DE1961605C3 - Lastumschalter zur Regelung eines Transformators - Google Patents
Lastumschalter zur Regelung eines TransformatorsInfo
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- DE1961605C3 DE1961605C3 DE19691961605 DE1961605A DE1961605C3 DE 1961605 C3 DE1961605 C3 DE 1961605C3 DE 19691961605 DE19691961605 DE 19691961605 DE 1961605 A DE1961605 A DE 1961605A DE 1961605 C3 DE1961605 C3 DE 1961605C3
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- H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
- H01F29/04—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings having provision for tap-changing without interrupting the load current
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Lastumschalter zur Regelung eines Transformators mit sechs festen,
aufeinanderfolgenden Kontakten für jede Phase und mit einem beweglichen Kontaktorgan, welches mit
der betreffenden Ausgangsklemme des Transformators 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, wobei die äußersten beiden Kontakte über einen Stufenwi ler
jeweils direkt mit einer vorgewählten Anzapfung des Transformators, die diesen äußersten Kontakten benachbarten
beiden Kontakte jeweils mit den gleichen Anzapfungen über je einen spannungsabhängigen
Widerstand und die innersten beiden Kontakte mit den gleichen Anzapfungen jeweils über einen Uberschaltwiderstand
verbunden sind.
Bei dem in der deutschen Auslegeschrift 1 146 191 beschriebenen bekannten Lastumschalter der zuvor
angegebenen Art werden spannungsabhängige Widerstände mit progressivsteigender Strom-Spannungs-Kennlinie
ähnlich den in überspannungsableitern an-, gewandten Widerständen verwendet. Diese bieten
jedoch nur einen Schutz gegen überströme, die während einer Lastumschaltung ü'^er das Schaltvermögen
des Lastumschalters hinausgehen, indem sie die an den Enden der abzuschaltenden Lichtbogen anstehenden
wiederkehrenden Spannungen auf einen beherrschbaren Wert herabsetzen.
Andrerseits ist auch die Verwendung von Dioden in Lastumschaltern bekannt. So ist in der Zeitschrift
»Neues aus der T chnik«, 1961, Nr. 7, S. 1 und 2, ein Lastumschalter ueschrieben, bei welchem >ur jede
Phase vier aufeinanderfolgende feste Kontakte Tür das Aufwärtsschalten und vier weitere aufeinanderfolgende
feste Kontakte für das Abwärtsschalten vorgesehen sind. Die äußersten beiden Kontakte sind über einen
Stufenwähler jeweils direkt mit einer vorgewählten Anzapfung des Transformators verbunden, und die
dazwischenliegenden Kontakte sind jeweils mit der gleichen Anzapfung für die Aufwärtsschaltung über
gleichsinnig gerichtete Dioden verbunden, während Tür die Abwärtsschaltung eine der beiden Dioden
durch einen Uberschaltwiderstand ersetzt ist. Diese Schaltung kann aber während des Umschaltens zu
unzulässigen Störungen im Verbraucher führen, denn wenn das bewegliche Kontaktorgan auf einem der
beiden inneren festen Kontakte steht oder diese beiden Kontakte überbrückt, fließt je nach der
Polarität der Spannung in diesem Augenblick über den Transformator entweder ein Strom mit einer
Gleichstromkomponente oder überhaupt kein Strom. Ferner ist die Sicherheit gering, denn wenn eine der
beiden Dioden durchschlägt, während das bewegliche Kontaktorgan die beiden inneren festen Kontakte
überbrückt, entsteht ein Kurzschluß zwischen den beiden Anzapfungen, der auch die andere Diode
zum Durchschlagen bringt.
Bei dem in der deuuchen Auslegeschrift 1 190 02 i
beschriebenen Lastumschalter sind die beiden vom Stufenwähler gewählten Anzapfungen jeweils über
zwei gegensinnig gepolte Dioden mit zwei festen Kontakten verbunden, die jeweils zu einem von zwei
elektrisch miteinander verbundenen, aber unabhängig voneinander betatigbaren Umschaltern gehören. Diese
Umschalter werden Tür den übergang in die nächste Schaltstufe nacheinander von dem mit der einen
Anzapfung verbundenen festen Kontakt auf den mit der anderen Anzapfung verbundenen festen Kontakt
umgelegt, so daß in der Zwischenrtellung der Verbraucher für die eine Stromnchtung mit der einen
Anzapfung und für die andere Stromrichtung mit der anderen Anzapfung verbunden ist und die beiden
Anzapfungen durch zwei gegensinnig in Reihe geschaltete Dioden miteinander verbunden sind. Das
Umlegen jedes Umschalters muß stromlos erfolgen, alsc in jeweils stromloser Pause der angeschlossenen
Dioden, wofür besondere, hinreichend genau arbeitende Steuerungen und Schaltmittel erforderlich sind.
