Lastwähler für Stufentransformatoren

Abstract

 Derartige Lastwähler haben häufig drei Stromzweigen zugeordnete Schaltkontakte (3,4, 5) auf einem gemeinsamen Kontaktträger. Alle Schaltkontakte (3, 4, 5) führen in Ruhestellung jeweils das Potential desselben Stufenkontaktes (1). Beim Verschwenken des Kontaktträgers übernehmen jeweils für kurzzeitig auftretende Zwischenstellungen Widerstandskontakte (4, 5) den Laststrom. Die Bewegungen der Schaltkontakte (3, 4, 5) werden dabei häufig durch die Oberflächengestaltung der festen Stufenkontakte gesteuert. Erfindungsgemäß weist der Kontaktträger radial im Kreis der Stufenkontakte (1) ausgerichtete Führungsschienen (6) für mindestens zwei Kontaktschlitten (9, 13) auf, von denen der erste Kontaktschlitten (13) einen Hauptschaltkontakt (3) und mindestens ein anderer Kontaktschlitte (9) zwei den Hauptschaltkontakt (3) in Schwenkrichtung beidseitig flankierende Widerstandskontakte (4, 5) trägt, wobei betriebsmäßig auftretende gegenläufige Bewegungen der Kontaktschlitten (9, 13) auf den Führungsschienen (6) durch Anschläge (15, 16) an den Kontaktschlitten (9, 13) selbst in beiden Richtungen begrenzt sind. Der erfindungsgemäße Lastwähler ist bis zu verhältnismäßig großen Stufenspannungen einsetzbar und zeichnet sich durch einen sehr einfachen Aufbau mit sich selbst justierenden Kontakten aus, wobei außerdem der Verzicht auf besondere Abforderungen an die Fertigungsgenauigkeit möglich ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Lastwähler für Stufentransformatoren zum Umschalten von einer Anzapfung zur nächsten mit auf einem Kreis angeordneten, mit den Anzapfungen verbundenen, festen Stufenkontakten und mit auf dem Kreis gleichzeitig verschwenkbaren, von Kontaktrollen dargestellten Schaltkontakten von drei Stromzweigen auf einem gemeinsamen Kontaktträger.

[0002] Für derartige Lastwähler ist es durch die europäische Patentanmeldung 0 029 467 bekannt, daß alle Schaltkontakte in ihrer Ruhestellung jeweils das Potential desselben Stufenkontaktes führen, daß beim Verschwenken-des Kontaktträgers der mittlere Schaltkontakt gegenüber dem Kontaktträger im wesentlichen nur in radialer Richtung bewegt ist und daß beim Verschwenken des Kontaktträgers die beiden äußeren Schaltkontakte auf an dem Kontaktträger gelagerten Hebeln gegenüber dem Kontaktträger verschwenkt werden, wobei die Bewegungen der Schaltkontakte gegenüber dem Kon_- taktträger von den gleichzeitig Nocken darstellenden festen Stufenkontakten gesteuert sind.

[0003] Durch die DE-PS 29 14 928 ist für Lastwähler auch schon eine Anordnung bekannt, bei der die ebenfalls ven Rollen dargestellten, beweglichen Kontakte im Knickpunkt von winkelförmigen Hebeln gelagert sind. Auch bei dieser Anord-dienen die Festkontakte als Nockenbahn zur Steuerung der Bewegung der Kontaktrollen quer zu ihrer Schaltbewegung. Jeder der die Kontaktrollen tragenden winkelförmigen Hebel ist mit dem Ende eines Schenkels auf dem verschwenkbaren Kontaktträger gelagert und trägt an dem jeweils anderen Schenkel eine Schraubenfeder zur Erzeugung der erforderlichen Kontaktkraft zwischen den Kontaktrollen und den jeweils von diesen bestrichenen Festkontakten.

