Die Erfindung betrifft einen aus Schaltgetriebe und einer Kontaktanordnung bestehenden Lastumschalter für Stufenschalter von Stufentransformatoren.

Aus der DE 12 07 490 ist ein Lastumschalter bekannt, bei dem feste Kontakte auf einem kreisförmigen Kontaktträger angeordnet sind und die beweglichen Dauer-, Haupt- und Hil skontakte sich auf asymmetrisch gelagerten kreissegmentartigen Kontaktträgern befinden, so daß sich die beweglichen Kontakte auf den festen Kontakten nacheinander abwälzen.

Diese Bauweise ist in vielen Abwandlungen, beispielsweise aus DE 12 21 723 oder DE 12 30 903, bekannt. Allen diesen Kontrukti one ist gemeinsam, daß eine durch die Auslösung eines Energiespeichers angetriebene Schaltwelle kniehebelart g auf nicht zentrisch zur Antriebswelle gelagerte Kontaktarme, -hebel, -Segmente o.a. wirkt.

Diese Konstruktionen verlangen demnach generell eine kinematische Umwandlung der direkten Drehbewegung der Antri eb.swel le.

Dadurch ist zwangsläufig die ^' Öffnungsgeschwindigkeit der Kontakte bei Kniehebelbetätigung besonders am Anfang jeder Schaltbewegung begrenzt und damit auch die maximale erreichbare Scha 11 lei stung . Dies ist der Fall, weil die Stromunterbrechung an den Haupt¬ kontakten des Lastumschalters als besonders bei hohen Stromstärken kritischter Teil des gesamten Umschaltvorganges im ersten Teil der insgesamt zu vollführenden Schaltbewegung erfolgen muß und gerade dabei eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit Voraussetzung für eine sichere Lichtbogenlöschung ist.

Diesen Mangel der bekannten Lastumschalter versucht die aus

DE 12 24 830 bekannte Umschaltanordnung dadurch zu umgehen, daß sowohl die auf einem Außenkreis als auch die auf einem Innenkreis liegenden Haupt- und Hilfskontakte zu- und voneinander bewegbar sind. Durch die gegenseitige Annäherung beider Kontakte jedes Kontaktpaares w rd die Schaltgeschwindigkeit erhöht; die vorgesc lagene Lösung, bei der die Kontakte durch Kurvenscheibe geführt werden, ist edoch mechanisch aufwendig, erfordert eine hohe Fertigungsgenauigkeit und hat sich insgesamt in der Praxis nicht bewährt .

Aus der DE 12 73 677 ist ein weiterer Lastumschalter bekannt, bei dem zur Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit ein zusätzlicher zweiter Sprungschaltmechanismus vorgesehen ist, der auf die zu schaltenden Haupt- und Hilfskontakte wirkt. Diese Anordnung besitzt zahlreiche Hebel- und Gelenkverbindungen und ist ebenfalls zu aufwendig in der Fertigung und zu fehleranfällig im praktischen Betrieb.

Neben dem Nachteil einer begrenzten Anfangsöffnungsgeschwindigkeit der Haupt- und Hilfskontakte haben die bekannten Lastumschalter noch den weiteren gemeinsamen Nachteil, daß durch das nacheinander erfolgende Abwälzen der beweglichen Kontakte auf _. den feststehenden Kontakten die Schaltung des Dauerkontaktes abhängig vom Abbrand des Hauptkontaktes ist, was zu Funktionsschwierigkeiten führt.

Zwar ist es aus DE 19 62 958 bereits bekannt, dies dadurch zu vermeiden, daß der bewegliche Dauerkontakt am benachbarten beweglichen Hauptkontakt schwenkbar gelagert und solcherart unabhängig betätigbar ist, aber auch diese Konstruktion ist aufwendig in der Fertigung und birgt durch die zusätzlichen Schwenk Lagerungen weitere Feh lermög li chkei ten.

Insgesamt stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen neuartigen Lastumscha Lter anzugeben, bei dem durch direkte Ausnutzung der Drehbewegung der vom ausgelösten Energiespeicher betätigten Schaltwelle eine hohe Anfangsöffnungsgeschwind gkeit des jeweiligen Haupt- und Widerstandskontaktes erzielt wird und bei dem weiterhin die Betätigung des leistungslos schaltenden

Dauerkontaktes völlig unabhängig von der Betätigung des Haupt¬ kontaktes und dessen Abbrandes erfolgt.

