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Einrichtung zur Betätigung eines aus Stufenwähler und Lastumschalter
bestehenden Stufenschalters Die Aussteuerung von Stufentransformatoren erfolgt durch
Stufenschalter, die bekanntlich aus einem an den Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung
des Transformators entlang schaltbaren Stufenwähler und einem Lastumschalter bestehen.
Wähler und Lastumschalter werden dabei von einem Antrieb aus betätigt, und zwar
so, daß der Wähler jeweils stromlos sich auf die Wicklungsanzapfung einstellt, auf
die beim nächstfolgenden Schaltschritt die Last durch den Lastumschalter unterbrechungsfrei
geschaltet wird. Als Überschaltmittel werden vorzugsweise Widerstände benutzt, die
nur während des kurzzeitigen Umschaltvorganges vom Strom durchflossen werden. Sie
brauchen daher thermisch nur für diese kurzzeitige Belastung bemessen zu werden,
was zu wirtschaftlichen Lösungen führt. Wenn man Lastumschalter mit Betätigung durch
Federkraftspeicher verwendet, wird gewährleistet, daß der einmal eingeleitete Umschaltvorgang
unaufhaltsam zu Ende geführt wird, womit die kurzzeitige Belastung des Überschaltwiderstandes
gesichert ist, auch wenn der Antrieb vor Erreichen der neuen Stellung angehalten
werden sollte.
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Anders verhält es sich bei den gleichfalls als Lastumschalter verwendeten
sogenannten Lauflastschaltem, z. B. den bekanntgewordenen nockengesteuerten Lastumschaltern.
Bei diesen sind bekanntlich keine Vorkehrungen getroffen, daß nach Einleiten des
Umschaltvorganges dieser zwangläufig zu Ende geführt wird, so daß bei Ausfall des
Antriebs oder Anhalten in beliebiger Stellung der überschaltwiderstand stets gefährdet
ist. Stufenschalter dieser Art haben daher einen Stellungszwang, d. h., beim Weiterschalten
müssen sie von einer genau definierten Stellung in eine andere genau definierte
Stellung bewegt werden. Zur Fixierung dieser Stellungen sind mechanische Mittel
vorgesehen, die den Stufenschalter festhalten, wenn er die neue Stellung erreicht
hat. Die hierzu benutzten mechanischen Mittel müssen die bewegten Massen des Lastumschalters
und Wählers sowie noch dazu die des Antriebs nach Erreichen der Grundstellung in
kürzester Zeit auf die Geschwindigkeit Null abbremsen. Es ist verständlich, daß
die hierzu verwendeten Mittel, da sie die ganze kinetische Energie schlagartig aufnehmen
müssen, übermäßig stark beansprucht werden und damit einem großen Verschleiß unterworfen
sind.
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Um diesen Nachteil nicht in Kauf nehmen zu müssen, wurde bei einer
bekannten Stufenschalteinrichtung mit Lauflastschalter an Stelle des elektromotorischen
Antriebs bereits ein Druckluftantrieb vorgeschlagen, der ausgeprägte Schaltstellungen
aufweist. Nachteilig hierbei ist aber, daß dazu die nicht überall vorhandene Druckluft
benötigt wird und daß druckluftbetätigte Einrichtungen bekanntermaßen sehr störanfällig
sind. Hierzu kommt noch, daß beim Ausbleiben des Druckmittels, wozu auch Flüssigkeit
verwendbar ist, die Schaltanordnung trotzdem noch in irgendeiner Mittelstellung
stehenbleiben kann und keine zwangläufige überführung des Stufenschalters in eine
seiner Grundstellungen erreicht wird. Somit sind auch bei derartigen Einrichtungen
die nur für kurzzeitige Belastung bemessenen überschaltwiderstände des Stufenschalters
gefährdet und können zerstört werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektromotorisch angetriebenen
Stufenschalter, der aus einem Stufenwähler und einem nookengesteuerten Lastumschalter
besteht, so zu verbessern, daß die vorgenannten Nachteile trotz Verwendung des stetigen
Antriebs durch einen Elektromotor vermieden werden.
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Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß bei einem elektromotorisch
angetriebenen Stufenschalter als Mittel zur Erzwingung der ausgeprägten Stellungen
ein oder mehrere gleichgerichtete im Antriebswellenzug des Stufenschalters eingeschaltete
federgefesselte Kurbeltriebe dienen, deren Federelemente einerseits an einem Kurbelzapfen
und andererseits an einem feststehenden Teil (Masse) angelenkt sind.
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An Hand des in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels
wird die Erfindung nachstehend näher erläutert: Mit 1 ist ein Elektromotor bezeichnet,
von dem aus über im Antriebsweldenzug zwischengeschaltete
Getriebe,
z. B. 2, 3, einerseits der Stufenwähler 5 und andererseits der Lastumschalter 6,
der im Ausführungsbeispiel als Dreifachschalter wiedergegeben ist, über auf der
Antriebswelle 7 sitzende Nockenscheiben 8 angetrieben wird. Im Zuge der Antriebswelle
ist ein Kurbeltrieb 70° eingeschaltet, auf dessen Kurbelzapfen 9 eine Schraubenfeder
10 mit ihrem einen Ende gelagert ist, deren anderes Ende an einem festen Teil 11
(Masse) angelenkt ist. In der gezeichneten Stellung, die einer Grundstellung des
Stufenschalters entspricht, sind die Kontakte des Lastumschalters teils geöffnet,
teils geschlossen. Die auf der Welle 7 befestigten Steuernockenscheiben 8 bewegen
die Schalterstößel 13, die durch Federn 14 ständig kraftschlüssig mit den Nockenscheiben
B verbunden sind, nach oben gegen die festen Kontakte 61, die gegebenenfalls mittels
einer Feder 62 nachgiebig befestigt sein können.
