EP4732318A1

EP4732318A1 - Verfahren zum betätigen einer laststufenschaltervorrichtung und laststufenschaltervorrichtung

Info

Publication number: EP4732318A1
Application number: EP24737449.9A
Authority: EP
Inventors: Dominik PLITZKO; Thomas Hesse
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2023-07-17
Filing date: 2024-06-27
Publication date: 2026-04-29
Also published as: MX2026000632A; WO2025016693A1; DE102023118790A1; KR20260039729A

Abstract

Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung (50), die einen Laststufenschalter (1), der einen Lastumschalter (3) mit einer zweiten Steuereinheit (31), einen Motor (4) und eine Steuervorrichtung (6) mit einer ersten Steuereinheit (62) umfasst, gekennzeichnet durch folgende Schritte: - dass in einem Schritt (40) ein Signal zum Schalten des Laststufenschalters (1) von der ersten Steuereinheit (62) der Steuervorrichtung (6) empfangen wird; - dass in einem Schritt (43), mittels der zweiten Steuereinheit (31), eine erste Temperatur im oder am Laststufenschalter (1) bestimmt wird; - dass in einem Schritt (46) mittels der ersten Steuereinheit (62) eines von mehreren Fahrprofilen (70, 80) für den Motor (4) des Laststufenschalters (1) ausgewählt wird, welches auf der durch die zweite Steuereinheit (31) bestimmten ersten Temperatur basiert, anhand dessen eine Umschaltung durchgeführt wird; und - dass in einem Schritt (47) die Umschaltung, mittels des Motors (5) und der Steuervorrichtung (6), nach dem ausgewählten Fahrprofil (70, 80) durchgeführt und überwacht wird.

Description

Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung und Laststufenschaltervorrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung und eine Laststufenschaltervorrichtung. Die Laststufenschaltervorrichtung umfasst zumindest einen Laststufenschalter mit einem Lastumschalter mit einer zweiten Steuereinheit, einen Motor und eine Steuervorrichtung mit einer ersten Steuereinheit.

Ferner betrifft die Erfindung eine Laststufenschaltervorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Laststufenschalter werden üblicherweise für die Regelung von Spannung in unterschiedlichen Transformatoren eingesetzt. Dabei nutzen die meisten Laststufenschalter einfache mechanische Kontakte oder Vakuumschaltröhren für die Durchführung der Umschaltungen. Für die Betätigung dieser Laststufenschalter wird ein Antriebssystem verwendet, welches einen Federenergiespeicher aufzieht, der schlussendlich den Laststufenschalter betätigt. Laststufenschalter mit Halbleiterschaltelementen benötigen zum Teil keine Federenergiespeicher mehr, sodass herkömmliche Antriebssysteme nicht geeignet sind.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zum Betreiben einer Laststufenschaltervorrichtung anzugeben, durch welches die Betätigung eines Laststufenschalters sicher und zuverlässig abläuft.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung gelöst, welches die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laststufenschaltervorrichtung anzugeben, durch welche die Sicherheit und Zuverlässigkeit erhöht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung gelöst, welches die Merkmale des Anspruchs 10 umfasst.

Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung, die einen Laststufenschalter, der einen Lastumschalter mit einer zweiten Steuereinheit, einen Motor und eine Steuervorrichtung mit einer ersten Steuereinheit umfasst, vor, gekennzeichnet durch folgende Schritte: dass in einem Schritt ein Signal zum Schalten des Laststufenschalters von der ersten Steuereinheit der Steuervorrichtung empfangen wird; dass in einem Schritt, mittels der zweiten Steuereinheit, bestimmt wird, welche erste Temperatur im oder am Laststufenschalter vorliegt; dass in einem Schritt mittels der ersten Steuereinheit eines von mehreren Fahrprofilen für den Motor des Laststufenschalters ausgewählt wird, welches auf der durch die zweite Steuereinheit bestimmten ersten Temperatur basiert, anhand dessen eine Umschaltung bzw. Betätigung durchgeführt wird; und dass in einem Schritt die Umschaltung bzw. Betätigung, mittels des Motors und der Steuervorrichtung, nach dem ausgewählten Fahrprofil durchgeführt und überwacht wird.

