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2024-03-14T20:38:34Z

Steuern != Regeln, Formulierungen

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{{Dieser Artikel|behandelt Stufenschalter. Anwendungen für Leistungstransformatoren sind im Artikel [[Stufenschalter für Leistungstransformatoren]] beschrieben.}}

[[Datei:Widerstand-Dekade.svg|mini|Mit Stufenschalter zuschaltbare Widerstände]][[Datei:R decade.jpg|mini|Widerstandsdekade (10 × 1 Ohm) mit zugehörigem Stufenschalter]]
Ein '''Stufenschalter''' ist ein elektrischer [[Schalter (Elektrotechnik)|Schalter]] mit mehreren Schaltstellungen, welcher einen Anschluss mit einem anderen Anschluss verbindet, der durch die Schalterstellung aus einer Gruppe von mehreren Anschlüssen ausgewählt wird. Typische Anwendungen sind die Regelung von [[Elektrische Spannung|Spannungen]] oder die Auswahl eines Signales. Einfache Elektrofahrzeuge und ältere [[Elektrolokomotive]]n benutzen Stufenschalter, um die Zugkraft zu steuern.

== Bauformen und Aufbau ==
Stufenschalter sind als Drehschalter oder als Flachbahnschalter aufgebaut. Der Antrieb erfolgt entweder von Hand, durch [[Elektromotor]]en oder [[Gasexpansionsmotor|Luftmotoren]].

Sie können eine oder mehrere Schaltebenen besitzen, die durch dasselbe Betätigungselement bedient werden. Jede Schaltebene verfügt über einen separaten Anschluss, der mit einer eigenen Auswahl von Anschlüssen verbunden werden kann. Bei einigen Bauarten lässt sich die Anzahl der Schaltstellungen während der Montage konfigurieren.

Die [[Schaltkontakt]]e werden beim Schalten durch [[Nockenwelle|Nocken]] auf einer Schaltwalze bedient oder sie gleiten aufeinander. Bei größeren Leistungen sind die Stufenschalter oft mit Öl isoliert, um das Entstehen von Lichtbögen zu verhindern. [[Stufenschalter für Leistungstransformatoren|Stufenschalter]] von [[Transformator]]en sind meist in dessen Isolierölkreislauf eingebunden.

Stufenschalter werden auch danach unterschieden, wie der Schaltvorgang zwischen zwei Anschlüssen abläuft: Bei ''Break Before Make'' oder abgekürzt ''BBM'' wird die Verbindung zum alten Anschluss unterbrochen, bevor die Verbindung zum nächsten Anschluss erstellt wird, bei ''Make Before Break'' oder abgekürzt ''MBB'' sind kurzzeitig der alte und der neue Anschluss miteinander verbunden. Bei einigen Schaltern wird zwischen zwei benachbarten Stufen kurzzeitig eine Trennstufe geschaltet.

Stufenschalter für große Leistungen verfügen über Lastschaltkontakte, die von den Kontakten zur Auswahl der gewünschten Stufe getrennt sind. Auf diese Weise kann das Schalten der Leistung auf wenige Kontakte konzentriert werden, die aus abbrandfesten Kontaktwerkstoffen gearbeitet sind und mit Funkenkaminen zum Löschen der [[Schaltlichtbogen|Schaltlichtbögen]] versehen sind. Als Kontaktwerkstoffe werden meist [[Kupfer]] oder [[Messing]] verwendet.

Stufenschalter für Kleinsignalanwendungen benötigen besonders korrosionsfeste Kontaktwerkstoffe, oft auch mit geringem Übergangswiderstand. Sie werden meist in [[Gold]] oder [[Palladium]] ausgeführt, bei etwas größeren Strömen auch in [[Silber]]. Andere Kontaktwerkstoffe eignen sich nur in gasdicht gekapselten Schaltern, wo sie vor Umwelteinflüssen geschützt sind. Aufeinander schleifende Kontakte können sich unter geeigneten Bedingungen selbst reinigen.

== Anwendung ==
=== Telefonie ===
Vor der Einführung der digitalen [[Vermittlungsstelle|Vermittlungstechnik]] wurden Stufenschalter als [[Hebdrehwähler|Drehwähler]] und [[Anrufsucher]] in den Vermittlungsstellen genutzt.