Ferner besteht auch bei dieser bekannten Schaltung keine Sicherheit im Fall des Durchschlagen« einer
Dnde während des Umschaltvorgangs.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Lastumschalters der eingangs angegebenen Art, der eine
weitgehende Verringerung der Kontaktbelastung ohne Störung des Verbrauchers mit vollständiger Sicherheu
gegen Kurzschluß der Anzapfungen ergibt.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß als spannungsabhängiger Widerstand jeweils eine
Diode dient, daß ferner zu jedem uberschaltwiderstand eine Diode in Reihe liegt und daß die Polarität
der Dioden benachbarter Kontakte jeweils entgegengesetzt gerichtet ist.
Bei dem Lastumschalter nach der Erfindung sind die zu schaltenden Ströme bei der einen Strom richtung
höchstens gleich den durch die überschaltwiderstände bestimmten Strömen und in einigen Fällen sogar Null,
während sie in der anderen Stromrichtung stets Null sind. Die mittlere Kontaktbelastung ist daher wesentlich
verringert. Ferner wird auch im fall des Ausschaltens
eines von Null verschiedenen Stroms der
entstehende Lichtbogen in der folgenden stromlosen Halbperiode mit Sicherheit gelöscht. Dabei liegt selbst
beim Durchschlagen einer Diode stets wenigstens ein überschaltwiderstand zwischen den beiden Anzapfungen,
so daß kein Kurzschluß entstehen kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt
F i g. 1 ein Übersichtsschaltbild des Lastumschalters nach der Erfindung und
F i g. 2 Ersatzschaltbilder des Lastumschalters in to verschiedenen Schaltstufen.
F i g. 1 zeigt schematisch einer mit sechs festen Kontakten A, ß, C. D. E. F aufwarteten Lastumschalter,
wobei die Kontakte r-<. zwei Gruppen
zusammengefaßt sind we'c'ne di ~.ei ersten bzw. die
drei letzten Kontakte urrc~ ->en and über einen nicht
dargestellten Stufenwär'.wi mit zwei benachbarten
Anzapfungen I und ! . iner Regelstufe Ech in einem
Transformator verbunden sind, dessen Hauptwicklung P einer Phase mit der Ausgangsklenirne HT verbunden
ist. wahrend der Nullpunkt wahlweise mit
einer der Regelanzapfungen über ein bewegliches Kontaktorgan des Lastumschalters verbunden ist.
das nacheinander in die mit den Bezugszeichen a. b. c ... i bezeichneten Stellungen gebracht werden
knnn. damit der Nullpunkt von der Anzapfung I auf die Anzapfung II umgeschaltet wird. Die äußersten
Kontakte A und F s'ehen über den Stufenwähler in
direkter Verbindung mit den Anzapfungen 1 und II. Die Kontakte B und E sind jeweils über eine Diode 1
bzw. 4 an die betreffende Anzapfung angeschlossen, während die Kontakte C und D mit ihren Anzapfungen
jeweils über eine Diode 2 bzw. 3 in Reihe mit einem überschaltwiderstand r verbunden sind.
F i g. 2 zeigt die verschiedenen Arbeitsstufen des Lastumschalters, v.enn das bewegliche Kontaktorgan
aus Her Stellung α in die Stellung /' übergeht, wobei
angenommen wird, daß die Regelung auf der Sekundärseite eines Transformators stattfindet, welcher einen
rein ohnischen Verbraucher R speist. Es sind die elektrischen Ersatzschaltbilder dargestellt, welche den
übergängen aus der Stellung α in die Stellung k.
aus der Stellung h in die Stellung c. aus der Stellung c
in die Stellung d usw. und sohi.eßlich aus der Stellung/i
in die Stellung i entsprechen, wobei diese übergänge durch das Schließen oder öffnen von Kontakten ic,.
k2 ... k8 symbolisiert sind. Es wird getrennt der Fall
von zwei Richtungen des Stromes / im Verbraucher betrachtet, wobei diese Richtung als positiv angesehen
wird, wenn sie den in den Schaltbildern dargestellten Pfeilen und den angegebenen Polaritäten der Spannung
u in drr Hauptwicklune und der Spannung r
der Regelstufe entspricht.