Das Verfahren ermöglicht es die Betätigung einer Laststufenschaltervorrichtung und insbesondere des Laststufenschalters in Abhängigkeit von einem externen Parameter, nämlich einer Temperatur, durchzuführen. Insbesondere hohe Temperaturen können sich auf Teile des Laststufenschalters schädlich auswirken. Dies gilt vor allem während der Umschaltung, wenn der Laststufenschalter und dessen Einzelteile von hohen Strömen durchflossen werden bzw. an diesen Einzelteilen hohe Spannungen anliegen. Eine Temperaturbestimmung vor einer Umschaltung dient der Auswahl eines Fahrprofils. Bei niedrigeren Temperaturen kann der Laststufenschalter normal betätigt werden. Bei hohen Temperaturen werden Umschaltungen schneller durchgeführt. Durch die schnelleren Umschaltungen werden Einzelteile des Laststufenschalters, insbesondere Einzelteile des Lastumschalters, insbesondere die Schaltelemente, insbesondere die Halbleiterschaltelemente, für eine kürzere Zeit belastet. Dadurch wird die Lebenszeit der Laststufenschaltervorrichtung und damit die Lebenszeit des Laststufenschalters erhöht.

Die Laststufenschaltervorrichtung kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise einen Laststufenschalter mit einem Motor und einer Steuervorrichtung umfassen.

Die Steuervorrichtung kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise ein Netzteil und/oder eine erste Steuereinheit umfassen. Die erste Steuereinheit ist vorzugsweise aus einem oder mehreren Microcontrollern ausgebildet, wobei jeder Microcontroller eine separate Recheneinheit und einen Speicher aufweisen kann. Weiterhin kann die erste Steuereinheit ein erstes Kommunikationselement aufweisen.

Der Laststufenschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Laststufenschalter mit einem Lastumschalter und einem Wähler oder auch als Lastwähler. Der Lastumschalter kann mechanische Kontakte, Vakuumschaltröhren oder Halbleiterschaltelemente (IGBT, Thyristoren, etc.) aufweisen. Der Wähler umfasst mindestens einen Wählerarm, wobei der Wählerarm bzw. die Wählerarme mittels Motor und Antriebswelle durch ein Maltesergetriebe oder ein Planetengetriebe angetrieben werden. Der Lastumschalter und der Wähler sind sowohl mechanisch als auch elektrisch leitend mit einander verbunden. Der Wähler weist zwei Wählerarme auf, die im stationären Zustand einen Wählerkontakt kontaktieren und damit auf demselben Potential anliegen. Zu Beginn der Betätigung wird einer der Wählerarme auf einen zweiten Wählerkontakt gefahren, der auf einem anderen Potential liegt als der vorherige Wählerkontakt. So entsteht ein Potentialunterschied zwischen den Wählerarmen, wodurch der Lastumschalter mit Energie versorgt wird.

Im Sinne der Erfindung ist unter dem Ausdruck „Betätigung einer Laststufenschaltervorrichtung" auch die Betätigung des Laststufenschaltgers, die Durchführung eine Umschaltung durch den Laststufenschalter, von einer Wicklungsanzapfung n auf eine benachbarte Wicklungsanzapfung n+1 einer Regelwicklung zu verstehen.

Der Laststufenschalter kann außerdem einen Motor aufweisen, der über eine Motorwelle und/oder Antriebswelle mit dem Wähler und/oder dem Lastumschalter verbunden ist.

Das Signal zum Schalten des Laststufenschalters bzw. zur Betätigung des Laststufenschalters und damit der Laststufenschaltervorrichtung kann vorzugsweise von der ersten Steuervorrichtung empfangen werden. Dieses Signal wird vorzugsweise durch einen Netzmesskontroller, ein Überwa- chungssystem oder durch manuelle Eingabe (hier nicht dargestellt) erzeugt und durch diese an die erste Steuervorrichtung übermittelt.

Nach dem Signal zum Schalten kann vorzugsweise eine Temperatur (zweite Temperatur) mittels eines Temperatursensors in der Steuervorrichtung bestimmt werden und wenn diese in einem vorgegebenen Bereich liegt, wird die Umschaltung durchgeführt bzw. fortgeführt, und wenn diese nicht im vorgegebenen Bereich liegt, wird die Umschaltung abgebrochen. Die in der Steuervorrichtung bestimmte Temperatur repräsentiert vorzugsweise die Isoliermediumtemperatur im Transformator.

