DE2218698C3 - Anordnung zur Lastumschaltung bei Stufentransformatoren mit steuerbaren Halbleitergleichrichtern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lastumschaltung bei Stufentransformatoren im natürlichen Nulldurchgang des Laststromes mittels eines Thyristorgerätes und einem diesem parallel geschalteten Steuergerät in jedem der beiden Wählerarme, wobei der Ausgang jedes Steuergerätes an das jeweils im anderen Wählerarm vorgesehene Thyristorgerät angeschlossen und jeweils nach Kurzschließen eines Übertragers in dem Steuergerät durch einen Steuerschalter stromlos ist

Eine derartige Anordnung mit steuerbaren Halbleitergleichrichtern ist durch dia DT-PS 12 67 339 bekannt geworden. In der Grundstellung der in Fig. 2 dieser Patentschrift dargestellten Schaltung werden die Thyristoren der gerade stromführenden Seite durch einen vom an der Stufenspannung anliegenden Steuergerät der Gegenseite abgegebenen Strom durchlässig gehalten. Am Steuergerät der jeweils stromführenden Seite liegt keine Spannung an; es gibt also an die zu sperrenden Thyristoren seiner Gegenseite keinen Steuerstrom ab. Das Steuergerät der stromführenden Seite ist zusätzlich durch einen die Primärwicklung eines Übertragers in dem Steuergerät über eine Gleichrichterbrücke kurzschließenden Steuerschalter an der Abgabe von Steuerstrom gehindert. Dadurch wird ausgeschlossen, daß nach einer vorübergehenden Unterbrechung der Transformator-Betriebsspannung während der auch die stromführend gewesenen Thyristoren sofort in den gesperrten Zustand fallen, mit der Spannungswiederkehr beide Seiten gleichzeitig zündbereit sind. So ist ein Stufenkurzschluß verhindert

Zum Einleiten einer Stufenschaltung bei der bekannten Anordnung wird zuerst der Steuerschalter in dem den stromführenden Thyristoren parallel geschalteten

<>5 Steuergerät geöffnet und danach der an dem Steuergerät der Gegenseite ebenfalls vorhandene Steuerschalter geschlossen. Es erlöschen dann die stromführenden Thyristoren im nächstfolgenden Stromnulldurchgang

und die Thyristoren der Gegenseite werden gezündet und übernehmen den Laststrom. In der Zeit zwischen dem öffnen des einen Steuerschalters und dem Schließen des anderen besteht aber unvermeidlich doch der Zustand, in dem eine kurzzeitige Unterbrechung der s Transformator-Betriebsspannung beide Steuergeräte zündbereit und dadurch einen Stufenkurzschluß möglich macht In einem solchen Fall spricht eine Schutzschaltung der Thyristoren an, die den Hauptschalter abschaltet ι ο

Wegen der damit verbundenen Betriebsunterbrechung des Transformators ist man bestrebt, die Zeit zwischen dem öffnen des einen und Schließen des anderen Steuerschalters so kurz wie möglich zu halten; sie darf theoretisch Null sein.

Keinesfalls aber dürfen beide Steuerschalter gleichzeitig geschlossen sein, weil während der Schließzeit beider Kontakte keiner der Thyristoren Steuerstrom erhält und deshalb auf einen in diese Zeit fallenden Stromnulldurchgang eine Lastunterbi echung folgen würde. Dabei würde die gerade eingestellte Ausgangsspannung des Transformators an den Thyristoren anstehen und diese zerstören.

Bei Verwendung von mechanischen Schaltern muß wegen Inkonstanz der Zeitpunkte des öffnens und Schließens durch äußere Beeinflussung ein verhältnismäßig großer zeitlicher Sicherheitsabstand zwischen dem Öffnen des einen und dem Schließen c es anderen Steuerschalters vorgesehen werden, so daß die Zeitdauer, während der bei Wiederkehr der Versorgungsspannung nach einer kurzzeitigen Unterbrechung ein Stufenkurzschluß auftreten kann, verhältnismäßig groß ist

