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Verfahren zum Stufenschalten eines dreiphasigen Transformators beliebiger
Schaltung unter Last Zur Stufenschaltung von dreiphasigen, im Stern geschalteten
Stufentransformatoren ist eine Anordnung bekannt, bei welcher der Lastumschalter
des Stufenschalters durch einen dreipoligen Umschalter mit Einzelkontakten für die
Stufenwicklungen der drei Phasen und zwei Wechseistromsohaltern verkörpert ist.
Der dreipolige Umschalter wirkt dabei als Dauerkontakt und die Wechselstromschalter
in Gestalt zweier elektronischer Halbleiterschalter sind zu der abschaltenden und
der zuschaltenden Schaltstrecke parallelschaltbar. Das abwechalungsweise und zeitgerechte
Zu- und Abschalten der Halbleiterschalter erfolgt dabei iit Hilfe von zwei dreipoligen
Drehschaltern und einem Steuerumschalter, die synchrn zum dreipoligen Umschalter
schalten. Die Lastumschaltungen von einer Wicklungsanzapfung
zur
nächsten Anzapfung in den drei Phasen erfolgen dabei zeitlich nacheinander (DT-AS
1 763 529).
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Eine Schaltanordnung der beschriebenen Art ist ingotern unzulänglich,
als sie auf im Stern geschaltete Sturentransformatoren beschränkt und daher für
eine Stufenregelung auf Potential nicht geeignet ist. Dieser Gesichtspunkt ist deshalb
von erheblicher technischer Bedeutung, weil z.B. bei Industrietranstormatoren eine
Stufenregelung meist auf Potential ausgeführt wird, sei es im Zuge einer Dreieckwicklung
oder längs einer Stufenwicklung. Ausgehend von diesen Überlegungen liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schaltprinzip zur Stufenregelung eines Stutentransrormators
in Verbindung mit einer geeigneten Anordnung zu konzipieren, das eine Stufenregelung
bei beliebig geschaltetem Drehstromtransformator ermöglicht, also auch auf Potential.
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Mit dieser Aufgabe ist dabei gleichzeitig das Ziel verknüpft.
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den Aufwand an Schalteleienten und Fertigungsseit für den Lastumschalter
des Stufenschalters auf ein Geringstmaß zu begrenzen.
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Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß zur Umschaltung
von einer Wicklungsanzapfung auf die nächste Wicklungsanzapfung in allen drei Phasen
ein Lastumschalterpol beliebiger Bauart mittels eines Umstellers mit drei den Phasen
U V W zugeordneten Grundstellungen zeitlich nacheinander in die drei Phasen geschaltet
wird. Dabei ist nach einem weiteren Gedanken der Erfindung die Vorrichtung zur Durchführung
dieses Schaltverfahrens in der Weise ausgeführt, daß der den Lastumschalter den
einzelnen Phasen zeitlich nacheinander zuordnende Umsteller dreipolig ausgebildet
ist und Je Phase Jev.ils drei lnschlußpunkte enthält, von denen einer mit der abgehenden
Last leitung und die beiden anderen jeweils mit einem Arm eines Stufenwählers elektrisch
leitend verbunden sind. Für den Lastumschalter können
Schalter mit
konventionellen Schaltelementen oder mit Thyristoren bzw. Triacs bestückte elektronische
Halbleiterschalter sowie Vakuum schalter oder allgemein zwei Wechselstromschalter
verwendet werden. Um die in einer Grundstellung des Umstellers und damit des Lastumschalters
stromlose Schalterseite des Lastumschalters jeweils spannungsmäßig zu entlasten,
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, entweder in Reihe mit Jeder Schalterseite
einen Trennschalter zu legen oder aber den Umsteller so auszubilden, daß er Jeweils
zwischen zwei Grundstellungen eine Zwischenstellung enthält, in die nach dem Umschaltvorgang
der Lastumschalter verfahren wird. Das heißt, im letzteren Fall sind neben den drei
Grund- oder Arbeitsstellungen zusätzlich drei Zwischenstellungen vorhanden.
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Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, die ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulicht, noch näher erläutert.
& Es zeigen: Fig. 1 eine dreiphasige Schaltanordnung für die Durchführung des
erfindungsgemäßen Schaltverfahrens im Prinzip, Fig. 2 ein Schaubild betreffend die
Taktfolge der Schaltelemente, Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Schaltanordnung,
Jedoch mit drei Zwischenstellungen am Umsteller, Fig. 4 eine Möglichkeit der zeitlichen
Folge: Wählerversteliung-Lastumschaltung Jeweils bezogen auf eine Grundstellung.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, enthalten die drei Stufenwicklungen
UVW des dreiphasigen Stufentransformators Wicklungsanzapfungen 1, 2, 3, 4, 5 .....
