DE1563280A1

DE1563280A1 - Anordnung zur Lastumschaltung bei Regeltransformatoren

Info

Publication number: DE1563280A1
Application number: DE19661563280
Authority: DE
Inventors: Matzl Dipl-Ing Manfred
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 1966-04-16
Filing date: 1966-04-16
Publication date: 1970-01-02
Also published as: DE1638458B2; DE1563280B2; DE1638458C3; GB1166772A; SE309808B; GB1126840A; US3466530A; SE332661B; FR93899E; CH506208A; CH490761A; DE1638458A1

Description

Maschinenfabrik Reinhausen
Gebrüder Scheubeck KG.

84/ Regensburg
Palkensteinstraße 8

Patentanmeldung

"Anordnung zur Lastumschaltung bei Regeltransformatoren"

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lastumschaltung bei Regeltransformatoren mittels gegenparallel geschalteten Thyristoren in zwei parallelliegenden, gleichartigen Stromkreisen mit einem die Thyristoren steuernden Impulsverstärker, wodurch ein lichtbogenfreies Umschalten der Belastung eines Regeltransformator von einer zur nächsten Regelstufe erreicht wird.

Es ist bereits eine Anordnung zur Lastumschaltung bei Regeltransformatcreri bekanntgeworden (belgisches Patent 612 572), in welcher die Steuergeräte zur Zündung der Thyristoren des jeweiligen Stromkreises von dem durch Beschaltunsrselemente des entsprechenden Gegenstromkreises fließenden, eingeprägten Laststromes bzw. von der Sperrspannung dieses Gegenstromkreises gespeist werden, Da die Thyristoren eine gewisse Zündenergie benötigen, wird die Zündung der Thyristoren des zu zündenden Stromkreises erst einige Zeit nach dem Nulldurchgang des Last-Ktromes erfolgen und außerdem laststromabhängig (Leerlauf) sein.

Lie Erfindung stellt sich die Aufgabe, diese Zündverzögerung der bekannter: Schaltanordnung zu verringern und erreicht dies erfindungsgemäß dadurch, daß die Verriegelung des einen Stromkreises über die Sperrspannung der Thyristoren des Gegent-tromzweiges mittels I>i=rit:-;ibr'usteinen vorgenommen wird. Dabei ist zweckmäßig die Speisespannung von Impulsverstärker und Digitalbausteinen eine Gleichspannung, die von der Stufenspannung bzw. einer Fremdspannung hergeleitet wird .

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Ein bekannter Impulsverstärker, der für die Steuerung der Thyristoren geeignet ist, besteht aus je einem Impulstransformator mit Abmagnetisierungs-Diode und je einer Transistorkaskade für jeden Stromkreis, wobei jeweils ein Transistor mit der Primärwicklung eines Impuls transformator in Reihe liegt. Die Sekundärwicklungen der Impulstrancforraatoren sind dabei aufgeteilt, wcbei jeweils ein Teil zwischen die Kathode und die Steuerelektrode je eine3 Thyristors der beiden gleichartigen Stromkreise geschaltet sind. Die Fremdstromquelle liegt mit ihrer positiven Elektrode an den Primärwicklungen der Transformatoren und mit ihrer negativen Elektrode an dem Emitter der Transistoren.

In vorteilhafter '/«'eise wird der Impulsverstärker durch Impulse gesteuert, welche für jeden Stromkreis über ein Sperrepannungserfassungsgerät und über eine NOR-Stufe als Digitalbauetein erzeugt werden.

Bei dieser Steuerung muß abgesehen von ganz kurzer. Pausen während der Nulldurchgänge der Sperrspannung der Impulstransformator der eingeschalteten Seite während der gesamten Einschaltzeit der Thyristoren Gleichspannung übertragen und dadurch entsprechend ausgebildet sein (TypenrrcCe).

Um den Impulstransformator kleiner ausführen zu können, ist es zweckmäßig, daß der Impulsverstärker durch kurze Steuerimpulse gesteuert wird, die über je ein Stromerfaasungsgerät und je ein Sperrspannungserfassungsgerät und je zwei Digitalbausteine,einer NOR-Stufe und einer NAND-Stufe für jeden Stromkreis ,erzeugt werden.

Anhand von zwei Ausführungsbeispielen in Form von Schaltbildern soll der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild einer Anordnung zur Lastumschaltung, bei welchem der Impulsverstärker durch Impulse gesteuert wird, die über ein Sperrepannungserfassungsgerät und Digitalbausteine erzeugt werden, Fig. 2 die Schaltung eines Sperrspannungsgerätes, Fig. 3 eine Funktionstabelle der verwendeten Digitalbausteine,

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Fig. 4 ein Schaltbild der Anordnung zur Lastumschaltung, bei welchem der Impulsverstärker durch kurze Steuerimpulse gesteuert wird, die über ein Stromerfassungsgerät und ein Sperrspannungeerfassungsgerät und Digitalbausteine erzeugt werden.

