Zur unterbrechungslosen Spannungsregelung bei Stelltransformatoren ist es bekannt, den Verbraucher über eine Doppeldrosselspule zu speisen, die mittels einer der Zahl der Anzapfungen der Stellwicklung entsprechenden Anzahl von Schützen mit den einzelnen Anzapfungen verbunden wird. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, dass die Schütze nicht nur die Lastumschaltung, sondern gleichzeitig auch die Stufenwahl durchführen müssen und dass durch die erforderliche große Zahl von Schützen die Stelltransformatoranordnung sehr verteuert wird. Ferner sind Stelltransformatoren bekannt geworden, bei denen die Stromabnahme von der Stellwicklung mittels zweier metallischer Schaltstücke erfolgt, die über die Primärwicklung zweier in Serie geschalteter Hilfstransformatoren miteinander verbunden sind, und bei denen die geregelte Spannung an dem Verbindungspunkt der Primärwicklungen abgenommen wird, während die Sekundärwicklungen der Hilfstransformatoren in je einem Schaltkreis liegen, welcher sie kurzschließt, mit nicht regelbaren Widerständen bebürdet oder offen lässt, wobei das Überschalten von einer Abgriffstelle der Stellwicklung zur nächsten zwangsläufig mit der Durchführung der Schaltvorgänge in den Stromkreisen der Sekundärwicklungen der Hilfstransformatoren gekuppelt ist. Bei einer in der Praxis bewährten Ausführungsform eines solchen Stelltransformators erfolgt die Stromabnahme durch die beiden metallischen Schaltstücke unmittelbar an der entsprechend blankgemachten Stellwicklung derart, dass jeweils nur eines der beiden Schaltstücke auf einer Abgriffstelle aufliegt oder beide Schaltstücke auf zwei einander benachbarten Abgriffstellen aufliegen, und dass zum Kurzschließen, Bebürden und Öffnen der Sekundärwicklungen
der wie Stromwandler wirkenden Hilfstransformatoren in Verbindung mit den nicht regelbaren Widerständen handelsübliche Schaltschütze vorgesehen sind, welche derart gesteuert werden, dass bei Aufliegen eines Schaltstückes die zugehörige Sekundärwicklung kurzgeschlossen, bei Aufliegen beider Schaltstücke die Stromkreise beider Sekundärwicklungen über die nicht regelbaren Widerstände geschlossen und bei Abheben eines Schaltstückes der Stromkreis der zugehörigen Sekundärwicklung geöffnet ist, und dass das Übersetzungsverhältnis der Hilfstransformatoren so gewählt ist, dass die Schaltschütze nur geringe Ströme zu schalten haben. Handelt es sich um einen Drehstrom-Stelltransformator, so benötigt man bei dieser bekannten Anordnung insgesamt sechs als Stromwandler wirkende Hilfstransformatoren und sechs Schaltschütze.For uninterrupted voltage regulation in variable transformers, it is known to feed the consumer via a double inductor which is connected to the individual taps by means of a number of contactors corresponding to the number of taps on the control winding. This known arrangement has the disadvantage that the contactors not only have to switch the load but also have to select the level at the same time and that the variable transformer arrangement is very expensive due to the large number of contactors required. Furthermore, variable transformers have become known in which the current is drawn from the control winding by means of two metallic contact pieces which are connected to one another via the primary winding of two auxiliary transformers connected in series, and in which the regulated voltage is drawn from the connection point of the primary windings, while the secondary windings of the Auxiliary transformers are each in a circuit that short-circuits them, burdened them with non-adjustable resistors or leaves them open, with switching from one tap point of the control winding to the next inevitably coupled with the implementation of the switching processes in the circuits of the secondary windings of the auxiliary transformers. In an embodiment of such a variable transformer that has proven itself in practice, the current is drawn through the two metallic contact pieces directly on the correspondingly bare-bare control winding in such a way that only one of the two contact pieces rests on a tap point or both contact pieces lie on two adjacent tap points, and that for Short-circuiting, burdening and opening the secondary windings
