DE1961605A1

DE1961605A1 - Lastumschalter fuer Anzapftransformatoren

Info

Publication number: DE1961605A1
Application number: DE19691961605
Authority: DE
Inventors: Rene Pensis
Original assignee: ACEC; Ateliers de Constructions Electriques de Charleroi SA
Current assignee: ACEC; Umicore NV SA
Priority date: 1968-12-11
Filing date: 1969-12-09
Publication date: 1970-07-02
Also published as: JPS4941967B1; DE1961605C3; CH521057A; NL147567B; SE351745B; NL6918546A; BE725250A; DE1961605B2; FR2025889A1

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz Dr. Gertrud Hauser Dipl.-Ing. Gottfried Leiser Patentanwälte Telegramme: Labyrinth München

Telefon: 83 15 10 Postscheckkonto: München 117078

8000 München 60, ^s

Ernsbergerstrasse 19

Unser Zeichen: A 1499

ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES DE CHARLEROI (ACEC)

23, Avenue de I¹Astronomie, Saint-Josse-ten-Noode

Brüssel, Belgien

Lastumschalter für Anzapftransformatoren

Die Spannungsregelung eines Transformators wird bekanntlich mittels Anzapfungen an einer Regelwicklung durchgeführt, welche im allgemeinen auf der Seite des Nullpunkts angeordnet ist, wobei diese Anzapfungen mit einem Stufenwähler verbunden sind, der einem Lastumschalter zugeordnet

Bu/ku

ist

ftfi Oft 97 / 1

ist, der die Belastung von eine .iizapfung auf eine benachbarte Anzapfung unter Zwischenschaltung von Übergangswiderständen umschaltet, wonach der Stufenwähler ohne Abschaltung des Stroms auf eine andere Anzapfung umgeschaltet werden kann. Der Lastumschalter ist das am stärksten beanspruchte Organ in einer derartigen Vorrichtung. Es müssen dort starke Ströme unterbrochen werden, welche nicht nur auf der Belastung, sondern auch auf dem in den Übergangswiderständen umlaufenden Strom beruhen. Seine Kontakte müssen daher so ausgelegt werden, daß diese Ströme während einer großen Anzahl von Betätigungen unterbrochen werden können, was zu einer kostspieligen Ausbildung führt.

Der Lastumschalter gemäß der Erfindung ist so ausgebildet, daß die elektrischen Belastungen seiner Kontakte in beträchtlichem Ausmaß verringert werden. Es werden dabei im übrigen nur zwei Übergangswiderstände verwendet. Die Erfindung schafft einen Lastumschalter zur Regelung eines Transformators mit sechs festen, aufeinanderfolgenden Kontakten für jede Phase, welche zu zwei, jeweils zwei aufeinanderfolgenden, umzuschaltenden Anzapfungen zugeordneten Gruppen zusammenfaßt sind, und mit einem beweglichen Kontaktorgan, welches mit der betreffenden Ausgangsklemme des Transformators, im allgemeinen dem Nullpunkt, verbunden ist und bei seiner Bewegung von einer Einstellung in die andere den ersten und zweiten; ersten, zweiten und dritten; zweiten und dritten; zwei— ten, dritten und vierten; dritten und vierten; usw. festen Kontakt miteinander verbindet, dadurch gekennzeich-. net, daß die äußersten Kontakte direkt über einen Stufen

Wähler Π Ω ft ft 5 7 / 1O 7 S _{BAD 0RIGfNAU}

wähler jeweils mit der betreffenden Regelanzapfung verbunden sind, die diesen äußersten Kontakten benachbarten Kontakte jeweils mit den gleichen Anzapfungen über je eine Diode, die in umgekehrten Richtungen leiten, verbunden sind und die den vorgenannten benachbarten Kontakte mit den gleichen Punkten jeweils über Dioden verbunden sind, wobei diese Dioden in umgekehrter Richtung leiten wie die oben genannten und jeweils in Reihe mit einen übergangswiderstand liegen.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch einen mit sechs festen Kontakten A, B, C, D, E, F ausgestatteten Lastumschalter, wobei die Kontakte zu zwei Gruppen zusammengefaßt sind, welche jeweils die drei ersten und die drei letzten Kontakte umfassen und über einen nicht dargestellten Wähler oder Stufenwähler mit zwei benachbarten Anzapfungen I und II einer Regelstufe Ech in einem Transformator verbunden sind, dessen Hauptwicklung P einer Phase mit der Ausgangsklemme HT verbunden ist, während der Nullpunkt wahlweise mit einer der Regelanzapfungpiüber ein bewegliches Kontaktorgan des Lastumsehalters verbunden ist, das die mit den Bezugszeichen a, b, c, ... i bezeichneten aufeinanderfolgenden Stellungen einnehmen kann, so daß der Nullpunkt von der Anzapfung I auf die Anzapfung II umgeschaltet wird. Die äußersten Kontakte A und F stehen über den Stufenwähler in direkter Verbindung mit den Anzapfungen I und II. Die Kontakte B und E sind jeweils über Dioden 1 und 4 daran angeschlossen, während die Kontakte

C und 009827/1275

C und D an diese Anzapfungen über Dioden 2 und 3 und gleiche Widerstände r angeschlossen sind.

