DE1089849B - Stufenschalteinrichtung, insbesondere fuer Transformatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stufenschalteinrichtung, insbesondere für Transformatoren, Drosseln u. dgl., bei der die festen, im Kreis angeordneten Stufenkontakte von einem im Kreis bewegten Abnahmestufenkontakt bestrichen werden, wobei für die Bewegung des beweglichen Stufenkontaktes zwei miteinander gekuppelte Bewegungseinrichtungen vorgesehen sind, von denen die eine den beweglichen Stufen- kontakt von seinen feststehenden Stufenkontakten in Längsrichtung abhebt, während die zweite, aus einem Maltesergetriebe bestehende Einrichtung, dessen auf der Schalterwelle angebrachtes Malteserrad verschiebbar ist, den abgehobenen beweglichen Kontakt um einen Stufenschaltschritt im Kreis verschwenkt, um dann durch die erste Einrichtung auf die neuen feststehenden Stufenkontakte in Längsrichtung wieder aufgesetzt zu werden. Um einzelne Windungen der Regelwicklung ab- bzw. einzuschalten, zapft man die Regelwicklung an und führt diese Anzapfungen an feste, im Kreis oder in einer Reihe angeordnete Stufenkontakte, wo sie von einem beweglichen Stufenkontakt, der als Abnahmekontakt dient, bestrichen werden. LTm Platz zu sparen, ordnet man die festen Stufenkontakte vielfach im Kreis an und führt beim Regelvorgang den schwenkbar angebrachten beweglichen Stufenkontakt absatzweise, z. B. mit Hilfe von Aussetzgetrieben, über die Kontaktbahn der festen Stufenkontakte.

Hierzu wurde schon bekannt, den beweglichen Stufenkontakt eine Längs- und Drehbewegung ausführen zu lassen, in dem ein Malteserrad zusammen mit seiner Welle axial verschoben wurde, wobei gleichzeitig der als doppelarmiger Hebel ausgeführte bewegliche Stufenkontakt eine Schwenkbewegung um ein Horizontallager ausführte, so daß er sich von dem festen Stufenkontakt abhob, um dann nach Fortschalten des Malteserrades bei der nun folgenden axialen Zurückbewegung des Malteserrades auf den nächstfolgenden festen Stufenkontakt zurückzuschwenken. Um ein demgegenüber sicheres Abheben und Wiederaufsetzen des beweglichen Stufenkontaktes unter Vermeidung von dessen Schwenkung um ein Horizontallager bei gleichzeitig geringster Abnutzung und einwandfreier Kontaktgebung in stets richtiger Lage zu erzielen und um einen Stufenschalter mit geringstem Raumbedarf und robuster, aber trotzdem einfacher Bauweise zu schaffen, wird gemäß der Erfindung bei einem Schalter der eingangs erläuterten Art vorgeschlagen, daß die erste Bewegungseinrichtung aus einer auf der Antriebswelle des Schalters befestigten Walze besteht, die eine in sich geschlossene, schräg gegen die Wellenachse geneigte Nut besitzt, in der ein Gleitstein geführt ist, der mit einem auf einer zur Antriebswelle parallel liegenden Schalterwelle, die Stufenschalteinrichtung,
insbesondere für Transformatoren

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. P. Ohrt, Patentanwalt,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Beanspruchte Priorität:
L5 V. St. v. Amerika vom 21. April 1955

Henry V. Johnson, Sharpsville, Pa.,

und Charles W. Smith, Sharon, Pa. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

längsverschiebbar ist und den beweglichen Stufenkontakt trägt, verbunden ist, und daß das Malteserrad der zweiten Einrichtung auf der Schalterwelle zusammen mit dem beweglichen Stufenkontakt verschiebbar angeordnet ist und dessen Triebrad auf der Antriebswelle zweckmäßig über der Nutenwalze angebracht ist, die gleichzeitig in der für Maltesergetriebe bekannten Weise als Sperrkörper für das Malteserrad dient.