Diese Aufgabe wi rd durch die im ersten Anspruch aufgeführten Merkmale und deren zweckmäßige Ausgestaltung in den Unteransprüche gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere in fo Lgendem :

Zur Betätigung der beweglichen Kontakte kann die durch die Auslösung eines Energiespeichers erzeugte Drehbewegung direkt verwendet werden, es ist nicht erforderlich, durch Kreissegmente, Lenkhebel, Kniehebel oder ähnliche mechanische Anordnungen diese Drehbewegung in eine kombinierte Abwälzbewegung, bestehend aus einem Rotations- und einem Translationsanteil, umzuwandeln.

Diese gegenüber dem Stand der Technik wesentlich einfachere Kinematik gestattet höhere Anfangsöffnungsgeschwindigkeiten besonders des Hauptkontaktes und damit, wie ausgeführt, höhere Schaltleistungen.

Durch die erfindungsgemäße Kontaktbetätigung ist dennoch eine Einhaltung der Betätigungsreihenfolge unter allen Umständen gewährleistet.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Dauerkontakt jeweils unabhängig von der Bewegung des Haupt konta ktes und dessen Abbrand zwangsgesteuert betätigt und somit ein sicherer Schaltablauf erzielt wird.

Schließlich ist es ein Vortei l der Erfindung, daß sich der Lastumschalter baukastenartig erweitern läßt, indem sich für jede zu schaltende Phase alle Kontakte in einer horizontalen Ebene befinden, wobei mehrere übereinander angeordnete Konta tebenen durch eine einzige vertikale Schaltwelle betätigt werden, d.h. für Ein- und Drei phasen lastumscha Ite r sind keine

unterschiedlichen Kontakt- oder Betätigungsbauteile erforderlich.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Lastumschalters, und zwar in der Ebene a) des Schaltgetriebes und b) einer darüber befindlichen Kontaktanordnung

Fig. 2 zeigt in den Teilen a) und b) die gleiche Anordnung nach Ablauf eines Scha Itseh ri ttes

Fig. 3 zeigt als Detailzeichnung die Betätigung des Dauerkontaktes

Fig. 4 zeigt den vom erfindungsgemäßen Lastumschalter realisierten Schaltablauf beim Auf- und Abwärtsschalten, und zwar a) die vom erfindungsgemäßen Lastumschalter realisierte Schaltung an sich und b) den eigentlichen Schaltablauf

In der in den Fig. 1a bzw. 2a gezeigten Ebene des Schaltgetriebes sind zwei sich kämmende Zahnräder 2, 3 angeordnet, wobei das eine davon, Schaltrad 2, direkt von der Schaltwelle 1, die die Drehbewegung nach Auslösung des hier nicht dargestellten Energiespeichers überträgt, betätigt wird, indem es die Schaltwelle 1 als Achse aufweist.

Zu beiden Seiten des Zahnrades 2 sind mit diesem in Eingriff stehende Zahnräder 4, 5 vorgesehen, analog dazu auf beiden Seiten des Zahnrades 3 mit diesem in Eingriff stehende Zahnräder 6, 7. Auf jedem der Zahnräder befinden sich, fest verbunden, jeweils eine Kurbel mit einem Zapfen 8, 9, 10, 11.

Diese Zapfen 8, 9, 10, 11 sind ihrerseits in Ausnehmungen gebogener zweiseitiger drehbarer Hebel 14, 15 bringbar.

Die Hebel 14, 15 sind mit festen Wellen 12, 13 verbunden und drehbar gelagert, diese reichen vertikal bis in d e ^' darüber befindli che Ebene der Kontaktanordnung und- tragen die Kontakt¬ hebel 16, 19.

Der Drehwinkel <-- _ des Kontakthebels 16, der an seinem freien Ende beidseitige Konta kt stücke 17, 18 trägt, ist durch die Festkontakte 22, 24 begrenzt ; -entsprechend der gleichgroße Drehwinkel C des Kontakthebels 19, der an seinem freien Ende beidseitige Kontaktstücke 20, 21 trägt, durch die Festkontakte 23, 25.

