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Lastschalter für Stuf enregeleinrichtungen von Transformatoren, Drosselspulen
od. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf einen Lastschalter für Stufenregeleinrichtungen
von Transformatoren, Drosseln od. dgl. Der Lastschalter hat ein den unaufhaltsamen
Ablauf des Umschaltvorgangs sicherstellendes Sprungschaltwerk und beispielsweise
aus Widerständen bestehende Überschaltmittel, die eine Schaltung von Stufe zu Stufe
unter Last gestatten. Bei fast allen solchen Lastschaltern ergeben sich für jede
Umschaltung zwei Abschaltvorgänge, das eine Mal, -,venn von dem Kontakt der bisherigen
Stufe auf einen mit einem Uberschaltmittel verbundenen Kontakt umgeschaltet wird,
das andere Mal, wenn die durch die Überschaltmittel hergestellte Überhrückung beim
Umschalten auf die neue Stufe unterbrochen wird. Die günstigsten Schaltverhältnisse
ergeben sich, wenn beim Abschalten der Strom bzw. die Spannung die Möglichkeit hat,
bei oder kurz nach der Kontaktöffnung durch den Nullpunkt hindurchzugehen. Bei synchron
betätigten Lastschaltern wird man deshalb. in der Regel den Beginn der Kontaktöffnung
in oder unmittelbar vor den Nulldurchgang der betreffenden elektrischen Größe verlegen.
Treten nun in der Regel zwei Abschaltvorgänge bei jedem Umschaltvorgang auf, dann
ist es schwierig, die Lastschaltervorrichtung so abzustimmen, daß die Abschaltungen
jeweils auf die günstigsten Augenblicke fallen. Dies gilt namentlich für Schalter
mit längeren Laufzeiten, so z. B. für Schalter mit Bahnfrequenz. Wenn sich hier
auch beim Hingang die Abschaltpunkte auf die gewünschten Zeitpunkte verlegen lassen,
so ist die gleiche Verlegung beim Rückgang schon sehr schwierig, weil die Einstellmöglichkeiten
des Schalters bereits erschöpft sind.
Die Erfindung vermeidet diese
Schwierigkeiten dadurch, daß bei jedem Umschaltvorgang, und zwar gleichgültig, ob
es sich um Höher- oder Tiefer= regelung handelt, die Anordnung so getroffen wird,
daß immer nur ein einziger Abschaltvorgang auftritt. Dieser einzige Abschaltvorgang
läßt sich durch entsprechende Abstimmung des Schalters leicht auf den günstigsten
Zeitpunkt verlegen. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß nur ein einziges
Überschaltmittel verwendet wird, das durch einen Umschalter jeweils mit dem Kontakt
verbunden wird, auf den der Laststrom umgeschaltet werden soll.
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Das Überschaltmittel liegt jeweils an einem Vorkontakt, den. der Lastschalter
beim Umschalten von der früheren auf die neue Stufe durchläuft. Es wird zwar wie
bei einer bekannten Lastschaltervorrichtung,dieeiner völlig anderen Aufgabe dient
und nur durch Vorschalten eines Schaltmittels die jeweils höhere Spannungsstufe
beim Überschaltvorgang herabsetzt, beim Höhenegeln der Spannung jeweils das Überschaltmittel
mit der Anzapfung höherer Spannung verbunden; während aber bei der bekannten Vorrichtung
beim Abwärtsregeln das Überschaltmittel der jeweils höheren Spannung vorgeschaltet
bleibt, wird beim Gegenstand der Erfindung beim Abwärtsregeln das Überschaltmittel
jeweils der tieferen Stufe vorgeschaltet. Man erhält dadurch eine besonders einfache
Schaltvorrichtung.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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In Fig. i ist mehr konstruktiv die Lastschalteranordnung dargestellt.
Ein Synchrgnmotor 9 treibt über ein Vorgelege io eine Schaltwelle i i an. Auf dieser
Welle sitzt die Kurbel 16, die über eine Stange 17 und einen Lenker i8 jeweils die
Kraftspeicherfeder i9 auflädt. Die Feder i9 greift mittels einer Kurbel 2o die Welle
21 des beweglichen Lastschalterkontaktes 8 an. Auf der Welle 21 befindet sich ein
Sperrnocken 22, der mit dem von einer Nockenscheibe 23 gesteuerten Sperrhebel 24
zusammenarbeitet. Die Scheibe 23 sitzt auf der Welle i i. Zwecks Einstellung des
richtigen Abschaltpunktes ist der Ständer des Synchronmotors 9 vierdrehbar gelagert.