[0004] Üblicherweise liegen bei Lastwählern die jeweils äußeren Schaltkontakte mit je einem Überschaltwiderstand in Reihe. Dadurch ergibt sich die sogenannte "Fahnenschaltung", die hinsichtlich der an den Einzelkontakten jeweils beherrschten Schaltleistung besonders günstig ist. In der Ruhestellung der bekannten Lastwähler fließt der Betriebsstrom des Transformators von einem feststehenden Kontakt über den in der Mitte liegenden Hauptschaltkontakt, während die beiden äußeren Schaltkontakte Widerstandskontakte darstellen und in der Ruhestellung des Lastwählers stromlos sind. Zur Gewährleistung einer unterbrechungsfreien Umschaltung muß während des Verstellvorganges in jeder Zwischenstellung mindestens einer der beweglichen Schaltkontakte an einem feststehenden Kontakt anliegen. Das heißt, es muß in einer Zwischenstellung jeweils ein Widerstandskontakt früher auf den bis dahin stromführenden festen Kontakt auflaufen, als der Hauptschaltkontakt von diesem festen Kontakt abläuft. Entsprechend muß vor dem Ablauf des stromführenden Widerstsndskontaktes von dem bis dahin stromführenden festen Kontakt der zweite Widerstandskontakt bereits den folgenden festen Kontakt berühren.

[0005] Um diese Bedingungen-zu-erfüllen, muß hierbei die Breite der festen Kontakte größer als der halbe Abstand von Widerstandskontakte darstellenden Kontaktrollen sein und muß der Abstand dieser Kontaktrollen größer als der Abstand zweier benachbarter, fester Kontakte sein.

[0006] Nachteilig ist bei der erstgenannten Kontaktanordnung der verhältnismäßig sperrige Aufbau, der einen Einsatz beim Auftreten von sehr hohen Betriebsspannungen zusätzlich erschwert. Die Kontaktanordnung mit auf Winkelhebeln gelagerten Kontaktrollen ist insofern unbefriedigend, als sie unterschiedliche Nockenbahnen zur Steuerung der einzelnen, demselben Kontaktträger zugeordneten Kontakte erfordert. Hieraus folgt ein verhältnismäßig großer Fertigungsaufwand, der durch den Zwang zur Berücksichtigung der auftretenden möglichen Fertigungstoleranzen noch vergrößert wird.

[0007] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für Lastwähler eine Kontaktanordnung zu schaffen, die kompakt aufgebaut und eine nach außen weitgehend glattflächige Bauweise für den Kontaktträger und die festen Kontakte ermöglicht, und gleichzeitig auch größere Fertigungstoleranzen zuläßt.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäβ für einen Lastwähler der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der Kontaktträger radial im Kreis der Stufenkontakte ausgerichtete Führungsschienen für mindestens zwei Kontaktschlitten aufweist, daß ein erster Kontaktschlitten einen Hauptschaltkontakt und mindestens ein anderer Kontaktschlitten zwei den Hauptschaltkontakt in Schwenkrichtung beidseitig flankierende Widerstandskontakte trägt,däβ betriebsmäßig auftretende, gegenläufige Bewegungen der Kontaktschlitten auf den Führungsschienen durch Anschläge an den Kontaktschlitten selbst in beiden Richtungen begrenzt sind, so daß beim Aneinanderliegen der Anschläge jeweils alle den Schaltkontakten zugeordneten Federkräfte den gerade stromführenden Schaltkontakt belasten, und daß die Führungsschienen und die Kontaktschlitten teleskopartig ineinandergreifen.

[0009] Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, daß der den Hauptschaltkontakt tragende Kontaktschlitten zwischen zwei Führungsschienen angeordnet ist und daß ein diese Anordnung umfassender kastenartiger Kontaktschlitten für die zwei Widerstandskontakte als gemeinsamer Träger dient. Dabei greifen quer zur Schwenkrichtung von dem den Hauptschaltkontakt tragenden Kontaktschlitten vorstehende Zapfen in Langlöcher in dem kastenartigen Kontaktschlitten ein und stellen zusammen mit den Enden der Langlöcher die Anschläge zur Begrenzung der Schlittenbewegungen in radialer Richtung dar.

