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Lastumschalter für Stufentransformatoren mit durch Scheibentrieb geradlinig
bewegten Kontaktträgern Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen mit Hilfe
von zwei Überschaltwiderständen pro Phase unterbrechungslos arbeitenden Lastumschalter
zu schaffen, der in hohem Maße prellfrei ist und sich ferner dadurch auszeichnet,
daß der zeitliche Verlauf der Kontaktannäherung bzw. -entfernung vom Konstrukteur
nach den gegebenen elektrischen Verhältnissen genau festgelegt werden kann.
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Bei Niederspannungsschaltgeräten sind schon Kontaktträger bekanntgeworden,
die mit einem Rollenkörper versehen sind, der unter Federdruck gegen eine Kurvenscheibe
gedrückt wird und auf dieser abläuft, wobei durch die Form der Kurvenscheibe der
zeitliche Verlauf des Schaltvorganges bestimmt wird. Diese Konstruktion ist jedoch
nur bei niedrigen Schaltgeschwindigkeiten anwendbar, da das Abheben des Kontaktes
weitgehend von den Eigenschaften der Feder abhängig ist. Bei einer bestimmten Drehzahl
der Kurvenscheibe besteht daher die Gefahr, daß sich die Rollen des Kontaktträgers
von der Kurvenscheibe abhebt, wodurch die kraftschlüssige Verbindung zwischen Kontaktträger
und Kurvenscheibe unterbrochen wird und der Schaltvorgang unabhängig von der Form
der Kurvenscheibe abläuft. Dies führt zu verstärkter Lichtbogenbildung und frühzeitigem
Verschleiß der Kontaktoberfläche.
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Es ist auch schon ein Lastumschalter mit durch Scheibentrieb geradlinig
bewegten Kontaktstücken bekanntgeworden. Bei diesem ist die Anordnung so getroffen,
daß zwei Kontaktstücke von diametral entgegengesetzten Seiten mit Federkraft gegen
einen Betätigungsexzenter gedrückt werden und bei dessen Drehung sich mit gleichbleibendem
Abstand hin- und herbewegen. Die Lastumschaltung erfolgt demgemäß nicht unterbrechungslos
über Widerstände, so daß ein solcher Schalter für Stufentransformatoren im Netzbetrieb
keinesfalls verwendungsfähig wäre.
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Die eingangs gestellte Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, wobei
die oben angeführten Nachteile vermieden werden. Sie bezieht sich auf einen Lastumschalter
für Stufentransformatoren mit durch Scheibentrieb geradlinig bewegten, in Führungsstücken
geführten Kontaktträgern, welche mit der jeweils zugehörigen Betätigungsscheibe
kraftschlüssig verbunden sind, mit dem Kennzeichen, daß zwei auf einem einzigen
Kontaktträger, z. B. 6, befestigte Rollenkörper 7, die auf dem äußeren Umfang der
Betätigungsscheibe abrollen und deren Drehachsen parallel zur Scheibendrehachse
liegen, die zugehörige Betätigungsscheibe, z. B. C, von zwei Seiten her berühren,
wobei die Scheibe so ausgebildet ist, daß der zwischen der. beiden Rollenberührungspunkten
gemessene Scheibendurchmesser bei jeder Winkelstellung konstant ist. Der Kontaktträger
wird dabei in seiner Führung verschoben. Insgesamt sind drei Kontaktträger vorgesehen,
die mit drei auf einer Welle sitzenden Scheiben zusammenarbeiten. Jeder Winkelstellung
der Schalterwelle ist somit eine bestimmte Stellung der drei Kontaktträger fest
zugeordnet. Einer der Kontaktträger ist an zwei entgegengesetzten Enden mit Kontaktstücken
besetzt, die abwechselnd mit den beiden feststehenden Hauptkontaktstücken in Berührung
kommen, während die beiden anderen Kontaktträger mit je einem feststehenden Widerstandskontaktstück
zusammenwirken. Alle beweglichen Kontaktstücke sind untereinander und mit der Ableitung
elektrisch verbunden.
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An Hand eines schematischen Ausführungsbeispiels wird die Erfindung
im folgenden noch näher beschrieben.
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F i g. 1 zeigt das Schnittbild eines Lastumschalters nach der Erfindung
und F i g. 2 die Umrisse der drei Betätigungsscheiben sowie die zugehörigen Führungsrollen
in der linken Ruhestellung des Schalters; in F i g. 3 ist die Stellung der drei
Kontaktträger als Funktion des Drehwinkels der Schalterwelle aufgezeichnet.
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Nach F i g. 1 sind auf der Schalterwelle 1 die drei Scheiben
A, B und C befestigt. Sie sind umschlossen von drei taschenförmigen Kontaktschlitten
4, 5, 6 an denen jeweils zwei Rollen 7 so gelagert sind, daß die Kontaktschlitten
beim Drehen der Scheiben mittels der kraftschlüssig anliegenden Rollen bewegt werden.