Der übergang von α nach b entspricht dem Schließen
des Kontakts kt. Es ist ersichtlich, daß unabhängig
davon, ob / posiüv oder negativ ist. infolge der direkten
Verbindung des Kontakts A (Fig. It mi! der Anzapfung I nichts erfolgt.
Der übergang von b nach c1 entspricht dem öffnen
des Kontakts k2. Die Ströme ι, und /, in den Dioden 1
und 2 sind Null, da die betreffenden Zweige durch diesen Kontakt kurzgeschlossen sind Wenn / beim
öffnen von fc: positiv ist, fließt dieser Strom durch die
Diode J, welche praktisch einen Kurzschluß darstellt,
so daß der Kontakt k2 nicht belastet wird. Wenn /
negativ ist, wiru er von der in Reihe mit dem überschalt
widerstand r liegenden Diode 2 infolge des kleinen
Wertes des überschaltwiderstands r praktisch unverändert aufgenommen, so daß aer Kontakt kz
ebenfalls nicht belastet wird.
Der übergang von c nach d entspricht dem Schließer
des Kontakts k3. Falls / vor dem Schließen des Kontakts
k3 positiv ist, fließt der Strom / vollständig
durch die Diode 1, welche sich praktisch wie ein Kurzschluß verhält. Wenn der Kontakt k3 geschlossen
wird, fließt ein Snom I1 durch die Diode 3 und den
Uberschaltwideistand r, wobei dieser Strom durch die Spannung r der Regelstufe hervorgerufen wird.
Wenn dieser Strom kleiner ist als der in der Diode 1 fließende Strom/,, wird er von dieser einen Kurzschluß
bildenden Diode eingefangen. Unter diesen Umständen ist der die Diode 2 und den Uberschaltwiderstand
r enthaltende Zweig derart kurzgeschlossen, daß der Strom /, in demselben Null ist. und man
erhält daher
und daher
J = I1+ /3
ν = r ■ 1,
'3 = 7'
woraus sich für den Strom Z1 aus dem Vorangehenden
ergibt:
Der Strom i, wird Null für / = -. Wenn - größer
wird als J, bleibe der Strom I1 zwangsweise Null, da
er nicht in der umgekehrten Richtung durch die Diode 1 fließen kann, und es gilt dann:
u = w
ν = r-13 4-woraua
folgt
ν = r ■ /3 + r ■ i3 — rl
Wenn / negativ ist. schließt sich der Kontakt k3
infolge des Vorhandenseins der Diode 3 bei einem Strom isuü.
Der übergang von d nach e entspricht dem öffnen
des Kontakts ^4. wodurch der durch den Ausdruck (2)
gegebeii-ϊ Strom i, unterbrochen wird. Dieser Strom
wird stets Null, wenn / kleiner oder gleich '-- hei
positivem / ist, und er wird bei negativem / wegen des Vorhandenseins der DioJe 1 unter allen anderen
Bedingungen zu Null. Der Strom / fließt sodann durch die Diode 2 und den damit in Reihe liegenden
überschaitwiders' .nd r.
Beim Übergang von c nach /, welcher dem Schli'-'V-n
des Kontakts A5 entspricht, ruft das Schließen dieses
Kontakts bei positivem / keinen Strom hervor, wahrend
bei negativem / der durch die Diode 2 fließende Strom/ von der Dioue4 aufgenommen wird.
Der übergang von / nach ij erfolgt durch Unterbrechung
des Stroms /2* indem der Kontakt A6 geöffnet
wird-
Man erhält für positives 7:
U = 0
υ - r(i3 + /2)
I3 = i + h .
Daraus folgt:
Dieser Strom wird Null für - < I.
Für negatives / bildet die Diode 4 einen Kurzschluß:
daher gilt i3 = 0. und infolgedessen r = -riz
Der Strom tz kann nicht negativ sein, und daher
unterbricht der Kontakt A6 keinerlei Strom.
Der Übergang von g nach //entspricht dem Schließen des Kontakts A7. Bei positivem / nimmt dieser Kontakt
den Belastungsstrom auf. welcher durch die Diode 3 und den damit in Reihe liegenden überschaltwiderstand
r fließt. Bei negativem / schließt sich der Kontakt A7 über einen von der Diode 4 dargestellten
Kurzschluß.
Schließlich erfolgt beim Obergang von It nach /,
welcher dem öffnen des Kontakts A8 entspricht,
nichts infolge der direkten Verbindung des Kontakts F (Fig. I) mit der Anzapfung II.
