BR112018075735B1

BR112018075735B1 - Alterador de derivação em carga adaptado para comutação linear, método para comutar o alterador de derivação em carga, uso de um alterador de derivação em carga e sistema para regulação de tensão

Info

Publication number: BR112018075735B1
Application number: BR112018075735-7A
Authority: BR
Inventors: Stina Bertilsson
Original assignee: Hitachi Energy Switzerland Ag
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2023-04-25
Also published as: EP3258475A1; WO2017216153A1; CN109313997B; CN109313997A; BR112018075735A8; BR112018075735A2; EP3258475B1

Abstract

A presente invenção refere-se a um alterador de derivação em carga (33) adaptado para comutação linear compreendendo: - um seletor de derivação (34) incluindo uma primeira parte de seletor (36) tendo uma pluralidade de primeiros contatos estacionários (38) para conexão com um enrolamento de regulação (40) e dois contatos móveis (VA, HA) adaptados para conexão aos contatos estacionários e uma segunda parte de seletor (42) tendo uma pluralidade de segundos contatos estacionários (44) para conexão com o enrolamento de regulação e dois contatos móveis (VB, HB) adaptados para conexão com os segundos contatos estacionários; - um comutador desviador (16) conectado ao seletor de derivação para proporcionar alteração de derivação; e - dois seletores de mudança (46, 48) conectados entre o comutador desviador (16) e o seletor de derivação (34) e dispostos para selecionar entre a conexão do comutador desviador com a primeira parte de seletor e conexão do comutador desviador com a segunda parte de seletor.

Description

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se ao campo de regulação de energia e, em particular, a alteradores de derivação em carga e regulação de tensão de transformadores de energia por meio de alteradores de derivação em carga.

Antecedentes da Invenção

[0002] Alteradores de derivação são usados para controlar a tensão de saída de um transformador através do fornecimento da possibilidade de ligar ou desligar voltas adicionais em um enrolamento de transformador. O alterador de derivação compreende um conjunto de contatos estacionários que são conectáveis a várias derivações de um enrolamento de regulação de um transformador, onde as derivações estão localizadas em diferentes posições no enrolamento de regulação. Um alterador de derivação compreende ainda pelo menos um contato móvel que é conectado a um coletor de corrente em uma extremidade e conectável a um dos contatos estacionários em outra ex-tremidade. Ao ligar ou desligar as diferentes derivações, o número efetivo de voltas do transformador pode ser aumentado ou diminuído, regulando, assim, a tensão de saída do transformador.

[0003] Os alteradores de derivação estão em carga, ou seja, operando enquanto o transformador está energizado ou descarregado, ou seja, operando enquanto o transformador não está energizado. Para evitar altas correntes de circulação entre a nova e a antiga derivação, enquanto as duas derivações estão conectadas, muitos alteradores de derivação incluem um dispositivo desviador, pelo qual um grande re- sistor de transição pode ser conectado entre a antiga e a nova derivação durante o evento de troca de derivação. Em um alterador de derivação do tipo desviador, a conexão elétrica entre os contatos estacionários e um contato externo é normalmente formada por um comutador desviador em conjunto com um seletor de derivação. Um alterador de derivação do tipo comutador de derivação compreende um comutador desviador e um seletor de derivação. O seletor de derivação é usado para selecionar a derivação para a qual a corrente de carga deve ser transferida, enquanto o comutador desviador é usado para realizar a comutação da corrente de carga da derivação atualmente conectada à derivação selecionada pelo seletor de derivação.

[0004] O transformador possui um enrolamento principal e um enrolamento de regulação conectado ao enrolamento principal. O enrolamento de regulação inclui as derivações. Os enrolamentos de regulação no transformador podem ser conectados ao enrolamento principal de maneiras diferentes, fornecendo diferentes tipos de regulação. Por exemplo, os enrolamentos podem ser dispostos para regulação linear, regulação de mais e menos e regulação bruta.

[0005] A Figura 1 mostra um exemplo de regulação linear dos enrolamentos do transformador. Os enrolamentos compreendem um enrolamento principal 1 e um enrolamento de regulação 2 ligado ao enrolamento principal. O enrolamento de regulação 2 está provido de uma pluralidade de derivações 3 ligadas a diferentes partes do enrolamento de regulação. Cada uma das derivações 3 é conectada ao contato estacionário de um alterador de derivação. O alterador de derivação tem um contato móvel 4 para conexão aos contatos estacionários e consequentemente com as derivações 3. O contato móvel 4 está sendo mo-vido entre os contatos estacionários para conectar diferentes derivações 3 e, desse modo, escolhendo o número de voltas conectadas do enrolamento de regulação. A disposição linear é geralmente usada em transformadores de energia com faixas reguladoras moderadas até um máximo de 20%. As voltas derivadas são adicionadas em série com o enrolamento principal e mudam a relação do transformador. A posição nominal pode ser qualquer uma das posições de derivação. A conexão linear é normalmente possível até 18 posições. Uma vantagem com a regulação linear é a baixa perda de carga. No entanto, uma desvantagem com a regulação linear é a faixa de regulação limitada.

[0006] A Figura 2a mostra um exemplo de um alterador de derivação em carga da técnica anterior 10 adaptado para regulação linear tendo uma faixa de regulagem de 18 posições. Assim, o alterador de derivação em carga 10 pode ser adequadamente ligado a um enrolamento de regulação 12 tendo 18 derivações. O alterador de derivação em carga 10 compreende um seletor de derivação 14 e um comutador desviador 16 conectado ao seletor de derivação 14 e configurado para comutar entre um primeiro ponto de conexão x e um segundo ponto de conexão v. O seletor de derivação 14 compreende dois coletores de corrente na forma de um primeiro anel de contato H17 e um segundo anel de contato V17 dispostos em diferentes níveis verticais. O primeiro ponto de conexão x é conectado ao primeiro anel de contato V17 e o segundo ponto de conexão v é conectado ao segundo anel de contato H17. O seletor de derivação 14 tem 18 contatos estacionários 19 dados no. 1 - 18 e dois contatos móveis denotados V e H. Os contatos estacionários 19 estão dispostos a uma distância dos anéis de contato em diferentes direções radiais, e os contatos móveis V e H são dispostos rotativos em torno dos anéis de contato e adaptados para conectar eletricamente contatos estacionários 19, um de cada vez, com os anéis de contato V17, H17.