Durch die DT-OS 16 38 597 ist es auch schon bekannt, Schaltthyristoren als Steuerschalter in dieser Anordnung zu verwenden. In dieser Einrichtung wird jedoch sowohl der Steuerstrom der Hauptthyristoren als auch der Steuerstrom der Hilfsthyristoren von der Spannung der eingeschalteten Stufe des Stufentransformators abgeleitet. Das hat zur Folge, daß bei einer vorübergehenden Spannungsunterbrechung mit den Hauptthyristoren auch die als Steuerschalter dienenden Hilfsthyristoren in den gesperrten Zustand übergehen, d. h. daß hier die Gefahr des Stufenkurzschlusses bei Spannungsunterbrechungen ständig besteht und nicht nur während der kurzen Zeit der Umschaltung. Außerdem benötigen die Schaltthyristoren in dieser Schaltung einen Stromnulldurchgang, um in den Sperrzustand zurückzufallen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Anordnung zur Lastumschaltung mit Steuerbaren Halbleitergleichrichtern dadurch zu verbessern, daß eine durch die erforderlichen Steuerschalter verursachte Funktionsunsicherheit auf ein physikalisch mögliches Mindestmaß beschränkt bleibt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß über eine bistabile Kippstufe von zwei als Steuerschalter dienenden Hilfsthyristoren abwechselnd und jeweils unmittelbar aufeinanderfolgend der eine zwangsgelöscht und der andere gezündet wird. Dabei wird der Versorgungsstrom der bistabilen Kippstufe und der Steuerstrom der Hilfsthyristoren einer von der Transformator-Betriebsspannung unabhängigen Spannungsquelle entnommen.

Nach zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zwangslöschung von einem ^(l5 durch das Kippen der bistabilen Kippstufe ausgelösten und über einen Sättigungswandler mit potentialfreier Sekundärseite weitergegebenen Stromimpuls eingeleitet ist, der einen parallel zum Steuerstromkreis des zu löschenden Hilfsthyristors und in Reihe mit einem Löschkondensator liegenden Zusatzthyristor zündet Dabei ist der Steuerstrom für den anzusteuernden Hilfsthyristor über eine diesem und der entsprechenden Seite der bistabilen Kippstufe zwischengeschaltete Reihenanordnung aus einem als Wechselrichter arbeitenden symmetrischen Multivibrator, einem mindestens sekundärsei tig potentialunabhängigen Zusatzübertrager, einer Gleichrichteranordnung und einer Drossel einschaltbar. Der Ladestrom für den Löschkondensator wird von einer zweiten Sekundärwicklung des Zusatzübertragers getrieben, wobei seine Richtung durch eine Diode und sein Größtwert durch einen Ladewiderstand festgelegt sind.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist sehr vorteilhaft, weil sie einen von äußeren Einflüssen unabhängigen Ablauf der Schaltfunktionen beider Steuerschalter in der kürzest zulässigen Zeit erzwingt. Dadurch wird der Zeitraum in dem ein Stufenkurzschluß im Anschluß an eine Spannungsunterbrechung auftreten könnte, auf das physikalisch mögliche Mindestmaß herabgesetzt.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß die feet vorgegebene Schwingfrequenz des Multivibrators im Bereich der 100- bis lOOOfachen Netzfrequenz liegt und daß der die Zwangslöschung des einen Hilfsthyristors einleitende Stromimpuls und der den Multivibrator zur Zündung des anderen Hilfsthyristors einschaltende Strom durch dasselbe Kommando ausgelöst sind und von derselben Seite der bistabilen Kippstufe ausgehen. Dabei ist durch unterschiedliche Zeitkonstanten im Lösch- und Steuerstromkreis der Stromabfall im Löschstromkreis steiler als der Stromanstieg im Steuerstromkreis, und die bistabile Kippstufe erhält ihre Steuerbefehle über einen mechanischen Umschalter.

Da der zur Umsteuerung der als Steuerschalter dienenden Thyristoren erforderliche Zeitabschnitt — er beträgt zwischen 50 μ5 und 100 μ5 — kurz ist und somit gefahrlos beliebig oft umgeschaltet werden kann, ist es möglich, durch Hin- und Herschalten zwischen zwei angewählten Stufen des Transformators Spannungszwischenwerte einzustellen. Zu diesem Zweck sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die bistabile Kippstufe und der Umschalter durch eine periodisch zwischen den beiden Hilfsthyristoren hin- und herschaltende astabile Kippstufe ersetzt, wobei das gegenseitige Einschaltverhältnis der Hilfsthyristoren einstellbar ist.

