SPANNUNGSREGELUNG UND VERFAHREN ZUR DURCHFÜHRUNG EINER UMSCHALTUNG IM STUFENTRANSFORMATOR

Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter, einen Stufentransformator nach dem Mit tenschaltprinzip und ein Verfahren zur Durchführung einer Umschaltung in dem Stufen transformator.

Laststufenschalter werden zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsan zapfungen eines Stufentransformators eingesetzt. Bei bekannten Stufentransformatoren nach dem Mittenschaltprinzip weist der Stufentransformator mindestens eine zu regelnde Phase auf, die eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung besitzt. Die erste Wicklung und die zweite Wicklung besitzen jeweils eine Regelwicklung mit Wicklungsanzapfungen, die von einem Laststufenschalter derart beschältet werden, dass abwechselnd eine Wick lungsanzapfung der Regelwicklung der ersten Wicklung und eine Wicklungsanzapfung der Regelwicklung der zweiten Wicklung durch den Wähler des Laststufenschalters leis tungslos vorgewählt werden.

Ein Stufentransformator nach dem Mittenschaltprinzip, der von einem Laststufenschalter derart beschältet wird, dass abwechselnd eine Wicklungsanzapfung der Regelwicklung der ersten Wicklung und eine Wicklungsanzapfung der Regelwicklung der zweiten Wick lung durch den Wähler des Laststufenschalters leistungslos vorgewählt werden, ist bei spielsweise aus der EP 3 039 698 B1 bekannt.

Bei bekannten Laststufenschaltern nach dem Widerstandsschnellschaltprinzip wird der Kreisstrom, welcher beim Umschalten während der zwischenzeitlich gleichzeitigen Kon taktierung des aktuell beschalteten und des vorgewählten, neuen Stufenkontakts fließt, durch ohmsche Widerstände begrenzt und dadurch eine unterbrechungsfreie Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Transformators gewährleistet. Der ohmsche Wider stand muss abhängig von der konkreten Schaltungstopologie, den individuellen Betriebs bedingungen sowie dem Laststrom und der Stufenspannung, also insbesondere dem je weiligen Anwendungsfall des Laststufenschalters entsprechend ausgelegt werden. Als Stufenspannung wird dabei jene Spannung bezeichnet, die zwischen dem aktuell be schalteten und dem vorgewählten Stufenkontakt des Laststufenschalters ansteht. Diese Widerstandsauslegung ist einerseits aufwendig und wirkt sich andererseits auch auf den gesamten, konstruktiven Aufbau des Stufenschalters aus. Je nach Anwendungsfall ist hier eine unterschiedliche Anzahl und Dimensionierung von Widerständen erforderlich. Daher wirkt sich die Auslegung des Widerstandswertes auf den für die Widerstände erforderli chen Bauraum und damit auf die konstruktive Auslegung der übrigen Stufenschalterkom ponenten aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Konzept für einen Stufenschalter anzuge ben, der einfacher an unterschiedliche Anwendungsfällte anpassbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators nach dem Mit tenschaltprinzip angegeben. Der Stufentransformator weist eine erste und eine zweite Wicklung auf, wobei die erste Wicklung eine erste Regelwicklung mit ersten Wicklungsan zapfungen, und die zweite Wicklung eine zweite Regelwicklung mit zweiten Wicklungsan zapfungen umfasst. Weiterhin umfassen die erste und die zweite Wicklung insbesondere je eine Stammwicklung. Der Laststufenschalter weist einen Lastumschalter zur Durchfüh rung einer Umschaltung zwischen zwei der ersten Wicklungsanzapfungen oder zwischen zwei der zweiten Wicklungsanzapfungen auf. Der Lastumschalter umfasst einen Haupt zweig mit mindestens einem Schaltelement und einen Hilfszweig mit mindestens einem strombegrenzenden Element. Das Schaltelement ist insbesondere als Vakuumschaltröhre oder Halbleiterschaltelement ausgebildet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Laststufenschalter mindestens vier Festkontakte, die jeweils einer der ersten oder jeweils einer der zweiten Wicklungsanzap fungen zugeordnet sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Laststufenschalter einen Wähler, der einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten beweglichen Kontakt auf weist, die jeweils jeden der Festkontakte kontaktieren können. Dabei verbindet der Haupt zweig den ersten und den zweiten beweglichen Kontakt elektrisch leitend miteinander und der Hilfszweig verbindet den dritten und den vierten beweglichen Kontakt elektrisch lei tend miteinander.