An den den Konta thebeln 16, 19 abgewandten Seiten tragen die Festkontakte 22, 23 weitere Kontakte 32, 33, zwi sehen -denen ein in einem besonderen Drehpunkt 27 gelagerter Dauerkontakt 26 mit einem Drehwinkel ß bewegbar ist.

Betätigt wird der Dauerkontakt 26 durch einen auf dem Zahnrad 4 zu¬ sätzlich angeordneten auf einer Kurbel befindlichen Zapfen 31, der m einem Schieber 34 in Verbindung steht, der seinerseits den Dauerkon¬ takt 26 zwische ^' n seinen festen Kontaktanschlägen 32, 33 hin- und her bewegt. Dabei wird der Schieber 34 durch paarweise an-geordnete Rolle 37, 38 bei seiner linearen Bewegung zwangsgeführt.

Die Funktionsweise des Lastumscha Ite ^' rs ist nun -folgende:

Es wird beisp elsweise zur Erläuterung davon ausgegangen, daß bei einer Schaltung in eine höhere Stufe die nicht dargestellte Antriebswelle den ebenfalls nicht dargestellten Energiespeicher in Uhrzei gern ^" chtung spannt und nach Freigabe der Energiespeicher eine sprungartige Drehbewegung ebenfalls im Uhrzeigersinn auf die Schaltwelle 1 und damit auf das damit verbundene Zahnrad 2 um 90 überträgt; das mit diesem kämmende weitere gleichgroße Zahnrad 3 wird damit ebenfalls um 90° in entgegengesetzter Drehrichtung verdreht. Die untereinander gleichgroßen Zahnräder 4, 5, 6, 7 sind so di ensioniert, daß sie jeweils in der in Fig. 1 angegebenen Drehrichtung eine Bewegung von 180° vollführen

Dabei verschwenkt zunächst der auf dem Zahnrad 6 befindliche Zapfen 10, der in eine Ausnehmung des Hebels 15 eingreift, diesen Hebel 15 in die in Fig. 2 gezeigte Position. Der auf dem Zahnrad 5 befindliche Zapfen 9 läuft leer und gerät schließlich in der in Fig. 2 dargestellten Position des Hebels 15 in Eingriff mit der anderen Ausnehmung des Hebels 15. Gleichzeitig mit diesem Bewegungsablauf läuft der auf dem Zahnrad 4 befindliche Zapfen aus der oberen Ausnehmung des Hebels 14, mit der er sich ursprünglich in Eingriff befand. Der auf dem Zahnrad 7 angeordnete Zapfen 11 greift nach einem zurückgelegten Leerweg in die andere Ausnehmung des Hebels 14 ein und verdreht ihn in die in Fig. 2 dargestellte Lage. Es ist klar ersichtlich, daß zuerst Hebel 15 und erst danach Hebel 14 bei einer Aufwärtsschaltung verstellt werden.

Die Drehungen der Hebel 14, 15 übertragen sich über die fest mit ihnen verbundenen Wellen 12, 13 auf die in der darüber befindlichen Ebene angeordneten Kontakthebel 16, 19.

Kontakthebel 19, der bisher am Festkontakt 21 anlag, wird zuerst zum gegenüberliegenden Festkontakt 23 verschwenkt, anschl eßend wird Kontakthebel 16 vom Festkontakt 24 zum gegenüberliegenden Festkontakt 22 verschwenkt.

Bei einem weiteren Schaltschritt in gleicher Richtung, d.h. bei nochmaliger Drehung der Schaltwelle 1 um 90° in Uhrzeiger¬ richtung, wiederholt sich die Schaltreihenfolge. Zuerst wird durch Zapfen 9 der Hebel 15 wieder in die andere Position entsprechend Fig. 1 gebracht, nachdem Zapfen 8 einen Teil seiner Drehung um 180 leer gelaufen ist, greift er schließlich in den Hebel 14 ein und verdreht ihn ausschließlich ebenfalls wieder in die in Fig. 1 gezeigte andere Endlage. Beim Aufwärtsschalten schaltet also stets Kontaktarm 19 vor dem Kontaktarm 16.