Die Einstellung des Einschaltverhältnisses erfolgt über ein Potentiometer, dessen feste Klemmen über Ladewiderstände mit der Basis von zwei Schalttransistoren in der astabilen Kippstufe und dessen verstellbarer Abgriff mit dem positivem Pol einer Versorgungsgleichspannung verbunden sind. Dabei ist die Frequenz der astabilen Kippstufe für alle Einschaltverhältnisse gleichbleibend und höchstens gleich der halben Netzfrequenz. Außerdem kann die astabile Kippstufe in den Endstellungen des Potentiometers durch Schließen eines zusätzlichen mechanischen Kontaktes in einen monostabilen Zustand übergeführt werden, bei dem die Seite eingeschaltet ist, die bei Erreichen einer der Endstellungen des Potentiometers die längere Stromnußzeit hatte.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild einer erfindur.gsgemäßen Anordnung,

Fig.2 die Schaltung einer darin vorgesehenen bistabilen Kippstufe,

Fig. 3 die Schaltung eines Multivibrators mit nachgeschaltetem Übertrager und

Fig.4 eine anstelle der bistabilen Kippstufe gemäß F i g. 2 verwendbare astabile Kippstufe.

An Anzapfungen 2 und 3 einer Stufenwicklung 1 eines Transformators liegen bewegliche Wählerarme 4 und 5, denen Thyristorgeräte 6 und 7 zugeordnet sind. Jedes der beiden Thyristorgeräte 6, 7 ist im wesentlichen aus antiparallelgeschalteten Thyristoren und einem hierzu parallelen Ä-C-Glied aufgebaut. Das Thyristorgerät 6 liegt in Reihe mit einem Trennschalter 8 und ist durch einen Überbrückungsschalter 9 kurzschließbar. Parallel zum Thyristorgerät 6 ist außerdem ein Steuergerät 10 vorgesehen, dessen Steuerausgang den Steuerstrom für das Thyristorgerät 7 liefert.

Entsprechend ist ein Trennschalter 11 in Reihe zu dem Thyristorgerät 7 und parallel zu diesen beiden ein Überbrückungsschalter 12 sowie ein Steuergerät 13 parallel zum Thyristorgerät 7 vorgesehen. Die freien Enden der Überbrückungsschalter 9 und 12, der Trennschalter 8 und 11, sowie der Steuergeräte 10 und 13 sind mit einer Lastleitung 14 fest verbunden.

Die Steuergeräte 10 und 13 enthalten je einen Übertrager, der in nicht dargestellter Weise über eine Gleichrichterbrückenanordnung kurzschließbar ist. Eine Umschaltung des an die Lastleitung 14 abgegebenen Laststromes, beispielsweise von der Anzapfung 2 zur Anzapfung 3 der Stufenwicklung 1, wird durch Schließen des Trennschalters 11 eingeleitet, wodurch am Steuergerät 13 die Stufenspannung anliegt und die Thyristoren im Thyristorgerät 6 gezündet werden. Danach öffnet von den in Grundstellung geschlossenen Schaltern 8 und 9 der Schalter 9, und der Laststrom kommutiert auf das Thyristorgerät 6.

An dem Steuergerät 10 liegt keine Spannung an, so daß an die Thyristoren der Gegenseite in dem Thyristorgerät 7 kein Steuerstrom abgegeben werden kann. Das Steuergerät 10 ist aber darüber hinaus auch dadurch an der Abgabe eines Steuerstromes gehindert, daß der in ihm vorgesehene Übertrager kurzgeschlossen ist. Wird nun der Kurzschluß des Übertragers in dem Steuergerät 10 aufgehoben und dafür der entsprechende Übertrager in dem Steuergerät 13 kurzgeschlossen, so fallen die Thyristoren des Thyristorgerätes 6 beim darauffolgenden Stromnulldurchgang des Laststromes in den sperrenden Zustand, so daß an dem Steuergerät 10 die Stufenspannung anliegt und die Thyristoren im Thyristorgerät 7 gezündet werden. Abschließend wird der Überbrückungsschalter 12 geschlossen und der Trennschalter 8 geöffnet

