Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stufenschalter, wie er üblicherweise in einem Regeltransformator eingesetzt wird, der wenigstens eine Stammwicklung und eine Regelwicklung aufweist. Der Stufenschalter hat wenigstens einen Feinwähler zum Beschälten mehrerer Anzapfungen der Regelwicklung als auch wenigstens einen mit der Stammwicklung verbundenen Vorwähler, über welchen die Regelwicklung in unterschiedlicher Polung mit der Stammwicklung verbindbar ist. Durch die mittels des Stufenschalters erfolgte Serienschaltung der Stammwicklung mit der Regelwicklung lassen sich entsprechend der Anzapfung der Regelwicklung gewünschte unterschiedliche Spannungen abgreifen. Auf diese Weise ist es möglich, die Ein/Ausgangsspannung des Regeltransformators in einem gewünschten Bereich frei zu wählen. Es wird für jede Phase des Drehstroms eine derartiger Stufenschalter benötigt. Der Stufenschalter ist üblicherweise als Drehschalter ausgebildet. Der Vorwähler und Feinwähler können auf der Achse des Drehschalters integriert ausgebildet sein. Der Feinwähler ist üblicherweise entweder durch Feinwählerkontakte gebildet, die auf unterschiedlichen Ebenen eines Dreh Schalters angeordnet sind. Auf jeder Ebene ist jeweils alternierend jede zweite Anzapfung der Regelwicklung geschaltet. Zwischen den auf beiden Ebenen angeordneten Feinwählerkontakten wird durch einen an sich bekannten Lastumschalter umgeschaltet, der in der Regel Überschaltwiderstände aufweist. Eine derartige An- Ordnung ist z.B. in der in der DE 10 2009 060 132 beschrieben. Der Feinwähler kann jedoch auch durch einen Feinwählerkontakt gebildet sein, der alle auf einer Ebene angeordneten Kontakte der Regelwicklung schaltet. Auch dieser Feinwählerkontakt kann Überschaltwiderstände aufweisen. Ein Problem besteht nun insbesondere beim Umschalten des Vorwählers, d.h., wenn mittels des Vorwählers die Polung der Regelwicklung geändert werden soll. Hierbei wird die Verbindung des Vorwählers mit einem ersten Wicklungsende der Regelwicklung auf eine Verbindung mit dem zweiten Wicklungsende der Regelwicklung umgeschaltet. Dieser Umschaltvorgang wird zwar in der Regel stromlos durchgeführt, dennoch werden sowohl in der Stammwicklung als auch in der Regelwicklung Spannungen induziert, die zusammen mit der kapazitiven Kopplung der Wicklungen zueinander und zur Erde zu einem Lichtbogen und damit zu einer Gaserzeugung beim Umschalten des Vorwählers führen können.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Stufenschalter zu schaffen, der ein zumindest weitgehend gasfreies Umschalten des Vorwählers ermöglicht. Vorzugsweise hat der Vorwähler wenigstens ein bewegbares Schaltelement und zwei Schaltkontakte, die von dem Schaltelement kontaktierbar sind, wobei die elektrische Verbindung das Schaltelement dauerhaft kontaktiert. Das Schaltelement ist regelmäßig mit der Stammwicklung verbunden und die Schaltkontakte mit den beiden Enden der Regelwicklung. Die elektrische Verbindung verbindet somit das Schaltelement des Vorwählers mit der

Stammwicklung und dem Feinwähler. Da der Feinwähler beim Umschalten des Vorwählers das gleiche Ende der Regelwicklung wie das Schaltelement des Vorwählers kontaktiert, führt dies dazu, dass die Trennung des Schaltelements des Vorwählers von dem Schaltkontakt in eine neutrale, nicht kontaktierende Stellung potentialfrei verläuft, und damit ohne die Erzeu- gung eines Lichtbogen und entsprechenden Gaseintrag in ein umgebendes Kühlmedium, z.B. Öl.