[0007] O contato móvel V é móvel entre os contatos estacionários 19 denotados com números ímpares, e o contato móvel H é móvel entre os contatos estacionários 19 com números pares. Os contatos es- tacionários 19 com números ímpares estão dispostos em um primeiro plano horizontal e os contatos estacionários 19 com números pares estão dispostos num segundo plano horizontal disposto a uma distância vertical do primeiro plano. Os contatos móveis V, H estão dispostos em diferentes níveis verticais. Os contatos móveis V e H estão dispostos para fazer contato elétrico com os contatos estacionários 19. Cada um dos contatos estacionários 19 é conectado eletricamente a uma das derivações 1' - 18' do enrolamento de regulação 12.

[0008] A Figura 2b mostra uma tabela incluindo, para cada uma das 18 posições, informações sobre qual dos contatos móveis é usado na posição, qual dos contatos estacionários está conectado ao contato móvel na posição, e a posição do comutador desviador na posição. Por exemplo, na posição 1, o contato móvel V é eletricamente conectado ao contato estacionário 1, e o comutador desviador 16 é conectada ao primeiro ponto de conexão x. Na posição 2, o contato móvel H é eletricamente conectado ao contato estacionário 2 e o comutador des- viador 16 é conectada ao segundo ponto de conexão v.

[0009] A Figura 3 mostra um exemplo de regulação de mais - menos de enrolamentos do transformador. Um seletor de mudança 5 é disposto entre o enrolamento principal 1 e o enrolamento de regulação 2 de modo que o enrolamento principal 1 seja conectado a uma posição mais ou a uma posição menos do enrolamento de regulação, dependendo da posição do seletor de comutação. O contato móvel 4 está em movimento entre os contatos estacionários para ligar diferentes derivações 3 e, desse modo, escolhendo o número de voltas ligadas do enrolamento de regulação. O número de voltas conectadas é selecionado por comutação da conexão entre as posições mais e menos do enrolamento de regulação e subindo e descendo entre as deriva-ções. Com regulagem de mais-menos, o enrolamento de regulação é adicionado ou subtraído do enrolamento principal de modo que a faixa de regulagem possa ser duplicada, ou o número de derivações possa ser reduzido. Durante a operação de comutação, o enrolamento de regulação é desconectado do enrolamento principal. Uma vantagem com a regulagem mais-menos é a grande faixa de regulagem, normalmente até 35 posições. No entanto, uma desvantagem com a regulação mais-menos é que grandes perdas de carga podem ocorrer. Este é particularmente o caso em uma posição com um número mínimo de voltas efetivas.

[00010] A Figura 4a mostra um exemplo de um alterador de derivação em carga 24 da técnica anterior, adaptado para regulação mais / menos com uma faixa de regulação de 23 posições. Partes iguais ou correspondentes nas figuras são indicadas com números iguais. O alterador de derivação em carga 24 pode ser conectado apropriadamente a um enrolamento de regulação 26 tendo treze derivações 27. O alterador de derivação em carga 24 compreende um seletor de derivação 28 e um comutador desviador 16 compreendendo um primeiro ponto de conexão x e um segundo ponto de conexão v para conexão ao seletor de derivação 28. O alterador de derivação em carga 24 compreende ainda um seletor DE mudança 5 conectado entre o enrolamento de regulação 26 e o seletor de comutador 28. O seletor de derivação 28 possui 12 contatos estacionários 30 números 1 - 12 e dois contatos móveis V e H. Os contatos estacionários com números ímpares são dispostos em um primeiro plano horizontal, e os contatos estacionários com números pares são dispostos em um segundo plano horizontal a uma distância do primeiro plano. O contato móvel V é móvel entre os contatos estacionários 30 com números ímpares, isto é, números 1, 3, 5, 7, 9, 11 e os contatos móveis H são móveis entre os contatos estacionários 30 com números pares, isto é, números 2, 4, 6, 8, 10, 12. Os contatos estacionários números 1-11 estão eletricamente ligados às derivações 1 '- 11' do enrolamento de regulação, o contato estacionário 12 é ligado eletricamente a uma derivação 32' do enrolamento principal, e o seletor de mudança 5 está configurado para comutar entre uma primeira posição (20-21) em que a derivação 32' do enrolamento principal está conectada a uma parte superior do enrolamento de regulação, isto é, a derivação número 21’ do enrolamento de regulação, e uma segunda posição (20-22) onde a derivação 32’ do enrolamento principal está conectada a uma parte inferior do enrolamento de regulação, ou seja, a derivação número 21' do enrolamento de regulação.

[00011] A Figura 4b mostra uma tabela incluindo, para cada uma das 23 posições, informações sobre o estado do comutador 5, qual dos contatos móveis é usado na posição, qual dos contatos estacionários é conectado ao contato móvel na posição, e a posição do comutador desviador na posição. Por exemplo, na posição número 1, o estado do comutador 5 é 20 - 21, o contato móvel V está eletricamente ligado ao contato estacionário número 1, e o comutador desviador 16 está ligado ao primeiro ponto de ligação x. Na posição número 12, o comutador 5 comuta para outro estado, isto é, entre 20 - 21 e 20 - 22, o contato móvel H é ligado eletricamente ao contato estacionário no. 12, que está ligado à derivação 32’ do enrolamento principal, e o comutador desviador 16 está ligado ao segundo ponto de ligação v.