Die Überbrückungsschalter 9 und 12 bleiben bei schnellem Hin- und Herschalten zwischen zwei benachbarten Anzapfungen der Stufenwicklung 1 zur Bildung eines Spannungszwischenwertes ständig geöffnet

Zum Kurzschließen der Übertrager in den Steuergeräten 10 und 13 sind Hilfsthyristoren 15 und 16 vorgesehen, die über Zusatzübertrager 17 bzw. 18 und eine Gleichrichteranordnung 19 bzw. 20 gezündet werden und die durch den Entladestrom eines Löschkondensators 21 bzw. 22 zwangsgelöscht werden. Die Löschkondensatoren 21 und 22 werden über eine zweite Sekundärwicklung der Zusatzübertrager 17 bzw. 18 und je eine Diode 23 bzw. 24 gespeist und entladen sich nach dem Zünden eines Zusatzthyristors 25 bzw. 26 gegen den Laststrom des ihnen zugeordneten Hilfsthyristors 15 bzw. 16, so daß sie diese zwangslöschen. Die Zusatzübertrager 17 und 18 werden auf ihrer Eingangsseite über einen Multivibrator 27 bzw. 28 erregt, deren jeder über je eine Seite einer bistabilen Kippstufe 29 an einer Versorgungsgleichspannung liegt.

Die bistabile Kippstufe 29 ihrerseits erhält ihre Schaltbefehle von einem mechanischen Umschalter 30. Die bistabile Kippstufe 29 gibt bei jedem Kippvorgang, durch den von dem einen auf den anderen der Multivibratoren 27 und 28 umgeschaltet wird, abwechselnd je einen Impuls über einen Sättigungswandler 31 bzw. 32 auf die Steueranschlüsse der Zusatzthyristoren 25 bzw. 26.

Der Aufbau der bistabilen Kippstufe 29 ist im einzelnen in F i g. 2 dargestellt. Als Kollektorwiderstände von Schalttransistoren 42 und 43 dienen die Multivibratoren 27 und 28, denen die je Schaltvorgang nur einen Einzelimpuls abgebenden Sättigungswandler 32 und 31 parallelgeschaltet sind. Über Widerstände 4C und 41 ist die jeweils zugehörige Basis der Schalttransistoren 43 und 42 mit dem Kollektor des gegenüberliegenden Schalttransistors 42 bzw. 43 verbunden. Zui sicheren Sperrung des jeweils nichtleitenden Schalttransistors 42 bzw. 43 liegt die Basis über einen Widerstand 44 bzw. 45 am negativen Pol einer Versorgungsgleichspannung, die durch einen den beiden Schalttransistoren

42 und 43 gemeinsamen Emitterwiderstand 46 auch gegenüber den Emittern negatives Potential aufweist Die Widerstände 44 und 45 haben auf den Basisstrom des jeweils durchgesteuerten Schalttransistors 42 bzw

43 keinen nennenswerten Einfluß, da sie parallel zui niederohmigen Basis-Emitterstrecke liegen. Eine zui thermischen Stabilisierung erwünschte Gegenkopplung durch den Emitterwiderstand 46 wird durch einer diesem parallel geschalteten Glättungskondensator 47 dynamisch unwirksam gemacht, so daß der Kippvorgang nicht beeinträchtigt ist. Die Umschaltung von dem einen in den anderen Schaltzustand der Kippstufe 29 wird durch einen negativen Impuls auf die Basis des jeweils stromführenden der Schalttransistoren 42 bzw 43 vollzogen. Dieser negative Impuls wird durch Anlegen eines mit dem negativen Pol der Spannungs quelle verbundenen Kondensators 48 über den mechanischen Umschalter 30 an die jeweils betreffende Bash erzeugt