Vorzugsweise weist der Vorwähler wenigstens ein Schaltelement auf, das mechanisch oder elektrisch mit wenigstens einem Schaltelement des Koppelschalters gekoppelt ist. Auf diese Weise kann die korrelierte Tätigkeit der beiden Schaltelemente des Vorwählers und des Koppelschalters auf einfache Weise miteinander verknüpft werden, so dass Fehlbedienungen ausgeschlossen werden. So wird vorzugsweise die Kopplung derart konzipiert, dass das Schaltelement des Vorwählers nach dem Schließen des Schaltelements des Koppelschalters in eine Neutralstellung gestellt wird, in der der Vorwähler mit keiner der beiden Enden der Regelwicklung verbunden ist. Dies hat den Zweck, den Vorwähler aus dem gesamten Um- schaltprozess auszuklammern, der nun durch den Feinwähler selbst realisiert wird.

Weiter ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Kopplung derart konzipiert, dass das Schaltelement des Koppelschalters nach dem Schließen des Schaltelements des Vorwählers öffnet. Wenn am Ende der Umschaltung das Schaltelement des Vorwählers mit dem anderen Ende der Regelwicklung kontaktiert wird, auf welches der Feinwähler vorher umgeschaltet hat, wird somit automatisch der Koppelschalter geöffnet.

Wie bereits oben erwähnt, kann das gasfreie Schalten des Feinwählers durch einen an sich bekannten Lastumschalter erfolgen. Es ist auch möglich, einen Feinwähler ohne Lastumschalter zu verwenden, der in einer Ebene schaltet. Dieser hat üblicherweise einen Feinwählerkontakt mit Überschaltwiderständen, um auf diese Weise ein gasfreies Umschalten von einer Anzapfung zur nächsten zu gewährleisten. Er kann jedoch statt oder zusätzlich zu den Überschaltwiderständen auch mit einem oder mehreren Vakuumschaltern versehen sein. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass sich der Lastumschalter oft in einem eigenen öl- und gasdichten Gefäß befindet. Vorzugsweise hat der Lastumschalter wenigstens einen Überschaltwiderstand, um die Übergangsphase des Umschaltens von einer Anzapfung zur nächsten unterbrechungsfrei zu machen. Hierdurch bleibt die Regelwicklung mit der Stammwicklung kontaktiert, so dass kei- ne Spannungen z.B. durch die kapazitive Ankopplung der Regelwicklung relativ zu Stammwicklung auftreten können. Vorzugsweise kann der Feinwählern ein Lastumschalter haben, wie er in der DE 10 2009 060 132 beschrieben ist. Dies ermöglicht gasfreie Schaltvorgänge des Feinwählers. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Stufenschalter, d.h. der Vorwähler und/oder der Feinwähler als Drehschalter ausgebildet. Eine derartige Anordnung hat sich für Leistungstransformatoren, die insbesondere im Bereich der Stromversorgung Verwendung finden, als vorteilhaft herausgebildet. Wenn mehrere Phasen eines Transformators gleichzeitig geschaltet werden sollen, können die entsprechenden Phasen in unterschiedlichen Ebe- nen des Drehschalters hintereinander angeordnet werden. So lassen sich beispielsweise alle drei Phasen eines Drehstroms gleichzeitig schalten.

Vorzugsweise ist der Stufenschalter, d.h. der Vorwähler und/oder der Feinwähler, als Schnappschalter ausgebildet, was kurze Schaltvorgänge ermöglicht und die Übergangszeit des Schaltens von einer Anzapfung zur nächsten reduziert.