Zusammenfassend kann die nachfolgende Tabelle der erzeugten 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 angegeben sind, weiche dem hypothetischen
Fall entsprechen, daß die Dioden 1, 2. 3, 4 kurzgeschlossen sind, was dem Fall eines gewöhnlichen
Lastumschalters entspricht:
über gang |
Strom | O | für | / positiv |
/
negativ |
Gewöhn licher Lust umschalter |
|
5 | O | ||||||
■ | Ij | 1<V- | O | ||||
IO | vf | ein | O | für | O | / + 7 | |
fs | aus | - Λ für V r > 1 | O | r r |
|||
'5 | μ/ | O | f r |
||||
Obergang
Strom | ifiir r |
Ί
positiv |
ein | K' |
v-<i
T |
+i)* | ||
aus | -ΐύτ Ϊ > | |
negativ
Gewöhnlicher Lastumschalter Man sieht, daß für negatives / der ausgeschaltete
zo oder eingeschaltete Strom stets Null ist. Für den betreffenden Kontakt besteht daher eine Wahrscheinlichkeit
von 1 zu 2. daß er stromlos schaltet. Wenn er jedoch einen Strom unterbricht, bleibt dieser Strom
während der folgenden Halbperiode Null, so daß der unter Umständen entstehende Lichtbogen Zeit hat
zu erlöschen und sich nicht mehr entzündet, was bei einem gewöhnlichen Lastumsch liter nicht der Fall
ist, bei welchem die Kontakte starke Ströme unterbrechen, deren Durchgang durch Null kurzzeitig
erfolgt.
Der Vorteil des beschriebenen Lastumschalters ist noch merklicher, wenn man den Betrieb in umgekehrter
Richtung betrachtet, das heißt die Umschaltung des Nullpunktes von der Anzapfung II auf die
Anzapfung I. In diesem Fall werden die Ströme, die im Verlauf des vorangehenden Betriebs eingeschaltet
worden sind, jetzt unterbrochen, und es ist der obigen Tabelle zu entnehmen, daß beim übergang von /
nach e ein gewöhnlicher Lastumschalter einen der Summe des Belastungsstroms und des beträchtlichen
Ausgleichsstroms entsprechenden Strom unterbricht, während der beschriebene Lastumschalter keinen
Strom unterbricht. Die beschriebene Ausbildung ermöglicht daher eine sehr wesentliche Verminderung der
elektrischen Belastungen der Kontakte und gestattet dadurch eine große Verringerung des Platzbedarfs
und der Herstellungskosten, welche um so größer ist, als nur zwei Uberschaltwiderstände erforderlich
sind. Man kann auch andere Arbeitsweisen des Transformators
betrachten, was zu den gleichen Schlüssen fuhrt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Lastumschalter zur Regelung eines Transformators mit sechs festen, aufeinanderfolgenden Kontakten für jede Phase und mit einem beweglichen Kontaktorgan, welches mit der betreffenden Ausgangsklemme des Transformators verbunden ist und bei seiner Bewegung von einer Einstellung in die andere den ersten und zweiten: ersten, zweiten ^0 und dritten; zweiten und dritten; zweiten, dritten und vierten; dritten und vierten usw. festen Kontakt miteinander verbindet, wobei die äußersten beiden Kontakte über einen Stufenwähler jeweils direkt mit einer vorgewählten Anzapfung des is Transformators, die diesen äußersten Kontakten benachbarten beiden Kontakte jeweils mit den gleichen Anzapfungen über je einen spannungsabhängigen Widci stand und die innersten beiden Kontakte mit den gleichen Anzapfungen jeweils über einen Uberschaltwiderstand verbunden sind, dadurch gekennzeichne t, dall als spannungsabhängiger Widerstand jeweils eine Diode (1. 4) dient, daß ferner zu jedem uberschaltwiderstand (r) eine Diode (2, 3) in Reihe liegt und daß die Polarität der Dioden benachbarter Kontakte (ß. C bzw. C, D bzw. D, E) jeweils entgegengesetzt gerichtet ist.
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---|---|---|---|
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DE2757425C2 (de) * | 1977-12-22 | 1983-01-05 | Transformatoren Union Ag, 7000 Stuttgart | Lastumschalter für Transformatoren |
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-
1969
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- 1969-12-10 NL NL696918546A patent/NL147567B/xx not_active IP Right Cessation
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Also Published As
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---|---|
SE351745B (sv) | 1972-12-04 |
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SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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