Das mindestens eine, strombegrenzende Element im Hilfszweig ist vorzugsweise als Vari stor ausgebildet. Varistoren sind Widerstandsbauelemente, deren Widerstandswert von der anliegenden Spannung abhängt. Der Varistor ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass er sich in einem Sperrzustand befindet, wenn eine Spannung über ihm abfällt, die kleiner oder gleich der Stufenspannung ist. Der Sperrzustand zeichnet sich dadurch aus, dass kein signifikanter Strom über den Varistor fließt. Insbesondere ist der Strom, welcher während des Sperrzustands über den Varistor fließt, so klein, das die beweglichen Kon takte ohne Beschädigung von einem Festkontakt getrennt oder mit einem Festkontakt ver bunden werden können. Typischerweise ist dies bei einer Stromstärke kleiner 100mA, vorzugsweise kleiner 10mA der Fall. Dieser Sperrzustand des Varistors ist insbesondere auch dann gegeben, wenn sich der Stufenschalter in einer stationären Stellung befindet, in der der Laststrom über den Hauptzweig fließt.

Als stationäre Stellung wird die Stellung des Stufenschalters bezeichnet, in der sich der Stufenschalter nach Abschluss einer Lastumschaltung und vor Beginn der nächsten Las- tumschaltung befindet.

Insbesondere kontaktieren in einer ersten stationären Stellung der erste und der dritte be wegliche Kontakt beide den ersten oder den dritten Festkontakt oder einen anderen Fest kontakt, welcher einer der ersten Wicklungsanzapfungen zugeordnet ist, und der zweite und der vierte bewegliche Kontakt beide den zweiten oder den vierten Festkontakt oder einen anderen Festkontakt, welcher einer der zweiten Wicklungsanzapfungen zugeordnet ist.

Insbesondere kontaktieren in einer zweiten stationären Stellung der erste und der dritte bewegliche Kontakt beide den zweiten oder den vierten Festkontakt oder einen anderen Festkontakt, welcher einer der zweiten Wicklungsanzapfungen zugeordnet ist, und der zweite und der vierte bewegliche Kontakt beide den ersten oder den dritten Festkontakt oder einen anderen Festkontakt, welcher einer der ersten Wicklungsanzapfungen zuge ordnet ist.

Zudem kontaktiert ein beweglicher Kontakt insbesondere immer nur genau einen Festkon takt, d. h. er nimmt keine brückende Position zwischen zwei benachbarten Festkontakten ein.

Der Varistor ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass in einer Phase, während der der Laststrom, der beispielsweise in der Größenordnung von mehreren 10 A, beispielsweise 30 A liegt, über den Varistor fließt, der Spannungsabfall über dem Varistor ein Vielfaches der Stufenspannung beträgt, beispielsweise etwa das 1 ,2- bis 1 ,5-fache der Stufenspan nung. Vorzugsweise ist der Spannungsabfall kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert, bei spielsweise kleiner als das 2,0-fache der Stufenspannung. Der Varistor ist vorzugsweise als Metalloxidvaristor, beispielsweise auf Grundlage von Zinkoxid, ausgestaltet. Die Strom-Spannungs-Kennlinie von Metalloxidvaristoren liegt be sonders nahe am Kennlinienverlauf eines idealen Varistors.