the auxiliary transformers acting like current transformers in connection with the non-controllable resistors are provided with commercially available contactors, which are controlled in such a way that when a contact piece is in contact, the associated secondary winding is short-circuited, when both contact pieces are in contact, the circuits of both secondary windings are closed via the non-adjustable resistors and when one is lifted Switching piece of the circuit of the associated secondary winding is open, and that the transformation ratio of the auxiliary transformers is chosen so that the contactors only have to switch low currents. In the case of a three-phase variable transformer, this known arrangement requires a total of six auxiliary transformers acting as current transformers and six contactors.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau solcher Stelltransformatoren zu vereinfachen. Sie betrifft einen Stelltransformator, bei dem die Stromabnahme von der Stellwicklung mittels zweier metallischer Schaltstücke in der Weise erfolgt, dass jeweils nur eines der beiden Schaltstücke (oder beide Schaltstücke) auf einer Anzapfung der Stellwicklung aufliegt und nur vorübergehend beide Schaltstücke auf zwei benachbarten Anzapfungen der Stellwicklung aufliegen, und bei dem die beiden Schaltstücke über je eine Spule einer Doppeldrosselspule mit der die geregelte Spannung führenden Ableitung verbunden sind. Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die nicht mit den Schaltstücken verbundenen (freien) Enden der beiden Spulen der Doppeldrosselspule über zwei Kontakte einer Schützanordnung mit der die geregelte Spannung führenden Ableitung derart verbindbar sind, dass in einer Stellung der Schützanordnung nur das freie Ende der einen Spule, in einer zweiten Stellung (Mittelstellung) die freien Enden beider Spulen gemeinsam und in einer dritten Stellung nur das freie Ende der zweiten Spule der Doppeldrosselspule mit der Ableitung verbunden ist,
und dass die Schützanordnung betriebsmäßig so steuerbar ist, dass sie in die zweite Stellung (Mittelstellung) nur gelangen kann, wenn beide Schaltstücke auf zwei benachbarten Anzapfungen der Stellwicklung aufliegen. Bei dem Stelltransformator gemäß der Erfindung benötigt man also keine Hilfstransformatoren mit getrennten Primär- und Sekundärwicklungen, sondern nur eine Doppeldrosselspule pro Phase, besonders vorteilhaft ist ferner, dass auch bei Drehstrom nur eine einzige Schützanordnung erforderlich ist, indem sie für jede der drei Phasen zwei Kontakte zur Verbindung der freien Spulenenden der in jeder der drei Phasen vorgesehenen Doppeldrosselspule mit der den Sternpunkt bildenden, die geregelte Spannung führenden Ableitung erhält. Vorzugsweise besteht die Schützanordnung aus zwei Einzelschützen, von denen jedes bei Erregung den Kontakt zur Verbindung der Ableitung mit dem freien Ende der betreffenden Spule der Doppeldrosselspule öffnet, bei nicht erregter Schützspule dagegen schließt, wobei die Erregerstromkreise der beiden Einzelschütze derart gegenseitig verriegelt sind, dass eines von ihnen nur erregt werden kann, wenn das andere nicht erregt ist. Es können bei der Anordnung gemäß der Erfindung auch dann für das Schalten der Last Niederspannungsschütze eingesetzt werden, wenn es sich um Regelvorgänge an Hochspannungswicklungen handelt. Denn die Nachteile, die bei Einsatz bisher üblicher Schütze dadurch entstehen können, dass bei Ausfall der Steuerspannung für die Schütze die volle Hochspannung an den Abnehmern oder den Schaltstrecken der Schütze auftreten kann, sind bei dem Stelltransformator gemäß der Erfindung vermieden.The invention is based on the object of simplifying the structure of such variable transformers. It relates to a variable transformer in which the current is drawn from the control winding by means of two metallic contact pieces in such a way that only one