[00012] Muitos clientes valorizam as baixas perdas de carga, tanto por razões econômicas de longo prazo quanto por razões ambientais. Os transformadores HVDC geralmente possuem uma faixa de regulação grande, normalmente de 25 a 35 posições. As perdas de carga são avaliadas em uma posição próxima à posição menos. Atualmente, a maioria dos transformadores HVDC é fornecida com regulação de mais / menos que tem maiores perdas de carga próximo às posições menos comparado com as regulamentações lineares ou brutas. A regulação é frequentemente colocada perto do núcleo. Conexão linear não é possível devido à faixa de regulação limitada. A regulação bruta muitas vezes não é possível por razões dielétricas ou é muito cara, já que a regulação precisa de dois enrolamentos.

[00013] Uma solução para este problema é revelada em um livro escrito por Dr-Axel Kramer com o título "ON-LOAD TAP-CHANGERS FOR POWER TRANSFORMERS", publicado em 2014, ISBN 978-3931954-47-5, capítulo 5.1.2, página 198-199. Um seletor de derivação que permite a regulagem linear de até 35 posições é descrevedo no livro. No livro, propõe-se dobrar os níveis de contato do seletor, o que significa duplicar o número de contatos fixos e móveis em comparação com o design padrão do seletor. Assim, quase o dobro do número de pontos de conexão do seletor para a conexão ao enrolamento regulador pode ser alcançado. Uma sequência de comutação sucessiva dos contatos estacionários empilhados é realizada dividindo o ângulo de operação padrão da engrenagem Geneva pela metade e usando dois contatos móveis do seletor de derivação elétrica e mecanicamente acoplados escalonados por este ângulo. Comparada a uma conexão mais / menos, esta solução garante menores perdas de carga. No entanto, esta é uma solução complexa com dois seletores conectados a um eixo mecânico. Uma desvantagem desta solução em comparação com outras soluções lineares é que a distância entre os contatos eletricamente adjacentes é relativamente pequena devido ao fato de que uma posição cega é adicionada entre os contatos fixos. Uma pequena distância entre os contatos leva a uma redução da tensão.

[00014] O documento US3250864 descreve um alterador de derivação em carga adaptado para comutação linear. O alterador de derivação em carga inclui duas partes do seletor conectadas em série e dispostas para aumentar a faixa de regulação.

Objeto e Sumário da Invenção

[00015] É um objetivo da presente invenção ultrapassar, pelo me- nos em parte, os problemas acima, e proporcionar a regulação de tensão de transformadores de energia com uma grande faixa de regulação e baixas perdas de carga.

[00016] De acordo com um aspecto da invenção, este é conseguido por um alterador de derivação em carga como definido na reivindicação 1.

[00017] De acordo com a invenção, o alterador de derivação em carga compreende um seletor de derivação com pelo menos duas partes do seletor de derivação e os seletores de mudança estão dispostos para selecionar qual das partes do seletor está conectada ao comutador desviador. Assim, é possível fornecer uma regulação linear com o dobro de posições que um comutador de derivação linear tradicional. Tradicionalmente, os seletores de derivação lineares têm no máximo 18 ou 22 posições. Ao ligar os seletores de derivação da técnica anterior de acordo com a invenção, é possível conseguir uma ligação linear com até 35 posições.

[00018] Durante uma primeira metade da faixa de regulação, os dois seletores de mudança conectam os cabos do comutador desvia- dor à primeira parte seletora na unidade seletora. Assim, o alterador de derivação usa a primeira parte do seletor para conectar o enrolamento de regulação do transformador ao comutador desviador durante a primeira metade da faixa de regulação. Quando o alterador de derivação atingiu a posição mais alta da primeira parte do seletor, os sele- tores de mudança comutam para conectar o comutador desviador à segunda parte do seletor na unidade seletora. Durante a última metade da faixa de regulação, os dois seletores de mudança conectam os cabos do comutador desviador à segunda parte do seletor na unida de seletora. Assim, o comutador de derivação usa a segunda parte do seletor para conectar o enrolamento de regulação ao comutador des- viador durante a última metade da faixa de regulação.

[00019] O benefício usando conexão linear em comparação com a conexão mais / menos é a menor perda nas posições menos. Isso também pode diminuir a necessidade de equipamento de resfriamento. A invenção é particularmente útil para transformadores de corrente contínua de alta tensão de tamanho médio (HVDC), e diminuirá as perdas no transformador em posição nominal com mais de 10% em comparação com a conexão mais-menos.

[00020] O benefício do uso de conexão linear em comparação com a regulação fina bruta é que a regulação fina bruta precisa de dois enrolamentos de regulação e nem sempre é possível empregar por causa das sensibilidades dielétricas entre os dois enrolamentos e as limitações do fluxo de vazamento.

[00021] Um benefício adicional é que um seletor de derivação linear monofásico pode ser alcançado conectando-se um seletor de derivação trifásico mais / menos tradicional de uma nova maneira. Normalmente, os seletores de mudança são conectados entre o enrolamento de regulação e o seletor de derivação. De acordo com a invenção, os seletores de mudança estão conectados entre o comutador desviador e as partes do seletor de derivação. É fácil recondicionar um comutador de derivação trifásico mais ou menos para um alterador de derivação linear de acordo com a invenção. Como um alterador de derivação com seletores de comutação e comutador desviador são componentes padrão, não é necessário muito trabalho para implementar a invenção.

[00022] Um seletor de mudança é um comutador configurado para comutar entre uma primeira e uma segunda posição.

[00023] De acordo com uma modalidade da invenção, os seletores de mudança são configurados para se deslocarem entre uma primeira e uma segunda posição, e a primeira parte do seletor é ligada ao comutador desviador quando os seletores de mudança estão na primeira posição e a segunda parte seletora é conectada ao comutador desvia- dor quando os seletores de mudança estão na segunda posição. Pode ser vantajoso mover os seletores de mudança de forma síncrona para obter uma solução mais confiável.

[00024] De acordo com uma modalidade da invenção, o comutador desviador é configurado para comutar entre um primeiro ponto de conexão x e um segundo ponto de conexão v, e um primeiro dos seleto- res de comutação é conectado ao primeiro ponto de conexão x e um segundo dos seletores de mudança estão conectados ao segundo ponto de conexão v.

