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Lastumschalter für hohe Stromstärken zum Wechseln zweier .Anzapfungen
eines Stufentransformators unter Last Zum Umschalten der Anzapfungen von Stufentransformatoren
unter Last werden bei größeren Leistungen fast ausschließlich Stufenschalteinrichtungen
benutzt, die aus einem zweipoligen Lastumschalter und zwei an diese beiden Pole
angeschlossenen Stufenwählerhälften bestehen. Dem Lastumschalter kommt hierbei die
Aufgabe zu, die Abschaltung von einer Transformatorenanzapfung, mit der er durch
die eine Stufenwählerhälfte verbunden ist, zu bewirken und gleichzeitig die Einschaltung
einer benachbarten Transformatorenanzapfung, mit der er vorher durch die andere
Stufenwählerhälfte verbunden wurde, vorzunehmen. Zum unterbrechungslosen Übergang
von der einen Transformatoranzapfung zur anderen werden kurzzeitig Überschaltwiderstände
in den Stromlauf eingeschaltet, die einerseits mit den beiden Hauptkontakten (Polen)
des Lastumschalters und andererseits mit zwei Hilfskontakten verbunden sind, gelegentlich
aber auch noch zwischendurch Anzapfungen mit weiteren Hilfskontakten haben.
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Bei größeren Stromstärken müssen die Haupt-und Hilfskontakte sowie
ihre Gegenkontakte große Masse haben, damit sie sowohl die Kontaktwärme gut abführen
können als auch genügend Reservematerial besitzen, um einen starken Abbrand vertragen
zu können. Besonders bei höher Schalthäufigkeit,
wie sie bei automatischer
Regulierung und bei industrieller Anwendung häufig vorkommt, ist eine hohe Reserve
an abbrennfähigem Material erforderlich.
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Bei den bisher bekannten Konstruktionen von Lastumschaltern macht
es jedoch Schwierigkeiten, die prellfreie Ein- und Ausschaltung so großer Kontaktmassen
vornehmen zu können. Bei den bisher bestehenden Konstruktionen entstehen zu hohe
Geschwindigkeiten im Schaltmoment aus der Notwendigkeit, den Schaltvorgang in kurzer
Zeit zu beenden und nach seiner Beendigung ausreichende Kontaktöffnungen im Hinblick
auf mögliche Überspannungen zu haben.
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Besondere Schwierigkeiten hat bis jetzt auch die Beherrschung der
Kurzschlußströme insbesondere während der Lastumschaltung gemacht, wenn der Lastumschalter
an sich schon eine 'hohe Nennstromstärke hat.
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Erfindungsgemäß kann man erhebliche Stromstärken dadurch meistern,
daß die Hauptkontakte Ha, Hb sowie ihre Abreißkontakte ha, hb und
ihre Hilfskontakte hol bis ha", hbl bis hb, sowie die daran angeschlossenen überschaltwiderstände
Wal bis Wa, bzw. Wbl bis Wb, in zwei oder mehrere Gruppen unterteilt werden und
daß man die Hauptkontakte über je einen gesonderten Steuerwiderstand wa bzw. wb
mit den TransformatoranzapfungenA bzw. B verbindet. Hierbei können die Steuerwiderstände
der Hauptkontakte induktiver Natur und im Kraftfluß der Eisenkerne so miteinander
verkoppelt sein, daß eine künstliche Erhöhung der Öffnungsspannung an demjenigen
Teilkontakt entsteht, der vor dem anderen Teilkontakt bzw. vor den anderen Teilkontakten
abschalten will.
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In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Schaltung mit dreifacher
Unterteilung der Kontakte und Widerstände dargestellt. Selbstverständlich ist es
auch möglich, die Unterteilung in zwei oder mehrere Gruppen weiterzutreiben. Dies
bewirkt, daß die Lichtbögen, die bei der Aus- und Einschaltung der Widerstände auftreten,
in mehrere Teile in der Größenordnung beherrschbarer Normalströme unterteilt werden.
Eine solche Unterteilung läßt sich normalerweise nicht durchführen, da selbst bei
genauester Arbeit und gleichmäßigem Abbrand immer einer der parallelen Kontakte
zuerst und ein anderer zuletzt unterbricht. Das kann hierbei nicht auftreten, da
der ersten Unterbrechung bereits der Spannungsabfall in den zugehörigen Widerständen
in positiver oder negativer Richtung entgegenwirkt und einen künstlichen Lichtbogen
erzeugt, der nach Trennung auch des letzten Teilkontaktes zusammen mit diesem und
allen übrigen beim Nulldurchgang abreißt. Das gleiche Verfahren der Kontaktunterteilung
kann man auch auf die Haupt- und Abreißkontakte Ha und ha bzw. Hb und hb
anwenden, wenn man zwischen diese und die Anzapfungen A bzw. B
kleine
überschaltwiderstände wa bzw. wb in den Stromlauf einfügt. Diese Widerstände können
sowohl ohmscher als auch induktiver Natur sein, denn auch im letzteren Fall bleibt
trotzdem die Schaltung mit Phasengleichheit zwischen Strom und wiederkehrender Spannung
erhalten, weil ja die wiederkehrende Spannung durch dien Spannungsabfall eines Stromes
mit beliebig gerichtetem Vektor an den Widerständen Wal bzw. Wbl entsteht. Es ist
sogar günstig, die Steuerwiderstände wa bzw. wb, wenn sie induktiver Natur sind,
im Kraftfluß der Eisenkerne miteinander zu verkoppeln, damit eine künstliche Erhöhung
der Öffnungsspannung an demjenigen Teilkontakt entsteht, der vor den anderen Teilkontakten
abschalten will.
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Die Vorschaltwiderstände w müssen für Dauereinschaltung bemessen werden
und dementsprechend in ihrem Ohmwert klein sein. Die Dimensionierung der überschaltwiderstände
W kann nur für kurzzeitigeEinschaltung erfolgen. Es ist deshalb zweckmäßig, die
vorbeschriebenen Lastumschalter mit einem Kraftspeicher anzutreiben, der die Umschaltung
von einer Dauerstellung zur anderen kurzzeitig und nach erfolgter Auslösung unaufhaltsam
vornimmt. Als solche kommen im wesentlichen Federkraftspeicher, Druckluftantriebe,
magnetische Antriebe oder mit motorischer Kraft aufgespeicherte Gewichte in Frage.