Im Schaltbild nach Fig. 1 ist ein Teil der Regelwicklung Tr des Regeltransformators mit den Stufenanzapfungen A und B dargestellt. 1 und 2 sind zwei Wählerkontakte, die an den Stufenanzapfungen A und B liegen. Die Wählerkontakte 1 und 2 sind jeweils über Dauerkontakte 3» 4 mit der Ableitung AtI verbunden, Jeweils einer der Dauerkontakte 3 bzw. 4 führt im stationären Zustand den Laststrom. Parallel zu den Lriuerkontakter. 3, 4 sind zwei gleichartige Stromkreise ?A . und St₀ geschaltet, die über Trennschalter 5 und 6 n:it der: Wählerkontakten 1, 2 verbunden sind. Die Trennrchalter f, 6 machen die Stromkreise St₁ und St₂ nach erfolgter Umschaltung spannungsfrei.

Der Stromkreis St.. besteht aus den gegenparallel geschalteten Thyristoren 7 und 8, denen ein Kondensator 11, ein Ώ'-imifun,~i^jwiderstand 13 und eine Luftdrossel 15r parallel geschaltet i.·*. Der Kondensator 11 kann den Lr=Ft^t rom während der ganz kurzer: Zündverzögerung ohne wesentlicher. Spannungsabfall weiterführe·¹. und gleichzeitig die Spannungsanstiege an der. Thyristoren verringern. Die Luftdrossel 15 von einiger. uH dient dazu, den Anstieg dev Kender.sator-Entladestrcrner auf ein für die Thyristoren zulärsiges Ma2 zu reduzieren. Der Dämpfunrewiderstand 13 i;-t niederchmig.

Der Strcr.kreiw- Jt„ ist gleichartig aufgeraut, wie der 3trcn:- kreis St₁. Er Kritzt die- Thyristoren Q, 10, den Kondenstor 12, den Dämpfurujswi ierntand 14 und die Luftdrossel 16.

Der ImpulHveretlrker JV teeteht aue Jen I.T.pulptransfcnatcren 17, 16, deren FriiLiirv.icklunren 171 und 181 rrit Traneistorkaskader: 19 und ZO ii. eir.e.T. Strci-kreir surarr.r-.er.geschaltet sind, der vcn der Stromquelle -1+ und 21- ._:'üi^:jeirt wird. Farallel zu der. Primärwickluii.fcr. 171, 131ai::d licde!. 7.T fresehaltet. Eie Gekundärwicklunker. 172, 13_f2 der I.x{ ulc transf ormatcrer. 17 und

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sind unterteilt und sind jeweils zwischen die kathode und die Steuerlektrode je eines Thyristors 7,8 bzw. 9,10 geschaltet. 23 und 24 sind Basis-Emitterwiderstände, 25 und 26 sind Widerstände zur Begrenzung des Steuerstromes der Transistor-Kas- / kaden 19, 20.

Parallel zu den Thyristoren 7 und 8 des Stromkreises St₁ bzw. zu den Thyristoren 9 und 10 des Stromkreises Stp liegen je ein Sperrspannungsgerät 31 bzw. 32, dessen Schaltung aus Fig.2 zu ersehen ist. Das Gerät besteht zunächst aus einem Primärstromkreis eines Transformators 33, in welchem gegenparallel geschaltete Dioden 34 und ein Widerstand 35 liegen. Die Dioden 34 dienen als Schwelle und der Widerstand 35 zur Begrenzung des sekundär über eine Einphasen-Gleichrichterbrücke 36 und eine Zenerdiode 37 fließenden Stromes. Der Widerstand 38 dient zur Einstellung des Ansprechzeitpunkts der Digitalbausteine.

Der Umschaltbefehl wird über die Eingänge E₁ bzw. Ep einer bi-itabilen Kippstufe 40 gegeben und über je eine NOR-Stufe 41 bzw. 42 weitergegeben, wobei die Eingangskontakte E₁ der NOR-Stufen 41 und 42 jeweils mit dem Sperrspannungsgerät 32 bzw. 31 in Verbindung stehen. Der Ausgangskontakt A der Stufen 41 bzw. 42 iüt über je eine Inverterstufe 43 bzw. 44,welche das Ausfjangssignal der Stufen 41 bzw. 42 umkehren, mit der Transistor-Kaskade 19 bzw. 20 des Impulsverstärkers JV verbunden.