[00025] De acordo com uma modalidade da invenção, cada um dos seletores de comutação é configurado para comutar entre a conexão do comutador desviador aos contatos móveis da primeira parte do se- letor e a conexão do comutador desviador com os contatos móveis da segunda parte do seletor. Cada um dos seletores de mudança é conectado a um dos contatos móveis da primeira parte do seletor e a um dos contatos móveis da segunda parte do seletor.

[00026] De acordo com uma modalidade da invenção, um dos sele- tores de mudança é configurado para comutar entre a conexão do primeiro ponto de conexão do comutador desviador a um dos contatos móveis da primeira parte do seletor e a conexão do primeiro ponto de conexão do comutador desviador a um dos contatos móveis da segunda parte do seletor, e o outro do seletor de mudança é configurado para mudar entre a conexão do segundo ponto de conexão do comutador desviador a um dos contatos móveis da primeira parte do seletor e a conexão do segundo ponto de conexão do comutador desviador a um dos contatos móveis da segunda parte do seletor.

[00027] De acordo com uma modalidade da invenção, cada um dos seletores de mudança é um comutador de duas vias tendo três pontos de conexão, e um primeiro dos pontos de conexão é eletricamente conectado ao comutador desviador, um segundo dos pontos de conexão é eletricamente conectado a um dos contatos móveis da primeira parte do seletor, e um terceiro dos pontos de conexão é eletricamente conectado a um dos contatos móveis da segunda parte do seletor, e os seletores de mudança estão dispostos para comutar entre a conexão elétrica do comutador desviador com os contatos móveis da primeira parte do seletor, e conectando eletricamente o comutador desviador aos contatos móveis da segunda parte do seletor. Com um comutador de duas vias entende-se um dispositivo configurado para, mediante um comutador de comando, ligar eletricamente um primeiro ponto de conexão a um segundo ponto de conexão e conectando o primeiro ponto de conexão a um terceiro ponto de conexão.

[00028] De acordo com uma modalidade da invenção, o alterador de derivação em carga compreende uma terceira parte do seletor que tem um contato estacionário para ligação ao enrolamento de regulação, em que a terceira parte do seletor está ligada ao comutador des- viador e está desviando os seletores de mudança durante a comutação entre a primeira e a segunda parte do seletor. Esta modalidade torna possível comutar entre a primeira e a segunda partes do seletor sem romper a corrente. Quando o alterador de derivação atingir a última posição da primeira parte do seletor, o comutador desviador é conectado à terceira parte do seletor enquanto os seletores de mudança estão mudando para a segunda parte do seletor. Da mesma maneira, quando o alterador de derivação atingir a primeira posição da segunda parte do seletor, o comutador desviador é conectado à terceira parte do seletor enquanto os seletores de mudança estão comutando de volta para a primeira parte do seletor.

[00029] De acordo com uma modalidade da invenção, cada uma das primeira e segunda partes do seletor tem pelo menos 9 contatos estacionários. Esta modalidade permite a regulação linear até 19 posições.

[00030] De acordo com uma modalidade da invenção, cada uma das primeira e segunda partes do seletor tem pelo menos 13 contatos estacionários. Esta modalidade permite a regulação linear até 27 posições.

[00031] De acordo com uma modalidade da invenção, cada uma das primeira e segunda partes do seletor tem pelo menos 17 contatos estacionários. Esta modalidade permite a regulação linear até 35 posições.

[00032] De acordo com outro aspecto da invenção, este objetivo é conseguido por um método para comutar o alterador de derivação em carga como definido na reivindicação 10.

[00033] O método compreende: - comutação dos dois seletores de mudança de modo que o comutador desviador seja conectado à primeira parte do seletor, - movimentação, repetidamente, dos contatos móveis da primeira parte do seletor para conectar aos contatos estacionários da primeira parte do seletor; - comutação dos dois seletores de mudança de modo que o comutador desviador seja conectado à segunda parte do seletor, - movimentação, repetidamente, dos contatos móveis da segunda parte do seletor para conectar aos contatos estacionários da segunda parte do seletor.

[00034] Os contatos móveis de ambas as partes do seletor podem ser movidos ao mesmo tempo, no entanto, apenas uma das partes do seletor será conectada galvanicamente ao comutador desviador e transportará a carga em qualquer ponto específico no tempo.

[00035] De acordo com uma modalidade da invenção, o comutador desviador é conectado a um contato estacionário de uma terceira parte do seletor enquanto os seletores de comutação estão alternando entre a primeira e a segunda partes do seletor.

[00036] O alterador de derivação em carga de acordo com a invenção pode ser usado para a regulação de tensão linear de um transformador de energia.

[00037] De acordo com um outro aspecto da invenção, este objetivo é alcançado pelo sistema para regulação de tensão de um transformador como definido na reivindicação 13.

[00038] O sistema compreende um transformador tendo um enrolamento principal e um enrolamento de regulação dotado de uma pluralidade de derivações e conectado ao enrolamento principal em série, e um alterador de derivação de acordo com a invenção conectado às derivações do enrolamento de regulamentação.

[00039] De acordo com uma modalidade da invenção, um contato do comutador desviador é conectado ao enrolamento principal. Os benefícios desta modalidade é que o enrolamento de regulação estará eletricamente mais próximo do enrolamento principal, e é possível colocá-los fisicamente mais próximos um do outro. Assim, o duto entre o enrolamento de regulação e o enrolamento principal pode ser reduzido.

[00040] De acordo com uma modalidade da invenção, o enrolamento principal está ligado a uma extremidade do enrolamento de regulação.

[00041] Pode ser vantajoso combinar o alterador de derivação de acordo com a invenção com regulação de polarização para reduzir o número de cabos a partir do enrolamento de regulação.

Breve Descrição dos Desenhos

[00042] A invenção será agora explicada mais de perto pela descrição de diferentes modalidades da invenção e com referência às figuras anexas.