An Hand der Zeichnung, in deren Fig. 1 eine Seitenansicht" einer Stufenschalteinrichtung gemäß der Erfindung teilweise im Schnitt dargestellt ist und in Fig. 2 in Draufsicht nach Linie H-II der Fig. 1 wiedergegeben ist, soll die Erfindung näher erläutert werden, wobei auf das in Fig. 3 wiedergegebene schematische Schaltbild Bezug genommen wird. In den sämtlichen

4.0 Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Mit 10 ist die gesamte Stufenschalteinrichtung bezeichnet. Diese besteht aus dem eine Reihe Schaltstellungen aufweisenden eigentlichen Stufenschalter 12 und einem zugehörigen Stufenschaltmechanismus 14, mittels dessen die einzelnen Stufenstellungen des Stufenschalters einstellbar sind, wie dies aus dem Schaltbild der Fig. 3 ersichtlich ist, in der 16 einen Transformator bezeichnet, dessen Primärwicklung 18 ist und dessen als Regelwicklung ausgebildete Sekundärwicklung aus den beiden Wicklungsteilen 20 und 22 besteht. Jeder dieser Regelwicklungsteile hat im Ausführungsbeispiel drei Anzapfungen. Diese sind mit im Kreis angeordneten festen Stufenkontakten 24, 26, 28, 30, 32, 34 des Stufenschalters 12 über ent-

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sprechende Leitungen verbunden. Mit 36 ist der zugehörige, auf der Schalterwelle 42 befestigte bewegliche Stufenkontakt angedeutet, der bei einer vollen Umdrehung, also bei einem 360°-Weg, alle festen Stufenkontakte überfährt. Gemäß der Erfindung führt bei diesem Bewegungsweg der bewegliche Stufenkontakt 36 bei jedem Schaltvorgang· eine Doppelbewegung ans, und zwar dreht er sich nicht nur von einem Kontakt zum anderen, sondern er hebt sich vielmehr von jedem zugehörigen festen Stufenkontakt zunächst in Längsrichtung bis zur Kontakttrennung ab, führt sodann eine Derhbewegung, die dem Schaltschritt entspricht, aus, bis er sich ausgerichtet vor dem neu einzuschaltenden festen Stufenkontakt befindet, und nähert sich hierauf wieder, indem er eine Längsbewegung ausführt, dem neuen Stufenkontakt, bis er mit diesem in festem Eingriff steht. Beim Schaltbeispiel der Fig. 3 ist als beweglicher Stufenkontakt 36 eine Schaltbrücke verwendet, die je zwei verschiedenen Regel wicklungsteilen 20 und 22 zugeordnete feste Stufenkontakte überbrücken kann. Dadurch werden fortschreitend Wicklungsabschnitte der beiden Wicklungsteile 20 und 22 ab- bzw. zugeschaltet. Die Doppelbewegung des beweglichen Stufenkontaktes 36 wird im gezeichneten Ausführungsbeispiel durch zwei miteinander gekuppelte Einrichtungen des Antriebsmechanismus 14, die in den Fig. 1 und 2 näher dargestellt sind., erreicht. In den beiden Schenkeln eines U-förmigen Tragteils 72 ist eine Welle 64, die als Antriebswelle dient, bei 68 und 70 drehbar gelagert. Auf dieser Welle ist mittels eines Stiftes 66 eine Walze 54 aufgesetzt. Diese Walze 54 hat eine schräg gegen die Wellenachse geneigte, in sich geschlossene Nut 56, die an ihrem oberen Ende 62 ein gerade verlaufendes Stück aufweist und an ihrem unteren Ende bei 60 lediglich eine Umkehrstelle besitzt. In dieser Nut 56 gleitet ein Mitnehmerstein 58, der in einem dem Walzenmantel 54 angepaßten und an diesem anliegenden Tragteil 52 eingesetzt ist, der selbst wieder auf einer parallel zur Antriebswelle 64 angeordneten Welle 42, gegebenenfalls auf einer darauf aufgebrachten Büchse, drehbar befestigt ist. Beim Drehen der Walze 54 wird also mittels des Steines 58 der Teil 52 und die damit verbundene Schalterwelle 42, die bei 96 und 98 in den Flanschen des Tragteils 72 sowohl drehbar als auch längsverschieblich gelagert ist, gehoben und gesenkt, also längs der Richtung der Achse 42 bewegt. Eine Drehbewegung kann der Stein 58 und sein Tragteil 52 nicht ausführen, da der Tragteil 52 formschlüssig an der Walze 54 anliegt. Auf der Schalterwelle 42 ist ein aus Isolierstoff bestehender Tragarm 44 befestigt, und an dessen Ende ist mit Hilfe der Schraube 46 ein aus leitendem Material bestehender Querbalken 37 angeschraubt, der wieder an seinen Enden die Federkontakte 38 und 40, die aufgeschraubt sein können, trägt. Diese Federkontakte, die mit den feststehenden Stufenkontakten 24, 26, 28, 30, 32, 34 in Eingriff kommen sollen, sind im Abstand dieser festen Stufenkontakte voneinander angeordnet. Die festen Stufenkontakte selbst sitzen auf der Isolierscheibe 41. Die Teile 37, 38, 40 bilden also den beweglichen Stufenkontakt 36. in der Fig. 1 sind gerade die Federkontakte 38 und 40 im Eingriff mit den festen Stufenkontakten 24 und 34 und verbinden damit, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die beiden gänzlich eingeschalteten Regelwicklungsteile 20 und 22 miteinander.