Das Verfahren kann auf beliebige Art und Weise durchgeführt werden, vorzugsweise wird nach dem Schaltsignal und nach der Bestimmung und Überprüfung der Temperatur in der Steuervorrichtung der Wähler des Laststufenschalters betätig bzw. der Wähler wird bis zu einem bestimmten Punkt betätigt, sodass der Lastumschalter mit Energie versorgt wird.

Das Verfahren kann auf beliebige Art und Weise durchgeführt werden, vorzugsweise wird der Wähler des Laststufenschalters bis zu einem bestimmten Punkt betätigt, sodass der Lastumschalter durch einen Potentialunterschied im Wähler mit Energie versorgt wird, derart dass ein erster Wäh- lerarm einen ersten Wählerkontakt und ein zweiter Wählerarm einen zweiten Wählerkontakt kontaktiert. Die jeweiligen Wählerkontakte sind mit entsprechenden Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung verbunden. Dadurch entsteht ein Potentialunterschied zwischen den Wählerarmen, der der Energieversorgung des Lastumschalters dient.

Das Verfahren kann auf beliebige Art und Weise durchgeführt werden, vorzugsweise wird mittels der zweiten Steuereinheit bestimmt, welche Temperatur (erste Temperatur) im oder am Laststufenschalter insbesondere im oder am Lastumschalter vorliegt bzw. herrscht. Diese erste Temperatur bildet die Temperatur des Isoliermediums im Transformator ab, da der Laststufenschalter und insbesondere der Lastumschalter im Isoliermedium angeordnet bzw. von diesem umgeben sind.

Das Verfahren kann auf beliebige Art und Weise durchgeführt werden, vorzugsweise wird ebenfalls durch die zweite Steuereinheit ein Identifikator anhand der durch die zweite Steuereinheit bestimmten ersten Temperatur ausgewählt. Vorzugsweise entspricht ein erster Identifikator A einer Temperatur aus einem Temperaturbereich von kleiner gleich 100° Celsius (<=100°C). Vorzugsweise entspricht ein zweiter Identifikator B einer Temperatur aus einem Temperaturbereich von größer 100° Celsius (<100°C).

Das Verfahren kann auf beliebige Art und Weise durchgeführt werden, vorzugsweise werden nach der Auswahl des Identifikators Pausenzeiten in der zweiten Steuervorrichtung des Lastumschalters angepasst. Diese Pausenzeiten legen fest, wann die Halbleiterschaltelemente des Lastumschalters betätigt werden. Die Pausenzeiten hängen von dem vorher bestimmten Identifikator ab.

Das Verfahren kann auf beliebige Art und Weise durchgeführt werden, vorzugsweise wird der durch die zweite Steuereinheit bestimmte Identifikator an die erste Steuereinheit der Steuervorrichtung übertragen bzw. übermittelt. Die Übertragung erfolgt vorzugsweise über ein erstes Kommunikationselement, einen Lichtwellenleiter und ein zweites Kommunikationselement.

Das Verfahren kann auf beliebige Art und Weise durchgeführt werden, vorzugsweise erfolgt die Auswahl des Fahrprofils anhand des übertragenen Identifikators. Da der Identifikator einer bestimmten Temperatur bzw. einer Temperatur aus einem bestimmten Temperaturbereich entspricht, entspricht das Fahrprofil den Anforderungen des Temperaturbereichs.

Die Erfindung schlägt weiterhin eine Laststufenschaltervorrichtung mit einem Laststufenschalter und einer Steuervorrichtung zur Durchführung einer Umschaltung vor, wobei der Laststufenschalter mittels eines Motors und einer Steuervorrichtung betätigt wird; die Steuervorrichtung eine erste Steuereinheit aufweist, die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, ein Signal zum Schalten des Laststufenschalters zu empfangen; der Laststufenschalter einen Lastumschalter mit einer zweiten Steuereinheit aufweist, die dazu ausgebildet und eingerichtet ist eine Temperatur im oder am Laststufenschalter zu bestimmen; die erste Steuereinheit dazu ausgebildet und eingerichtet ist eines von mehreren Fahrprofilen für den Motor des Laststufenschalters auszuwählen, welches auf der durch die zweite Steuereinheit bestimmten Temperatur basiert; die Steuervorrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet ist die Umschaltung, mittels des Motors, nach dem ausgewählten Fahrprofil durchzuführen und zu überwachen.

Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Laststufenschaltervorrichtung mit einem Transformator;

Figur 2 eine detaillierte schematische Darstellung der Laststufenschaltervorrichtung;

Figur 3 einen Verfahrensablauf zum Betreiben einer Laststufenschaltervorrichtung;

Figur 4a ein mögliches Fahrprofil;

Figur 4b ein weiteres mögliches Fahrprofil.

Figur 1 zeigt einen schematischen Aufbau des Zusammenwirkens einer Laststufenschaltervorrichtung 50 mit den Anzapfungen Ni, Nj,..., N_N einer Regelwicklung 20 eines Transformators 10. Die Laststufenschaltervorrichtung 50 umfasst einen Laststufenschalter 1 der unter anderem einen Wähler 2 und einen Lastumschalter 3 aufweist. Für den Antrieb des Wählers 2 und des Lastumschalters 3 ist ein Motor 4 vorgesehen, der auf den Wähler 2 und damit den Lastumschalter 3 wirkt. Über eine Motorwelle 5 wirkt der Motor 4 auf den Laststufenschalter 1, insbesondere den Wähler 2, um in einer Aufwärtsrichtung N+ von einer Anzapfung Nj auf die nächst höhere Anzapfung N_J+i oder in einer Abwärtsrichtung N- von einer Anzapfung Nj auf die nächst niedere Anzapfung Nj.i der Regelwicklung 20 des Transformators 10 zu schalten. Während der Wähler 2 mechanisch betätigt wird, erfolgt die Betätigung des Lastumschalters 3 voll elektronisch. Weiterhin ist der Laststufenschalter 1 mit einer Steuervorrichtung 6 verbunden, die Teil der Laststufenschaltervorrichtung 50 ist. Die Steuervorrichtung 6 ist mit dem Motor 4 und dem Lastumschalter 3 verbunden. Der Transformator 10 ist mit einem Isoliermedium gefüllt, d.h. der Laststufenschalter 1 und die Regelwicklung 20 sind im Isoliermedium (Isolieröl) angeordnet. Der Motor 4 ist vorzugsweise als Schrittmotor ausgebildet. Figur 2 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung der Laststufenschaltervorrichtung 50, die den Laststufenschalter 1 und die Steuervorrichtung 6 umfasst. Ein Motor 4 im Laststufenschalter 1 ist über die Motorwelle 5 mit dem Wähler 2 des Laststufenschalters 1 verbunden. Die Steuervorrichtung 6 umfasst ein Netzteil 61, welches beispielsweise einen AC/DC- oder DC/DC Wandler oder eine Treiberschaltung (mit einem Schrittmotortreiber zur gesteuerten oder geregelten Ansteuerung des Motors) zur gesteuerten oder geregelten Energieversorgung des Motors 4 enthält. Eine erste Steuereinheit 62 ist zur Ansteuerung des Netzteils 61, beispielsweise, über einen Bus verbunden. Die erste Steuereinheit 62 ist vorzugsweise aus einem oder mehreren Microcontrollern ausgebildet, wobei jeder Microcontroller eine separate Recheneinheit und einen Speicher aufweisen kann. Vorzugsweise weist die erste Steuereinheit 62 einen Netzmesscontroller, einen Antriebscontroller und einen Kommunikationscontroller auf, die jeweils einen Microcontroller eine separate Recheneinheit und einen Speicher aufweisen.

Die Steuervorrichtung 6 weist ein hier nicht dargestelltes Gebersystem auf, welches als Feedbacksystem dient, oder ein Teil des Feedbacksystems ist, und mit der Steuervorrichtung 6 bzw. der ersten Steuereinheit 62 verbunden ist. Ferner ist das Gebersystem direkt oder indirekt mit der Motorwelle bzw. dem Motor 4 gekoppelt (nicht dargestellt). Die Motorwelle kann direkt mit der Antriebswelle 5 verbunden sein. Alternativ entspricht die Motorwelle der Antriebswelle 5.

Die Steuervorrichtung 6, insbesondere die erste Steuereinheit 62, ist dazu ausgebildet und eingerichtet die am Transformator 10 anliegenden Spannungen und/oder Ströme zu erfassen, zu überwachen, aggregierte Werte zu berechnen und durch Schaltbefehle vorzugeben, wann eine Betätigung der Laststufenschaltervorrichtung 50 zu erfolgen hat. Hierfür kann vorzugsweise der Netzmesskontroller der ersten Steuereinheit 62 verwendet werden.

