<Desc/Clms Page number 1>
. Umschalter für Transformatoren
Für die Umschaltung von Transformatoren unter Last sind viele Lösungen bekanntgeworden, um den Bedingungen nach einem geringen Ausgleichstrom und einer geringen Absenkung der Abgabespannung zu entsprechen. Die Ausführungen der Umschalter mit kurzzeitig eingeschalteten Überbrückungswiderständen weisen den Nachteil auf, dass mit den Schaltern beträchtliche Schaltleistungen bewältigt werden müssen, dass weiters die Spannung sprunghaft geändert wird und endlich, dass eine besonders komplizierte mechanische Ausbildung des Umschalters erforderlich ist, um die einwandfreie Durchführung des Umschaltens unter allen Bedingungen zu sichern. Es ist auch bekannt, an
Stelle der Überschaltwiderstände Drosselspulen zu verwenden, doch bleiben auch dabei die
Schaltleistungen des Umschalters in ihrer Höhe bestehen.
Um die Schaltleistung zu verkleinern, ist vorgeschlagen worden, die beiden umzu- schaltenden Punkte durch regelbare Widerstände mit dem Wurzelpunkt (d. i. bei Umschaltern in der mechanisch einfachsten Ausführung der Dreh- punkt, in allen Fällen aber ein Punkt, der in jeder
Betriebsstellung mit einem der umzuschaltenden
Punkte leitend verbunden ist) des Umschalters zu verbinden und die Umschaltung durch gegen- sinnige Regelung der Widerstände durchzuführen.
Dafür sind aber entweder Umschalter mit einer Vielzahl von Kontakten oder stufenlos regelbare z. B. elektrolytische Widerstände notwendig. Die erste Ausführung gibt eine komplizierte Bauart des Umschalters, während im anderen Falle die mit elektrolytischen Widerständen verbundene Nachteile, wie Unbeständigkeit des Elektrolyten und Angriff auf die mit ihm in Berührung stehenden
Teile, In Kauf genommen werden müssen.
Des weiteren ist es aus der deutschen Patentschrift Nr. 549246 bekannt, die gegensinnig zu regelnden Widerstände nicht unmittelbar, sondern über je einen Transformator in den Stromkreis zu schalten. In der norwegischen Patentschrift
Nr. 62616 sind ferner Anordnungen beschrieben) bei dener durch Gleichstromvormagnetisierung stetig regelbare Drosselspulen, die mit dem einen
Pol untereinadcr und mit der zum Verbraucher führenden Leitung und mit dem anderen Pol dauernd mit je immer der gleichen Anzapfung eines Transformators verbunden sind, zur stetigen Regelung der Verbraucherspannung dienen.
Auch zur Lastumschaltung bei Stufentransformatoren hat man bereits gegensinnig regelbare Drosselspulen vorgesehen und zwar verwendete man nach der österreichischen Patentschrift Nr. 104 329 Drosselspulen mit verschiebbarem Eisenkern und z. B. nach der deutschen Patentschrift Nr. 647965 Drosselspulen mit einer verschiebbaren, etwa nur aus einem zylindrischen Kurzschlussring bestehenden Sekundärwicklung.
Beide Anordnungen haben aber den Nachteil, dass zur Verschiebung von Eisenkern bzw. Kurzschlusswicklung ein Mechanismus vorzusehen ist, der wegen der auf diese Teile wirkenden beträchtlichen und mit 100 Hz pulsierenden elektromagnetischen bzw. elektrodynamischen Kräfte sehr kräftig sowie möglichst starr und vibrations- frei sein muss.
Die Erfindung betrifft wie die beiden letztgenannten Patentschriften eine mit gegensinnig geregelten Drosselspulen arbeitende Lastumschalteinrichtung für Stufentransformatoren, vermeidet jedoch den angeführten Nachteil durch Verwendung der an sich bekannten Regelung der Drosselspulen mittels Gleichstromvormagnetisierung.
Die Fig. 1-3 dienen zur Erläuterung der Erfindung und ihrer Ausgestaltungen. Zunächst sei das in Fig. 1 schematisch dargestellte einfache Ausführungsbeispiel beschrieben.
M ist der Wurzelpunkt des Umschalters, der über die Wicklungen D 1 und D 2 der regelbaren Eisendrosseln mit den umzuschaltenden Punkten K und L verbunden ist. Jede der beiden Drosseln trägt eine Gleichstromwicklung d 1 bzw. d 2, welche über Schalter k 1 mit je einer Gleichstromquelle Ug, bzw. Ug, in Verbindung stehen.
