DE1193593B

DE1193593B - Stufenschalteinrichtung fuer Anzapf-transformatoren

Info

Publication number: DE1193593B
Application number: DEL32132A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Lepper
Original assignee: WILHELM LEPPER DR ING
Current assignee: WILHELM LEPPER DR ING
Priority date: 1959-01-07
Filing date: 1959-01-07
Publication date: 1965-05-26

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AJLJk

DEUTSCHES 4WxWi- PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H021

Deutschem.: 21 d2- 53/03

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

L 32132 VIII b/21d2
7. Januar 1959
26. Mai 1965

Die Erfindung betrifft eine Stufenschalteinrichtung zur Umschaltung der Anzapfungen eines S'tufentransformators während des Betriebes mit Kontakten für die Anzapfungen und mit Vor- und Dauerkontakten sowie mit ohmschen oder induktiven Überschaltwiderständen für die Lastumschaltung.

Bei den meisten bisher bekannten Stufenschalteinrichtungen werden für die bei jeder Umschaltung vorhandenen zwei Aufgaben, nämlich das Vorwählen und das eigentliche Lastumschalten, zwei gesonderte Vorrichtungen verwendet, und zwar der Wähler, der die neue Schaltstellung vorbereitet, und der — oft in einem eigenen Gehäuse untergebrachte — Lastumschalter, der die Überschaltung der elektrischen Leistung ohne Stromunterbrechung vornimmt.

Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Ausführungen liegt in ihrem verhältnismäßig großen Raumbedarf, der sie für kleinere Transformatoren unwirtschaftlich macht.

Es sind weiter Stufenschalteinrichtungen für Transformatoren bekannt, bei denen die Funktion des Vorwählens und die des eigentlichen Lastumschaltens einem einzigen beweglichen Schaltorgan zugewiesen ist. Das bewegliche Schaltorgan dieser bekannten Ausführungen enthält einen Hauptkontakt sowie einen oder zwei Vorkontakte; durch die Vorkontakte wird beim Übergang auf eine neue Spannungsstufe zunächst ein Überschaltwiderstand eingeschaltet, der dann beim Nachziehen des Hauptkontaktes auf den neuen Stufenkontakt überbrückt wird.

Der Nachteil dieser bekannten Stufenschalteinrichtung liegt darin, daß nur ein einziges bewegliches Schaltorgan vorgesehen ist, dessen Hauptkontakt jeweils von dem bisher eingeschalteten Stufenkontakt auf den neuen Stufenkontakt nachgezogen werden muß. Es ergeben sich dadurch sehr ungünstige Verhältnisse für die Löschung des Schaltlichtbogens.

Es ist eine weitere Stufenschalteinrichtung bekannt, bei der Vorwähler und Lastschalter in einer Anordnung enthalten sind. Dabei wird das mit Überschaltwiderständen ausgerüstete Schaltorgan exzentrisch zum Kreis der Stufenkontakte bewegt und stellt beim Überschalten zwischen zwei Anzapfungen Sehnenverbindungen im Kreis der Stufenkontakte her. Die Zahl der möglichen Stufen ist hierbei beschränkt, und der mechanische Antrieb ist verwickelt aufgebaut.

Es ist weiterhin eine Stufenschalteinrichtung für veränderbare Impedanzen (Widerstände, Induktivitäten, Kapazitäten) bekannt, die einer Kette von mindestens drei Teilimpedanzen zugeordnet ist. Dabei ist eine nahezu stufenlose Feineinstellung vorgesehen durch Unterteilung der einzelnen Stufen durch zwei Stufenschalteinrichtung für Anzapftransformatoren

Anmelder:

Dr.-Ing. Wilhelm Lepper,

Bad Honnef/Rhein, Berghaus Heckenfels

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Wilhelm Lepper, Bad Honnef/Rhein - -

parallelgeschaltete, von Stufe zu Stufe weiterschaltbare Spannungsteiler. Diese Anordnung eignet sich jedoch nicht für Leistungstransformatoren wegen der im Spannungsteiler dauernd auftretenden Verluste.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Mängel der bekannten Ausführungen eine Stufenschalteinrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die sich durch eine einfache Konstruktion und eine besonders schnelle Umschaltung auszeichnet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwei mehrarmige Schaltorgane vorgesehen sind, bei denen alle Arme beider Schaltorgane untereinander elektrisch verbunden sind und den Sternpunkt des Transformators bilden, wobei ferner beide Schaltorgane unabhängig voneinander bewegbar sind, und zwar jeweils sowohl parallel zu der Ebene, in der die Anzapfkontakte angeordnet sind, als auch senkrecht zu dieser Ebene, um die an den Schaltorganen angeordneten Vor- und Dauerkontakte zeitlich nacheinander auf die Anzapfkontakte aufzusetzen.

Da bei der erfindungsgemäßen Lösung die beiden Schaltorgane bei aufeinanderfolgenden Stufenschaltungen ihre Funktion vertauschen und jeweils abwechselnd sowohl die Schaltvorbereitung als auch die anschließende Lastumschaltung übernehmen, ergibt sich eine besonders schnelle Umschaltung sowie ein einfacher Aufbau des ganzen Schalters.

Einen räumlich besonders gedrängten Aufbau der Stufenschalteinrichtung erhält man gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß die Kontakte für die Anzapfungen auf einem Kreis angeordnet und die mehrarmigen Schaltorgane als Kontaktsterne ausgebildet sind.

Eine weitere Ausführung kann dadurch geschaffen werden, daß die in einer Ebene angeordneten Anzapfkontakte beidseitig. Kontaktflächen aufweisen und daß je eines der zwei mehrarmigen Schaltorgane auf

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Claims

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je einer Seite der Kontaktebene angeordnet ist. Die stücken 9 der Arme des Schaltorgans 1 an, so daß die

Bewegung der Schaltorgane senkrecht zur Kontakt- Überschaltwiderstände 15 überbrückt sind. Soll nun

ebene erfolgt zweckmäßigerweise durch Hubmagnete, ein anderer Stufenkontakt in den drei Phasen ein-

die über Hilfskontakte oder elektronische Schalt- geschaltet werden, so wird zunächst das bis dahin

elemente gesteuert werden, wobei die Steuerung auch 5 freie Schaltorgan 2 durch einen nicht dargestellten

so ausgeführt werden kann, daß die Zuschaltung einer Drehantrieb so weit verdreht, daß seine Arme vor

Wicklungsgruppe und die Abschaltung der vorher- den neu einzuschaltenden Stufenkontakten der drei

gehenden zu einem optimalen Zeitpunkt erfolgt. Fer- Phasen des Drehstrom-Transformators stehen. Nach-

ner kann der Strom in den Überschaltwiderständen dem diese Schaltvorbereitung durchgeführt ist, erfolgt

die Lösung der alten Schaltverbindung veranlassen. io die eigentliche Lastumschaltung in folgender Weise:

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Zunächst erhält die Betätigungsspule 6 Spannung,

Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulich- so daß sich das Schaltorgan 2 in Richtung auf die neu

ten Ausführungsbeispiels hervor. Es zeigt angewählten Stufenkontakte 13 zu bewegen beginnt.

F i g. 1 eine Aufsicht auf eine dreiphasige er- Dabei gelangen zunächst die Vorkontakte 14 mit die-

findungsgemäße Stufenschalteinrichtung (in schema- 15 sen Stufenkontakten 13 in Eingriff. Hierdurch werden

tischer Ausführung), die Widerstände 15 des Schaltorgans 2 eingeschaltet.

