Die Erfindung betrifft eine Umschaltanordnung für Lastumschalter und für Lastwähler gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Eine solche Umschaltanordnung ist aus der DE-OS 25 20 670 bekannt.

Diese bekannte Umschaltanordnung weist zwei in zwei Richtungen bewegliche, die Lastableitung von dem einen auf den anderen Stufenkontakt umschaltende, Schaltkontakte au£ von denen einer als Hauptschaltkontakt und der andere als Widerstandsschaltkontakt dient, wobei im stationären Zustand beide am gleichen Stufenkontakt anliegen. Die beweglichen Schaltkontakte sind dabei starr miteinander gekoppelt und auf einem gemeinsamen Kontaktträger angeordnet und werden durch die Bewegung des gemeinsamen Kontaktträgers auch gemeinsam betätigt. Abhängig von der Schaltrichtung läuft jeweils wechselnd einer der Kontakte vor, ur. : ^' der jeweils andere folgt nach.

Jeder der beweglichen Schaltkontakte ist in Reihe zu einem mechanischen Seriekontakt geschaltet, wobei die beiden Seriekontakte sowohl gleichzeitig als auch einzeln mit der Lastableitung verbindbar sind. Diese wahlweise Verbindung erfolgt durch einen beweglichen mechanischen Trenn- bzw. Umschaltkontakt.

Weiterhin ist bei dieser bekannten Anordnung ein Kraftspeicherantrieb vorgesehen, der bei seiner Auslösung sowohl die beiden beweglichen, mechanisch miteinander gekoppelten Schaltkontakte bewegt als auch den Trennkontakt betätigt.

Diese bekannte Umschaltanordnung hat mehrere Nachteile.

Zum einen erfordert sie zwangsläufig einen mechanischen Trennkontakt;

Vakuumschaltröhren, die besonders wegen ihrer Abbrandfreiheit und der daraus resultierenden Vermeidung der Verschmutzung des sie umgebenden Mediums sowie wegen ihrer hohen erreichbaren Schaltzahlen vorteilhaft sind, können für die bekannte

Umschaltanordnung nicht verwendet werden.

Zum anderen wechseln bei der bekannten Umschaltanordnung je nach Schaltrichtung die

Schallkontakte ihre mechanische Funktion von voreilend in nacheilend bzw. umgekehrt; der

Schaiiablauf ändert sich mit der Schaltrichtung. Es müssen demnach beide Schaltkontakte vom Kraftspeicher gemeinsam betätigt werden, zusätzlich muß vom Kraftspeicher auch noch - wie erläutert - der mechanische Trennkontakt, der die jeweilige Verbindung zur

Lastableitung herstellt, mit betätigt werden, so daß sich insgesamt eine komplizierte Kinematik und ein notwendigerweise mechanisch aufwendiger Kraftspeicher ergeben.

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine Umschaltanordnung der eingangs genannten Gattung anzugeben, die sowohl für Lastunischalter als auch für Lastwähler anwendbar ist, die den Einsatz von Vakuumschaltröhren im Haupt- als auch im Widerstandszweig gestattet und die einfache kinematische Verhältnisse aufweist und damit nur einen unkomplizierten, gleichartig in beiden Auslöserichtungen arbeitenden und nur einen immer gleichen Schaltschritt realisierenden Kraftspeicher zur Betätigung möglichst weniger Umschaltmittel aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im ersten Patentanspruch aufgeführten technischen Mittel gelöst. Die Unteransprüche beinhalten besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Besonders vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Umschaltanordnung ist, daß mit ihr die geringst mögliche Schaltleistungsbeanspruchung erzielt wird. Dadurch ist es möglich, als Sicherheitseinrichtung gegen den möglichen und statistisch nicht vorhersehbaren Ausfall einer Vakuumschaltröhre eine mechanische Serien-Notschaltstrecke vorzusehen, die zudem bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Umschaltanordnung für einen Lastwähler ohnehin vorhanden ist und die auf besonders einfache Weise durch eine an sich bekannte optoelektronische Lichtbogenerfassung mit Leistungsschalter- Auslösung im Ansprechfall überwacht werden kann.