Figur 2 zeigt die verschiedenen Arbeitsstufen des Lastumschalters, wenn das bewegliche Kontaktorgan aus der Stellung a in die Stellung i übergeht, wobei angenommen wird, daß die Regelung auf der Sekundärseite eines Transformators stattfindet, welcher eine rein Ohmsche Belastung R speist. Es sind die elektrischen Ersatzschaltbilder dargestellt, welche den übergangen aus der Stellung a in die Stellung b, aus der Stellung b in die Stellung c, aus der Stellung c in die Stellung d, ... aus der Stellung h in die Stellung i entsprechen, wobei diese übergänge durch die Schließung oder öffnung von Kontakten k., kp ... kn symbolisiert sind. Es wird getrennt der

Fall von zwei Richtungen des Stromes I in der Belastung betrachtet, wobei diese Richtung als positiv angesehen wird, wenn sie den in den Schaltbildern dargestellten Pfeil und den angegebenen Polaritäten der Spannung u in der Hauptwicklung und der Spannung ν der Regelstufe entspricht.

Der übergang von a zu b entspricht der Schließung des Kontakts k.. Es ist ersichtlich, daß unabhängig davon, ob I positiv oder negativ ist, infolge der direkten Verbindung des Kontakts A (Figur 1) mit der Anzapfung I nichts erfolgt.

Der übergang von b nach c entspricht der Öffnung des Kontakts kp· Die Ströme i^ und ip in den Dioden 1 und 2 sind Null, da die betreffenden Zweige durch diesen Kontakt

kurzgeschlossen 009827/1275

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kurzgeschlossen sind. Wenn I bei der Öffnung von k„ positiv ist, fließt dieser Strom durch die Diode 1, welche praktisch einen Kurzschluß derart darstellt, daß der Kontakt k₂ nicht belastet wird. Wenn I negativ ist, wird er von der in Reihe mit dem Widerstand r liegenden Diode 2 infolge des kleinen Werts von r praktisch unverändert derart aufgenommen, daß k~ nicht mehr belastet wird.

Der Übergang von c nach d entspricht der Schließung des

Kontakts k,. Palls I vor der Schließung von k, positiv j · j

ist, fließt der Strom I vollständig durch die Diode 1, welche sich praktisch wie ein Kurzschluß verhält. Wenn man k, schließt, fließt ein Strom i, durch die Diode 3 und den Widerstand r, wobei dieser Strom durch die Spannung ν der Regelstufe hervorgerufen wird. Wenn dieser Strom kleiner ist als der in der Diode 1 fließende Strom i., wird er von dieser einen Kurzschluß bildenden Diode eingefangen. Unter diesen Umständen ist der die Diode 2 und den Widerstand r enthaltende Zweig derart kurzgeschlossen, daß der Strom ip in demselben Null ist und man erhält daher

ι = I_{1 +} I₃

ν = r i, und daher i, = -^v— (1), 3 3 r

woraus sich für den Strom I₁ aus dem Vorangehenden er gibt:

Der 009827/1275

Der Strom i. wird Null für I s - . Wenn -^- größer l r r

wird als I, bleibt der Strom I₁ zwangsweise Null, da er nicht in der umgekehrten Richtung in der Diode 1 fliessen kann, und man kann schreiben

	V	^{= 1}3 "	I	+	+	r i.	- ri
und	V	" ^ri3	+		^ri3
woraus folgt	i.	^{= ri}3	r'
und	= \ (i

(3)

Wenn I negativ ist, so schließt sich der Kontakt k, infolge des Vorhandenseins der Diode 3 bei einem Strom Null.

Der übergang von d nach e entspricht der öffnung des Kontakts kj., wodurch der durch den Ausdruck (2) gegebene Strom i. unterbrochen wird. Dieser Strom wird stets Null, wenn I kleiner oder gleich — ist bei positivem I, und er wird Null unter allen anderen Bedingungen bei negativem I Infolge des Vorhandenseins der Diode 1. Der Strom I fließt sodann durch die Diode 2 und den damit in Reihe liegenden Widerstand r.

Beim übergang von e nach f, welcher der Schließung des Kontakts k,- entspricht, ruft diese Schließung keinen Strom bei positiven I hervor und im entgegengesetzten Fall ruft sie eine Aufnahme des durch die Diode 2 fließenden Stroms

I durch die Diode k hervor.

Der übergang von f nach g erfolgt durch Unterbrechung des

Stroms 009827/1275

Stroms ±2» indem der Kontakt kg geöffnet wird. Man erhält für positives I:

H = O

ν = r (i₃ + i₂)

daraus folgt:

Dieser Strom wird Null für -~

Für negatives I bildet die Diode 4 einen Kurzschluß, daher i, = 0 und infolgedessen ν = -r ip. ip kann nicht negativ sein und daher unterbricht kg keinerlei Strom.