[00043] A figura 1 mostra um exemplo de regulação linear da técnica anterior de enrolamentos de transformador.

[00044] A figura 2a mostra um exemplo de um alterador de derivação em carga da técnica anterior adaptado para regulação linear.

[00045] A figura 2b mostra uma tabela que ilustra possíveis posições de regulação do alterador de derivação em carga da figura 2a.

[00046] A figura 3 mostra um exemplo de regulação de mais / menos da técnica anterior de enrolamentos de transformador.

[00047] A figura 4a mostra um exemplo de um alterador de derivação em carga da técnica anterior adaptado para regulação mais / menos.

[00048] A figura 4b mostra uma tabela que ilustra possíveis posições de regulação do alterador de derivação em carga da figura 4a.

[00049] A figura 5a mostra um alterador de derivação em carga adaptado para regulação linear de acordo com uma modalidade da invenção.

[00050] A figura 5b mostra uma tabela que ilustra possíveis posições de regulação do alterador de derivação em carga da figura 5a.

[00051] A figura 6 mostra um sistema para regulação de tensão compreendendo um enrolamento de transformador e um alterador de derivação de acordo com uma modalidade da invenção.

Descrição Detalhada de Modalidades Preferidas da Invenção

[00052] A Figura 5a mostra um alterador de derivação em carga de uma fase 33 adaptado para regulação linear de acordo com uma modalidade da invenção. O alterador de derivação em carga 33 compreende um seletor de derivação 34. O seletor de derivação 34 é usado para selecionar para qual derivação de um enrolamento de transformador que a corrente de carga deve ser transferida. O seletor de derivação 34 inclui uma primeira parte do seletor 36, tendo uma pluralidade de primeiros contatos estacionários 38 para conexão a um enrolamento de regulação 40 e dois contatos móveis VA e HA adaptados para conectar aos contatos estacionários 38. O seletor de derivação 34 também inclui uma segunda parte do seletor 42 tendo uma pluralidade de segundos contatos estacionários 44 para conexão ao enrolamento de regulação 40 e um primeiro e um segundo contatos móveis VB, HB adaptado para ligação aos contatos estacionários 44. Nesta modalidade, cada uma das primeira e segunda partes do seletor 36, 42 tem 11 contatos estacionários para ligação ao enrolamento de regulação 40 do transformador. O enrolamento de regulação 40 do transformador tem um conjunto de derivações, e cada um dos contatos fixos 38, 44 é conectável a uma das derivações do enrolamento de regulação 40. Nesta modalidade, o enrolamento de regulação 40 tem 23 derivações 1' - 23'. O enrolamento de regulação 40 é mostrado na figura 5a para fins ilustrativos, e normalmente não é visto como uma parte do alterador de derivação.

[00053] O alterador de derivação em carga 33 também compreende um comutador desviador 16. O comutador desviador 16 é projetado para fazer parte da conexão elétrica entre o transformador e um contato de conexão 54 do alterador de derivação. O comutador desviador 16 está ligado ao seletor de derivação 34 para proporcionar mudança de derivação. O comutador desviador pode ser operado sequencialmente para realizar uma operação de comutação entre duas derivações do enrolamento de regulação 40. O comutador desviador 16 é usado para realizar a comutação da corrente de carga da derivação atualmente conectada a uma derivação selecionada pelo seletor de derivação 34. O comutador desviador 16 é conectado entre o contato de conexão 54 e o seletor de derivação 34. O comutador desviador 16 compreende um primeiro ponto de conexão x para conexão elétrica a um coletor de corrente do seletor, um segundo ponto de conexão v para conexão elétrica a outra coletor de corrente do seletor de derivação e um terceiro ponto de conexão para conexão elétrica ao contato de conexão 54 do alterador de derivação.

[00054] O alterador de derivação em carga 33 compreende um primeiro seletor de mudança 46 e um segundo seletor de mudança 48 conectado entre o comutador desviador 16 e a primeira e a segunda partes do seletor 36, 42. Os seletores de mudança 46, 48 estão dispostos para selecionar entre ligar o comutador desviador 16 à primeira parte do seletor 36 e ligar o comutador desviador 16 à segunda parte do seletor 42. Adequadamente, os seletores de mudança 46, 48 são comutados de forma síncrona. No entanto, os seletores de mudança também podem ser movidos de forma independente. Cada um dos se- letores de mudança 46, 48 pode ser um comutador de duas vias tendo três pontos de conexão 50A, 50B, 50C e 52A, 52B, 52C. Isso significa que os seletores de mudança são configurados para alternar entre conectar eletricamente um primeiro ponto de conexão a um segundo ponto de conexão e conectar o primeiro ponto de conexão a um terceiro ponto de conexão. Neste caso, os primeiros pontos de conexão 50A, 52A são eletricamente conectados ao comutador desviador 16, os segundos pontos de conexão 50B, 52B são eletricamente conectados a um dos contatos móveis VA, HA da primeira parte do seletor 36 e terceiros pontos de conexão 50C, 52C são eletricamente conectados a um dos contatos móveis VB, HB da segunda parte do seletor 42. Os seletores de mudança 46, 48 são dispostos para comutar entre a conexão elétrica do comutador desviador 16 aos contatos móveis VA, HÁ da primeira parte do seletor e conexão elétrica do comutador desvia- dor aos contatos móveis VB, HB da segunda parte do seletor.