Weiterhin kann durch die geringe Schaltleistungsbeanspruchung der erfindungsgemäßen Umschaltanordnung deren Aufbau mit kleineren und entsprechend preisgünstigen Vakuumschaltröhren erfolgen.

Besonders vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Umschaltanordnung ist weiterhin, daß durch die getrennte Betätigung des Hauptschaltkontaktes einerseits und des Widerstandsschaltkontaktes andererseits ein großer Schaltweg zur Verfügung steht, was hinsichtlich des Abstandes der Kontaktelemente und damit der erreichbaren Spannungsfestigkeit sowie auch hinsichtlich der Wiederverfestigungsspannung bei Inanspruchnahme der Notschaltstrecke von Bedeutung ist.

Charakteristisch für die erfindungsgemäße Umschaltanordnung ist, daß - unabhängig von der Schaltrichtung und damit von der Bewegungs-(Dreh-)richtung des Antriebes - stets der Hauptschaltkontakt sprungartig betätigt vorausläuft.

Aus der DE-PS 756 435 ist es zwar prinzipiell bereits bekannt, daß beim Richtungswechsel der Kontaktbewegung der Stufenwählerkontakte der an den Uberschaltwiderstand angeschlossene Wählerkontakt den anderen "überholt", jedoch smd bei dieser bekannten Lösung beide Stufenwählerkontakte, d.h. Wählerarme, mechanisch miteinander und mit dem Antrieb gekoppelt; das "Überholen" erfolgt entweder mechanisch durch einen Leergang im Antriebsgetriebe oder elektrisch durch zwei zusätzhche Umschalter, die die Zuordnung, d.h. Beschaltung der Stufenwählerkontakte bei Drehrichtung- mkehr, vertauschen. Bei der erfindungsgemäßen Umschaltanordnung sind dagegen beide Kontaktarme völhg unabhängig voneinander bewegbar: Der Hauptschaltkontakt wird durch den ausgelösten Kraftspeicher sprungartig zum neuen Festkontakt bewegt, der Widerstandsschaltkontakt folgt anschließend mit behebig wählbarer Geschwindigkeit.

Aus der WO94/02955 ist es für Lastwähler zwar ebenfalls bereits bekannt, daß zwei Wählerarme unabhängig voneinander und ohne mechanische Kopplung bewegbar sind. Bei dieser Lösung wählt der Widerstandskontakt langsam und kontinuierlich, von der Antriebswelle angetrieben, während des Aufzuges eines Kraftspeichers den neuen Festkontakt vor, und der Schaltkontakt folgt sprungartig dieser Bewegung nach Auslösung eines Kraftspeichers. Die dort beschriebene Anordnung ist jedoch lediglich für Lastwähler geeignet. Darüber hinaus ist bei dieser bekannten Anordnung für Lastwähler eine hohe Schaltleistungsbeanspruchung zu verzeichnen, die zusätzhche, über eine mechanische Notschaltstrecke hinausgehende, Maßnahmen erforderlich macht, um trotz der Unwägbarkeiten statistischer Ausfa-lwahrscheihlichkeiten von Vakuumschaltröhren eine ausreichende Sicherheit zu gewährleisten. Bei den in Rede stehenden Schaltbeanspruchungen ist es bei solchen bekannten Anordnungen etwa erforderlich, im Lastzweig eine Reihenschaltung von zwei Vakuumschaltröhren vorzusehen, die zweckmäßigerweise gleichzeitig betätigt werden. Dies erhöht einerseits den Schaltungsaufwand, zum anderen sind auch zusätzhche mechanische Mittel zur gleichzeitigen Betätigung beider Vakuumschaltröhren erforderlich.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Umschaltanordnung als Teil eines

Lastumschalters

Fig. 2 zeigt diese erste erfindungsgemäße Umschaltanordnung als Teil eines

Lastwählers

Fig. 3 zeigt bei dieser ersten Umschaltanordnung die erforderlichen Schaltschritte von einer Spannungsstufe auf eine andere

Fig. 4 zeigt für diese erste Umschaltanordnung das zugehörige Schaltdiagramm für eine mehrmahge Stufenschaltung.