Da sich der Varistor entweder in dem Sperrzustand, in dem kein signifikanter Strom über ihn fließt, oder in einem geöffneten Zustand, in dem der Laststrom über ihn fließt, befin det, tritt während des Umschaltvorgangs kein Kreisstrom auf. Gegenüber der Verwendung eines ohmschen Widerstandes als Überschaltwiderstand ist daher die Zeitdauer, in der Verluste an dem Varistor auftreten, kleiner.

Bei Verwendung eines ohmschen Widerstandes als Überschaltwiderstand wird in dem Zeitraum, in dem der Laststrom über den Widerstand fließt, die Ausgangsspannung des Transformators um den durch den Laststrom hervorgerufenen Spannungsabfall am Wi derstand reduziert. Dieser Spannungseinbruch soll aus Gründen der Spannungsqualität ein bestimmtes Vielfaches der Stufenspannung, z.B. das 5,0-fache, vorzugsweise das 2,0-fache nicht überschreiten. Als Folge davon müssen ggf. bei gleicher Stufenspannung für unterschiedliche Lastströme unterschiedliche Widerstände verwendet werden. Bei Ver wendung eines Varistors ist der Einbruch der Ausgangsspannung des Transformators im Wesentlichen unabhängig vom Laststrom. Dies ist begründet durch die typische Strom- Spannungs-Kennlinie eines Varistors und den abrupten Abfall seines differenziellen Wi derstands beim Übergang vom Sperrzustand in den geöffneten Zustand. Daher hängt die Auswahl des geeigneten Varistors nicht wesentlich von dem Laststrom, sondern lediglich von der Stufenspannung ab. Die aufwendige Auslegung von Überschaltwiderständen so wie die davon abhängige, konstruktive Ausgestaltung des Laststufenschalters auf unter schiedliche Anwendungsfälle kann dadurch größtenteils entfallen und somit die gesamte Stufenschalterauslegung und -montage massiv vereinfacht werden. Beispielsweise kann der Stufenschalter dann für bestimmte Stufenspannungen unabhängig vom tatsächlichen Laststrom als Lagerware vorgefertigt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Laststufenschalter derart ausgestaltet, dass der Hauptzweig eine Parallelschaltung aufweist. Dabei ist das Schaltelement mit ei nem Dauerhauptkontakt parallelgeschaltet. Dauerhauptkontakte werden üblicherweise bei Stufenschaltern mit hohen Nennströmen eingesetzt und übernehmen in der stationären Stellung die Dauerstromführung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Laststufenschalter derart ausgestaltet, dass das Schaltelement als Halbleiterschaltelement ausgebildet ist. Beispielsweise weist das Halbleiterschaltelement zwei antiparallel geschaltete Thyristoren, einen Triac, einen IGBT oder ähnliche Halbleiterschaltelemente auf.

Halbleiterschaltelemente sind gegenüber mechanischen Schaltmitteln kostengünstiger und platzsparender, was sich vorteilhaft auf den Aufbau und die Herstellungskosten des gesamten Laststufenschalters auswirkt. Weiterhin sind Halbleiterschaltelemente keinem Kontaktabbrand, hervorgerufen durch Lichtbögen während des Umschaltvorgangs, unter worfen. Dadurch besteht keine relevante Einschränkung hinsichtlich der maximal durch führbaren Schaltungen und somit letztlich auch weniger Wartungsaufwand am Stufen schalter. Zudem sinkt durch den Einsatz von Halbleiterschaltelementen der Drehmoment bedarf am Stufenschalter, was sich günstig, insbesondere kostengünstig auf die Ausge staltungsmöglichkeiten des Stufenschalterantriebs auswirkt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Laststufenschalter derart ausgestaltet, dass das Schaltelement als Vakuumschaltröhre ausgebildet ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Laststufenschalter derart ausgestaltet, dass bei der Durchführung der Umschaltung der erste und der zweite bewegliche Kontakt gleichzeitig bewegt werden und der dritte und der vierte bewegliche Kontakt gleichzeitig bewegt werden.