Das Gebersystem ist dazu eingerichtet, mindestens einen ersten Wert für eine Position, insbesondere eine Winkelposition, zum Beispiel eine absolute Winkelposition, der Motorwelle zu erfassen. Dazu kann das Gebersystem, beispielsweise einen Hallsensor und einen Magneten umfassen, wobei der Magnet an der Motorwelle oder einer anderen Welle, deren Position eindeutig mit der absoluten Position der Motorwelle verknüpft ist, befestigt ist und der Hallsensor die Position des Magneten bestimmt oder überwacht.

Die Steuervorrichtung 6 ist dazu eingerichtet und ausgebildet, den Motor 4, auf Basis der überwachten Spannung oder der überwachten Spannung und des überwachten Stromes oder einer externen Vorgabe, zu steuern oder zu regeln. Weiterhin weist die Steuervorrichtung 6, insbesondere die erste Steuereinheit 62, ein erstes Kommunikationselement 63 auf, welches als Fototransistor bzw. Fotoempfänger ausgebildet ist. Weiterhin kann die Steuervorrichtung 6 einen Energiespeicher, beispielsweise Supercaps aufweisen. Der Energiespeicher in Verbindung mit dem Netzteil 61 stellt die für die Betätigung des Laststufenschalters 1 notwendige Energie zur Verfügung.

In der ersten Steuereinheit 62, insbesondere in einem Speicher oder einem Speicher eines Mikrocontrollers, insbesondere im Speicher des Antriebskontrollers, sind unter anderem mehrere Fahrprofile 70, 80 hinterlegt. Das Gebersystem, das als Feedbacksystem verwendet wird, meldet der ersten Steuereinheit 62 die Position der Motorwelle 5 und überwacht damit, ob die Motorwelle 5 das ausgewählte Fahrprofil 70, 80 richtig abfährt bzw. die vorgegebenen Parameter einhält.

Über die erste Steuereinheit 62 wird eines der Fahrprofile 70, 80 anhand des in Figur 3 beschriebenen Verfahrens für eine gleichzeitige Betätigung des Wählers 2 und des Lastumschalters 3 ausgewählt.

Weiterhin werden in der ersten Steuereinheit 62, insbesondere dem Netzmesscontroller, die während des Betriebes erfassten Ströme und Spannungen am und im Transformator 10 gespeichert. Diese Daten sind sog. historische Daten und dienen der Auswertung von Strom und Spannungsverläufen.

Die Steuervorrichtung 6 weist einen Temperatursensor 64 auf, der mit der ersten Steuereinheit 62 verbunden ist oder Teil der Steuereinheit 62 ist. Mit diesem wird die Temperatur der Steuervorrichtung 6 ermittelt. Dieser ist vorzugsweise in nächster Nähe zum Motor 4 also dem Isoliermedium, in dem der Laststufenschalter 1 angeordnet ist, angeordnet.

Der Lastumschalter 3 dient der Durchführung der eigentlichen Lastumschaltung unter Last. Hierfür umfasst der Lastumschalter 3 eine zweite Steuereinheit 31, mehrere Halbleiterschaltelemente, Varistoren und ein zweites Kommunikationselement 32 auf. Die zweite Steuereinheit 31 ist vorzugsweise als Microcontroller ausgebildet und weist neben einer Recheneinheit ebenfalls einen Speicher auf. Weiterhin kann die zweite Steuereinheit 31 dazu ausgebildet und eingerichtet sein, die eigene Temperatur und damit die erste Temperatur des Lastumschalters 3 zu bestimmen. Alternativ kann der Lastumschalter 3 einen Temperatursensor aufweisen, mit dem die erste Temperatur des Lastumschalters 3 bestimmt werden kann. Für beide Ausführungsformen wird davon ausgegangen, dass die erste Temperatur des Lastumschalters 3 der Temperatur des mit Isoliermedium gefüllten Transformators 10 entspricht. Das zweite Kommunikationselement 32 ist als Fotodiode ausgebildet. Ein Lichtwellenleiter 8 verbindet das erste Kommunikationselement 63 der Steuervorrichtung 6, also der ersten Steuereinheit 62 mit dem zweiten Kommunikationselement 32 der zweiten Steuereinheit 31. Die Halbleiterschaltelemente des Lastumschalter 3 umfassen Halbleiterschaltelemente wie z.B. IGBTs, Treiberschaltungen sowie Gleichrichter.