Ist, wie in der Figur gezeichnet, der Schalter k geschlossen, so ist die Wicklung d 1 erregt und die
Induktivität der Wicklung D 1 auf ihren kleinsten
Wert geregelt. Der Strom fliesst vom Punkt K praktisch ungehemmt zum Punkt M. Die ganze
Stufenspannung zvischen K und L liegt an der
Wicklung D 2. Wird jetzt der Schalter 1 ge- schlossen, so sinkt die Induktivität der Wicklung
D 2. Es beginnt ein Ausgleichstrom zu fliessen und sobald der Schalter k geöffnet wird steigt die
Induktivität der Wicklung D 1, so dass der Strom
<Desc/Clms Page number 2>
von K auf L übertragen wird. An Stelle der sonst erforderlichen Umschalter im Hauptkreis sind die Schalter k und 1 im Hilfskreis getreten, welche bloss die Leistung der Erregerwicklung d 1 und d 2 zu schalten haben.
Die von den Schaltern k und 1 zu bewältigenden Schaltleistungen werden besonders klein, wenn man für die beiden Eisendrosseln Kerne mit annähernd rechteckiger Magnetisierungslinie verwendet. Bei solchen Kernen genügt eine geringe Erregung, um den Sättigungszustand zu erreichen und weiters ist im Sättigungszustand fast keine Flussänderung vorhanden, so dass die auftretende Restinduktivität und der dann verbleibende Spannungsabfall an der vom Hauptstrom durchflossenen Wicklung sehr klein wird.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 besteht noch die Möglichkèît- einer induktiven Kopplung der Wechselstrom-mit den Gleichstromwicklungen, weshalb es auch erforderlich ist, für jede der Gleichstromwicklungen eine eigene Gleichstromquelle vorzusehen, um eine Kopplung der beiden Drosseln über die beiden Gleichstromwicklungen zu verhindern. Dieser Mangel kann dadurch beseitigt werden, dass jede Eisendrossel durch zwei Eisendrosseln ersetzt wird, deren Wechselstrom- wicklungen gleichsinnig und deren Gleichstrom- wicklungen gegensinnig in Reihe geschaltet sind.
Es heben sich dann nicht nur die in den Gleich- stromwicklungen vom Wechselstrom indu- zierten Spannungen auf, sondern auch umge- kehrt die von den Schaltvorgängen im Gleich- stromkreis in die Wechselstromwicklungen über- tragenen induktiven Stösse. Diese Anordnung erlaubt es auch, die beiden Systeme von Gleichstromwicklungen zueinander parallel zu schalten, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. An Stelle der Drosseln D 1 und D 2 treten jetzt die Drosselsysteme D 11 und D 12 bzw. D 21 und D 22 sowie die entsprechenden Gleichstromwicklungen d 11
EMI2.1
kann mit dieser Anordnung die Schaltleistung der Kontakte in dem Gleichstromkreis noch weiter vermindern, wenn man in Reihe mit der Parallelschaltung der Gleichstromwicklungen eine Glättungsdrossel G schaltet.
Diese Drosselspule hält dann für eine gewisse Zeit den Summengleichstrom konstant. Wird nun der Schalter 1 geschlossen, so tritt in ihm nur der halbe Gleichstrom auf und ebenso hat der Schalter k nur den halben Gleichstrom zu unterbrechen. Eine weitere Verbesserung wird durch Anordnung eines Kondensators C parallel zu den Gleichstromwicklungen erreicht. Dadurch ist der Einschaltstrom für den Schalter 1 angenähert Null. Die Übertragung des Gleichstromes von den Wicklungen d 11 und d 12 auf die Wicklungen d 21 und d 22 erfolgt in Form einer Schwingung und wird der Schalter k gerade eine halbe Periode der aus dem Kondensator und den Gleichstromwicklungen gebildeten Eigenfrequenz nach dem Schliessen des Schalters I geöffnet, so hat auch er nur einen verschwindenden Strom zu unterbrechen.
Bei den bisher geschilderten Anordnungen kann die Bereitstellung der zusätzlichen Gleichstrom-' quelle Schwierigkeiten machen, besonders da entweder die Isolation zwischen Wechselstromund Gleichstromwicklungen auf jeder Drosselspule für die volle Spannung, auf der sich der Umschalter gegebenenfalls befindet, ausgebildet werden muss, oder die Gleichstromquelle selbst isolierend ausgebildet ist. Dies lässt sich dadurch vermeiden, dass als Gleichstromquelle ein Gleich- hchtersystem verwendet wird, welches von der Stufenspannung selbst gespeist wird.