Gemäß dem verbesserten Konzept wird außerdem ein Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfun gen eines Stufentransformators nach dem Mittenschaltprinzip angegeben. Dabei umfasst der Stufentransformator eine erste und eine zweite Wicklung, wobei die erste Wicklung eine erste Regelwicklung mit ersten Wicklungsanzapfungen und die zweite Wicklung eine zweite Regelwicklung mit zweiten Wicklungsanzapfungen aufweist. Weiterhin umfassen die erste und die zweite Wicklung insbesondere je eine Stammwicklung. Gemäß dem Ver fahren wird bei einer Umschaltung zwischen zwei der ersten Wicklungsanzapfungen oder zwischen zwei der zweiten Wicklungsanzapfungen ein Laststrom von einem Hauptzweig auf einen Hilfszweig umgeschaltet und der Laststrom in dem Hilfszweig mittels eines strombegrenzenden Elementes begrenzt. Das strombegrenzende Element ist beispiels weise als Varistor ausgebildet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden bei der Umschaltung der erste und der zweite bewegliche Kontakt nur dann betätigt, wenn der dritte und der vierte bewegliche Kontakt nicht in Bewegung sind. Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden bei der Umschaltung der dritte und der vierte bewegliche Kontakt nur dann betätigt, wenn der erste und der zweite bewegliche Kontakt nicht in Bewegung sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Laststufenschalter mindestens vier Festkontakte, die jeweils einer der ersten oder jeweils einer der zweiten Wicklungsanzap fungen zugeordnet sind. Beispielsweise sind der erste und der dritte Festkontakt jeweils einer der ersten Wicklungsanzapfungen zugeordnet und der zweite und der vierte Fest kontakt jeweils einer der zweiten Wicklungsanzapfungen. Dabei wird in einer ersten Schaltrichtung von einer ersten stationären Stellung in eine zweite stationäre Stellung und in einer zweiten Schaltrichtung von der zweiten stationären Stellung in die erste stationäre Stellung umgeschaltet.

In der ersten stationären Stellung kontaktieren der erste und der dritte bewegliche Kontakt beide den ersten oder den dritten Festkontakt oder einen anderen Festkontakt, welcher einer der ersten Wicklungsanzapfungen zugeordnet ist, und der zweite und der vierte be wegliche Kontakt kontaktieren beide den zweiten oder den vierten Festkontakt oder einen anderen Festkontakt, welcher einer der zweiten Wicklungsanzapfungen zugeordnet ist.

In der zweiten stationären Stellung kontaktieren der erste und der dritte bewegliche Kon takt beide den zweiten oder den vierten Festkontakt oder einen anderen Festkontakt, wel cher einer der zweiten Wicklungsanzapfungen zugeordnet ist, und der zweite und der vierte bewegliche Kontakt kontaktieren beide den ersten oder den dritten Festkontakt oder einen anderen Festkontakt, welcher einer der ersten Wicklungsanzapfungen zugeordnet ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in der ersten Schaltrichtung der vierte be wegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt auf den dritten Festkontakt und der dritte bewegliche Kontakt von dem ersten Festkontakt auf den zweiten Festkontakt umgeschal tet. Danach wird der Laststrom von dem Hauptzweig auf den Hilfszweig umgeschaltet. Danach wird der zweite bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt auf den dritten Festkontakt und der erste bewegliche Kontakt von dem ersten Festkontakt auf den zwei ten Festkontakt umgeschaltet.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform wird in der ersten Schaltrichtung der Laststrom von dem Hauptzweig auf den Hilfszweig umgeschaltet. Dann wird der zweite bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt auf den dritten Festkontakt und der erste bewegliche Kontakt von dem ersten Festkontakt auf den zweiten Festkontakt umge schaltet. Danach wird der Laststrom von dem Hilfszweig wieder auf den Hauptzweig um geschaltet. Danach wird der vierte bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt auf den dritten Festkontakt und der dritte bewegliche Kontakt von dem ersten Festkontakt auf den zweiten Festkontakt umgeschaltet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in der zweiten Schaltrichtung der Last strom von dem Hauptzweig auf den Hilfszweig umgeschaltet. Danach wird der erste be wegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt auf den ersten Festkontakt und der zweite bewegliche Kontakt von dem dritten Festkontakt auf den zweiten Festkontakt umgeschal tet. Danach wird der Laststrom von dem Hilfszweig auf den Hauptzweig umgeschaltet. Danach wird der dritte bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt auf den ersten Festkontakt und der vierte bewegliche Kontakt von dem dritten Festkontakt auf den zwei ten Festkontakt umgeschaltet.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform wird in der zweiten Schaltrichtung der dritte bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt auf den ersten Festkontakt und der vierte bewegliche Kontakt von dem dritten Festkontakt auf den zweiten Festkontakt umgeschaltet. Danach wird der Laststrom von dem Hauptzweig auf den Hilfszweig umge schaltet. Danach wird der erste bewegliche Kontakt von dem zweiten Festkontakt auf den ersten Festkontakt und der zweite bewegliche Kontakt von dem dritten Festkontakt auf den zweiten Festkontakt umgeschaltet.