Figur 3 zeigt einen Verfahrensablauf zum Betreiben einer Laststufenschaltervorrichtung 50, insbesondere die Durchführung einer Umschaltung des Laststufenschalters 1 mit dem Motor 4 durch die Steuervorrichtung 6. Im ersten Schritt 40 wird an die Steuervorrichtung 6 zunächst ein Signal zum „Schalten" gegeben. Die erste Steuereinheit 62 der ersten Steuervorrichtung 6 empfängt ein Signal zum Schalten des Laststufenschalters 1. Dieses Signal wird durch einen Netzmesscontroller, ein Überwachungssystem oder durch manuelle Eingabe (hier nicht dargestellt) erzeugt.

Das heißt, der Laststufenschalter 1 der Laststufenschaltervorrichtung 50 muss, beispielsweise, betätigt werden, um damit die Ausgangsspannung des Transformators 10 (siehe Figur 1) anzupassen. Denkbar sind jedoch auch Justierfahrten während der Wartung, sprich eine Betätigung des Laststufenschalters 1 im Servicebetrieb.

In der Steuervorrichtung 6 wird dann im nächsten Schritt 41 über einen Temperatursensor 64 die aktuelle Temperatur der Steuervorrichtung 6, also die Temperatur am bzw. im Laststufenschalter 1, überprüft. Diese Temperatur repräsentiert die Isoliermediumtemperatur im Transformator 10. Liegt diese Temperatur nicht in einem gültigen Bereich, wie beispielsweise höher als -40° Celsius alternativ -25°Celsius oder tiefer als +120° Celsius, wird die Umschaltung abgebrochen. Liegt die gemessene Temperatur in einem vorgegebenen bzw. gültigen Bereich, wird mit dem nächsten Schritt 42 weiter verfahren.

Im nächsten Schritt 42 erfolgt ein Teil der Betätigung des Laststufenschalters 1. Dabei wird der Wähler 2 mittels Motor 4 und der Antriebswelle 5 bis zu einem bestimmten Punkt betätigt, bis der Lastumschalter 3 mit Energie versorgt wird bzw. eine Betriebsspannung anliegt. Die Antriebswelle 5 wird dabei vorzugsweise um 70° gedreht. Der Wähler 2 weist zwei Wählerarme auf, die im stationären Zustand einen Wählerkontakt kontaktieren und damit auf demselben Potential anliegen. Zu Beginn der Betätigung wird einer der Wählerarme auf einen zweiten Wählerkontakt gefahren, der auf einem anderen Potential als der vorherige Wählerkontakt liegt. So entsteht ein Potentialunter- schied zwischen den Wählerarmen, wodurch der Lastumschalter 3 mit Energie versorgt wird.

In der zweiten Steuereinheit 32 wird dann im nächsten Schritt 43 eine Temperaturbestimmung bzw. Temperaturmessung am bzw. im Laststufenschalter 1, insbesondere im oder am Lastumschalter 3 durchgeführt. Die zweite Steuereinheit 32 kann hierfür einen integrierten oder separat ausgebildeten Temperatursensor aufweisen. Basierend auf der bestimmten ersten Temperatur wird in einem nächsten Schritt 44 in der zweiten Steuereinheit 32 einer von zwei Identifikatoren A, B ausgewählt. Der erste Identifikator A entspricht einer Temperatur, die in einem Temperaturbereich kleiner gleich 100° Celsius (<=100°C) liegt. Der zweite Identifikator B entspricht einer Temperatur in einem Temperaturbereich von größer als 100° Celsius (<100°C).

In einem nächsten Schritt 45 wird der entsprechende Identifikator A oder B mittels des zweiten Kommunikationselements 32 und dem Lichtwellenleiter 8 an das erste Kommunikationselement 63 der ersten Steuereinheit 61 übertragen.