=== Spannungs- und Leistungssteuerung ===

==== Stromnetz ====
{{Hauptartikel|Stufenschalter für Leistungstransformatoren}}
Im [[Stromnetz]] dienen Stufenschalter der Steuerung der [[Netzspannung]] von [[Leistungstransformator]]en bei Laständerungen. Die Schalter können die Spannung nur in einem kleinen Bereich beeinflussen und können die [[Regelleistung (Stromnetz)|Netzregelung]] durch Leistungsanpassung der Kraftwerke an den aktuellen Verbrauch nicht ersetzen. Die Schalter sind in das Gehäuse des Leistungstransformators ein- oder in einem separaten Gehäuse angebaut und werden vom Öl des Transformators isoliert.

==== Elektrofahrzeuge ====
[[Datei:CD242tapchanger2011a.jpg|mini|Geöffneter Stufenschalter einer Elektrolokomotive von [[Škoda Vagonka|Škoda]]. Dieser ölisolierte Stufenschalter ist an den Transformator angebaut.]]
Vor dem Einsatz von Leistungselektronik waren Stufenschalter die einzige Möglichkeit, die Spannung an den Fahrmotoren zu steuern. Der Stufenschalter hatte bei Wechselstromfahrzeugen die Aufgabe, die verschiedenen Transformatoranzapfungen mit den Fahrmotoren zu verbinden, bei Gleichstromfahrzeugen waren es die Stufen des [[Vorwiderstand|Vor-]] und [[Bremswiderstand|Bremswiderstandes]].

Meist wird dafür ein Transformator mit mehreren sekundären Anzapfungen verwendet. Das genaue Funktionsprinzip ist im Artikel [[Stufenschalter für Leistungstransformatoren]] beschrieben.
Anstelle eines Stufenschalters kann auch ein [[Gleittransformator]] verwendet werden, um die erwünschte Spannungsänderung zu erreichen. Dieser ist allerdings störungsanfälliger und auch konstruktionsbedingt nicht für sehr hohe Leistungen einsetzbar.

Es werden die folgenden Bauformen unterschieden:
* [[Flachbahnstufenschalter]], auch Schlittenstufenschalter genannt
* Nockenwalzenstufenschalter
* [[Schützensteuerung]] mit elektromagnetischen [[Schütz (Schalter)|Schützen]]
* [[Hüpfersteuerung]] mit [[Elektropneumatische Steuerung|elektropneumatischen]] Schützen
* Hochspannungsstufenschalter, die auf der Primärseite des Transformators angeordnet sind.

Je nach Bedienungsart wird auch zwischen direkten und indirekten Stufenschaltern unterschieden. Beim direkten Stufenschalter wird die Stufe sofort eingestellt. Beim indirekten übernimmt eine elektrische Steuerung das Aufschalten. Die gewünschte Stufe wird nur vorgegeben und von der Steuerung optimiert hochgeschaltet, zum Beispiel, wenn der Strom einen gewissen Wert unterschritten hat. Bei neueren Fahrzeugen werden fast nur noch indirekte Stufenschalter verbaut, die über computerisierte [[Leittechnik]] angesteuert werden.

Ab den 1990er-Jahren wurden elektrische Antriebe ohne Stufenschalter gebaut. Deren Regelung erfolgt durch Leistungselektronik.

==== Kochfeld ====
Im Alltag befinden sich Drehschalter beispielsweise an elektrischen [[Kochfeld]]ern und dienen zum Zuschalten und Gruppieren der Heizelemente.

==== Gleittransformatoren ====
Einphasige Schalter werden an [[Stelltransformator]]en eingesetzt. Bei kleinen Leistungen bis einige Kilowatt werden die Schalter oft mit einem Schleifer gebaut, der direkt die blanken Wicklungsdrähte als Anschlüsse bestreicht. Diese Bauart wird auch als Gleittransformator bezeichnet.

[[Kategorie:Schalter]]
[[Kategorie:Elektrolokomotivtechnik]]

Stufenschalter - Versionsgeschichte

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