Gemäß dem verbesserten Konzept wird außerdem ein Stufentransformator nach dem Mit tenschaltprinzip angegeben. Der Stufentransformator umfasst eine erste und eine zweite Wicklung, wobei die erste Wicklung eine erste Regelwicklung mit ersten Wicklungsanzap fungen und die zweite Wicklung eine zweite Regelwicklung mit zweiten Wicklungsanzap fungen aufweist. Weiterhin umfassen die erste und die zweite Wicklung insbesondere je eine Stammwicklung. Der Stufentransformator umfasst einen Laststufenschalter nach dem verbesserten Konzept. Die erste und die zweite Regelwicklung sind über Leitungen mit einem Wähler des Laststufenschalters verbunden. Die erste und die zweite Wicklung sind insbesondere mit den Regelwicklungen induktiv gekoppelt.

Weitere Ausgestaltungsformen des Laststufenschalters und des Stufentransformators er geben sich unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen des Verfahrens und umgekehrt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail erklärt. Komponenten, die funktionell identisch sind oder ei nen identischen Effekt haben, können mit identischen Bezugszeichen versehen sein. Identische Komponenten oder Komponenten mit identischer Funktion sind unter Umstän den nur bezüglich der Figur erklärt, in der sie zuerst erscheinen. Die Erklärung wird nicht notwendigerweise in den darauffolgenden Figuren wiederholt.

Die Zeichnungen zeigen in

FIG. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines

Laststufenschalters nach dem verbesserten Konzept

FIG. 2a - g einen beispielhaften Schaltablauf in dem Laststufenschalter und ein beispiel haftes Verfahren nach dem verbesserten Konzept

FIG. 3 eine beispielhafte Strom-Spannungs-Kennlinie eines Varistors nach dem ver besserten Konzept

FIG. 24a - e einen weiteren, beispielhaften Schaltablauf in dem Laststufenschalter und ein weiteres beispielhaftes Verfahren nach dem verbesserten Konzept