Vorzugsweise ist der Vorwähler als Wender ausgebildet, dessen Schaltelement zur Verbindung mit der Stammwicklung konzipiert ist und dessen beide Schaltkontakte zur Kontaktie- rung der beiden Enden der Regelwicklung konzipiert sind. Ein derartiger Vorwähler ist schal- tungstechnisch sehr einfach zu realisieren und außerdem zuverlässig.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Regeltransformator mit wenigstens einer Stammwicklung und wenigstens einer Regelwicklung der vorstehend beschriebenen Art, in welchem Regeltransformator die Regelwicklung mehrere Anzapfungen aufweist, die von dem Fein- Wähler beschaltbar sind, und in welchem der Vorwähler die Regelwicklung in gewünschter mit der Stammwicklung verbindet.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Umschalten des Vorwählers eines Stufenschalters in einem Regeltransformator der vorstehend beschriebenen Art wird folgende Abfolge von Schritten durchgeführt: a) der Feinwähler wird, falls erforderlich, auf die Endposition des Vorwählers (nachfolgend kurz: Wender) an der Regelwicklung gefahren. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sich der Feinwähler auf dem gleichen Potential befindet wie der Wender, wenn der Koppelschalter geschlossen wird. Ist dies nicht der Fall, so kann es zu einem Kurzschluss entsprechend der Potentialdifferenz zwischen dem Ende der Regelwicklung kommen, an welchem der Wender kontaktiert und der Anzapfung, in welcher sich der Stufenschalter gerade befindet.

Der Koppelschalter wird für das Umschalten des Vorwählers von seiner offenen Normalstellung in eine geschlossene Umschaltstellung geschaltet. Da der Koppelschalter nur für das Umschalten des Vorwählers bzw. Wenders geschlossen wird, wird die geschlossene Stel- lung auch Umschaltstellung genannt wird.

Der Vorwähler wird nun in eine nicht kontaktierende Neutralstellung geschaltet. Da die Regelwicklung über den Feinwähler mit der Stammwicklung verbunden ist und die Umschaltung mittels des Feinwählers durchgeführt werden soll, muss der Vorwähler in die nicht kontaktie- rende Neutralstellung gebracht werden, da andernfalls eine Potentialdifferenz zwischen dem Wender und dem Feinwähler auftritt, die über die elektrische Verbindung und den Koppelschalter kurz geschlossen würde. Nun wird der Feinwähler über alle Anzapfungen der Regelwicklung auf das andere Ende der Regelwicklung durchgeschaltet. Dieses Durchschalten erfolgt, wie bereits erwähnt, mittels der eventuell vorhandenen Hilfskontakte oder mittels ei- nes an sich bekannten Lastumschalters zumindest weitgehend gasfrei. Wenn der Stufenschalter die andere Endposition an der Regelwicklung erreicht hat, wird auch der Vorwähler auf die neue Endposition geschaltet. Hierbei liegt der Vorwähler aufgrund des geschlossenen Koppelkontakts auf dem gleichen Potential wie der Feinwähler. Nun wird der Koppelschalter wieder in seine Normalstellung geöffnet. Hiermit ist die lichtbogen- und gasfreie Umschaltung des Vorwählers abgeschlossen.

Um das Verfahren zu vereinfachen, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Schaltelement des Vorwählers mit dem Schaltelement des Koppelschalters gekoppelt ist, um damit die Abfolge der Betätigung von Wender und Koppelschalter zu automatisieren und damit fehlerfrei zu machen. Auf diese Weise können sich auch die Schaitzeiten, zum Beispiel die Zeiten einstellen lassen, in denen beide Schaltelemente geschlossen sind, bevor eines der beiden Schaltelemente wieder öffnet. Durch die Kopplung können somit auch Totzeiten bei den Schaltvorgängen minimiert werden. Selbstverständlich kann auch eine elektrische oder elektronische Steuerung für die Betätigung der Schaltelemente des Wenders und/oder des Koppelschalters verwendet werden. Die obigen Ausführungsformen der Erfindung sind in beliebiger Weise kombinierbar.

Die Erfindung wird nun beispielsweise anhand der schematischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Stufenschalters eines Regeltransformators mit Stammwicklung und Regelwicklung, welcher Stufenschalter einen Vorwähler, Feinwähler, Lastumschalter und Koppelschalter aufweist, Fig. 2a-f eine Serie von Schaltbildern zur Verdeutlichung des Umschaltens des Vorwählers mit Hilfe des Feinwählers, z.B. in einem Regeltransformators aus Fig.

1.