In der ersten Steuereinheit 61 der Steuervorrichtung 6 wird dann im nächsten Schritt 46 anhand des übermittelten Identifikators A, B ein entsprechendes Fahrprofil 70, 80 ausgewählt. Mit diesem Fahrprofil 70, 80 wird die weitere Betätigung des Laststufenschalters 1 in Schritt 47 durchgeführt bzw. fortgesetzt und überwacht. In der hier beschriebenen Lösung werden zwei Identifikatoren A und B und entsprechend zwei Fahrprofile 70 und 80 verwendet. Bei der Durchführung der Betätigung der Laststufenschaltervorrichtung 50 steuert die Steuereinheit 6 den Motor 4, der über die Antriebswelle 5 auf den Wähler 2 und den Lastumschalter 3 des Laststufenschalters 1 wirkt.

Parallel zu Schritt 44 oder unmittelbar danach wird anhand des bestimmten Identifikators A oder B der Ablauf der zu betätigenden Halbleiterschaltelemente im Lastumschalter 3 verkürzt oder verlängert, in dem mindesten eine Wartezeit im Schaltablauf entsprechend geändert, d.h. verkürzt oder verlängert wird.

Während der Schritte 43 bis 46 werden weder der Wähler 2 durch den Motor 4, noch der Lastumschalter 3 betätigt, d.h. der Motor 4 steht still und treibt keine Motorwelle oder Antriebswelle an. Alternativ können die Schritte 43 bis 46 durchgeführt werden, während die Antriebswelle 5 in einem Bereich von 70° - 90° gedreht wird. Eine Drehung der Antriebswelle um 360° bewirkt eine vollständige Betätigung bzw. Umschaltung des Laststufenschalters bzw. der Laststufenschaltervorrichtung.

Dieses vereinfachte Verfahren erlaubt es den Laststufenschalter 1 bzw. die Laststufenschaltervorrichtung 50 mit nur zwei Fahrprofilen 70, 80 zu betätigen. Unterschiedliche Fahrprofile 70, 80 sind vor allem nötig, um die Halbleiterschaltelemente im Lastumschalter 3 bei hohen Temperaturen im Transformator für einen kürzeren Zeitraum zu belasten. Dadurch wird die Lebensdauer der Halbleiterschaltelemente und damit die der gesamten Laststufenschaltervorrichtung 50 verlängert.

Figuren 4a und 4b zeigen mögliche Fahrprofile 70, 80 des Motors 4 nach einer Auswahl anhand der Identifikatoren A und B, die durch die erste Temperatur im Lastumschalter 3 bestimmt wurden. Auf den x-Achsen werden die Zeit und auf der y-Achse die Geschwindigkeit V aufgetragen. Das erste Fahrprofil 70 wird in einem Temperaturbereich von kleiner gleich 100° Celsius (<=100°C) und das zweite Fahrprofil 80 wird in einem Temperaturbereich von größer als 100° Celsius (<100°C) verwendet. Das zweite Fahrprofil 80 weist deutlich steilere Flanken auf, d. h. der Motor4 wird deutlich stärker beschleunigt bis dieser die Zielgeschwindigkeit erreicht. Die Schaltung im zweiten Fahrprofil 80 wird deutlich schneller beendet als im ersten Fahrprofil, vorzugsweise um bis zu 0,15 Sekunden. Damit ist die Dauer bzw. Laufzeit des ersten Fahrprofils 70 länger als die des zweiten Fahrprofils 80. Halbleiterschaltelemente im Lastumschalter 3 werden so viel kürzer belastet, was bei besonders hohen Temperaturen im Isoliermedium besonders vorteilhaft ist.