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren, beispielhaften Ausführungs form eines Laststufenschalters nach dem verbesserten Konzept.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Laststufenschalters L zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzap fungen WA1 und WA2 von Regelwicklungen R eines Stufentransformators (nicht darge stellt) nach dem Mittenschaltprinzip. Der Stufentransformator weist eine erste Wicklung W1 und eine zweite Wicklung W2 auf, wobei die ersten Wicklung W1 eine erste Regel wicklung R1 mit ersten Wicklungsanzapfungen WA1 und die zweite Wicklung W2 eine zweite Regelwicklung R2 mit zweiten Wicklungsanzapfungen WA2 umfasst. Gemäß dem verbesserten Konzept hat der Laststufenschalter L einen Lastumschalter LU zur Durch führung der Umschaltung zwischen zwei der ersten Wicklungsanzapfungen WA1 oder zwischen zwei der zweiten Wicklungsanzapfungen WA2. Weiterhin umfasst der Laststu fenschalter L mindestens vier Festkontakte F1 , F2, F3, F4, die jeweils mit den Wicklungs anzapfungen des Stufentransformators verbunden sind. Die gesamte Anzahl der Festkon takte ist von der Anzahl der Wicklungsanzapfungen abhängig. Die Festkontakte F1 und F3 sind jeweils einer der ersten Wicklungsanzapfungen WA1 zugeordnet und die Festkon takte F2 und F4 sind jeweils einer der zweiten Wicklungsanzapfungen WA2 zugeordnet. Weiterhin umfasst der Laststufenschalter L einen Wähler W mit insgesamt vier bewegli chen Kontakten B1 , B2, B3, B4, die jeweils jeden der Festkontakte kontaktieren können. Der erste und der dritte bewegliche Kontakt B1 und B3 sind über einen Hauptzweig Z1 elektrisch leitend miteinander verbunden und der zweite und der vierte bewegliche Kon takt B2 und B4 sind über einen Hilfszweig Z2 elektrisch leitend miteinander verbunden.

Der Hauptzweig Z1 besteht aus einer Parallelschaltung mit einem Schaltelement SE und einen Dauerhauptkontakt MC. Das Schaltelement SE ist vorzugsweise als Vakuumschalt röhre ausgebildet. Der Hilfszweig Z2 weist ein strombegrenzenden Element V auf. Das strombegrenzende Element V ist vorzugsweise als Varistor ausgebildet.

Figur 1 zeigt den Laststufenschalter L in einem stationären Zustand, in dem der erste und der dritte bewegliche Kontakt B1 und B3 beide den Festkontakt F1 kontaktieren und der zweite und der vierte bewegliche Kontakt B2 und B4 beide den Festkontakt F3 kontaktie ren. Der Laststrom l _L fließt hier über den Hauptzweig Z1. Der Dauerhauptkontakt MC ist geschlossen. Die Vakuumschaltröhre SE ist geöffnet oder geschlossen. Der Varistor V befindet sich im Sperrzustand.

In den Figuren 2a bis 2g wird ein beispielhafter Schaltablauf des Laststufenschalters L ge mäß dem neuen Konzept beschrieben, wobei in der ersten Schaltrichtung zwischen Fest kontakt F1 und Festkontakt F3, beziehungsweise den entsprechenden Wicklungsanzap fungen, umgeschaltet wird.

In einem Schritt a (vgl. Figur 2a) ist oder wird das Schaltelement SE geschlossen. Der Laststrom k fließt von der zweiten Regelwicklung R2 des Stufentransformtors über den zweiten Festkontakt F2 und die dazugehörigen Wicklungsanzapfung WA2 auf den zwei ten beweglichen Kontakt B2 und weiter über den Hauptzweig Z1 und den geschlossenen Dauerhauptkontakt MC und gegebenenfalls das geschlossene Schaltelement SE zu dem ersten beweglichen Kontakt B1. Von dort fließt der Laststrom L über den ersten Festkon takt F1 und die dazugehörige Wicklungsanzapfung WA1 in die erste Regelwicklung R1 des Stufentransformtors.

Somit kann in einem nächsten Schritt b (vgl. Figur 2b) der dritte bewegliche Kontakt B3 stromlos von dem ersten Festkontakt F1 zu dem zweite Festkontakt F2 und der vierte be wegliche Kontakt B4 stromlos von dem zweiten Festkontakt F2 zu dem dritten Festkontakt F3 bewegt werden.