Fig. 5 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Umschaltanordnung als Teil eines

Lastumschalters

Fig. 6 zeigt bei dieser zweiten Umschaltanordnung die erforderlichen Schaltschritte von einer Spannungsstufe auf eine andere

Fig. 7 zeigt eine dritte erfindungsgemäße Umschaltanordnung als Teil eines

Lastumschalters

Fig. 8 zeigt bei dieser dritten Umschaltanordnung die erforderlichen Schaltschritte von einer Spannungsstufe auf eine andere und wieder zurück

Fig. 9 zeigt für diese dritte Umschaltanordnung das zugehörige Schaltdiagramm.

Die Schaltabläufe der ersten erfindungsgemäßen Umschaltanordnung sind unabhängig davon, ob diese Umschaltanordnung als Teil eines Lastumschalters oder als Teil eines Lastwählers wirkt, prinzipiell gleich.

Der einzige Unterschied besteht darin, daß beim Lastwähler mehrere Schaltungen in der gleichen Schaltrichtung, d.h. z.B. von n über n+1 nach n+2, möglich sind, während dies beim Lastumschalter elektrisch zwar ebenfalls der Fall ist, mechanisch jedoch bei jeder Schaltung zwischen nur zwei Positionen gewechselt, d.h. die Schaltrichtung geändert wird.

Die in der Fig. 1 dargestellte Umschaltanordnung weist feste Stufenkontakte, A, B auf, die auf bekannte Weise über einen Stufenwähler mit Anzapfungen n, n+1, n+2,...der Stufenwicklung in Verbindung stehen.

Zwischen diesen festen Stufenkontakten A, B schaltet die eigentliche Umschaltanordnung. Diese besteht aus einem Hauptschaltkontakt SKM, der über eine erste Vakuumschaltzelle SKV mit der gemeinsamen Ableitung verbunden ist, sowie aus einem unabhängig davon und ohne mechanische Kopplung bewegbaren Widerstandsschaltkontakt HKM, der über eine Reihenschaltung aus einer zweiten Vakuumschaltzelle HKV und einem Uberschaltwiderstand R ebenfalls mit der gemeinsamen Ableitung verbunden ist. Ferner sind in diesem Ausführungsbeispiel vorteilhafterweise Dauerhauptkontakte DHK^, DHKß vorgesehen, die im stationären Betrieb den Laststrom führen und damit die Umschaltanordnung entlasten.

Zur Funktion der Umschaltanordnung sind diese Dauerhauptkontakte jedoch nicht unbedingt erforderlich, der Laststrom kann - bei entsprechender Dimensionierung der Vakuumschaltzellen - auch vom mechanischen Hauptschaltkontakt SKM und der in Reihe geschalteten ersten Vakuumschaltzelle SKV, die im stationären Betrieb geschlossen bleibt, geführt werden.

Fig. 2 zeigt diese erste Umschaltanordnung als Bestandteil eines Lastwählers, auch hierbei sind die Dauerhauptkontakte nicht zwingend notwendig; auf die Unterschiede bei der Betätigung der Umschaltanordnung als Bestandteil eines Lastumschalters einerseits und eines Lastwählers andererseits wurde bereits hingewiesen.