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie A-B der Gleichzeitig erhält auch die Betätigungsspule 8 des

F i g. 1. · Schaltorgans 1 Spannung, so daß sich dieses bis dahin

Die in der Zeichnung veranschaulichte Stufen- eingeschaltete Schaltorgan abzuheben beginnt. Dabei schalteinrichtung für Drehstrom-Transformatoren 20 wird zunächst die stromleitende Verbindung zwischen weist zwei Schaltorgane 1,2 auf, die als dreiarmige, den Vorkontakten 14 und den Kontaktstücken 9 des an sich bekannte Sternpunktbildner ausgeführt sind. Schaltorgans 1 aufgehoben, so daß auch die Wider-Die Schaltorgane 1, 2 sitzen auf Achsen 3 bzw. 4, die stände 15 des Schaltorgans 1 eingeschaltet sind,
in vertikaler Richtung verschiebbar sind. Die Ver- Bei der Weiterbewegung der Schaltorgane 1 und 2 Schiebebewegung der Achsen 3, 4 (und damit der 25 kommen sodann die Vorkontakte 14 des Schalt-Schaltorgane 1, 2) in senkrechter Richtung wird durch organs 2 mit den Kontaktstücken 9 in Eingriff, so daß Magnetspulen 5, 6 bzw. 7, 8 bewirkt, die im Bereich die Widerstände 15 des Schaltorgans 2 überbrückt der beiden Enden der Achsen 3, 4 vorgesehen sind. sind. Der Sternpunkt des Drehstrom-Transformators

Zwischen den einander zugewandten Schalt- ist damit an die neu angewählten Stufenkontakte ge-

organen 1, 2 ist ein Kranz von Stufenkontakten 13 30 legt. Schließlich wird das Schaltorgan 1 vollständig

(Anzapfkontakte) vorgesehen, die auf einem nicht abgehoben.

dargestellten festen Kontaktträger angeordnet und an Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß

Anzapfungen der Transformatorenwicklung an- die beiden Schaltorgane 1, 2 bei aufeinanderfolgenden

geschlossen sind. Die den drei Phasen des Trans- Stufenschaltungen jeweils abwechselnd sowohl die

formators zugeordneten Stufenkontakte 13 liegen da- 35 Schaltvorbereitung als auch die anschließende Last-

bei jeweils auf einem Sektor 10,11,12 von 120°. Die- umschaltung übernehmen, somit eine Doppelfunktion

sen Sektoren ist — wie aus F i g. 1 hervorgeht — je innehaben,

ein Arm der beiden Schaltorgane 1, 2 zugeordnet. Das Zu- und Abschalten der Schaltorgane 1,2 kann

An den Enden der Arme der Schaltorgane 1 und 2 bei elektronischer Steuerung der Magnetspulen 5, 6,

sind Kontaktstücke 9 (Dauerkontakte) sowie von die- 40 7, 8 auf einen optimalen Zeitwert — etwa drei HaIb-

sen isolierte Vorkontakte 14 vorgesehen. Während die wellen — genau eingestellt werden, was bei Betäti-

Kontaktstücke 9 leitend mit den Schaltorganen 1, 2 gung mittels Federkraft kaum so genau möglich ist.

verbunden sind, sind die Vorkontakte 14 über einen Statt der elektronischen Steuerung kann selbst-

Überschaltwiderstand 15 an die Schaltorgane 1, 2 an- verständlich auch eine rein elektrische Verwendung

geschlossen. Die Isolierung der Vorkontakte 14 von 45 finden, die sich durch eine einfachere und robustere

den Kontaktstücken 9 und den Schaltorganen 1, 2 er- Konstruktion auszeichnet. Sie kann beispielsweise so

folgt dabei durch zugleich als Führung für die ver- ausgebildet sein, daß gleichzeitig oder etwas feder-

schiebbaren Vorkontakte 14 dienende Hülsen 16. verzögert mit der Kontaktgabe des auf die neue Kon-

Die Vorkontakte 14 werden bei abgehobenem taktstellung eingestellten Schaltorgans ein Steuer-Schaltorgan (vgl. Schaltorgan 2 in F i g. 2) durch eine 50 kontakt betätigt wird, der die abhebende Magnet-Blattfeder 17 in einer Lage gehalten, in der sie keine spule 5 bzw. 8 des bis dahin eingeschalteten Schalt-Kontaktberührung mit den Kontaktstücken 9 haben. organs einschaltet. Diese Magnetspule wird dabei je