of the two contact pieces (or both contact pieces) rests on one tap of the control winding and only temporarily both contact pieces on two adjacent taps of the control winding and in which the two contact pieces are each connected via a coil of a double inductor to the discharge line carrying the regulated voltage. According to the invention, the set object is achieved in that the (free) ends of the two coils of the double choke coil that are not connected to the contact pieces can be connected via two contacts of a contactor arrangement to the derivative carrying the regulated voltage in such a way that in one position of the contactor arrangement only the free end one coil, in a second position (middle position) the free ends of both coils together and in a third position only the free end of the second coil of the double choke coil is connected to the discharge line,
and that the contactor arrangement is operationally controllable in such a way that it can only move into the second position (middle position) when both contact pieces rest on two adjacent taps of the actuating winding. In the case of the variable transformer according to the invention, no auxiliary transformers with separate primary and secondary windings are required, but only one double inductor per phase; it is also particularly advantageous that only a single contactor arrangement is required even with three-phase current, as two contacts are required for each of the three phases for connecting the free coil ends of the double inductor coil provided in each of the three phases with the derivation that forms the star point and carries the regulated voltage. The contactor arrangement preferably consists of two individual contactors, each of which, when energized, opens the contact to connect the discharge line to the free end of the relevant coil of the double inductor; can only be aroused by them when the other is not aroused. In the arrangement according to the invention, low-voltage contactors can also be used for switching the load when control processes on high-voltage windings are involved. This is because the disadvantages that can arise when using conventional contactors in that, if the control voltage for the contactors fails, the full high voltage can occur at the consumers or the switching paths of the contactors, are avoided with the variable transformer according to the invention.
In der Zeichnung ist das Prinzipschaltbild eines Drehstrom-Stelltransformators gemäß der Erfindung dargestellt, wobei alle Einzelheiten, die für das Verständnis der Erfindung unwesentlich sind, weggelassen sind. Mit 11, 12, 13 sind die drei in Stern geschalteten Primärwicklungen, mit 14, 15, 16 die drei Stellwicklungen des Drehstrom-Stelltransformators bezeichnet, dessenIn the drawing, the basic circuit diagram of a three-phase variable transformer according to the invention is shown, all details that are not essential for an understanding of the invention have been omitted. With 11, 12, 13 the three star-connected primary windings, with 14, 15, 16 the three control windings of the three-phase variable transformer are designated, its
Eisenkern nicht dargestellt ist. Jede von den Stellwicklungen ist mit Anzapfungen versehen, die an eine Kontaktbahn geführt sind, oder ihre entsprechend blankgemachten Windungen bilden selbst die Kontaktbahn für die beiden metallischen Schaltstücke 17, 18 bzw. 19, 20 bzw. 21, 22. Diese werden, wie durch gestrichelte Linien angedeutet ist, gemeinsam von einem Antrieb aus durch eine nicht dargestellte Exzenterwelle in der Weise betätigt, dass in der Ruhestellung nur eines der beiden Schaltstücke jeder Phase - in der in der Zeichnung dargestellten Stellung die Schaltstücke 17, 19 und 21 - auf einen Kontakt der Kontaktbahn bzw. einer Windung der Stellwicklung (14 bzw. 15 bzw. 16) aufliegt, beim Überschalten dagegen beide Schaltstücke jeder Phase auf zwei einander benachbarten Abgriffstellen der Stellwicklung aufliegen. Die Betätigung der Schaltstücke kann beispielsweise in der aus der deutschen Patentschrift 