Die Erfindung ermöglicht es auch, noch einen weiteren Nachteil aller bekannten Umschalter zu beseitigen. Bei den bekannten Einrichtungen ist nämlich nach Beginn der Umschaltung der weitere Ablauf nur durch den mechanischen Antrieb gesichert und es war daher notwendig, besondere Antriebe, wie z. B. Federkraftspeicher, vorzusehen, um ein Stehenbleiben in einer Zwischenstellung mit Sicherheit zu vermeiden.
Es kann nun der Umschalter so ausgebildet werden, dass nach Einleitung des Umschaltvorganges dieser sich von selbst zwangsläufig zu Ende führt, unabhängig davon, ob irgendeine Antriebskraft weiterhin wirkt oder nicht, u. zw. durch ère derartige Ausbildung der Sättigungskreise, dass ein Stromanstieg in dem einen Kreis zwangsläufig eine Stromverminderung in dem anderen Kreis mit sich bringt. Bis zu einem gewissen Grad ist dies bereits bei den geschilderten
Ausführungen mit Glättungsdrossel und Parallel- kondensator der Fall.
Sobald nämlich in der
Schaltung nach Fig. 2 der Schalter I geschlossen wird, spielt sich ein Ausgleichsvorgang zwischen den beiden Wicklungssystemen ab, so dass nach einer Halbwelle der Eigenfrequenz die vorher ge- sättigten Drosseln D 11 und D 12 stromlos sind, während die Drosseln D 21 und D 22 Strom führen und somit der Laststrom vom Punkt Kauf den Punkt L umgeschaltet ist. Es ist allerdings) dann notwendig, den Schalter k rechtzeing zu öffnen, damit die "Umschaltung nicht neuerlich im umgekehrten Sinne vor sich geht.
Ein weiterer Fortschritt lässt sich erzielen, wenn für den Ablauf des Umschaltvorganges nicht die i an einer Glättungsdrosse ! oder dem Parallelkondensator auftretende Spannung, sondern die jeweils an einem Drosselsystem auftretende Wechselspannung herangezogen wird. Eine Ausführung dieser Art zeigt Fig. 3, wobei die Drosselsysteme der Einfachheit halber durch je eine Drosselspule ersetzt sind. Die Gleichstromwicklungen jeder Eisendrossel werden über ein Gleichrichtersystem bzw. von der an der anderen Eisendrossel liegenden Wechselspannung gespeist.
Der Umschaltvorgang spielt sich in folgender Weise ab : Angenommen, der Strom fliesst über die Wicklung D 1, dann liegt die gesamte Stuftaspannung an der Wicklung D 2, welche über g 1 die Wicklung d 1 speist und damit die Vorsättigung für die Drossel D 1 sicherstellt. Der Schalter k ist geschlossen. Wird nun der Schalter'l geschlossen, so ändert sich an dem
<Desc/Clms Page number 3>
Zustand nichts, da ja die Spannung an D 1 zu klein ist, um die Drossel D zur Sättigung zu bringen. Wird aber der Schalter k geöffnet. so wird der Sättigungsstrom der Drossel D 1 unterbrochen.
Die Spannung an D 1 steigt an, die Drossel D 2 wird gesättigt, solange bis der Laststrom von L über D 2 zu M fliesst und der Umschaltvorgang vollendet ist. Es genügt also, durch Schliessen von 1 und Öffnen von k den Umschaltvorgang einzuleiten, der dann selbsttätig und unabhängig von jedem Antrieb zu Ende geführt wird. Besonders günstig ist es weiterhin, auf den Drosseln Hilfswicklungen anzubringen, deren Spannungen nach Gleichrichtung zur Speisung der Sättigungwicklungen verwendet werden.
Es ist auch bei den geschilderten Anordnungen möglich, die Drosselspulen nur für kurzzeitigen Betrieb auszulegen und sie durch im Hauptkreis liegende Schalter vor der Umschaltung einzu- schalten bzw. nach der Umschaltung ausschalten und überbrücken zu lassen, wobei alle diese
Schalter praktisch lastlos schalten bzw. nur den
Magnetisierungsstrom der Drosseln zu unter- brechen haben und die besonderen Vorteile der
Erfindung erhalten bleiben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lastumschalteinrichtung für Stufentrans- formatoren, bestehend aus zwei Eisendrosseln in
Spannungsteilerschaltung, dadurch gekenn- zeichnet, dass die beiden Eisendrosseln durch Gleichstromvormagnetisierung im entgegengesetzten Sinne regelbar sind.