[0010] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß jeder der Kontaktschlitten durch Federkraft ständig radial nach außen gedrückt wird, daß an mindestens einer Führungsschiene ein Endanschlag für den kastenartigen Kontaktschlitten vorgesehen ist, der den Kontaktschlitten während der Montage vor dem Abgleiten von den Führungsschienen sichert.

[0011] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß der Hauptschaltkontakt aus zwei in Schaltrichtung räumlich hintereinander angeordneten Kontaktrollen auf je-einem für sich verschiebbaren Kontaktschlitten besteht und/oder daß die Kontaktschlitten sich untereinander und an den Führungsschienen über Wälzlager abstützen.

[0012] Die erfindungsgemäßen Merkmale ermöglichen einen sehr vorteilhaften, einfachen Aufbau für einen Lastwähler, weil sich in Ruhestellung und im ersten Teil des Umschaltvorganges, der Hauptschaltkontakt und der diesem zugeordnete Schaltschlitten am festen Kontakt abstützen und weil solange keine der beiden Widerstandskontaktrollen einen der festen Kontakte berührt, sich der Schaltschlitten der Widerstandskontakte am Schaltschlitten der Hauptschaltkontakte radial abstützt. Sobala jedoch die Kontaktrolle des Hauptschaltkontaktes vom festen Kontakt abgelaufen ist, stützt sich der Schaltschlitten des Hauptschaltkontaktes am Schaltschlitten der Widerstandskontakte radial ab, so daß beide Schaltschlitten dann sich radial über die gerade einen festen Kontakt berührende Widerstandskontaktrolle abstützen. Während des gesamten Umschaltvorganges werden also die beiden Schaltschlitten, jeweils durch die im jeweiligen Augenblick auf festen Kontakten aufliegenden Kontaktrollen, in ihrer radialen Lage abgestützt. Hierdurch ergeben sich zwei wesentliche Vorteile dieses Systems, indem sowohl Fertigungstoleranzen als auch durch die Lichtbögen beim Schalten entstehender Kontaktabbrand durch das sich jeweils selbst radial nachjustierende System ausgeglichen werden.

[0013] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.

[0014] 

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch den Kontakttrgger eines erfindungsgemäßen Lastwählers.

Fig. 2 bis 4 sind Seitenansichten des Kontaktträgers in aufeinanderfolgenden Schaltstellungen.

[0015] Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

[0016] Feste Stufenkontakte 1 sind in nicht näher dargestellter, bekannter Art und Weise auf einem Kreis angeordnet, wobei sie von einen zylindrischen Käfig bildenden Isolierstäben oder einem Isolierzylinder getragen sind.. Die festen Stufenkontakte 1 sind galvanisch mit Anzapfungen einer Feinstufenwicklung verbunden.

[0017] An jeweils einem der Stufenkontakte 1 liegt im Ruhezustand ein Hauptschaltkontakt, der seinerseits wiederum mit einer Lastleitung galvanisch verbunden ist. Der Hauptschaltkontakt 3 ist von einer auf einer Achse 10 - drehbar gelagerten Rolle gebildet und zusammen mit einem Kontaktschlitten 13 zwischen Führungsschienen 6 in radialer Richtung bis zur Berührung der Rolle mit dem Stufenkontakt 1 mittels einer Feder 14 verschiebbar. Die Führungsschienen 6 sind Teile eines Gestells 11, das wiederum von einem zentrisch zu dem Käfig angebrachten Isolierrohr 2 getragen ist. Das Isolierrohr 2 wird in nicht dargestellter Art und Weise über ein schrittweise arbeitendes Schaltgetriebe gedreht.