871 914 ersichtlichen Art und Weise erfolgen. Die beiden Schaltstücke 17, 18 sind über je eine Spule 23, 24 einer Doppeldrosselspule, die beiden Schaltstücke 19, 20 über je eine Spule 25, 26 einer zweiten Doppeldrosselspule und die beiden Schaltstücke 21, 22 über je eine Spule 27, 28 einer dritten Doppeldrosselspule durch eine Schützanordnung mit der den Sternpunkt bildenden, die geregelte Spannung führenden Ableitung 29 verbindbar. Die Schützanordnung besteht aus zwei Einzelschützen 30 und 31; in der in der Zeichnung dargestellten Stellung ist das Schütz 30 erregt, wobei seine sämtlichen Kontakte geöffnet sind, während sich das Schütz 31 im nichterregten Zustand befindet, in dem seine Kontakte sämtlich geschlossen sind. Das bedeutet, dass die geregelte Spannung von den Schaltstücken 17, 19, 21 über die Spulen 24, 26, 28 der Doppeldrosselspulen abgegriffen wird. Die Schütze 30, 31, die zweckmäßig oberhalb des Deckels des Stelltransformatorgefäßes auf einem Durchführungsisolator angeordnet werden, sich also auf dem Potential der Ableitung 29 (Hochspannungspotential) befinden, erhalten ihre Erregerspannung über einenIron core is not shown. Each of the control windings is provided with taps, which are led to a contact track, or their corresponding bright-finished turns themselves form the contact track for the two metallic contact pieces 17, 18 or 19, 20 or 21, 22. These are, as indicated by dashed lines Lines is indicated, operated jointly by a drive by an eccentric shaft, not shown, in such a way that in the rest position only one of the two contact pieces of each phase - in the position shown in the drawing, the contact pieces 17, 19 and 21 - on a contact of the Contact track or a turn of the control winding (14 or 15 or 16) rests, when switching over, however, both contact pieces of each phase rest on two adjacent tapping points of the control winding. The actuation of the contact pieces can take place, for example, in the manner shown in German patent specification 871 914. The two contact pieces 17, 18 are each via a coil 23, 24 of a double choke coil, the two contact pieces 19, 20 each via a coil 25, 26 of a second double choke coil and the two contact pieces 21, 22 each via a coil 27, 28 of a third double choke coil can be connected by a contactor arrangement to the derivative 29 which forms the star point and carries the regulated voltage. The contactor arrangement consists of two individual contactors 30 and 31; in the position shown in the drawing, the contactor 30 is energized with all of its contacts open, while the contactor 31 is in the non-energized state in which its contacts are all closed. This means that the regulated voltage is tapped from the contact pieces 17, 19, 21 via the coils 24, 26, 28 of the double inductor coils. The contactors 30, 31, which are expediently arranged above the cover of the variable transformer vessel on a bushing insulator, that is to say are at the potential of the discharge line 29 (high voltage potential), receive their excitation voltage via a
Isoliertransformator 32, dessen Niederspannungsseite über Umschalter 33, 34 an eine Hilfsspannungsquelle angeschlossen ist. Die Umschalter 33, 34 dienen zur Steuerung der Schütze 30 und 31 und werden zwangsläufig mittels einer am Antrieb der Schaltstücke vorgesehenen Kurvenscheibe 35 betätigt, wie dies in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Die Erregerstromkreise der beiden Schütze 30, 31 sind gegenseitig derart verriegelt, dass eines von ihnen nur erregt werden kann, sofern das andere nicht erregt ist.Isolation transformer 32, the low-voltage side of which is connected to an auxiliary voltage source via changeover switches 33, 34. The changeover switches 33, 34 are used to control the contactors 30 and 31 and are inevitably actuated by means of a cam 35 provided on the drive of the contact pieces, as indicated in the drawing by a dashed line. The excitation circuits of the two contactors 30, 31 are mutually locked in such a way that one of them can only be excited if the other is not excited.