In Fig.3 ist im einzelnen der Aufbau und dei Zusammenhang des Multivibrators 28 mit dem paralle zu ihm liegenden Zusatzübertrager 32 sowie dem ihrr nachgeschalteten Übertrager 18, der Gleichrichteranordnung 20, der Diode 24 mit dem Hilfsthyristor 16, den Zusätzthyristor 26 und dem Löschkondensator 21 dargestellt Diese Baugruppen sind erforderlich, um eine Potentialtrennung zwischen dem auf Hochspannungs potential liegenden Hilfsthyristor 16 einerseits und dei Versorgungsspannungsquelle sowie den Bedienelemen ten andererseits zu erreichen. In dem Multivibrator 21 sind Transistoren 50 und 51 vorgesehen, derei Kollektor über je eine Reihenschaltung aus einen Kollektorwiderstand 52 bzw. 53 und einer Primärwick lung 54 bzw. 55 des Übertragers 18 am positivem Pol dei Versorgungsgleichspannung liegt Die Basisanschlüssi der Transistoren 50 und 51 sind über Kondensatoren 5< und 57 mit dem Kollektor des jeweils gegenüberliegen den Transistors 50 bzw. 51 verbunden und sin< außerdem über einen hochohmigen Basiswiderstand 51 bzw. 59 direkt an den positiven Pol der Versorgung* gleichspannung angeschlossen. Die Emitter der Transi stören 50 und 51 sind über eine gemeinsame Leitung mi

dem Kollektor des Schalttransistors 43 in der bistabilen Kippstufe 29 (F i g. 2) verbunden. Die Kondensatoren 56 und 57 sowie die hochohmigen Widerstände 58 und 59 sind so ausgelegt, daß sich die Transistoren 50 und 51 gegenseitig mit einer Frequenz von etwa 6 kHz gegenseitig sperren und öffnen. Dadurch fließt ein rechteckförmiger Wechselstrom mit dieser Frequenz durch die Primärwicklung 54 und 55 und induziert eine Spannung in die Sekundärwicklungen 60 und 61 des Übertragers 18 für den Steuerstrom.

Die Sekundärwicklung 61 speist über einen Brükkengleichrichter, der wegen der Rechteckform der Spannung aus schnellschaltenden Dioden 62 aufgebaut ist, den Steuerkreis des zugehörigen Hilfsthyristors 16. Dieser soll dadurch in ständiger Durchschaltbereitschaft gehalten und auch nach einem vorübergehenden Absinken des Stromes in seiner Anoden-Kathodenstrecke unter seinen Haltestrom ohne Verzug wieder gezündet werden. Daher muß der Steuergleichstrom jederzeit größer sein als der obere Zündstrom des Hilfsthyristors 16. Dies wird durch Glättung des gleichgerichteten Stromes mittels eines aus einem Kondensator 63 und einer Drossel 64 aufgebauten Siebgliedes erreicht.

Damit beim Umschalten von dem Hilfsthyristor 16 auf den Hilfsthyristor 15 der Steuerstrom in kurzer Zeit verschwindet, ist der Drossel 64 eine Freilaufdiode 65 parallel geschaltet. Ein im Steuerstromkreis vorgesehener Widerstand 66 dient dazu, sowohl die Zeitkonstante zu verkleinern als auch die Empfindlichkeit der Anordnung gegenüber Exemplarstreuungen in der Eingangskennlinie des Hilfsthyristors 16 zu verringern. Eine in Reihe mit dem Widerstand 66 liegende Diode 67 erhöht den Schwellenwert des Hilfsthyristors 16 und schützt so vor der Auswirkung von eingestreuten Störimpulsen.

Der Hilfsthyristor 16 wird von einem welligen Gleichstrom durchflossen, so daß mit Wegnahme seines Steuerstromes noch keine Sperrung eintritt, solange der den Hilfsthyristor 16 durchfließende Strom noch größer ist als sein Haltestrom. Deswegen muß der Hilfsthyristor 16 zwangsgelöscht werden, wenn der durch ihn fließende Strom zu beliebiger Zeit unterbrochen werden soll. Dazu ist ein aus dem Löschkondensator 22 und dem Zusatzthyristor 26 gebildeter Löschkreis ve rgesehen. Der Löschkondensator 22 wird über einen besonderen Ladestromkreis von der durch eine Diode 68 gleichgerichteten Spannung aus der Sekundärwicklung 60 aufgeladen. Dabei ist die Größe des Ladestromes durch einen Ladewiderstand 69 begrenzt.