Diesen Anzapfungen sind die Kontakte 6, 7 der drei Wähler 8, 9, 10 zugeordnet. Die
Wähler 8-10 sind gegeneinander
entsprechend der Reihenspannung
des Transformators isoliert, der beliebig geschaltet sein kann. Mit 11 ist ein Umsteller
bezeichnet, der vorzugsweise als Drehumsteller ausgebildet ist und-mit Schleif-
oder Rollenkontakten versehen sein kann. Der Drehumsteller 11 weist drei Grundstellungen
auf, welche den Phasen U, V und W zugeordnet und gegeneinander entsprechend der
Reihenspannung isoliert sind. 12 stellt einen Lastumschalter dar, dessen beide Schalterseiten
13, 14 unabhängig von der Aussteuerrichtung in den Grundstellungen abwechselnd geschlossen
bzw. offen sind. In Reihe mit den Schalterseiten 13, 14 liegt Jeweils ein Trennschalter
15, 16. Diese Trennschalter dienen dazu, Jeweils die in der Grundstellung stromlose
bzw. offene Schalterseite spannungsmäßig zu entlasten.
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Für das richtige Funktionieren des Lastumschalters des Stufen schalters
sind sie nicht erforderlich.
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Der Drehumsteller 11 legt den Lastumschalter 12 Jeweils an diewenige
Phase, in welcher die nächste Umschaltung auf eine andere Wicklungsanzapfung vollzogen
werden soll. Dabei sind die drei feststehenden Kontakte 17, 18, 19 jeder Grundstellung
des Umstellers mit den Wählerarmen 20, 21 und dem gemeinsamen Punkt 22 der im Zuge
der Wählerarme liegenden Hauptschalter 24, 25 der drei Phasen U, V und W verbunden,
von dem auch die Lastleitung 23 abgeht.
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Es ist grundsätzlich möglich, zur Einleitung einer Sturenschaltung
zunächst sämtliche Wähler 8-10 der drei Phasen UVW zu verstellen und daran anschließend
nacheinander durch den Lastumschalter 12 die Stuteal3"haltung in den drei Phasen
zu vollziehen. Dabei wird der Lastumschalter 12 mittels des Drehumstellers 11 Jeweils
in die entsprechende Phase gelegt. Es empfiehlt sich jedoch aus getriebetechnischen
Gesichtspunkten, Wählerverstellung und Lastumachaltung in bekannter Reihenfolge
in den einzelnen Phasen Jeweils gemeinsam und damit so durchsuführen, wie in der
Fig. 1 durchgeführt und in der Fig. 4 gezeigt.
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Die Arbeitsweise ist dabei wie folgt: Der Stufentransformator sei
von der Wicklungsanzapfung 3 auf die Wicklungsanzapfung 2 umzuschalten. Diese Umschaltung
ist in der Fig. 1 in der Phase U bereits vollzogen. Die Stuienumschaltung in der
Phase V ist insoweit bereits vorbereitet; als der Wählerarm 20 von der Stufenanzapfung
4 bereits zur Stufenanzapfung 2 gelangt ist. Zuvor wurde auch der Drehumsteller
11, beispielsweise zusammen mit dem Wähler 9, aus der letzten Grundstellung, in
die neue Grundstellung verfahren. In Phase W ist der Wähler 10 noch in der letzten
Grundstellung.
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Zur eigentlichen Lastumschaltung in der Phase V wird zunächst der
Trennschalter 16 geschlossen, sodann der Hauptstromschalter 25 geöffnet. Damit kommutiert
der Laststrom auf die geschlossene Schalterseite 13 des Lastumschalters 12. Nunmehr
erfolgt die eigentliche Umschaltung von Schalterseite 13 auf die Schalterseite 14
in bekannter Weise Je nach Aufbau des Lastumschalters 12 und nach dem gewählten
Schaltverfahren. Daraufhin schließt der Hauptschalter 24, womit die Umschaltung
von der Wicklungsanzapfung 3 auf die Wicklungsanzapfung 2 der Phase V vollzogen
ist. Der Umschaltvorgang wird dadurch abgeschlossen, daB der Trennschlalter 15 öffnet,
wodurch die in dieser Zeitphase stromlose bzw. geöffnete Schalterseite 13 des Lastumschalters
spannungsmäßig entlastet ist. Die stromführende Seite 14' des Lastumschalters wird
in der Grundstellung dadurch strommäßig entlastet, daß der Hauptschalter 24 nach
vollzogener Lastueschaltung geschlossen wurde. Nach vollzogener Umschaltung auf
die Wicklungsanzapfung 2 sind somit geschlossen die Schalterseite 14, der Trennschalter
16 sowie der Hauptschalter 24. Beim Umschalten auf die nächste Wicklungsanzapfung
in der Phase'W wiederholt sich dieser Vorgang sinngemäß.