[0018] Das Gestell 11 mit den Führungsschienen 6 sowie der Kontaktschlitten 13 sind von einem kastenartig ausgebildeten Kontaktschlitten 9 umfaßt. Der Kontaktschlitten 9 trägt auf in ihm befestigten Achsen 10 den Hauptschaltkontakt 3 in Richtung der Schaltbewegung flankierende Widerstandskontakte 4 und 5. Auch die Widerstandskontakte 4 und 5 sind als Rollen ausgebildet. Jeder der Widerstandskontakte 4 und 5 bildet üblicherweise mit je einem Überschaltwiderstand eine Reihenschaltung, die ihrerseits jeweils parallel zum Hauptschaltkontakt 3 liegt, so daß sie bei bestimmten Schaltstellungen den Laststrom zwischen einem bzw. kurzzeitig zwei Stufenkontakten 1 und der nicht dargestellten Lastleitung führt.

[0019] Der kastenartig ausgebildete Kontaktschlitten 9 wird durch Druckfedern 12 in Richtung auf die festen Stufenkontakte 1 geschoben. Zur Begrenzung dieser Bewegung dienen quer zur Schaltrichtung von dem Kontaktschlitten 13 vorstehende Zapfen 16, die in Langlöcher 15 in dem Kontaktschlitten 9 eingreifen. Dadurch wird in der in Fig. 2 dargestellten Ruhestellung der Schaltschlitten 9 radial abgestützt und die von der Druckfeder 14 auf den Hauptschaltkontakt 3 ausgeübte Kontaktkraft durch Addition der von den Druckfedern 12 erzeugten Kräfte vergrößert.

[0020] Zur Verhinderung des Abgleitens der Kontaktschlitten 9 und 13 von den Führungsschienen 6 des Gestells 11 vor dem Einbau der Kontaktanordnung in den von den Isolierstäben gebildeten, die festen Stufenkontakte 1 tragenden Käfig sind an dem Ende wenigstens einer der Führungsschienen 6 Endanschläge 17 vorgesehen, die die radiale Verschiebung des Kontaktschlittens 9 begrenzen und dadurch indirekt über die in die Langlöcher 15 ragenden Zapfen 16 auch den Kontaktschlitten 13 halten.

[0021] Bei einer Umschaltung, z.B. durch Schwenken des Isolierrohrs 2, rollt zunächst lediglich der Hauptschaltkontakt 3 auf der üblicherweise ballig gestalteten Kontaktfläche des festen Stufenkontakts 1 zur Seite. Bevor jedoch der Hauptschaltkontakt 3 von dem gerade stromführenden festen Stufenkontakt 1 abläuft, wird dieser z.B. von dem Widerstandskontakt 4 erreicht, der auf den festen Stufenkontakt 1 aufläuft und dabei den Kontaktschlitten 9 gegen die Kraft der Druckfedern 12 in Richtung auf die Drehachse des Isolierrohrs 2 verschiebt und gleichzeitig den Anschlag zwischen den Zapfen 16 und den Langlöchern 15 aufhebt. Bei dieser in Fig. 3 dargestellten Schaltstellung fließt der Laststrom noch immer über den Hauptschaltkontakt 3, weil dieser die Reihenschaltung aus dem Widerstandskontakt 4 mit einem Überschaltwiderstand noch kurzschließt.

[0022] Erst nach dem vollständigen Abrollen des Hauptschaltkontakts 3 von dem stromführenden festen Stufenkontakt 1 wird der Laststrom von dem Widerstandskontakt 4 übernommen. Bei dieser Schaltstellung stützt sich der Kontaktschlitten 13 mit seinen Zapfen 16 am äußeren Ende der Langlöcher 15 ab, so daß die Kraft der Druckfeder 14 nunmehr zur Erhöhung der Kontaktkraft für den Widerstandskontakt 4 beiträgt. Bevor der den Laststrom führende Widerstandskontakt 4 von dem festen Stufenkontakt 1 abrollt, trifft der Widerstandskontakt 5 auf den nächsten festen Stufenkontakt 1, der nach Abschluß der Stufenschaltung den Laststrom zu übernehmen hat. Dabei fließt für die sehr kurze Zeit, in der beide Widerstandskontakte 4 und 5 an festen Stufenkontakten 1 gleichzeitig anliegen, zwischen den Widerstandskontakten 4 und 5 ein durch die Uberschaltwiderstände begrenzter Ausgleichsstrom.