Der Zusatzthyristor 26 wird durch einen Impuls über den Sättigungswandler 32, dem eine Freilaufdiode 70 parallel geschaltet ist, durch einen Impuls in dem Augenblick gezündet, in dem die bistabile Kippstufe 29 ihren Schalttransistor 43 sperrt und den Schalttransistor 42 öffnet Zur Begrenzung der Stromaufnahme des Sättigungswandlers 32 ist dessen mit dem Kollektor des Schalttransistors 42 verbundener Eingang ein Widerstand 71 vorgeschaltet Mit dem Durchschalten des Zusatzthyristors 26 kommutiert der Gleichstrom des Hilfsthyristors 16 auf den Löschkreis, so daß der Hilfsthyristor 16 stromfrei wird und seine Sperrfestigkeit wieder erlangt, bevor der Löschkondensator 22 entladen ist Diese Schonzeit, die größer ist als die Freiwerdezeit des Hilfsthyristors 16 sein muß, wird bestimmt durch die Höhe des vor dem Löschen fließenden Stromes, die Größe des Löschkondensators 22 sowie durch die an diesem anliegende Spannung und liegt unter 50 μς.

Demzufolge ergibt sich für die Zeit vom Beginn einer

Umschaltung in der Kippstufe 29 bis zum Zünden des bis dahin gesperrten Hilfsthyristors 15 bzw. 16 eine Dauer zwischen 50 und 100 ^s, so daß Thyristoren mit Freiwerdezeiten bis zu 50 με verwendbar sind.

Wie bereits ausgeführt, muß bei jeder Umschaltung das bis dahin nicht zündbereite der beiden Steuergeräte 10 bzw. 13 zündbereit gemacht werden, bevor das bis

ίο dahin Steuerstrom abgebende der beiden Steuergeräte 13 bzw. 10 durch Kurzschließen seines Übertragers wirkungslos gemacht wird. Da die in den Steuergeräten 10 und 13 vorgesehenen Übertrager im beschriebenen Ausführungsbeispiel durch die Hilfsthyristoren 15 und

is 16 kurzschließbar sind, muß der bis dahin durchgezündete der Hiifsthyrisioren 15 und 16 erst in den sperrenden Zustand gefallen sein, bevor der andere gezündet werden darf. Andererseits soll die Zeit zwischen dem Sperren des einen und dem darauf folgenden Zünden des anderen Hilfsthyristors 15 bzw. 16 so kurz wie möglich sein, weil dadurch die Wahrscheinlichkeit eines Stufenkurzschlusses verringert wird.

Bei der beschriebenen Schaltanordnung wird sowohl das Löschen des einen als auch das Zünden des anderen Hilfsthyristors 15 bzw. 16 durch Umlegen des mechanischen Umschalters 30 eingeleitet. Durch die Betätigung des mechanischen Umschalters 30 erhält die bistabile Kippstufe 29 einen negativen Steuerimpuls und kippt in ihre andere stabile Lage, in der sie beispielsweise den Multivibrator 27 einschaltet. Gleichzeitig jedoch wird der Multivibrator 28 und der diesem nachgeschaltete Zusatzübertrager 18 spannungslos und wird ein Impuls über den Sättigungswandler 32 an die Steuerelektrode des Zusatzthyristors 26 abgegeben. Durch Zünden des Zusatzthyristors 26 kommutiert der Strom des Hilfsthyristors 16 auf den Löschkreis, so daß der Hilfsthyristor 16 stromfrei wird und seine Sperrfestigkeit erlangt bevor der Löschkondensator 22 entladen ist.