Bezugszeichen

1 Laststufenschalter

2 Wähler

3 Lastumschalter

4 Motor

5 Antriebswelle

6 Steuervorrichtung

8 Lichtwellenleiter

10 Transformator

20 Regelwicklung

31 zweite Steuereinheit

32 zweites Kommunikationselement

50 Laststufenschaltervorrichtung

61 Netzteil

62 erste Steuereinheit

63 erstes Kommunikationselement

64 Temperatursensor

70 erstes Fahrprofil

80 zweites Fahrprofil

N+ Aufwärtsrichtung

N- Abwärtsrichtung Ni, N₂,...,N_N Anzapfung

T Zeit

V Geschwindigkeit

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung (50), die einen Laststufenschalter (1), der einen Lastumschalter (3) mit einer zweiten Steuereinheit (31), einen Motor (4) und eine Steuervorrichtung (6) mit einer ersten Steuereinheit (62) umfasst, gekennzeichnet durch folgende Schritte: dass in einem Schritt (40) ein Signal zum Schalten des Laststufenschalters (1) von der ersten Steuereinheit (62) der Steuervorrichtung (6) empfangen wird; dass in einem Schritt (43), mittels der zweiten Steuereinheit (31), eine erste Temperatur im oder am Laststufenschalter (1) bestimmt wird; dass in einem Schritt (46) mittels der ersten Steuereinheit (62) eines von mehreren Fahrprofilen (70, 80) für den Motor (4) des Laststufenschalters (1) ausgewählt wird, welches auf der durch die zweite Steuereinheit (31) bestimmten ersten Temperatur basiert, anhand dessen eine Umschaltung durchgeführt wird; und dass in einem Schritt (47) die Umschaltung, mittels des Motors (5) und der Steuervorrichtung (6), nach dem ausgewählten Fahrprofil (70, 80) durchgeführt und überwacht wird.

2. Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung (50) nach Anspruch 1, wobei in einem Schritt (41) eine zweite Temperatur mittels eines Temperatursensors (64) in der Steuervorrichtung (6) bestimmt wird und wenn diese in einem vorgegebenen Bereich liegt, die Umschaltung durchgeführt, und wenn diese nicht im vorgegebenen Bereich liegt, die Umschaltung abgebrochen wird.

3. Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei in einem Schritt (42) ein Wähler (2) des Laststufenschalters (1) bis zu einem bestimmten Punkt betätigt wird, sodass der Lastumschalter (3) durch einen Potentialunter- schied im Wähler mit Energie versorgt wird.

4. Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in einem Schritt (44) ein Identifikator (A, B) durch die zweite Steuereinheit (31) anhand der durch die zweite Steuereinheit (31) bestimmten ersten Temperatur ausgewählt wird.

5. Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in einem Schritt (45) der durch die zweite Steuereinheit (31) bestimmte Identifikator (A, B) an die erste Steuereinheit (62) durch die zweite Steuereinheit (31) übertragen wird.

6. Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung (50) nach Anspruch 5, wobei in einem Schritt (45) der Identifikator (A, B) mittels eines ersten Kommunikationselements (63), eines Lichtwellenleiters (8) und eines zweiten Kommunikationselements (32) übertragen wird.

7. Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in einen Schritt (46) die Auswahl des Fahrprofils (70, 80) anhand des übertragenen Identifikators (A, B) durch die erste Steuereinheit (62) erfolgt.

8. Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei während der Bestimmung der ersten Temperatur im oder am Laststufenschalter (1), der Auswahl und Übertragung eines Identifikators (A, B) und der Auswahl des Fahrprofils (70, 80) der Motor (4) nicht betätigt wird.

9. Verfahren zum Betätigen einer Laststufenschaltervorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei während der Bestimmung der ersten Temperatur im oder am Laststufenschalter (1), der Auswahl und Übertragung eines Identifikators (A, B) und der Auswahl des Fahrprofils (70, 80) der Motor (4) derart betätigt wird, dass die Antriebswelle (5) eine Drehung von 70° bis 90° vollzieht.

10. Laststufenschaltervorrichtung (50) mit einem Laststufenschalter (1) und einer Steuervorrichtung (6) zur Durchführung einer Umschaltung, wobei der Laststufenschalters (1) mittels eines Motors (4) und einer Steuervorrichtung (6) betätig wird; die Steuervorrichtung (6) eine erste Steuereinheit (62) aufweist, die dazu ausgebildet und eingerichtet ist ein Signal zum Schalten des Laststufenschalters (1) zu empfangen; der Laststufenschalter (1) einen Lastumschalter (3) mit einer zweiten Steuereinheit (31) aufweist, die dazu ausgebildet und eingerichtet ist eine erste Temperatur im oder am Laststufenschalter (1) zu bestimmen; die erste Steuereinheit (62) dazu ausgebildet und eingerichtet ist eines von mehreren Fahrprofilen für den Motor (4) des Laststufenschalters (1) auszuwählen, welches auf der durch die zweite Steuereinheit (31) bestimmten ersten Temperatur basiert; die Steuervorrichtung (6) dazu ausgebildet und eingerichtet ist die Umschaltung, mittels des Motors (4), nach dem ausgewählten Fahrprofil durchzuführen und zu überwachen.