Die Fig. 3 zeigt bei der ersten Umschaltanordnung die erforderlichen Schaltschritte von einer Spannungsstufe auf eine andere. Diese Schaltschritte sind unabhängig davon, ob die Umschaltung von einer niedrigeren zu einer höheren Spannungsstufe erfolgt oder umgekehrt. Die einzelnen Schaltschritte sind dabei mit 1 bis 11 bezeichnet. Schaltschritt 1: Grundstellung; DHK^ führt den Laststrom Schaltschritt 2: DHKA hat geöffnet, der Hauptschaltkontakt SKM und die erste

Vakuunaschaltröhre SKV haben den Laststrom übernommen Schaltschritt 3: Die erste Vakuumschaltröhre SKV hat geöffnet, der Laststrom fließt über den Widerstandsschaltkontakt HKM, die zweite

Vakuumschaltröhre HKV und den Uberschaltwiderstand R Schaltschritt 4: Der Hauptschaltkontakt SKM verläßt nach Auslösung eines

Kraftspeichers schnell den festen Stufenkontakt n bzw. A Schaltschritt 5: Der Hauptschaltkontakt SKM hat den neuen festen Stufenkontakt n+1 bzw. B erreicht Schaltschritt 6: Die erste Vakuumschaltzelle SKV schließt und schaltet den Laststrom auf den festen Stufenkontakt n+1 bzw. B; über die noch geschlossene

zweite VakuumschaltzeUe HKV und den Uberschaltwiderstand R fließt lediglich noch der Ausgleichsstrom

Schaltschritt 7: Die zweite VakuumschaltzeUe HKV öffnet und unterbricht damit den

Ausgleichsstrom Schaltschritt 8: Der Widerstandsschaltkontakt HKM verläßt den festen Stufenkontakt n bzw. A und folgt dem Hauptschaltkontakt SKM in der Bewegung auf den neuen festen Stufenkontakt n+1 bzw. B nach

Schaltschritt 9: Der Widerstandskontakt HKM hat den neuen festen Stufenkontakt n+1 bzw. B erreicht

Schaltschritt 10: Die zweite VakuumschaltzeUe HKV schließt Schaltschritt 11: Der Dauerhauptkontakt DHKß schließt und übeir-immt den Laststrom; die AusgangssteUung ist wieder erreicht, und die Umschaltanordnung ist zur erneuten Schaltung bereit.

Es ist ersichtlich, daß dadurch, daß keine Addition von Last- und Ausgleichsstrom stattfindet, nur eine geringe Schaltleistungsbeanspruchung vorhegt.

Fig. 4 zeigt das zugehörige Schaltdiagramm für diese ersten Umschaltanordnung für eine mehrmalige Stufenschaltung von n nach n+1, dannach n+2 und anschließend zurück nach n+1 für eine Umschaltanordnung gemäß Fig. 2. Dieses Schaltdiagramm gut auch für die in Fig. 1 dargesteUte Anordnung, bei der, wie oben erläutert, mechanisch jedoch nur jewehs zwischen den beiden festen Stufenkontakten A und B gewechselt wird.

Es ist hierbei ersichthch, daß, unabhängig davon, ob auf eine höhere oder eine niedere Spannungsstufe umgeschaltet wird, stets der Hauptschaltkontakt SKM schneU vorläuft und der Widerstandsschaltkontakt HKM schneU nachgefühlt wird.

Es ist dabei demnach erforderüch, den vorlaufenden Hauptschaltkontakt SKM schneU durch einen ausgelösten Federkraft- oder sonstigen Energiespeicher zu betätigen. Der nachlaufende Widerstandsschaltkontakt HKM könnte theoretisch auch langsam bzw. kontinuierlich nachgefühlt werden, doch käme dann gerade einer der Vorteüe der Erfindung, die einfache Überwachung der Vakuumschaltröhren durch eine mechanische Notschaltstrecke nämlich, nicht zum Tragen. Diese Notschaltung ist nur beim schneUen Nachführen des Widerstandsschaltkontaktes HKM reahsierbar. Diese schneUe Bewegung des nachlaufenden Widerstandsschaltkontaktes HKM ist mittels eines zweiteiligen Kraftspeichers oder zweier miteinander gekoppelter Kraftspeicher möghch, derart, daß nach Auslösung eines ersten Kraftspeichers und Bewegung des Hauptschaltkontaktes SKM mit

zeithcher Verzögerung ein zweiter Kraftspeicher ausgelöst wird, der den Widerstandsschaltkontakt HKM nachfuhrt.