Damit die Kontaktschlitten sich in ihren Führungen - -hier ausgesparte Tragplatten
9, 10 - hin- und herbewegen können, sind von der Welle 1 durchsetzte
Längsschlitze
8 vorgesehen. Am Kontaktschlitten 6 sind diese nur einmal bezeichneten Schlitze
8 mit Hilfe eines Teilschnittes deutlicher zu erkennen. Als weitere feststehende
Konstruktionsteile des Schalters sind die schematisch angedeuteten Wandplatten 12.
13 zu nennen, die mit den Tragplatten 9, 10 über Stirnplatten 14, 15 fest verbunden
sind. In den Stirnplatten ist die Welle 1 gelagert.
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Die Kontaktstücke 16, 17 und 18, 19 sind in den Wandplatten 12 und
13 derart federnd angeordnet, daß sie mit den Kontaktstücken 11 auf dem Kontaktschlitten
zusammenarbeiten können. Kontaktstück 16 und 17 sowie 18 und 19 sind isoliert gegeneinander
befestigt und über die Widerstände 20 und 21 (Überschaltwiderstände) verbunden.
Alle beweglichen Kontaktstücke 11 sind indessen untereinander und mit der nicht
gezeichneten Ableitung unmittelbar elektrisch leitend verbunden. Die Transformatoranzapfungen
werden über einen Stufenwähler an die L'_l@mmen 22 und 23 gelegt.
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Mit Hilfe von F i g. 2 und 3 soll nun der Bewegungsablauf während
der Schaltungen näher beschrieben werden. Die Abstände der Rollen sind unveränderlich
und die Scheiben so geformt, daß in jeder Winkelstellung beide Rollen anliegen.
Wenn sich nun die Scheiben drehen, so führen die zugehörigen Kontaktscheiben die
in F i g. 3 dargestellte Bewegung aus. Die Drehwinkel sind auf der Ordinate aufgetragen,
während die zurückgelegte Wegstrecke der Kontaktschlitten in Richtung der Abszisse
abzulesen ist. In F i g. 1 und 2 ist diejenige Ruhestellung gezeichnet, in der alle
drei Schlitten ihre äußerste linke Stellung einnehmen. Der Strom fließt über den
linken Hauptkontakt (Kontaktstück 19). Der linke Widerstandskontakt (Kontaktstück
18) ist zwar geschlossen, jedoch führt er infolge des Widerstandes 21 keinen Strom.
Dreht sich nun die Schalterwelle im Uhrzeigersinn, so öffnet der linke Hauptkontakt,
während sich der rechte Widerstandskontakt (Kontaktstück 16) langsam schließt. Der
linke Widerstandskontakt bleibt geschlossen. Bei 90° hat Schlitten 4 die Mittelstellung
erreicht, beide Widerstandskontakte sind geschlossen. Im weiteren Verlauf der Drehung
öffnet der linke Widerstandskontakt, der Strom fließt nunmehr über den rechten Widerstandskontakt,
bis auch der rechte Hauptkontakt (Kontaktstück 17) bei 180° geschlossen ist. Damit
ist die Umschaltung beendet. Bei der nächsten Schaltung hat die Welle entgegengesetzte
Drehrichtung, und alle Vorgänge verlaufen sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge.
Zweckmäßig wird als Kraftquelle für die Bewegung der Welle ein an sich bekannter
Sprungmechanismus mit Kraftspeicherfedern verwendet.
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Der besondere Vorteil dieses Lastumschalters besteht nun in der Möglichkeit
der weitgehend beliebigen Gestaltung des Bewegungsablaufs. Zur Verhinderung von
Prellschwingungen beim Aufsetzen der Kontaktstücke kann man diesen Vorgang beispielsweise
äußerst sanft ablaufen lassen. Auch für kurzschlußfeste Schalter eignet sich diese
Bauweise insofern besonders gut, als man während der üblichen, im Nennbetrieb ausreichenden
Löschzeit von zwei Wechselstromhalbwellen nur eine relativ kleine Funkenlänge und
damit eine geringe Ölverschmutzung erzielt. Im Kurzschlußfall dürfte der Lichtbogen
in dieser Zeit jedoch noch nicht gelöscht sein. Man wird daher zweckmäßig von der
zweiten Halbwelle ab die Öffnungsgeschwindigkeit rasch zunehmen lassen.
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Bezüglich der konstruktiven Gestaltung ist es vorteilhaft, die beiden
Widerstandskontaktschlitten 5 und 6 sehr nahe nebeneinanderzusetzen, so daß man
zwischen den feststehenden Haupt- und Widerstandskontaktstücken möglichst große
Abstände bekommt. Auch kann man sowohl die feststehenden wie die beweglichen Hauptkontaktstücke
in bekannter Weise in zwei Hälften aus verschiedenen Metallen aufteilen. Wenn dabei
der aus dem abbrandfesten Material bestehende Teil weiter vorsteht, wird dieser
allein den Lichtbogen übernehmen.