Der Regeltransformator 10 enthält eine Stammwicklung 12 und eine Regelwicklung 14 mit mehreren Anzapfungen 16. In dem Regeltransformator 10 ist ein Stufenschalter 17 angeordnet, der aus einem Vorwähler 20 und einem Feinwähler 18 besteht. Der Feinwähler 8 wiederum besteht aus Feinwählerkontakten 32, 34 und einem Lastumschalter 24, der zwischen den Feinwählerkontakten 32, 34 umschaltet. Der Vorwähler 20 ist als Wender ausgeführt. Der Vorwähler 20 verbindet die Regelwicklung 14 mit der Stammwicklung 12 in gewünschter Polarität, und der Feinwählerl 8 wählt über die Feinwählerkontakte 32, 34 die zu beschaltenden Anzapfungen 16 der Regelwicklung 14 vor, wobei das Umschalten zwischen den Feinwählerkontakten 32, 34 in diesem Ausführungsbeispiel über den Lastumschalter 24 erfolgt. Die Stammwicklung 12 ist mit dem Schaltelement 22 des Vorwählers 20 verbunden, während dessen Schaltkontakte 21 , 23 mit den Enden der Regelwicklung 14 verbunden sind. Das Schaltelement 22 des Vorwählers 20 verbindet somit wahlweise eines der beiden Enden der Regelwicklung über die Schaltkontakte 21 , 23 mit der Stammwicklung 12 oder es verbleibt in einer nicht kontaktierenden Neutralstellung, wie dies in Fig. 2c und 2d gezeigt ist.

Der Feinwählerl 8 ist über einen Lastumschalter 24 mit einer Lastableitung 28 verbunden. Der Lastumschalter 24 verfügt über einen Gleitschalter, der die beiden Feinwählerkontakt 32, 34 unter einer kurzen Übergangsphase unter Nutzung von Überschaltwiderständen 30 des Lastumschalters 24 alternierend kontaktiert. Der Lastumschalter 24 enthält somit zwei Über- schaltwiderstände 30, von denen jeweils einer mit jeweils einem Feinwählerkontakt 32, 34 verbunden ist. Auf diese Weise fährt das Gleitschaltelement 26 über vier Kontakte des Last- Umschalters 24, wobei unter Zwischenschaltung der Überschaltwiderstände 30 von einer Anzapfung 16 zur nächsten Anzapfung 16 der Regelwicklung 14 umgeschaltet wird. Vor der eigentlichen Umschaltung im Lastumschalter 24 werden die zu beschaltenden Anzapfungen spannungslos von den Feinwählerkontakten 32, 34 vorgewählt. Mit jedem Umschalten fährt somit das Gleitschaltelement 26 von der dargestellten rechten Endposition im Lastumschalter 24 auf die linke Endposition (gestrichelte Darstellung) und vice versa. Im Lastumschalter 24 können auch andere Bauteile und Schaltfolgen verwendet werden, z.B. Vakuumschaltröhren mit Hilfsschaltern. Weiterhin kann der Stufenschalter 17 auch als sog. Lastwähler ausgebildet sein, bei dem der Feinwähler 18 aus dem Lastumschalter 24 und den Feinwählerkontakten 32, 34 besteht. Hier wird die Vorwahl der zu beschaltenden Anzapfung 16 und die Lastumschaltung in einem Schritt durchgeführt.

Erfindungsgemäß sind nun der Feinwähler 18 über eine elektrische Verbindung 36 mit dem Vorwähler (Wender) 20, vorzugsweise mit dessen Schaltelement 22 verbunden. In dieser Verbindung 36 ist ein Koppelschalter 38 angeordnet, mit welchem sich die Verbindung zwischen der Lastableitung 28 des Lastumschalters 24 und der Stammwicklung 12 unterbre- chen lässt. Das Schaltelement 40 des Koppelschalters 38 ist vorzugsweise über eine mechanische oder elektrische Kopplung 42 mit dem Schaltelement 22 des Wenders 20 gekoppelt, womit deren Tätigkeit synchronisiert werden kann. Das Schaltelement kann als Vakuumschaltröhre oder Schnappkontakt ausgebildet sein. Das Umschalten des Wenders in einem oben beschriebenen Stufenschalter 17 wird in den nachfolgenden Fig. 2a-2f erläutert.