Das Überschalten von einer Abgriffstelle zur benachbarten Abgriffstelle geht folgendermaßen vor sich. Zunächst werden beim Vorliegen eines entsprechenden Kommandos durch den Antrieb die Schaltstücke 18, 20 und 22 auf die betreffende benachbarte Abgriffstelle aufgesetzt, so dass die beiden Schaltstücke jeder Phase auf zwei benachbarten Abgriffstellen (Anzapfungen) der Stellwicklung aufliegen. Danach wird durch die Kurvenscheibe 35 zunächst der Umschalter 33 geöffnet, so dass das bisher erregte Schütz 30 stromlos wird und seine Kontakte schließt. Somit fließt in dieser Mittelstellung der Schützanordnung (beide Schütze 30, 31 nicht erregt) der Laststrom zum Verbraucher über beide Spulen der Doppeldrosselspulen. Nunmehr wird durch die Kurvenscheibe 35 der Umschalter 34 geschlossen, so dass das Schütz 31 erregt wird und seine Kontakte öffnet. Damit ist die Lastumschaltung auf die Abgriffstelle, auf der die Schaltstücke 18, 20 und 22 stehen, erfolgt und die Schaltstücke 17, 19 und 21 werden am Ende dieses Überschaltvorganges stromlos von der Stellwicklung bzw. ihrer Kontaktbahn abgehoben.Switching over from one tap point to the neighboring tap point proceeds as follows. First, when a corresponding command is given by the drive, the switching pieces 18, 20 and 22 are placed on the relevant adjacent tapping point, so that the two switching pieces of each phase rest on two neighboring tapping points (taps) of the actuating winding. Thereafter, the changeover switch 33 is first opened by the cam disk 35, so that the previously excited contactor 30 is de-energized and its contacts close. Thus, in this middle position of the contactor arrangement (both contactors 30, 31 not energized), the load current to the consumer flows through both coils of the double inductor coils. The changeover switch 34 is now closed by the cam disk 35, so that the contactor 31 is excited and its contacts open. The load switching to the tapping point on which the contact pieces 18, 20 and 22 are located takes place and the contact pieces 17, 19 and 21 are lifted off the actuating winding or their contact path without current at the end of this over-switching process.
Die beiden Spulen 23, 24 bzw. 25, 26 bzw. 27, 28 der drei Doppeldrosselspulen, von denen jede einen Eisenkern mit Luftspalt aufweist, sind so geschaltet und bemessen, dass der durch
die eine oder andere Spule fließende Laststrom an der Spule einen vernachlässigbar kleinen Spannungsabfall verursacht, dass ferner in der Mittelstellung der Schützanordnung die Drosselwirkungen der dann durch beide Spulen fließenden Laststromhälften sich praktisch aufheben und der dann durch beide Spulen fließende Kurzschlussstrom ein bestimmtes Mehrfaches (z.B. das Dreifache) des Transformatorennennstromes nicht überschreiten kann. Es empfiehlt sich daher, die Spulen der Doppeldrosselspulen aus einem Material mit höherem spezifischem elektrischem Widerstand als Kupfer (z.B. Widerstandsmaterial) herzustellen, so dass für den Kurzschlusskreis ein kleines L/R-Verhältnis (Verhältnis von Induktivität zu Wirkwiderstand) entsteht. Mit einer solchen Maßnahme wird erreicht, dass während des Umschaltvorganges beim Zuschalten des jeweils zweiten Schützes (wenn also beide Schütze nicht erregt sind) praktisch kein Überschwingen des Kurzschlussstromes über seinen quasistationären Maximalwert hinaus eintritt und auch bei Auftrennung des Kurzschlusskreises am Ende des Überschaltvorganges die Leistungsschaltung für das Schütz entscheidend erleichtert ist. Elektromechanische Kraftwirkungen, sowie Abbrand der Schaltkontakte werden dadurch maßgebend reduziert und Spratzerscheinungen an den Stromabnehmern (Schaltstücken) ganz vermieden.The two coils 23, 24 and 25, 26 and 27, 28 of the three double inductor coils, each of which has an iron core with an air gap, are connected and dimensioned so that the through
the load current flowing through one or the other coil causes a negligibly small voltage drop on the coil, so that in the middle position of the contactor arrangement the throttling effects of the load current halves then flowing through both coils practically cancel each other and the short-circuit current then flowing through both coils is a certain multiple (e.g. three times) ) of the transformer rated current cannot be exceeded. It is therefore advisable to manufacture the coils of the double choke coils from a material with a higher specific electrical resistance than copper (e.g. resistance material) so that a small L / R ratio (ratio of inductance to effective resistance) is created for the short-circuit circuit. With such a measure it is achieved that during the switching process when the respective second contactor is switched on (i.e. when both contactors are not energized) there is practically no overshoot of the short-circuit current beyond its quasi-steady-state maximum value and the power switching for the contactor is decisively relieved. Electromechanical force effects as well as burning of the switching contacts are significantly reduced and cracks on the pantographs (contact pieces) are completely avoided.