DE1563280A1 - Anordnung zur Lastumschaltung bei Regeltransformatoren - Google Patents
Anordnung zur Lastumschaltung bei RegeltransformatorenInfo
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Description
Maschinenfabrik Reinhausen
Gebrüder Scheubeck KG.
Gebrüder Scheubeck KG.
84/ Regensburg
Palkensteinstraße 8
Palkensteinstraße 8
"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,~ijwiderstand
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, 13f2 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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-6-
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 (4)
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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