Getriebe, das sich an der Oberseite des Stufenschalters befindet und die Drehbewegung der Schaltwelle im Inneren eines

Isolierstoffzylinders des Stufenschalters zur Betätigung der Wählerkontakte erzeugt, abgegriffen. An den Enden eines jeden Armes der Halterungen 4 und 5 sind rechteckig ausgebildete und im Wesentlichen parallel untereinander verlaufende Isolierstäbe 8, 9 und 10 angeordnet, an denen für jede Phase auf einer separaten horizontalen Ebene die entsprechenden, die Isolierstäbe 8, 9 und 10 durchdringende, feste Vorwählerkontakte 11 ,

12 und 13 vorgesehen sind. Der feste Vorwählerkontakt 11 hat die Funktion des Kontaktes „+" aus Figur 1 , entsprechend übernimmt der weitere feste Vorwählerkontakt 12 die Funktion des Kontaktes„0" und der wiederum weitere feste Vorwählerkontakt 13 die Funktion„-„. Wird der Vorwähler 1 betätigt, d. h. die Schaltstange 7 gedreht, so verlässt die Kontaktanordnung 2 den festen Vorwählerkontakt 11 , und läuft durch den Vorwählerkontakt 12 geführt und mit diesem dauerhaft in Kontakt bleibend, auf den neuen, zu beschaltenden, Vorwählerkontakt

13 auf. Damit ist eine neue Verbindung dieses Vorwählerkontaktes 13 mit der Funktion„-„ mit dem Vorwählerkontakt 12 hergestellt und die Umschaltung erfolgreich beendet. In Figur 3 sind aus Übersichtlichkeitsgründen nur die funktionswesentlichen Bauteile der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung 2 einer Phase des Laststufenschalters dargestellt. Beschaltet durch die Kontaktanordnung 2 sind hier die feststehenden Vorwählerkontakte 12 und 13. Die feststehenden Vorwählerkontakte 11 , 12 und 13 sind dabei im Wesentlichen vollvolumig und rohrförmig ausgebildet und weisen auf der, der Kontaktanordnung 2 zugewandten Seite jeweils eine abgerundete Auflauffläche 14 und auf der

gegenüberliegenden Seite einen im Wesentlichen rechteckig ausgebildeten Bereich 15 auf, an dem jeweils, an einer diesen Bereich 15 durchdringenden Bohrung 16, die

entsprechenden, jedoch nicht dargestellten, Anschlussleitungen des Stufentransformators befestigbar sind.

In den Figuren 4a und 4b ist eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung 2 im Detail gezeigt. Diese besteht unter anderem aus einem Kontaktträger 17, der als Grundgerüst dient und an dem die übrigen Bauteile befestigbar sind. Mittels beispielsweise einer lösbaren

Schraubenverbindung 18 ist der Kontaktträger 17 und damit die gesamte Kontaktanordnung 2 an der schwenkbaren Schaltstange 7 fixierbar. Zudem sind an dem Kontaktträger 17 bolzenförmige Aufnahmen 19 vorgesehen, auf die jeweils eine Schenkelfeder 20 geschoben werden kann. Über ebenfalls an dem Kontaktträger 17 vorgesehene Bügelbleche 21 können Kontaktbleche 22 parallel geführt und vor einem Herausfallen gesichert werden. Parallel geführt wird das entsprechende Bügelblech 21 mit dem jeweiligen Kontaktblech 22 über an diesem geometrisch speziell geformte Flügelbereiche 23, die ein definiertes paralleles Verschieben der jeweiligen Kontaktbleche 22 entgegen der Federkraft der Schenkelfedern 20 erlauben. Mit anderen Worten: Eine jede Schenkelfeder 20 drückt mit ihren

entsprechenden Schenkel auf die Flügelbereiche 23 der Kontaktbleche 22, so dass diese zusammengedrückt werden. Die Kontaktbleche 22 weisen zudem auf der ihnen

zugewandten Seite jeweils eine beispielweise eingepresste, elektrisch leitende Wulst 24 auf, so dass beim Auflaufen der entsprechenden festen Vorwählerkontakte 11 , 12 und 13 eine definierte Kontaktfläche entsteht. Über einfachen Austausch der Schenkelfedern 20 kann die Kontaktkraft eingestellt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Stufenschalter mit einem Vorwähler zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators,

wobei feste Vorwählerkontakte außerhalb des Stufenschalters in unterschiedlichen Ebenen, nach zu schaltenden Phasen getrennt, angeordnet und durch eine sich in Längsrichtung erstreckende, schwenkbare Schaltstange betätigbar sind

und wobei die Schaltstange für jede zu schaltende Phase eine Kontaktanordnung aufweist, die derart bemessen ist, dass damit jeweils zwei benachbarte feste Vorwählerkontakte einer zugehörigen Phase überbrückbar sind

dadurch gekennzeichnet,

dass die Kontaktanordnung (2) zwei parallel zueinander angeordnete Kontaktbleche (22) aufweist, die mittels Bügelblechen (21) parallel geführt und über Schenkelfedern (20) zusammendrückbar sind, derart, dass zwischen den sich zugewandten Seiten der

Kontaktbleche (22) die feststehenden benachbarten Vorwählerkontakte (11 , 12, 13) einer Phase aufgenommen werden.

2. Stufenschalter nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Kontaktbleche (22) auf den sich zugewandten Seiten eine elektrisch leitende Wulst (24) aufweisen, derart, dass beim Auflaufen der entsprechenden festen Vorwählerkontakte (1 1 , 12, 13) der jeweiligen Phase eine definierte Kontaktfläche entsteht

3. Stufenschalter nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Federkraft der Schenkelfedern (20) durch Aufschieben einer Hülse auf die Schenkel der Schenkelfeder (20) gezielt verändert wird.