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Die Stufenschalteinrichtung arbeitet folgendermaßen: Zu Beginn des
Umschaltvorganges von einer Stellung zur nächstfolgenden wird durch den Antriebsmotor
1 in bekannter Weise zunächst der Wählers verstellt; dabei wird auch der Kurbeltrieb
70 so weit verstellt, daß er in dem Zeitpunkt, wo der Wähler 5' in seine neue Stellung
gelangt ist, fast die Lage hat, wo die Feder 10 durch Verlagerung des Kurbelzapfens
9 beinahe in der unterstmöglichen Lage, wie in der Fig. 1 gestrichelt angedeutet,
die größte Energie gespeichert hat. Der Lastumschalter 6 bleibt bis zu diesem Zeitpunkt
unbeeinflußt, da die Nockenscheiben 8 die Schalterstößel noch nicht verstellt haben.
Bewegt sich der Antrieb nun weiter und überschreitet dabei der Kurbelzapfen 9 den
Labilpunkt, dann entlädt sich die gespannte Feder 10 auf die Antriebswelle
und bewegt dadurch den Kurbeltrieb in die in Fig. 1 dargestellte Stellung; die der
Grundstellung des Lastumschalters 6 entspricht. Dabei werden die Schalterstößel
13 durch die Nockenscheiben 8 in gewünschter Reihenfolge je nach Gestaltung der
Nockenscheiben bewegt: Die Lastumschaltung wird somit ganz unabhängig vom Antriebsmotor
zu Ende geführt. Die Antriebsgeschwindigkeit des Kurbeltriebs läßt sich selbstverständlich
in weiten Grenzen ändern und den jeweils günstigsten Schaltbedingungen der Lastschalter
anpassen, indem man beispielsweise die Federn des Kurbeltriebs oder dessen Ausbildung
entsprechend wählt oder wenn man den Motorantrieb in geeigneter Weise auslegt bzw.
die Kopplung zwischen Antriebsmotor und Kurbeltrieb entsprechend ändert. Im Äntriehswellenzug
können auch mehrere Kurbeltriebe vorgesehen werden. Je nachdem dies günstig erscheint,
z. B. aus Raumgründen, kann der Kurbeltrieb im Wellenzug oder/und auch am Ende der
die Nockenscheiben antreibenden Welle angebracht sein. Schließlich können an Stelle
eines Einfachkurbeltriebs auch Mehrfachkurbeltriebe mit gleichmäßig versetzten Kurbelzapfen
benutzt werden.
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Die Stufenschaltung führt man zweckmäßig im sogenannten Männerschritt
nach dem Schaltschema i der Fig. 2 durch, bei dem bekanntlich jeweils nur einer
der beiden beweglichen Stufenwählerkontakte 20 bzw. 30; die in üblicher Weise an
den festen Anzapfungen 21, 31 usw. der Stufenwicklung 40 entlang schaltbar sind,
stromdurchflossen ist und beim Weiterschelten um eine Stufe nur jeweils der eine,
und zwar der gerade stromfreie Wählerkontakt, z. B. 30, sich bewegt. Für eine solche
Stufenschaltung benötigt man wenigstens drei LastschalterA, B, C, wovon zwei, z.
B. A, B, als Hauptschalter und der Schalter C als Einschalter für den überschaltwiderstand
dient. Beim Aufwärtsschelten tritt dann beispielsweise im ersten Schritt im Hauptschalter
A die Differenz zwischen Laststrom und Ausgleichsstrom als Schaltstrom auf, während
beim folgenden Schaltschritt der Hauptschalter B den Laststrom und der Einschalter
C den Ausgleichsstrom unterbricht. Beim Abwärtsschalten erscheint einmal die Summe
von Laststrom und Ausgleichsstrom, dann wieder Laststrom und Ausgleichsstrom getrennt.
Will man den Einschalter vom Schaltstrom entlasten, so werden, wie in Fig. 3 gezeigt,
vier Lastschalter A, B, Cl und C, benötigt. An Stelle der in der Fig. 3 vorgesehenen
Einschalter Cl und C, kann man auch, wie in Fig. 4 gezeigt ist, einen Umschalter
U vorsehen. Bei den beiden vorgenannten Ausführungen wird bei jeder Stufenschaltung
entweder über einen Einschalter C1 oder C2 oder durch den Umschalter der überschaltwiderstand
50 jeweils an die Anzapfung gelegt, die beim nächsten Schaltschritt angesteuert
wird. Die beiden Hauptschalter A und B haben beim Aufwärtsschelten die Differenz
aus Laststrom und Ausgleichsstrom und beim Abwärtsschalten. die Summe dieser beiden
Ströme zu unterbrechen. Die Einschalter bzw. Umschalter öffnen dagegen stromfrei.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist robust in ihrem Aufbau, da sie
ganz aus bewährten Bauteilen aufbaubar ist, und da sie einfach ist, ist sie billig.
Sie ist außerdem äußerst raumgünstig und sichert eine lange Lebensdauer.