Der Übergang von g nach h entspricht der Schließung des

Kontakts k_?. Bei positivem I nimmt dieser Kontakt den Belastungsstrom auf, welcher durch die Diode 3 und den damit in Reihe liegenden Widerstand r fließt. Bei negativem

I schließt sich k„ über einen von der Diode 4 dargestellten KurzscBuß.

Schließlich erfolgt beim Übergang von h nach i, welcher der Öffnung des Kontakts kg entspricht, nichts infolge der direkten Verbindung des Kontakts P (Figur 1) mit der Anzapfung II.

Zusammenfassend kann die nachfolgende Tabelle der erzeugten

009827/1275 -—

und durch die Kontakte unterbrochenen Ströme beim Umschalten des Nullpunkts von der Anzapfung I auf die Anzapfung II aufgestellt werden, wobei zum Vergleich die entsprechenden Wechselströme hinzugefügt sind, welche dem hypothetischen Fall entsprechen, daß die Dioden 1, 2, 3₃ 4 kurzgeschlossen sind, was dem Fall einer gewöhnlichen Unterbrechung entspricht:

Über gang	: Strom	i positiv	: I : negativ	: gewöhnlicher : Lastumschalter	V r
c-d	:erzeugt	wenn — <. I	: 0	V \ r	V r
		(I + ~) wenn	': o	\ V	V r
				', r
		r ~~
d-e	unter brochen	- ~ wenn	0	I -
		wenn I ^ — r	0	I -
e-f	erzeugt :	0	o ":	i +
f-g	■ unter- \ brochen ',	(— - I) wenn \	ο :	V r
		ν ^; " wenn — ^I r :	ο :	V r

', V 1 r
: 1 2


i
0

1 2
0

009827/1275

Man sieht, daß für negatives I der unterbrochene oder erzeugte Strom stets Null ist. Der betreffende Kontakt hat daher in einem von zwei Fällen die Möglichkeit, den Strom Null zu unterbrechen. Darüberhinaus bleibt, wenn er einen Strom unterbricht, dieser Strom während der folgenden Halbperiode Null, so daß der unter Umständen entstehende Bogen Zeit hat, zu erlöschen und sich nicht mehr zu entzünden, was bei einem gewöhnlichen Lastumschalter nicht der Fall ist, bei welchem die Kontakte starke Ströme unterbrechen, deren Durchgang durch Null kurzzeitig erfolgt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen LastUmschalters ist noch merklicher, wenn man den Betrieb in umgekehrter Richtung betrachtet, das heißt die Umschaltung des Nullpunkts von der Anzapfung II auf die Anzapfung I. In diesem Fall sind es die Ströme, die im Verlauf des vorangehenden Betriebs erzeugt worden sind, welche unterbrochen gehalten werden, und es ist der obigen Tabelle zu entnehmen, daß beim übergang von f nach e ein gewöhnlicher Lastumschalter einen der Summe des BelastungsStroms und des beträchtlichen umlaufenden Stroms entsprechenden Strom unterbricht, während der erfindungsgemäße Lastumschalter keinen Strom unterbricht. Die Erfindung ermöglicht daher eine sehr wesentliche Verminderung der elektrischen Belastungen der Kontakte und gestattet dadurch eine große Verringerung des Platzbedarfs und der Herstellungskosten, welche umso größer 1st, da nur zwei Übergangswiderstände erforderlich sind. Man kann auch andere Arbeitsweisen des Transformators betrachten, was zu den gleichen Schlüssen führt.

Patentanspruch 009827/1275

Claims

196160

- ίο -

Patentanspruch

Lastumschalter zur Regelung eines Transformators mit sechs festen, aufeinanderfolgenden Kontakten für jede Phase, welche zu zwei, jeweils zwei aufeinanderfolgenden, umzuschaltenden Anzapfungen zugeordneten Gruppen zusammengefaßt sind, und mit einem beweglichen Kontaktorgan, welches mit der betreffenden Ausgangsklemme des Transformators, irn allgemeinen dem Nullpunkt, verbunden ist und bei seiner Bewegung von einer Einstellung in die andere den ersten und zweiten; ersten, zweiten und dritten; zweiten und dritten; zweiten, dritten und vierten; dritten und vierten; usw. festen Kontakt miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die äußersten Kontakte (A, P) direkt über einen Stufenwähler jeweils mit der betreffenden Regelanzapfung (I, II) verbunden sind, die diesen äußersten Kontakten benachbarten Kontakte (B, E) jeweils mit den gleichen Anzapfungen über je eine Diode (1, 4), die in umgekehrten Richtungen leiten, verbunden sind und die den vorgenannten benachbarten Kontakte (C, D) mit den gleichen Punkten jeweils über Dioden (2, 3) verbunden sind, wobei diese Dioden in umgekehrter Richtung leiten wie die oben genannten und jeweils in Reihe mit einem übergangswiderstand (r) liegen.

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