Auf der Schalterwelle 42 ist über dem Tragteil 52 ein eine Nabe 86 besitzendes Malteserrad 76 aufgesetzt. Auf der Nabe 86 ist der Tragteil 52 drehbar gelagert, und zwar liegt er zwischen dem Malteserrad76 und einem auf die Nabe 86 aufgesetzten und mittels eines Stiftes 88 befestigten Stellring 90. Das Malteserrad 76 weist entsprechend der gewünschten Stufenzahl eine entsprechende Zahl von Schaltschlitzen 80 und Sperrzähnen 78 auf. Als Sperrglied für das Malteserrad 76 dient die Walze 54, an deren Mantelfläche die Flanken 94 der Sperrzähne 78 anliegen. Das Antriebsrad 82 des Maltesergetriebes ist auf der Welle 64 befestigt. Dieses trägt einen Mitnehmerstift 84, der in die Schaltschlitze 80 des Malteserrades eingreifen kann, sobalddieses durchdieNutzwalze54 auf eine entsprechende Höhe angehoben ist. Damit sich in diesem Zeitpunkt des Eingreifens von Mitnehmerstift 84 und Malteserrad 76 das Malteserrad 76 drehen kann, hat die Schaltwalze in ihrem oberen Teil bei 93 eine bei Maltesertrieben übliche Aussparung. 92 ist eine im oberen Teil der Schalterwelle 42 aufgesetzte Anschlagscheibe.