[00055] O primeiro ponto de conexão 50A do primeiro seletor de mudança 46 é estacionário conectado ao ponto de conexão x do comutador desviador 16. O primeiro ponto de conexão 52A do segundo seletor de mudança 48 é estacionário conectado ao ponto de conexão v do comutador desviador 16. Cada um dos seletores de mudança 46, 48 compreende um braço móvel tendo uma extremidade conectada ao primeiro ponto de conexão 50A, 52A. A outra extremidade do braço móvel está disposta móvel entre os segundos pontos de conexão 50B, 52B e os terceiros pontos de conexão 50C, 52C. O segundo ponto de conexão 50B do primeiro seletor de comutação 46 está ligado à primeira parte do seletor 36 e o terceiro ponto de ligação 50C está ligado à segunda parte do seletor 42. O segundo ponto de conexão 52B do segundo seletor de mudança 48 está ligado à primeira parte do seletor 36 e o terceiro ponto de conexão 52C está ligado à segunda parte do seletor 42. Quando os seletores de comutação 46, 48 estão ligados aos segundos pontos de conexão 50B, 52B, os seletores de mudança estão em uma primeira posição, e quando os seletores de mudança estão conectados aos terceiros pontos de conexão 50C, 52C, os sele- tores de mudança estão em uma segunda posição.

[00056] Os seletores de mudança 46, 48 estão se movendo entre a primeira e a segunda posições, e a primeira parte seletora 36 é conectada ao comutador desviador 16 quando os seletores de mudança 46, 48 estão nas primeiras posições e a segunda parte do seletor 42 está ligada ao comutador desviador 16 quando o seletor de mudança 46, 48 está na segunda posição. Assim, os seletores de mudança são configurados para alternar entre a conexão dos pontos de conexão x e v do comutador desviador à primeira parte do seletor 36 e à segunda parte do seletor 42.

[00057] Os contatos móveis VA, HA, VB, HB nos seletores de mudança 36, 42 são adaptados para conectar a diferentes contatos estacionários. Nesta modalidade, o contato móvel VA da primeira parte do seletor 36 é móvel entre os contatos estacionários 38 com números ímpares, isto é, números 1,3,5,7,9,11, e os contatos móveis HA da primeira parte do seletor são móveis entre os contatos estacionários 38 com números pares, isto é, números 2,4,6,8,10. O contato móvel VB da segunda parte do seletor é móvel entre os segundos contatos estacionários 44, com números ímpares, isto é, números 13, 15, 17, 19, 21, 23 e o contato móvel HB da primeira parte do seletor é móvel entre os segundos contatos estacionários 44, que recebem números pares, isto é, números 14, 16, 18, 20, 22.

[00058] Cada uma das primeira e segunda partes do seletor 36, 42 compreende dois coletores de corrente V17, H17 e V18, H18. Neste exemplo, os coletores de corrente são anéis de contato. Cada um dos contatos móveis VA, VB, HA, HB, HC é conectado a um dos coletores de corrente V17, H17, V18, H18, H19, tal como um anel de contato. A primeira parte do seletor 36 compreende os coletores de corrente V17 e H17, e a segunda parte do seletor 42 compreende os coletores de corrente V18 e H18. O coletor de corrente V17 está conectado ao contato móvel VA e ao segundo ponto de conexão 50B. O coletor de corrente H17 é conectado ao contato móvel HA e ao segundo ponto de conexão 52B. O coletor de corrente V18 é conectado ao contato móvel VB e ao terceiro ponto de conexão 52C. O coletor de corrente H18 é conectado ao contato móvel HB e ao terceiro ponto de conexão 50C. Ao mudar entre a primeira e a segunda posição dos seletores de mudança, diferentes contatos estacionários ficam disponíveis para conexão. O coletor de corrente H19 é conectado ao contato móvel HC e ao primeiro ponto de conexão 52A.

[00059] Em uma modalidade da invenção, o seletor de derivação 34 pode compreender uma terceira parte do seletor 60, como mostrado na figura 5a. A terceira parte do seletor 60 tem um contato estacionário 62 para conexão ao enrolamento de regulação 40. O contato estacionário 62 representa a posição número 12. A terceira parte do seletor 60 compreende um coletor de corrente H19 e um contato móvel HC conectado ao coletor de corrente H19. O contato móvel HC é configurado para conectar o contato estacionário 62 ao coletor de corrente H19. A terceira parte do seletor 60 é eletricamente conectada ao co- mutador desviador 16. Neste exemplo, o coletor de corrente H19 da terceira parte do seletor 60 é conectado ao ponto de conexão v do comutador desviador 16. Assim, a terceira parte do seletor pode desviar os seletores de mudança durante a comutação entre a primeira e a segunda parte do seletor.

[00060] Enquanto a comutação entre as primeira e segunda partes do seletor 36, 42, o comutador desviador é eletricamente conectado ao contato estacionário 62 na terceira parte do seletor 60 e está ultrapassando os seletores de mudança 46, 48. Para comutar entre a primeira e a segunda partes do seletor 36, 42, os contatos móveis HA, HB devem estar em uma posição cega onde eles não são eletricamente conectados ao enrolamento de regulação. Nesta modalidade, tais posições dos contatos móveis são mostradas na figura 5a. Durante a comutação entre as primeira e segunda partes do seletor, o contato 62 é eletricamente conectado ao ponto de conexão v no comutador desvia- dor. Em outras posições, o contato móvel HC está em uma posição cega. Com uma posição cega, entende-se uma posição sem qualquer contato estacionário. Quando o contato móvel está em uma posição cega, o contato móvel não está conectado a nenhum dos contatos es-tacionários.

[00061] A Figura 5b mostra uma tabela ilustrando como o alterador de derivação é escalonado para cima e para baixo entre as 23 posições. A tabela inclui, para cada uma das 23 posições, informações sobre a posição atual do seletor de mudança, qual dos contatos móveis é usado na posição, qual dos contatos estacionários é conectado ao contato móvel na posição e a posição do comutador desviador na posição. Por exemplo, na posição número 1, os seletores de mudança 46, 48 estão na primeira posição, o contato móvel VA é eletricamente conectado ao contato estacionário número 1, e o comutador desviador 16 está ligado ao primeiro ponto de conexão x. Na posição número 12, os seletores de mudança 46, 48 comutam para a outra posição, isto é, entre a primeira e a segunda posição, e o contato móvel HC é eletricamente conectado ao contato estacionário 62, posição número 12, que está ligado à derivação 12’ do enrolamento de regulação, e o segundo ponto de conexão v do comutador desviador 16 está ligado ao coletor de corrente H19 da terceira parte do seletor.