Beim Abwärtsschalten ist es genau umgekehrt. Hierbei bewegt sich die Schaltwelle entgegen dem Uhrzeigersinn, die Dreh¬ bewegungen der Zahnräder kehren sich um und damit wird

jewei ls zuerst Hebel 14 und damit Kontaktarm 16 verschwenkt und erst anschließend, nach einem Leerlauf der Zapfen 9 bzw. 10, der Kontaktarm 19. Die Ableitung der KontakthebeL 16, 19 führt jeweils über überscha l tw derstände 28, 29 zu einem einpoligen Umschalter 30, der direkt von der Antr ebswelle betätigt wird, derart, daß sich seine Schaltstellung bei Drehrichtung der Antriebswelle und damit bei Umkehr der Schaltung von "höher" in "tiefer" und umgekehrt ändert. Der Umschalter 30 ist direkt mit der Ablei.tung verbunden.

Der Dauerkontakt 26 wird durch den Zapfen 31, der sich auf einem weiteren mit dem Zahnrad 4 verbundenen Hebel befindet, über einen Schieber 34, der in Fig.3 dargestellt ist und der in seiner Beweg wiederum durch paarweise angeordnete Rollen 37, 38 zwangsgeführt w um seinen Drehpunkt 26 von der Anlage am Festkontakt 32 zur Anlage am Festkontakt 33 gebracht.

Gemäß einer vorte lhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Kontakthebel 16, 19 und/oder der Dauerkontakt 26 in Längsrichtung zweigeteilt, wobei die beiden Teile sich gegen eine dazwischen angeordnete Druckfeder, in Fig. 1 und 2 sind die Druckfedern 35 36 zwischen den jeweils be den Teilen der. Kontakthebel 16, 19 dargestellt, abstützen und jeweils nur ein Teil der Kontakthebel fest mit der sie betätigenden Welle 12, 13 in Verbindung steht, während der jeweils ändere Teil in Bewegungsrichtung einen Toleranzausg Lei ch gestattet und ein zuverlässiges Anliegen der Kontakte der Kontakthebel an den jwei Ligen Festkonta ten gewährleistet.

Der mit der vorstehend erläuterten beispielha ten Ausführungs¬ form erzielte Schaltablauf ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Man erkennt, daß der Dauerkontakt 26 als erster Kontakt seine alte Kontaktposition verläßt und als letzter die neue Kontaktposition erreicht. Es ist weiterhin ersichtlich, daß der Umschalter 30, der, wie beschrieben, direkt von der Antriebswelle, die in beiden Richtungen drehbar ist, je nach Schaltrichtung "höher" oder "tiefer" seine Position ändert und damit bestimmt, welcher der durch die Kontakthebel 16, 19

schaltbaren Kontakte Haupt- bzw. Widerstandskontakte für die jeweilige Schaltstufe darstellen; damit wird ein gleichmäßiger Abbrand der Kontaktstücke 17, 18 bzw. 20, 21 erzielt.

Die neuen vorteilhaften Wirkungen der Erfindung sind zusammen¬ gefaßt in folgendem zu sehen:

- die Haupt- und Wi derstandskontakte werden direkt durch die Drehung der vom ausgelösten Energiespeicher betätigten Schaltwelle verstellt, d.h. es liegen kinematische Verhältnisse vor, die eine hohe AnfangsschaLtgeschwindi gkei t und damit eine hohe nutzbare Scha It Lei stung gestatten,

- der Dauerkontakt wird völlig unabhängig, also auch unabhängig vom Abbrand der übrigen Kontakte, betätigt; dabei gewährleistet die echanische Zwangssteuerung die sichere Einhaltung des gewünschten zeitlichen Schaltschemas,

- bei Scha Itri chtungsumkehr erfolgt eine Änderung der Schaltreihenfolge der Kontaktarme 16, 19, die in Verbindung mit der Betätigung des Umschalters 30 zu einer Vertauschung der Funktionen des Haupt- und Widerstandsschaltkontaktes und damit zu gleichmäßigem Abbrand aller Kontakte führt.

Das erläuterte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen einpoligen Lastumschalter mit einer Kontaktebene.

Bei mehrpoligen Lastumschaltern sind mehrere, untereinander identische Kontaktebenen übereinander angeordnet; die durch die Hebel 14, 15 betätigten Wellen 12, 13 reichen dann durch alle Kontaktebenen hindurch und verschwenken gleichzeitig entsprechend mehrere Kontaktträger.