Die beiden Sperrspannungsgeräte 31 bzw. 32 verhindern beim Ankommen des Umrchaltbefehls vom Stromkreis St₁ auf den Stromkreis Stp oder umgekehrt zwar nicht die sofortige Wegnahme der Steuerimpulse von den leitenden Thyristoren 7 und 8 bzw. 9 und 10, sie fcben aber infolge der primären Schwelle 34 nur und erst dann Gleichspannungseignal an die NCR-Stufen 41 bzw. 42 der Gegenzweige, wenn die parallelen Thyristoren in Sperrzuetand übergegangen sind. Sobald für die NOR-Stufe an beiden Eingängen E₁, E_? Spannung (d.h. Signal 0) anliegt, erscheint am Ausgang A der Inverterstufe Spannung, welche die entsprechende Transistor-Kaskade 19 bzw. 20 im Impulsverstärker JV durchzündet. Lie Gleichspannung liegt jetzt am Impulstransformator 17 bzw. 18 und dieser überträgt die Spannung auf die Thyristoren 7, 8 bzw. 9, 10. Abgesehen von

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ganz kurzen Pausen während der Nulldurchgänge der Sperrspannung muß der Impulstransformator 17 bzw. 18 während der gesamten Einschaltzeit der Thyristoren 7, θ bzw. 9, 10 Spannung übertragen. Dadurch ist ein verhältnismäßig großer Impulstransformator 17 bzw. 18 erforderlich.

Das Ausführungsbeispiel nach dem Schaltbild Fig. 4 zeigt eine Steueranordnung, bei welcher die jeweiligen Thyristoren 7 und bzw. 9 und 10 mit kurzen Impulsen gezündet werden und dadurch die Baugröße der Impulstransformatoren 17 und 18 wesentlich verringert und ihr Übertragungsverhalten verbessert wird. Die Leistungsstromkreise St₁ und St₂ samt den Sperrspannungsgeräten 31 und 32 und dem Impulsverstärker JV sind im Aufbau gleich der Schaltung nach Fig. 1 mit der gleichen Bezeichnung, jedoch wurden in Fig. 4 der Einfachheit halber sämtliche Kontakte 1...6, die Stromwege 1j_, 13» 15 bzw. 12, 14, 16 und unwesentliche Komponenten des Impulsverstärkers JV weggelassen.

Zusätzlich zu den NOR-Bausteinen 41 und 42 nach Fig. 1 werden bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 die NAND-Stufen 51 und 52 verwendet. Die Ausgänge A der Stufen 41 und 42 steuern nicht die Transistor-Kaskaden 19 und 20 über Inverterstufen direkt, sondern sind mit den Eingängen E. je einer NAND-Stufe 51 und 52 verbunden.Außerdem sind über Stromwandler 71 und 72, deren Primärwicklungen in der Ableitung AbI der Stromkreise St. und Stp liegen, Stromerfassungsgeräte 73 und 74 geschaltet, die den jeweiligen Laststrom in den Stromkreisen St^ und St₂ erfassen und als Gleichspannung über den Eingangskontakt E₂ an die NAND-Otufe 51 bzw. 52 weitergeben. Dieses Gleichspannungssignal ist in der Nähe des Laststrom-Nulldurchganges natürlich ebenfalls Null und beeinflußt die NAND-Stufe 51 bzw. 52 so, daß Zündimpulse nur in der Nähe des Nulldurchganges über den Impulsverstärker JV an die Thyristoren 7, 8 bzw. 9» 10 des jeweils stromführenden Stromkreises St-. bzw. Stp gegeben werden.

Die Funktionstabellen Fig. 3 geben die Signal-Verknüpfungen an: Signal 0 = Spannung und Signal 1 » keine Spannung an den Eingängen E- und E₂ und dem Ausgang A der NAND (net and) Stufi und der NOR (not or)-Stufe.

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Anhand des Ausführungsbeispieles nach Schaltbild Pig. 4 soll nun unter der Voraussetzung, daß die Thyristoren 7 und 8 bereite gezündet, die nur in Fig. 1 dargestellten Dauerkontake 3 und 4 geöffnet und die Wählerkcntakte 1 und 2 und die Trennschalter 5 und 6 geschlossen sind, eine Umschaltung von der Stufenanzapfung A auf die Stufenanzapfung B wiedergegeben werden. An den Thyristoren 9 und 10 liegt dann die Stufenspannung als Sperrspannung an und entsprechend gibt das Sperrspannungsgerät 32 positives Signal (Signal 0) auf den Eingang E₁ der NOR-Stufe 41 ab. Der zweite Eingang E₂ der NOR-Stufe 41 erhält direkt von der bi-stabilen Kippstufe 40 Signal 0, d.h. Spannung, wenn die Thyristoren 7 und θ gezündet werden sollen.