[00062] Quando o alterador de derivação é escalonado da posição 1 para a posição 11, os dois seletores de mudança são comutados para a primeira posição, de modo que comutador desviador é conectado à primeira parte do seletor, e os contatos móveis 38 da primeira parte do seletor são movidos repetidamente entre os contatos estacionários da primeira parte do seletor, isto é, do primeiro contato estacionário número 1 até que o contato móvel VA tenha conectado o último contato estacionário número 11 da primeira parte do seletor. Então, o contato móvel HA e o contato móvel HB da segunda parte do seletor são movidos para as posições cegas e o contato móvel HC está se movendo para a posição 12. O comutador desviador é conectado eletricamente à terceira parte do seletor 60, enquanto os seletores de mudança estão alternando entre a primeira e a segunda parte do seletor. Os dois seletores de mudança são comutados para a segunda posição, de modo que o comutador desviador é conectado à segunda parte do seletor. Então, os contatos móveis 44 da segunda parte do sele- tor são movidos repetidamente entre os contatos estacionários da segunda parte do seletor, ou seja, do primeiro contato estacionário número 13 até que o contato móvel VB tenha conectado o último contato estacionário número 23 da segunda parte do seletor. O mesmo proce-dimento é repetido na ordem inversa quando o alterador de derivação desce da posição 23 para a posição 1.

[00063] Em uma modalidade da invenção, as primeiras e segundas partes do seletor 36, 42 estão dispostas umas em cima das outras e em diferentes níveis verticais. Por exemplo, a primeira parte do seletor 36 é disposta acima da segunda parte do seletor 42, ou vice-versa. Esta modalidade proporciona um seletor de derivações compacto e economiza espaço. Na modalidade com três partes do seletor de derivação, todas as três partes do seletor de derivação 36, 42, 60 estão dispostas umas em cima das outras e em diferentes níveis verticais para poupar espaço.

[00064] A regulação mostrada na figura 5a pode ser conectada de duas maneiras diferentes. A primeira alternativa é ligar o enrolamento principal ao contato 23 do enrolamento de regulação 40 e o contato 54 do alterador de derivação 33 ao terminal ou outro enrolamento. A conexão ao contato 54 é, normalmente, um cabo conectado a um terminal neutro ou outro terminal. No entanto, muitas vezes é uma vantagem ligar a regulação de forma diferente. Em vez de conectar o contato 54 do alterador de derivação 33 a um terminal e uma extremidade do enrolamento de regulação ao enrolamento principal, o contato 1 do enrolamento de regulação 40 é conectado a um terminal, e o contato 54 do comutador 33 é conectado ao enrolamento principal. A vantagem com esta modalidade é que o duto entre o enrolamento de regulação e o enrolamento principal pode ser reduzido.

[00065] A Figura 6 mostra um sistema para regulação de tensão compreendendo um enrolamento de transformador e um alterador de derivação de acordo com uma modalidade da invenção. O transformador tem um enrolamento principal 1 e um enrolamento de regulação 40 dotado uma pluralidade de derivações 1' - 23' e conectado ao enrolamento principal 1 em série. O sistema compreende ainda o alterador de derivação 33 com 23 contatos estacionários conectados às derivações 1' - 23' do enrolamento de regulação. Os contatos estacionários números 1 - 11 da primeira parte do seletor estão ligados às derivações 1' - 11' do enrolamento de regulação 40. Os contatos estacioná- rios números 13 - 23 da segunda parte do seletor estão conectados às derivações 13' - 23' do enrolamento de regulação, e o contato estacionário número 12 da terceira parte do seletor está conectado à derivação 12' do enrolamento de regulação 40. Nesta modalidade, o contato 23 do enrolamento de regulação está ligado ao terminal neutro e o contato 54 do comutador desviador 16 do alterador de derivação 33 está conectado a uma parte inferior do enrolamento principal 1. A parte inferior do enrolamento de regulação também pode ser conectada a um terminal. Uma vantagem com esta modalidade é que o duto entre o enrolamento de regulação e o enrolamento principal pode ser reduzido.

[00066] Alguns desenhos de transformadores podem ter problemas com grandes oscilações indesejadas no enrolamento de regulação quando poucas, ou nenhuma, voltas estão carregando corrente. Isto pode ser diminuído consideravelmente dividindo o enrolamento em duas metades. Por exemplo, se isso for feito para o projeto descrito na figura 5a. O enrolamento de regulação 40 seria dividido no contato 12. Um contato adicional é obtido pela divisão do enrolamento. O contato adicional está localizado na parte do enrolamento com o menor número de contatos. Um terceiro seletor de mudança é adicionado. O terceiro seletor de mudança é movido ao mesmo tempo que o primeiro e segundo seletores de mudança. Na posição 1 a 11, o terceiro seletor de mudança conecta o contato adicional ao contato 12. Na posição 13 a 23, o terceiro seletor de mudança conecta o contato adicional ao contato 23. Essa solução pode ser feita em uma segunda versão. Alterando também a conexão de V18 do contato 50C para 50A e H18 de 52C para 52A, as duas metades serão conectadas em paralelo nas posições 13 a 23. Isso diminuirá o aquecimento e as perdas resistivas em 50% no enrolamento de regulação para posições 13 a 23. As posições 13 a 23 são normalmente as posições com a corrente máxima. A segunda versão não é uma opção se houver correntes circulando entre as duas partes paralelas do enrolamento. Ao dividir o enrolamento de regulação desse modo, os resistores de ligação podem ser necessários em uma posição intermediária para a parte do enrolamento com o número de contatos inferiores.

[00067] A presente invenção não está limitada às modalidades descritas , mas pode ser variada e modificada dentro do âmbito das reivindicações seguintes. Por exemplo, as primeira e segunda partes do seletor podem ter mais de 10 contatos estacionários. Por exemplo, as primeira e segunda partes do seletor podem ter 17 contatos estacionários cada. Neste caso, o número de posições de regulação possíveis será 35. A invenção não está limitada a aplicações em transformadores, mas também pode ser usada em outras aplicações, tais como reatores variáveis.