Da der Multivibrator 27 durch das Kippen der bistabilen Kippstufe 29 ebenfalls eingeschaltet wurde, wird von dem Zusatzübertrager 17 über die Gleichrichteranordnung 19 der Hilfsthyristor 15 gezündet Die in den Zündkreis des Hilfsthyristors 16 eingebaute Drossel 64, und die übrigen Bauteile sowohl in diesem Zünd- als auch in dem zugehörigen Löschstromkreis sind so ausgelegt, daß die Zündung des Hilfsthyristors 15 erst erfolgt, nachdem der zu löschende Hilfsthyristor 16 seine volle Sperrfähigkeit wieder erlangt hat Gleichzeitig mit dem Zündstrom beginnt der Ladestrom für den dem gerade gezündeten Hilfsthyristor 15 zugeordneten Löschkondensator 21 zu fließen.
Durch ein periodisches Hin- und Herschalten zwischen den angewählten Anzapfungen lassen sich Spannungszwischenwerte einstellen. Zur Durchführung dieser Umschaltungen zwischen den von den Wählerarmen 4 und 5 gerade angewählten Anzapfungen der Stufenwicklung 1 werden der mechanische Umschalter 30 und die bistabile Kippstufe 29 durch eine in F i g. 4 dargestellte astabile Kippstufe ersetzt

Auch bei der Verwendung der astabilen Kippstufe gemäß F i g. 4 sind die Multivibratoren 27 und 28 und die zu diesen parallel liegenden Sättigungswandler 31 und 32 als Kollektorwiderstände von Schalttransistoren 80 und 81 eingesetzt Die Basis der Schalttransistoren 80 und 81 ist über je einen Kondensator 83 bzw. 82 mit dem Kollektor des gegenüberliegenden Schalttransistors

verbunden. Die Emitteranschlüsse der Schalttransistoren 80 und 81 liegen über eine gemeinsame Leitung am negativen Pol.

Die Kondensatoren 82 und 83 werden über je einen Ladewiderstand 84 bzw. 85 und einen Teil des Potentiometers 86 geladen. Dabei ist das Potentiometer 86 so in die Kippstufe eingebaut, daß seine festen Klemmen mit den Ladewiderständen 84 und 85 verbunden sind und sein beweglicher Kontakt die Spannung des positiven Pols der Versorgungsgleichspannung führt. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, daß die Spielzeit beim Hin- und Herschalten der astabilen Kippstufe unabhängig von der durch die Potentiometerstellung gegebene Einschaltdauer der einzelnen Schalttransistoren 80 und 81 ist.

Von der Achse des Potentiometers 86 wird in beiden Endstellungen je ein mechanischer Kontakt 87 bzw. 89 geschlossen, der den Kondensator 82 bzw. 83 der Gegenseite über einen Begrenzungswiderstand 88 bzw. 90 überbrückt. Danach kann der Schalttransistor 80 bzw. 81, der in dieser extremen Stellung des Potentiometers 86 die kürzere Stromflußzeit hat, den Strom nur noch über diese Zeit unbeeinflußt zu Ende führen bzw. wenn er sich bei Kontaktgabe gerade in gesperrtem Zustand befand, gar nicht mehr leitend aufgesteuert werden. Die Schaltung ist damit ohne Unstetigkeit von dem astabilen in den monostabilen Zustand überführt.

Diese monostabile Stellung muß immer dann gehalten werden, wenn einer der Wählerarme 4 oder 5 eine andere Anzapfung anwählen soll. Danach kann durch Zurückdrehen des Potentiometers die Spannung über entsprechende Zwischenwerte auf den Wert der

ίο neu angewählten Anzapfung ausgesteuert werden. Die Verstellung des Wählers während eines anderen als einem der beiden bei Erreichen der Potentiometerendstellungen herrschenden monostabilen Zustände bzw. ein Verstellen des Potentiometers während der Wählerverstellung würde ein Schalten des Wählers unter Last zur Folge haben. Da der Wähler nur zum leistungslosen Schalten geeignet ist, müssen die Verstellorgane des Potentiometers 86 und des Wählers gegeneinander verriegelt oder zu einem einzigen Betätigungsorgan vereinigt sein, dessen Mechanik die richtige Taktfolge sicherstellt.