[0023] Im weiteren Verlauf der Umschaltung, während der der Widerstandskontakt 5 auf den neu angewählten festen Stufenkontakt 1 aufläuft, wird die Verbindung zwischen dem Widerstandskontakt 4 und dem bis dahin stromführenden festen Stufenkontakt 1 aufgehoben. Erst nachdem diese Unterbrechung erfolgt ist, erreicht der Hauptschaltkontakt 3 den festen Stufenkontakt 1, auf dem der Widerstandskontakt 5 liegt. Dadurch wird die Reihenschaltung aus dem Widerstandskontakt 5 und dem zugehörigen nicht dargestellten Überschaltwiderstand kurzgeschlossen und der Laststrom kommutiert wieder auf den Hauptschaltkontakt 3.

[0024] Nach Abschluß der Stufenschaltung befinden sich wieder beide Widerstandskontakte 4 und 5 neben dem dann den Strom führenden festen Stufenkontakt 1, so daß sie wiederum zusammen mit dem Kontaktschlitten 9 durch die Druckfedern 12 radial soweit nach außen geschoben sind, daß die Zapfen 16 an den inneren Enden der Langlöcher 15 anliegen und die Federkräfte der Druckfedern 12 zur Erhöhung der Kontaktkraft für den Hauptschaltkontakt 3 beitragen.

[0025] Bei sehr großen Lastströmen oder bei sehr breiten, festen Stufenkontakten 1 ist es zweckmäßig, den Kontaktschlitten 13 zu teilen und zwei Hauptschaltkontakte 3 in Umfangsrichtung hintereinander anzuordnen. Eine weitere zwangsweise Aufteilung des Laststroms auf mehrere parallel wirkende Kontaktschlitten läßt sich durch eine Unterteilung der Kontaktschlitten 13 parallel zur Schwenkebene erreichen.

[0026] Zur Erleichterung der Relativbewegungen zwischen den Kontaktschlitten 9 und 13 sowie den Führungsschienen 6 ist es, unabhängig von der Zahl der Kontaktschlitten, vorteilhaft, an einigen oder allen Gleitbahnen Wälzlager vorzusehen. Dadurch wird einerseits der mechanische Verschleiß verringert und andererseits ein Anwachsen der Lebensdauer-und der Betriebssicherheit erzwungen.

[0027] Durch geeignete Anordnung der Langlöcher 15 und der Zapfen 16 läßt sich der Auf- und Ablauf der Kontaktrollen so legen, daß die Kontaktrolle des Hauptschaltkontaktes 3 stets an den Außenkanten des festen Stufenkontaktes 1 abläuft und aufläuft, während die Rollen der Widerstandskontakte 4 und 5 jeweils etwa auf halbem Weg zwischen Außenkante und Mitte der festen Kontakte ablaufen oder auflaufen. Hierdurch läßt sich der vom Lichtbogen verursachte Abbrand an der Oberfläche.der festen Kontakte auf eine größere Gesamtfläche dieser Oberfläche verteilen, als wenn etwa alle drei Kontaktrollen jeweils an den Außenkanten der festen Kontakte auf- und ablaufen.