In einem Schritt c (vgl. Figur 2c) wird der Dauerhauptkontakt MC geöffnet. Der Laststrom I _I fließt somit im Hauptzweig Z1 nur noch über das geschlossene Schaltelement SE. In einem Schritt d (vgl. Figur 2d) wird das Schaltelement SE geöffnet. Dadurch wird der Laststrom l _L von dem Hauptzweig Z1 auf den Hilfszweig Z2 umgeschaltet. Der Laststrom I _I fließt nun von der zweiten Regelwicklung R2 des Stufentransformtors über den zweiten Festkontakt F2 und die dazugehörige Wicklungsanzapfung WA2 auf den dritten bewegli chen Kontakt B3 und weiter über den Hilfszweig Z2 und den Varistor V zum vierten be weglichen Kontakt B4. Von dort fließt der Laststrom L über den dritten Festkontakt F3 und die dazugehörige Wicklungsanzapfung WA1 in die erste Regelwicklung R1 des Stufen transformators. Der Spannungsabfall an dem Varistor erhöht sich beispielsweise auf das etwa 1 ,2- bis 1 ,5-fache der Stufenspannung. In Figur 3 ist schematisch eine typische Strom-Spannungs-Kennlinie eines Varistors, wie er gemäß dem verbesserten Konzept zum Einsatz kommt, beispielsweise eines Metalloxidvaristors auf Grundlage von Zinkoxid. Daraus ist erkennbar, dass der Spannungsabfall im geöffneten Zustand nicht signifikant vom Strom abhängt, insbesondere im Vergleich zu einer linearen Strom-Spannungs- Kennlinie eines ohmschen Widerstands.

In einem nächsten Schritt e (vgl. Figur 2e) wird der erste bewegliche Kontakt B1 stromlos von dem ersten Festkontakt F1 auf den zweiten Festkontakt F2 und der zweite bewegli che Kontakt B2 stromlos von dem zweiten Festkontakt F2 auf den dritten Festkontakt F3 bewegt.

In einem Schritt f (vgl. Figur 2f) wird das Schaltelement SE wieder geschlossen. Der Last strom fließt nun wieder über den Hauptzweig Z1 .

In einem Schritt g (vgl. Figur 2g) wird der Dauerhauptkontakt MC wieder geschlossen. Da nach wird das Schaltelement SE wieder geöffnet oder bleibt geschlossen. Der Stufen schalter L befindet sich nun wieder in einer stationären Stellung, in der der erste bewegli che Kontakt B1 und der dritte bewegliche Kontakt B3 beide den zweiten Festkontakt F2, und der zweite bewegliche Kontakt B2 und der vierte bewegliche Kontakt B4 beiden den dritten Festkontakt F3 kontaktieren. Der Laststrom L fließt von der zweiten Regelwicklung R2 über den zweiten Festkontakt F2 und die zugehörige Wicklungsanzapfung WA2 auf den ersten beweglichen Kontakt B1 und weiter über den Hauptzweig Z1 und den ge schlossenen Dauerhauptkontakt und gegebenenfalls über das geschlossene Schaltele ment SE zum zweiten beweglichen Kontakt B2. Von dort fließt der Laststrom L über den dritten Festkontakt F3 und die dazugehörige Wicklungsanzapfung WA1 in die erste Regel wicklung R1 des Stufentransformators. Der Varistor befindet sich wieder im Sperrzustand.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform werden bei einem Umschaltvorgang in der zweiten Schaltrichtung, beispielsweise zwischen dem dritten Festkontakt F3 und dem ers ten Festkontakt F1 , die Schaltschritte a bis g in genau entgegengesetzter Reihenfolge ausgeführt.

Eine weitere, beispielhafte Ausführungsform eines Schaltablaufs des Laststufenschalters L gemäß dem neuen Konzept, wird in den Figuren 4a bis 4e beschrieben, wobei ebenfalls in der zweiten Schaltrichtung zwischen dem dritten Festkontakt F3 und dem ersten Fest kontakt F1 , beziehungsweise den entsprechenden Wicklungsanzapfungen, umgeschaltet wird.