Die Schaltanordnung wird in nicht dargestellter Weise aus einer Batterie oder über eine andere netzunabhängige Einrichtung mit Strom versorgt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Lastumschaltung bei Stufentransformatoren im natürlichen Nulldurchgang des Laststromes mittels eines Thyristorgerätes und einem diesem parallelgeschalteten Steuergerät in jedem der beiden Wählerarme, wobei der Ausgang jedes Steuergerätes an das jeweils im anderen Wählerarm vorgesehene Thyristorgerät angeschlossen und jeweils nach Kurzschließen eines Übertragers in dem Steuergerät durch einen Steuerschalter stromlos ist, dadurch gekennzeichnet, daß über eine bistabile Kippstufe (29) von zwei als Steuerschalter dienenden Hilfsthyristoren (15, 16) abwechselnd und jeweils unmittelbar aufeinanderfolgend der eine zwangsgelöscht und der andere gezündet wird (F i g. 1).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangslöschung von einem durch das Kippen der bistabilen Kippstufe (29) ausgelösten und über einen Sättigungswandler (31, 32) mit potentialfreier Sekundärseite weitergegebenen Stromimpuls eingeleitet ist, der einen parallel zum Steuerstromkreis des zu löschenden Hilfsthyristors (15, 16) und in Reihe mit einem Löschkondensator (21, 22) liegenden Zusatzthyristor (25, 26) zündet (F ig. 1>

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom für den anzusteuernden Hilfsthyristor (15, 16) über eine diesem und der entsprechenden Seite der bistabilen Kippstufe (29) zwischengeschaltete Reihenanordnung aus einem als Wechselrichter arbeitenden symmetrischen Multivibrator (27, 28), einem mindestens sekundärseitig potentialunabhängigen Zusatzübertrager (17, 18), einer Gleichrichteranordnung (19, 20) und einer Drossel (64) einschaltbar ist (F ig. 3).

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladestrom für den Löschkondensator (21, 22) von einer zweiten Sekundärwicklung (60) des Zusatzübertragers (17, 18) getrieben wird und daß seine Richtung durch eine Diode (68) und sein Größtwert durch einen Ladewiderstand (69) festgelegt sind (F i g. 3).

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fest vorgegebene Schwingfrequenz des Multivibrators (27, 28) im Bereich der 100- bis lOOOfachen Netzfrequenz liegt.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zwangslöschung des einen Hilfsthyristors (15, 16) einleitende Stromimpuls und der den Multivibrator (28,27) zur Zündung des anderen Hilfsthyristors (16, 15) einschaltende Strom durch dasselbe Kommando ausgelöst sind und von derselben Seite der bistabilen Kippstufe (29) ausgehen (F i g. 1).

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch unterschiedliche Zeitkonstanten im Lösch- und Steuerstromkreis der Stromabfall im Löschstromkreis steiler ist als der Stronianstieg im Steuerstromkreis.

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Kippstufe (29) ihre Steuerbefehle über einen mechanischen Umschalter (30) erhält (F ig. 2).

9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Kippstufe (29) und der Umschalter (30) durch eine periodisch zwischen den beiden Hilfsthyristoren (15, 16) hin- und herschaltende astabile Kippstufe ersetzt ist, wobei das gegenseitige Einschaltverhältnis der Hilfsthyristören (15,16) einstellbar ist

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Einschaltverhältnisses über ein Potentiometer (86) erfolgt, dessen feste Klemmen über Ladewiderstände (84, 85) mit der

ίο Basis von zwei Schalttransistoren (80, 81) in der astabilen Kippstufe und dessen verstellbarer Abgriff mit dem positiven Pol einer Versorgungsgleichspannung verbunden sind (F i g. 4).

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch ge-■ 5 kennzeichnet, daß die Frequenz der astabilen Kippstufe für alle Einschaltverhältnisse gleichbleibend und höchstens gleich der halben Netzfrequenz ist

12. Anordnung nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die astabile Kippstufe in den Endstellungen des Potentiometers (86) durch Schließen eines zusätzlichen mechanischen Kontaktes (87, 89) in einen monostabilen Zustand übergeführt wird, bei dc-m die Seite eingeschaltet ist, die bei Erreichen einer der Endstellungen des Potentiometers die längere Stromflußzeit hatte (F i g. 4).