Claims

1. Alterador de derivação em carga (33) adaptado para comutação linear compreendendo: - seletor (34) incluindo uma primeira parte do seletor (36) tendo uma pluralidade de primeiros contatos estacionários (38) para conexão a um enrolamento de regulação (40) e dois contatos móveis (VA, HA) adaptados para conectar os contatos estacionários e uma segunda parte do seletor (42) tendo uma pluralidade de segundos contatos estacionários (44) para conexão ao enrolamento de regulação e dois contatos móveis (VB, HB) adaptados para conectar aos segundos contatos estacionários, e - comutador desviador (16) ligado ao seletor de derivação para proporcionar mudança de derivação, caracterizado pelo fato de que o comutador desviador (16) é configurado para comutar entre um primeiro ponto de conexão (x) e um segundo ponto de conexão (v), o alterador de derivação em carga compreende dois seletores de mudança (46, 48) conectados entre o comutador desviador (16) e o sele- tor (34) e dispostos para selecionar entre conectar o comutador desvi- ador à primeira parte do seletor e conectar o comutador desviador à segunda parte do seletor, e um primeiro dos seletores de mudança (46) é conectado ao primeiro ponto de conexão (x) e um segundo dos seletores de mudança (48) é conectado ao segundo ponto de conexão (v).

2. Alterador de derivação em carga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os seletores de mudança (46, 58) serem configurados para se deslocar entre uma primeira posição e uma segunda posição, e a primeira parte do seletor (36) ser conectada ao comutador desviador (16) quando os seletores de mudança estão na primeira posição e a segunda parte do seletor (42) ser conectada ao comutador desviador (16) quando os seletores de mudan- ça estão na segunda posição.

3. Alterador de derivação em carga, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que cada um dos sele- tores de mudança (46, 48) é configurado para comutar entre conectar eletricamente o comutador desviador (16) a um dos contatos móveis (38) da primeira parte do seletor (36) e conectar eletricamente o comutador desviador (16) a um dos contatos móveis (44) da segunda parte do seletor (42).

4. Alterador de derivação em carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por um primeiro dos seletores de mudança (46) ser configurado para comutar entre a conexão do primeiro ponto de conexão (x) do comutador desviador (16) a um dos contatos móveis (VA, HA) da primeira parte do seletor (36) e conectando o primeiro ponto de conexão (x) do comutador des- viador (16) a um dos contatos móveis (VB, HB) da segunda parte do seletor (42), e um segundo dos seletores de mudança (48) ser configurado para comutar entre a conexão do segundo ponto de conexão (v) do comutador desviador (16) a um dos contatos móveis (VA, HA) da primeira parte do seletor e conectando o segundo ponto de conexão (v) do comutador desviador (16) a um dos contatos móveis (VB, HB) da segunda parte do seletor.

5. Alterador de derivação em carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por cada um dos seletores de mudança (46, 48) ser um comutador de duas vias tendo três pontos de conexão, e um primeiro dos pontos de conexão ser conectado eletricamente ao comutador desviador(16), um segundo dos pontos de conexão ser eletricamente conectado a um dos contatos móveis (VA, HA) da primeira parte do seletor (36), e um terceiro dos pontos de conexão ser eletricamente conectado a um dos contatos móveis (VB, HB) da segunda parte do seletor (42), e os seletores de mudança estarem dispostos para comutar entre conectar eletricamente o comutador desviador aos contatos móveis da primeira parte do seletor e conectar eletricamente o comutador desviador aos contatos móveis da segunda parte do seletor.

6. Alterador de derivação em carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o alterador de derivação em carga compreende uma terceira parte do seletor (60) tendo um contato estacionário (62) para conexão ao enrolamento de regulação, em que a terceira parte do seletor é conectada ao comutador desviador (16) e está desviando os seletores de mudança (46, 48) durante a comutação entre as primeira e segunda partes do seletor (36, 42).

7. Alterador de derivação em carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por cada uma das primeira e segunda partes do seletor (36, 42) ter pelo menos 9 contatos estacionários (38, 44) e, de preferência, pelo menos 13 contatos estacionários.

8. Alterador de derivação em carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por cada uma das primeira e segunda partes do seletor (36, 42) ter pelo menos 17 contatos estacionários (38, 44).

9. Método para comutar o alterador de derivação em carga, como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método compreende: - comutar os dois seletores de mudança (46, 48) de modo que o comutador desviador (16) seja conectado à primeira parte do seletor (36), - movimentar, repetidamente, dos contatos móveis (VA, HA) da primeira parte do seletor (36) para conectar os contatos estacionários (38) da primeira do seletor, - comutar os dois seletores de mudança de modo que o comutador desviador seja conectado à segunda parte do seletor (42) e - movimentar, repetidamente, dos contatos móveis (VB, HB) da segunda parte do seletor (42) para conexão aos contatos estacionários (44) da segunda parte do seletor.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, para comutar o alterador de derivação em carga, como definido na reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o comutador desviador (16) é conectado à terceira parte do seletor (60) enquanto os referidos seletores de mudança (46, 48) estão alternando entre a primeira e a segunda partes do seletor (36, 42).

11. Uso de um alterador de derivação em carga, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por servir para a regulação de tensão linear de um transformador de energia.

12. Sistema para regulação de tensão que compreende um transformador tendo um enrolamento principal (1) e um enrolamento de regulação (40) dotado de uma pluralidade de derivações (1' - 23'), caracterizado pelo fato de que o sistema compreende um alterador de derivação, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, e os primeiros contatos estacionários (38) e os segundos contatos estacionários (44) serem conectados às derivações do enrolamento de regulação.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que um contato (54) do comutador desviador (16) é conectado ao enrolamento principal (1).

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o enrolamento principal (1) é ligado a uma extremidade do enrolamento de regulação (40).