Er kann mittels Schnecke und Schneckenrades 25 verstellt werden. Mit der Welle 18z
der Kurbel 18 ist der Kontakt i2 mit Schleif-, ring i2o verbunden, die mit den feststehenden
Kontakten 13 bis 15 zusammenarbeiten. Der Kontäkt 13 ist an. den Kontakt 5 einer
Lastschalteranordnung, die Bürste 14 für die Stromzuleitung des Teils 12 über die
Widerstandskombination :2 an den Vorkontakt i dieser Anordnung und der Kontakt
15
an den Hauptkontakt 6 angeschlossen. Die Widerstandskombination 2 ist derart
abgeglichen, daß der Ausgleichstrom, der sich beim Überbrücken zweier Wicklungsstufen
ergibt, etwa die gleich,-Phasenlage hat wie der Laststrom. Dadurch ergeben sich
namentlich bei Bahntransformatoren beim Aufwärtsregeln. sehr günstige Verhältnisse,
da hier die abzuschaltenden Ströme klein werden.
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Durch Drehen des Schneckengetriebes 25 wird der Ständer des Synchronmotors
9 in Abhängigkeit von der Stellung des Wählers und des Stromes oder des cos (p so
verstellt, daß sich für die Abschaltvorgänge ein: möglichst kleiner Lichtbogen ergibt.
Das ist der Fall, wenn der Abschaltpunkt im oder kurz vor dem Nulldurchgang des
jeweils abzuschaltenden Stromes liegt. Die treibend, dämpfend wirkenden und die
Massenkräfte des Lastschalters können so abgestimmt werden, daß der gesamte Umschaltvorgang
wenig mehr als eine Halbwelle des zu schaltenden Wechselstromes dauert. Gleichzeitig
mit dem Verstellen. des Auslösepunktes am Synchronmotor kann auch die Änderung der
Widerstandswerte zur Widerstandskombination erfolgen. Während der Lastschalterkontakt
&mittels des Spannwerks i9 sprunghaft b°-wegt wird, wird der Kontakt 12 des
Widerstandsschalters schleichend geschaltet. Die Welle i i treibt über ein Vorgelege
und einen gewissen Leergang, der sich in bekannter Weise bei der Bewegungsumkehr
auswirkt, die an den Anzapfstellen der Wicklung entlang laufenden Wählerkontakte
an, die in der Fig. i weggelassen sind.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: In der gezeichneten Stellung
wurde durch Drehung der Welle ii mittels des Hebelgestänges 16 bis i8 der Hebel
i8 aus der gestrichelt angedeuteten Stellung i8o in die gezeichnete Stellung unter
Spannung der Feder i9 gebracht. Durch den Kontakt 12 wurde die Widerstandskombination.
2 auf den Kontakt 5 geschaltet, auf den später der Kontakt 8 umgelegt werden soll.
Bei der weiteren Drehung im Pfeilsinn rückt die Nockenscheibe 23 den Sperrhebel
24 aus. Dadurch wird der Nocken 22 freigegeben, und unter Entladung der Feder i9
schwingt der Kontakt 8 von dem Kontakt 6 über den Kontakt i zum Kontakt 5 hinüber.
Bei der Weiterdrehung der Welle i i in der gleichen Richtung wird der Hebel 18 unter
Spannung der Feder i9 in die Stellung i8o gebracht, während der Kontakt 8 mittels
des Nockens 22 und des Sperrhebels 24 in der Stellung auf dem Kontakt 5 bis auf
weiteres verriegelt wird.. Gleichzeitig wird der eine Wähler in bekannter Weise
auf den nächsten: Kontakt seiner Kontaktreihe weitergeschaltet und der Kontaktsektor
1-2 von dem Kontakt 13 zum Kontakt 15 geschwenkt. Damit wird die Widerstandskomhination
2 wieder auf den Kontakt 6, auf den der Kontakt 8 umgelegt werden soll, umgeschaltet.
Wenn nun erneut die Nockenscheibe 23 den Sperrhebel 24 auslöst, schwingt der Kontakt
8 von dem Kontakt 5 auf den Kontakt 6 hinüber.