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Die Eaktfolge der Schaltelemente oder Schalterseiten 13, 14 des Lastumschalters
12, der Trennschalter 15, 16 sowie der Hauptstromschalter 24 und 25 für die Phase
V ist aus Fig, 2 zu
entnehmen. In dieser Fig. deuten die Schraffuren
stromführende Bauteile an.
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Das Verstellen der Stufenwähler 8, 9, 10 sowie die Betätigung des
Umstellers 11, und der Trennschalter 13, 14 erfolgen stromlos. Die Hauptschalter
24, 25 werden unter Strom und einer Spannung, die jedoch praktisch Null ist, geschaltet.
Die Betätigung der Haupt- und Trennschalter kann dabei beispielsweise durch Nocken.erfolgen.
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Beim Einsatz eines Lastumschalters, bei dem die beiden Schalterseiten
unabhängig von der Verstellrichtung abwechselnd den Laststrom führen, müssen in
einer Phase des Drehstromsystems die Verbindungsleitungen zwischen den Anschlußpunkten
17 und 19 des Umstellers 11 und den beiden Wählerarmen 20 und 21 augekreuzt werden.
Eine solche Auskreuzung der Verbindungsleitungen ist im Beispiel der Fig. 1 bei
der Phase V verwirklicht.
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Um einen Drehumsteller mit geringeren Durchmessern wie in Fig.
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1 gezeigt zu erhalten, können die drei Anschlüsse 17, 18 und 19 einer
Phase anstatt in einer Ebene nebeneinander jeweils in 3 Ebenen untereinander angeordnet
sein.
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In weiterer Ausgestaltung an der Erfindung ist vorgesehen, der Drehumsteller
11 außer den Grundstellungen noch drei Zwischenstellungen 26, 27, 28 zuzuordnen,
in welche am Ende einer Stufenschaltung nach Schließen des entsprechenden Hauptschalters
24 bzw. 25, der im Leitungazug der zuletzt angesteuerten Inzaptung liegt, der Lastumschalter
12 verfahren wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß auf die Trennschalter
15, 16 (siehe Fig. 1) vor dem Lastumschalter 12 verzichtet werden kann.
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Diese Zwischenstellungen sind der Fig. 3 su entnehmen. breichend von
der Anordnung gemäß Fig. 1 ist hier angenommen, daß vor den Stufenschaltungen des
Lastumsbhalters 12 in den Phasen , V und W die Wähler 8, 9 und 10 in den Phasen
U, V und
Gemeinsam verstellt werden, was zu einer insgesamt kürzeren
Verstellzeit führt. Gegenüber Fig. 1 ist daher die Stellung der Wählerkontakte 6,
7 ebenso wie diejenige der Hauptschalter 24 und 25 in den beiden Phasen V und W@identisch.
Die Folge der drei feststehenden Kontakte 17, 18 und 19 des Umsteliere 11 ist in
den Fig. 1 und Fig. 3 unterschiedlich, aber ohne grundsätslichen Einfluß. In Jeder
dieser Zwischenstellungen ist der Lastumschalter spannungsmäßig entlastet. Um dabei
mit einem moglichst geringen Durchmesser für den Drehumsteller auskommen zu können,
empfiehlt es sich insbesondere auch hier, die Kontakte der einzelnen Grund- und
Zwischenstellungen in drei Ebenen untereinander anzuordnen.
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Die Fig. 4 zeigt für die Phasen U und V die Möglichkeit der zeitlichen
Folge der Wählerverstellung und der Lastumachaltung wie im Beispiel der Fig. 1 durchgeführt.
Ausgehend von einer Grundstellung folgt hier jeweils auf die Wählerverstellung die
Lastumschaltung und auf die Lastumschaltung wieder die Wihlerverstellung für die
nächste Phase. Eine derartige Verstellungs-bzw. Schaltungsfolge hat sich als besonders
vorteilhaft im Hinblick auf eine einfache Ausführung des Getriebes des Stu£enschalters
erwiesen.
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Patent ansprüche