Fig. 5 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Umschaltanordnung, die spezieU für Lastumschalter, bei denen - wie erläutert - nur zwischen den beiden festen Stufenkontakten A und B gewechselt wird, ausgestaltet ist. In besonders vorteilhafter Weiterbüdung der Erfindung bestehen hierbei Hauptschaltkontakt SKM als auch Widerstandsschaltkontakt HKM jeweüs aus zwei miteinander gekoppelt betätigbaren Einzelunterbrechungskontakten SKMA, SK-Mß bzw. HKM - , HKMg, wobei jeweüs ein Einzelunterbrechungskontakt SKMA, HKMß mit dem ersten festen Stufenkontakt A elektrisch verbunden ist und der jeweüs andere Einzelunterbrechungskontakt SKMjj, HKMß mit dem anderen festen Stufenkontakt B elektrisch verbunden ist.

Bei der hier beschriebenen Weiterbüdung der Erfindung findet also jeweüs eine Doppelunterbrechung statt; dadurch wird auf einfache Weise spezieU bei Lastumschaltern ein Umschalten ermöglicht, in dem nur einfache Unterbrecher, Kontaktbrücken o.a. als mechanische S ehalt elemente erforderlich sind.

Fig. 6 zeigt den dazugehörigen Umschaltvorgang. Es ist ersichtlich, daß hierbei entsprechende permanent vorhandene Verbindungen zur Lastableitung durch die jeweiligen Einzelunterbrechungskontakte jeweüs nur geschlossen oder unterbrochen werden.

Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Umschaltanordnung. Auch diese Aus-Shrungsform ist spezieU für Lastumschalter ausgebüdet, bei denen wiederum die Umschaltung nur zwischen zwei festen Stufenkontakten A und B erfolgt. Die weiter oben beschriebenen Einzelunterbrechungskontakte SKM^, SKMß des Hauptschaltkontaktes SKM als auch die Einzelunterbrechungskontakte HKM^, HKMß des Widerstandsschaltkontaktes HKM werden hierbei durch zwei Wechselschalter SI und S2 beschaltet. Der erste Wechselschalter SI schließt wahlweise den Einzelunterbrechungskontakt SKM^ oder den Einzelunterbrechungskontakt SKMjj. Hierbei findet also eine Doppelunterbrechung durch vier Einzelunterbrechungskontakte auf, die auf besonders einfache Weise mit nur zwei Wechselschaltern SI, S2 beschaltbar sind.

Fig. 8 zeigt den dazugehörigen Umschaltvorgang von dem festen Stufenkontakt A auf den festen Stufenkontakt B und wieder zurück. Es ist zu erkennen, daß auch bei dieser Ausführungsform der Hauptschaltkontakt den neuen festen Stufenkontakt B erreicht, d.h. diesen mit der Lastableitung L direkt verbindet, bevor der Widerstandsschaltkontakt den

bisherigen festen Stufenkontakt A verläßt, d.h. dessen bisherige Verbindung über den

Uberschaltwiderstand R mit der Lastableitung L unterbricht.

Es ist weiterhin zu erkennen, daß bei aUen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung die Bewegung bzw. Betätigung von Hauptschaltkontakt einerseits und

Widerstandsschaltkontakt andererseits ohne mechanische Kopplung erfolgt.

Auch bei den letztgenannten Ausführungsfoπnen ist es dariiberhinaus möghch, zusätzhche

Dauerhauptkontakte vorzusehen, die in den stationären Zuständen die Dauerstromführung übernehmen.