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In Fig. 2 ist eine andere bekannte Ausführungsform eines Lastschalters
dargestellt. Der Lastschalter hat hier das bekannte doppelte Kniegelenk 8o und wird
in der üblichen Weise durch ein der Einfachheit halber weggelassenes Spannwerk und
Auslöseorgane betätigt. Die an dem Kniegelenk 8o angebrachten beweglichen Kontakte
8i, 81o stehen unter der Einwirkung von Federn 82. Die Kontakte 8i, 8io werden von
den Hauptkontakten 5, 6 bei der Bewegung des Kniegelenks 8o gesteuert, und zwar
derart, daß in der gezeichneten Endstellung nur der Hauptkontakt 6, nicht dagegen
der Widerstandskontakt
ioi berührt wird. Erst nach Beginn der Auslösung,
also wenn das Kniegelenk 82o in. bekannter Weise durch einen Stößer od. dgl. in
der Pfeilrichtung durchgeknickt wird und das Gelenkpolygon sich in Bewegung gesetzt
hat, wird unter der Einwirkung der Feder 82 der Kontakt 81 gegen den Kontakt ioi
gedrückt und dadurch die Brücke über die Widerstandskombination 2 zur nächsten Spannungsstufe
hergestellt. Bevor noch der Kontakt 81 den Kontakt ioi verläßt, hat der gegenüberliegende
Kontakt 8io den Kontakt io2 getroffen. Beim weiteren Verlauf des Umschaltvorgangs
trifft der Kontakt 8io auf den Kontakt und wird. schließlich von dem Kontakt io2
abgehoben. Bei der praktischen Durchbildung eines solchen Lastschalters werden die
Kontakte 81 und 8io am besten in zwei kinematisch miteinander verbundene Kontakte
811, 812 aufgeteilt, wie dies beispielsweise Fig. 3 zeigt. Der Kontakt 811 ist hier
an einem Winkelhebel 8q., der bei 83 an den einen Schenkel des Gelenkpolygons angelenkt
ist, angebracht. Der Kontakt 812 sitzt an einem Winkelhebel 85, der bei 86 an das
gleiche Glied angelenkt ist. Die beiden Hebel 84., 85 sind durch einen Lenker 87
miteinander gekuppelt. Der Hebel 8.5 steht unter der Einwirkung von, Federn
82. Die Federn. und die Hebelarme sind derart angeordnet, daß die in Abhängigkeit
vom Schwenkweg des Polygongliedes aufgetragene Federkraftkurve einen gekrümmten
Verlauf hat. Sie nimmt beim Abwälzen: des Kontaktes 811 vom Kontakt 5 zu und erreicht
im Bereich der Kontakttrennung vom Hauptkontakt 5 ihren Höchstwert. Bei dem darauffolgenden
-Abwälzen des Kontaktes 8i2 am Widerstandskontakt 102 bleibt sie gleich oder nimmt
ab. Im übrigen ist die Wirkungsweise die gleiche wie bei Fig. 2.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß wegen Verringerung der Abschaltvorgänge
auf nur einen. für jede Umschaltung der Zeitpunkt der Abschaltung leicht durch entsprechende
Abstimmung des Schalters auf den günstigsten Augenblick verlegt werden kann. Bei
synchroner Steuerung kann mit immer kürzeren Gesamtumschaltzeiten ausgekommen werden,
je besser der betriebsmäßig zu erwartende cos #p des Laststromes und je kleiner
der Steuerungsbereich des cos q) ist. Besteht die Belastung nur aus Ohmschen Widerständen,
so kann die Verstellung des Synchronmotors entfallen, der Schaltwiderstand besteht
nur aus Ohmschem Widerstand, die Umschaltdauer kann auf Bruchteile einer Halbwelle
verkürzt sein, der Lastschalter mit geringsten Maßen ausgeführt sein. Die synchrone
Steuerung ist jedoch nicht notwendiges Kennzeichen der Erfindung. Dadurch, daß nur
ein Abschaltvorgang je Umschaltvorgang auftritt, ist (auch ohne Steuerung) die Olverrußung
stets niedriger als bei den bekannten Schaltverfahren. Stets ist auch gegenüber
den bekannten Schaltverfahren eine Kürzung der Gesamtumschaltdauer möglich.
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Die Lastschalter können mit geringen Maßen, also leichter gebaut sein.
Die Schaltwiderstände können rein Ohmsche Widerstände sein, die Widerstandswerte
beim Aufwärtsschalten andere sein als beim Abwärtsschalten.