Die Ausgangsstellung für den Schaltablauf entspricht der unter Figur 1 oder Figur 2g be schriebenen stationären Stellung des Laststufenschalters L. In einem Schritt a‘ (vgl. Figur 4a) wird das Schaltelement SE geschlossen oder bleibt geschlossen. Daraufhin wird der dritte bewegliche Kontakt B3 stromlos von dem zweiten Festkontakt F2 zu dem ersten Festkontakt F1 und der vierte bewegliche Kontakt B4 stromlos von dem dritten Festkon takt F3 zu dem zweiten Festkontakt F2 bewegt.

In einem Schritt b‘ (vgl. Figur 4b) wird zunächst der Dauerhauptkontakt MC und dann das Schaltelement SE geöffnet. Dadurch wird der Laststrom l _L von dem Hauptzweig Z1 auf den Hilfszweig Z2 umgeschaltet. Der Laststrom L fließt nun von der zweiten Regelwick lung R2 des Stufentransformtors über den zweiten Festkontakt F2 und die dazugehörige Wicklungsanzapfung WA2 auf den vierten beweglichen Kontakt B4 und weiter über den Hilfszweig Z2 und den Varistor V zum dritten beweglichen Kontakt B3. Von dort fließt der Laststrom l _L über den ersten Festkontakt F1 und die dazugehörige Wicklungsanzapfung WA1 in die erste Regelwicklung R1 des Stufentransformators. Der Spannungsabfall an dem Varistor erhöht sich beispielsweise auf das etwa 1 ,2- bis 1 ,5-fache der Stufenspan nung.

In einem Schritt c‘ (vgl. Figur 4c) wird der erste bewegliche Kontakt B1 stromlos von dem zweiten Festkontakt F2 auf den ersten Festkontakt F1 und der zweite bewegliche Kontakt B2 stromlos von dem dritten Festkontakt F3 auf den zweiten Festkontakt F2 bewegt.

In einem Schritt d‘ (vgl. Figur 4d) wird das Schaltelement SE wieder geschlossen. Der Laststrom l _L fließt nun wieder über den Hauptzweig Z1.

In einem Schritt e‘ (vgl. Figur 4e) wird der Dauerhauptkontakt MC geschlossen.

Danach wird das Schaltelement SE wieder geöffnet oder bleibt geschlossen. Der Laststu fenschalter L befindet sich wieder in der stationären Stellung, welche in Figur 2a gezeigt ist.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform werden bei einem Umschaltvorgang in der ersten Schaltrichtung, beispielsweise zwischen Festkontakt F1 und Festkontakt F3, die einzelnen Schaltschritte a‘ bis e‘ in genau entgegengesetzter Reihenfolge ausgeführt. Figur 5 zeigt eine weitere, beispielhafte Ausführungsform des Laststufenschalters L ge mäß dem neuen Konzept, wobei das Schaltelement SE als Halbleiterschaltelement, ins besondere als zwei antiparallel geschaltete Thyristoren ausgebildet ist. Hinsichtlich der beschriebenen Schaltabläufe nimmt das Halbleiterschaltelement dabei die gleiche Funk tion wie die Vakuumschaltröhre ein.

BEZUGSZEICHEN

L Laststufenschalter

W1 , W2 erste/zweite Wicklung des Stufentransformators R1 , R2 erste/zweite Regelwicklung von W1/W2 WA1 , WA2 erste/zweite Wicklungsanzapfungen von R/R2 LU Lastumschalter von L

W Wähler von L

F1 , F2, F3, F4 erster/zweiter/dritter/vierter Festkontakt

B1 , B2, B3, B4 erster/zweiter/dritter/vierter beweglicher Kontakt

Z1 Hauptzweig

Z2 Hilfszweig

SE Schaltelement

MC Dauerhauptkontakt

V Varistor