Die Stufenschalteinrichtung arbeitet folgendermaßen: Wird die Antriebswelle 64, ausgehend von der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Schaltstellung, in der die bewegliche Kontaktbrücke 76 mittels der Federkontakte 38 und 40 im Eingriff mit den festen Stufenkontakten 24 und 34 steht, beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn gedreht, dann gleitet der Führungsstein 58 in der Nut 56 der Walze 54, die ja geneigt ist, nach oben und nimmt dabei die Welle 42 samt dem darauf sitzenden Malteserrad 76 nach oben mit. Dabei heben sich die Federkontakte 38 und 40 in Längsrichtung der Welle 42 von den feststehenden Stufenkontakten 24 und 34 ab. Nach dem Trennen der Stufenkontakte ist die Welle 42 so weit längsverschoben, daß das Malteserrad 76 in Höhe des Mitnehmerstiftes 84 gelangt ist, d. h., der Stein 58 ist in den oberen ebenen Bereich 62, der eine entsprechende Länge besitzt, gelangt, so daß er auch bei weiterer Drehung der Walze 54 in dieser Höhe verbleibt. Zum gleichen Zeitpunkt ist der Mitnehmerstift 84 in einen Schaltschlitz 80 eingetreten, und da gleichzeitig mit dem Triebzapfen auch die diesem benachbarte Aussparung 93 der Walze 54 einläuft, kann der Mitnehmerstift 84 das Malteserrad 76 bis zu seinem Austritt aus dem Schaltschlitz 80 mitnehmen, was nach Zurücklegung des einer Schaltstufe entsprechenden Weges der Fall ist. Damit wird die mit dem Malteserrad 76 fest verbundene Schalterwelle 42 samt dem mit ihr verbundenen beweglichen Stufenkontakt 36 im Uhrzeigersinn um eine Schaltstufe weitergedreht, bis die Federkontakte 38 und 40 den festen Stufenkontakten 24 und 26 gegenüberstehen. Beim Weiterdrehen der Antriebswelle 64 gelangt der Stein 58, da er vom ebenen Stück 62 wieder abläuft, auf die schräge Bahn der Nut 56 und drückt dadurch die Welle 42 nach abwärts, bis er in den untersten Bereich, also Umkehrbereich 60 der Nut 56, gelangt. An der Umkehrstelle 60 hat die Nut 56 also keinen größeren ebenen Bereich. Durch die Abwärtsbewegung der Welle 42 ist einerseits das Malteserrad 76 außer Eingriff mit dem Mitnehmerstift 84 gekommen und gleitet in Sperrstellung an der Walze 54 entlang. Gleichzeitig nähern sich die Federkontakte 38, 40 den festen Kontakten, die sie in der Umkehrstellung 60 der Nut 56 ganz umschlossen haben. Damit ist das Ende des Schaltvorganges erreicht, und der erste Wicklungsabschnitt des Regelwicklungsteils 22 ist nunmehr abgeschaltet. Beim Weiterdrehen der Antriebswelle 64 im gleichen Drehsinn fängt, da der unterste Nutbereich 60, wie erwähnt, lediglich eine Umkehrstelle ist, der Stein 58 sofort wieder das Wandern nach oben an und hebt die Kontaktbrücke 36 von den festen Stufenkontakten ab, bis dann beim Erreichen des oberen geraden Nutbereiches 62 wieder die abgehobene bewegliche Kontaktbrücke 36 durch Eingriff von Malteserrad 76

und Mitnehmerstift 84 eine dem Schaltschritt entsprechende Drehbewegung ausführt. Die weiteren Schaltvorgänge spielen sich in gleicher Weise wie beschrieben ab, auch wenn die Drehrichtung der Antriebswelle geändert wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Stufenschalteinrichtung, insbesondere für Transformatoren, Drosseln u. dgl., bei der die festen, im Kreis angeordneten Stufenkontakte von einem im Kreis bewegten Abnahmestufenkontakt bestrichen werden, wobei für die Bewegung des beweglichen Stufenkontaktes zwei miteinander gekuppelte Bewegungseinrichtungen vorgesehen sind, von denen die eine den beweglichen Stufenkontakt von seinen feststehenden Stufenkontakten in Längsrichtung abhebt, während die zweite, aus einem Maltesergetriebe bestehende Einrichtung, dessen auf der Schaltwelle angebrachtes Malteserrad verschiebbar ist, den abgehobenen beweglichen Kontakt um einen Stufenschaltschritt im Kreis verschwenkt, um dann durch die erste Einrichtung auf die neuen, feststehenden Stufenkontakte in Längsrichtung wieder aufgesetzt zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bewegungseinrichtung aus einer auf der Antriebswelle (64) befestigten Walze (54) besteht, die eine in sich geschlossene, schräg gegen die Wellenachse (64) geneigte Nut (56) besitzt, in der ein Gleitstein (58) geführt ist, der mit einem auf einer zur Antriebswelle parallel liegenden Schalterwelle (42), die längsverschiebbar ist und den beweglichen Stufenkontakt trägt, verbunden ist, und daß das Malteserrad (76) der zweiten Einrichtung auf der Schalterwelle (42) zusammen mit dem beweglichen Stufenkontakt (36) verschiebbar angeordnet ist und dessen Triebrad (82) auf der Antriebswelle (64) zweckmäßig über der Nutenwalze (54) angebracht ist, die gleichzeitig in der für Maltesergetriebe bekannten Weise als Sperrkörper für das Malteserrad dient.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 644 346, 634 207;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 470625.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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