Im Bereich der Betätigungsspulen 6 und 7 sind nach der Steuerspannung mit so viel Selbstinduktivität

ferner Rastvorrichtungen 18,19 vorgesehen, die die gewickelt, daß die Zeit, in der sich das magnetische

Schaltorgane 1 bzw. 2 in ihrer Einschaltstellung (vgl. 55 Feld aufbaut, gerade der Zeit von drei Halbwellen

Schaltorgan 1 in F i g. 2) halten. Um beim Ausfall der entspricht.

Stromversorgung ein schnelles Abheben der Schalt- Man kann im übrigen auf die Steuerkontakte ganz organe 1, 2 von den Stufenkontakten 13 zu gewähr- verzichten, wenn man den Strom für die Magnetleisten, können statt der Rastvorrichtungen 18,19 im spulen von dem Strom abzweigt, der durch die ÜberBereich der äußeren Betätigungsspulen 5,8 Zugfedern 60 schaltwiderstände 15 fließt. Die für die beabsichtigte 20, 21 vorgesehen werden. Zeitverzögerung benötigte Selbstinduktivität wird da-

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Stufen- bei in die Sekundärwicklung eines gegebenenfalls verschalteinrichtung ergibt sich aus der Zeichnung ohne wendeten Stromwandlers oder in die Betätigungsweiteres wie folgt: spulen selbst verlegt.

In einem bestimmten Betriebszustand sei das 65 ..

Schaltorgan 1 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise ratentansprucne:

an die Stufenkontakte 13 angedrückt. Die Vor- 1. Stufenschalteinrichtung zur Umschaltung der

kontakte 14 liegen dabei unmittelbar an den Kontakt- Anzapfungen eines Stufentransformators während

des Betriebes mit Kontakten für die Anzapfungen und mit Vor- und Dauerkontakten sowie mit ohmschen oder induktiven Überschaltwiderständen für die Lastumschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mehrarmige Schaltorgane vorgesehen sind, bei denen alle Arme beider Schaltorgane untereinander elektrisch verbunden sind und den S'ternpunkt des Transformators bilden, wobei ferner beide Schaltorgane unabhängig voneinander bewegbar sind, und zwar jeweils sowohl parallel zu der Ebene, in der die Anzapfkontakte angeordnet sind, als auch senkrecht zu dieser Ebene, um die an den Schaltorganen angeordneten Vor- und Dauerkontakte zeitlich nacheinander auf die Anzapfkontakte aufzusetzen.

2. Stufenschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte für die Anzapfungen auf einem Kreis angeordnet und die mehrarmigen Schaltorgane als Kontaktsterne ausgebildet sind.

3. Stufenschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Ebene angeordneten Anzapfkontakte beidseitig Kontaktflächen aufweisen und daß je eines der zwei mehrarmigen Schaltorgane auf je einer Seite der Kontaktebene angeordnet ist.

4. Stufenschalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Schaltorgane senkrecht zur Kontaktebene durch Hubmagnete erfolgt, die über Hilfskontakte oder elektronische Schaltelemente ge-' steuert werden.

5. Stufenschalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Schaltorgane senkrecht zur Kontaktebene so gesteuert wird, daß die Zuschaltung einer Wicklungsgruppe und die Abschaltung der vorhergehenden zu einem optimalen Zeitpunkt erfolgt.

6. Stufenschalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom in den Überschaltwiderständen die Lösung der alten Schaltverbindung veranlaßt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 474 613, 543 882,
909;

österreichische Patentschrift Nr. 196 974;

schweizerische Patentschriften Nr. 18142,
154930,283 549;

britische Patentschrift Nr. 644 082.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 577/178 S. 65 © Bundesdruckerei Berlin