In den Figuren sind identische oder funktionsgleiche Teile mit den identischen Bezugszeichen versehen. Der Lastumschalter 24 ist in den schematischen Zeichnungsabfolgen der Fig. 2a-2f nur sehr schematisch dargestellt. Fig. 2a zeigt die normale Betriebsstellung des Stufenschalters 17, in welchem der Koppelschalter 38 geöffnet ist, so dass die Spannung an der Lastableitung 28 des Lastumschalters 24 der Spannung entsprechend der Anzapfung 16 der Regelwicklung 14 und dem entsprechenden Spannungsanteil der Stammwicklung 12 entspricht. Zum Umschalten des Vorwählers 20, das heißt zum Umschalten der Polarisierung der Regelwicklung 14, wird der Koppelschalter 38 geschlossen (Fig. 2b), wenn der Feinwähler 18 auf der der Kontaktposition des Wenders 20 entsprechenden Wicklungsanzapfung 16 der Regelwicklung 14 liegt. Nun wird das Schaltelement 22 des Wenders 20 in eine nicht kontaktierende neutrale Position geschaltet, wie es in Fig. 2c gezeigt ist. Die Schaltelemente 40 des Koppelschalters 38 und das Schaltelement 22 des Wenders 20 können miteinander gekoppelt sein, so dass das Öffnen und Schließen der Schaltelemente gekoppelt, das heißt zwangsläufig synchronisiert erfolgt. Die Betätigung kann in einer bevorzugten Ausführungsform über ein Getriebe (hier nicht dargestellt), das zwischen Lastumschalter und Wähler angeordnet ist, erfolgen. Weiterhin ist es möglich, dass die Betätigung direkt vom Vorwähler 20 abgegriffen wird. Auf diese Weise ist eine Fehlbedienung der entsprechenden Schaltelemen- te ausgeschlossen. In der in Fig. 2c dargestellten Umschaltphase ist nun die Regelwicklung 14 allein über den Feinwähler 18 und Lastumschalter 24 mit der Stammwicklung 12 verbunden. Nun fährt der Feinwähler 18 mittels der Feinwählerkontakt 32, 34 in Verbindung mit der Betätigung des Lastumschalters 24 an die andere Endposition der Regelwicklung 14, wie es in Fig. 2d dargestellt ist. Der Lastumschalter 24 schaltet dabei immer zwischen den beiden Feinwählerkontakten 32, 34 hin und her, nach dem der Feinwähler die„nächste" Anzapfung vorgewählt hat. Wenn der Feinwähler die Schaltung zum anderen Ende der Regelwicklung 14 durchgeschaltet hat, wird wiederum das Schaltelement 22 des Wenders 20 in Kontaktstellung zu dem unteren Ende der Regelwicklung 14 geschaltet, an dem der Feinwähler 18 und der Lastumschalter 24 anliegen. Da der Wender 20, die Stammwicklung 12 und den Fein- Wähler 18 mit dem Lastumschalter 24 über den geschlossenen Koppelkontakt 38 auf dem gleichen Spannungsniveau liegen, erfolgt auch dieser Umschaltvorgang des Wenders 20 potentialfrei, das heißt ohne Erzeugung eines Lichtbogens und damit gasfrei. Nach dem Umschalten des Wenders gemäß Fig. 2e wird nun wieder der Koppelschalter 38 geöffnet, wie es in Fig. 2f dargestellt ist. Der Regeltransformator 10 hat nun wieder seine normale Betriebs- position erreicht Feinwähler.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden Ansprüche variiert werden. Hierbei können anstatt mechanischer Schaltkontakte wie z.B. Vakuumschaltröhren auch Halbleiterschalt- elementen wie z.B. IGBT ^' s verwendet werden. Diese Halbleiterschaltelemente könne im Feinwähler 18, Lastumschalter 24, Vorwähler 20 und den Feinwählerkontakten 32, 34 zum Schalten eingesetzt werden.