Entsprechend der Funktionstabelle Fig. 3 gibt die NOR-Stufe am Ausgang A Signal 1, also keine Spannung an den Eingang E₁ der NAND-Stufe 51.Fließt in der Gegenparallel-Schaltung der Thyristoren 7 und θ gerade Ström, so gibt das Stromerfassungsgerät 73 Signal 0 an den Eingang E₂ der NAND-Stufe 51, an deren Ausgang A erscheint Signal 1, die entsprechende Transistor-Kaskade 19 im Impulsverstärker JV sperrt und die Thyristoren 7 und 8 erhalten keinen Steuerimpuls. Nähert sich der Laststrom-Momentanwert dem Nulldurchgang, so liegt an beiden Eingängen E₁ und E₂ der NAND-Stufe 51 Signal 1, es erscheint Spannung an ihrem Ausgang A und der Impulsverstärker JV gibt mit Ausnahme einer einige u-Sekunden währender Pause infolge des Nullwerdens der Sperrspannung des Gegenzweiges solange einen Zühdimpuls an die Thyristoren 7 und 8 ab, bis es über die Ladestrom-Erfassung wieder den Abschaltbefehl erhält.

Sollen nun die Thyristoren 7 und 8 gesperrt und 9 und 10 gezündet werden, so wird der Umschaltbefehl innerhalb einiger Mykrosekunden von E₂ der NOR-Stufe 41 auf E₂ der NOR-Stufe gegeben. Diese Stufe gibt den Zündbefehl aber erst weiter, wenn die Thyristoren 7 und 8 in den Sperrzustand übergehen. Somit kann keine Überlappung der Leitzustände der Thyristoren zustande kommen und die Zündung der Thyristoren 9 und 10 erfolgt, sobald am Ausgang A der NOR-Stufe 42 Signal 1 erscheint. Auch jetzt werden die Zündimpulse nach Einsetzen eiriee Laststromee wieder abgeschnitten, wie oben beschrieben·

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Der Trennschalter 5 wird geöffnet, danach der Dauerkontakt geschlossen, die Thyristoren abgeschaltet und der Trennschalter 6 geöffnet (siehe Fig. 1). Damit ist die Umschaltung von der Stufenanzapfung A nach der Stufenanzapfung B des Regeltransformator Tr abgeschlossen.

Die Umschaltung von der Stufenanzapfung B nach der Stufenanzapfung A des Regeltransformators erfolgt in gleicher Weise jedoch in umgekehrter Schaltfolge.

Auch die Umschaltung nach der Schaltanordnung Fig. 1 erfolgt in ähnlicher Weise wie die Umschaltung nach der Schaltanordnung Fig. 4. Es ist hierbei nur zu berücksichtigen, daß das Sperrspannungsgerät 31 bzw. 32 zusammen mit der bi-etabilen Kippstufe 40 nur eine NOR-Stufe 42 bzw. 41 onsteuert und diene Stufe direkt über Inverterstufen 43 bzw. 4Ί und den Impulsverstärker JV die Thyristoren 7 und 8 bzw. 9 und 10 Pteuert.

Die Schaltanordnung Lach FiF. 1 ist zwar einfacher als die Schaltanordnung nach Fir. 4, dcch mik-sen hiertei die Impuls transformatoren 17 und 18 des Impulevers türkers JV stärker aungele_(:-t .verden, weil längere Impulse nuftreter , während sie bei der Schaltanordnung nacn Fir. 4 durch Auftreten vcn nur Kurzimpulcer. kle-ii.er auriu-l il let i^;ein können.

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Claims

Patentansprüche

1.)Anordnung zur Lastumschaltung bei Regeltransformatoren mittels gegenparallel geschalteten Thyristoren in zwei parnllelliegenden, gleichartigen Stromkreisen mit einem die Thyristoren steuernden Impulsverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung des einen Stromkreises (St₁ bzw. St₂) über die Sperrspannung der Thyristoren des Gegenstromkreises (St₂ bzw. St^) mittels Ligitalbausteinen vorgenommen wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung von Impulsverstärker (JV) und Digitalbausteinen eine Gleichspannung ist, die von der Stufenspannung bzw. einer Fremdspannung hergeleitet wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsverstärker (JV) durch Impulse gesteuert wird, die für jeden Stromkreis (St.. bzw. Gt₂) über ein Sperr-Epannungserfassungsgerät (31 bzw. 32) und über eine NOR-Stufe(41 bzw. 42) als Dißitalbaustein erzeugt werden.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Impulsverstärker (JV) durch kurze Steuerimpulse gesteuert wird, die über je ein SperrspannungeerfaeBungegerät (31 bzw. 32) und je ein Stromerfassungegerät (73 bzw. 74) und als Ligitalbaueteine über je eine NOH- und NAND-Gtufe (4 1 bzw. 42 und 51 bzw. 52) mit Hilfe einer bi-stabilen Kippstufe (40) erzeugt werden.

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