Ansprüche

1. Lastwähler für Stufentransformatoren zum Umschalten von einer Anzapfung zur nächsten mit auf einem Kreis angeordneten, mit den Anzapfungen verbundenen festen Stufenkontakten (1) und mit auf dem Kreis gleichzeitig verschwenkbaren, von Rollen dargestellten Schaltkontaktef (3, 4, 5) von drei Stromzweigen auf einem gemeinsamen Kontaktträger,

- wobei alle Schaltkontakte (3, 4, 5) in ihrer Ruhestellung jeweils das Potential desselben Stufenkontaktes (1) führen,

- wobei beim Verschwenken des Kontaktträgers die mit Federkraft (12, 14) belasteten Schaltkontakte (3, 4, 5) gegenüber dem Kontaktträger im wesentlichen nur in radialer Richtung bewegt sind und

- wobei die Bewegungen der Schaltkontakte (3, 4, 5) gegenüber dem Kontaktträger von den gleichzeitig Nocken darstellenden festen Stufenkontakten (1) gesteuert sind, dadurch gekennzeichnet ,

- daß der Kontaktträger radial im Kreis der Stufenkontakte (1) ausgerichtete Führungsschienen (6) für mindestens zwei Kontaktschlitten (9, 13) aufweist,

- daß ein erster Kontaktschlitten (13) einen Hauptschaltkontakt (3) und mindestens ein anderer Kontaktschlitten (9) zwei den Hauptschaltkontakt (3) in Schwenkrichtung beidseitig flankierende Widerstandskontakte (4, 5) trägt,

- daß betriebsmäßig auftretende, gegenläufige Bewegungen der Kontaktschlitten (9, 13) auf den Führungsschienen (6) durch Anschläge (15, 16) an den Kontaktschlitten (9, 13) selbst in beiden Richtungen begrenzt sind, so daß beim Aneinanderliegen der Anschläge (9, 13) jeweils alle den Schaltkontakten (3, 4, 5) zugeordnete Federkräfte (12, 14) den gerade Strom führenden der Schaltkontakte (3, 4, 5) belasten und

- daß die Führungsschienen (6) und die Kontaktschlitten (9, 13) teleskopartig ineinandergreifen.

2. Lastwähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Hauptschaltkontakt (3) tragende Kontaktschlitten (13) zwischen zwei Führungsschienen (6) angeordnet ist und daß ein diese Anordnung umfassender kastenartiger Kontaktschlitten (9) für die zwei Widerstandskontakte (4, 5) als gemeinsamer Träger dient.

3. Lastwähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß quer zur Schwenkrichtung von dem den Hauptschaltkontakt (3) tragenden Kontaktschlitten (13) vorstehende Zapfen (16) in Langlöcher (15) in dem kastenartigen Kontaktschlitten (9) eingreifen, wobei diese Zapfen (16) und die Enden der Langlöcher (15) die Anschläge zur BegrenZung der gegenläufigen Schlittenbewegungen auf den Führungsschienen (6) darstellen.

4. Lastwähler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der Kontaktschlitten (9, 13) durch Federkraft (12, 14) ständig radial nach außen gedrückt wird.

5. Lastwähler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß an mindestens einer Führungsschiene (6) eines Gestells (11) ein Endanschlag (17) für den kastenartigen Kontaktschlitten (9) vorgesehen ist, der die Kontaktschlitten (9, 13) während der Montage vor dem Abgleiten von den Führungsschienen (6) sichert.

6. Lastwähler nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Hauptschaltkontakt (3) aus zwei in Schaltrichtung räumlich hintereinander angeordneten Kontaktrollen auf je einem für sich verschiebbaren Kontaktschlitten (13) besteht.

7. Lastwähler nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktschlitten (9, 13) sich untereinander und an den Führungsschienen (6) über Wälzlager abstützen."

8. Lastwähler nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß durch die Anordnung der Langlöcher (15) und der Zapfen (16) der Auf- und Ablauf der Rollen der Schaltkontakte (3, 4, 5) so erfolgt, daß der Hauptschaltkontakt (3) an den Außenkanten eines Stufenkontaktes (1) ab- und aufläuft und daß die Widerstandskontakte (4, 5) zwischen der Außenkante und der Mitte der Stufenkontakte (1) ab- und auflaufen.

Zeichnung