DE2327610A1 - Lastumschalter fuer stufenschalter von regeltransformatoren - Google Patents

Description

gg» den 22.Mai 1973

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Lastumschalter für Stufenschalter von Regeltransformatoren mit zwei Lastzweigen, die steuerbare Halbleiter enthalten, wobei parallel zu den steuerbaren Halbleitern stromentlastende Dauerkontakte angeordnet sind und wobei ferner der nicht stromführende Lastzweig mittels eines Trennkontaktes abschaltbar ist.

Derartige Lastumschalter werden gewöhnlich mit Je einer Gruppe antiparallel geschalteter Thyristoren in jedem Lastzweig ausgerüstet, die dann bei der Umschaltung wechselweise leitend bzw. sperrend gemacht werden. Dies bedeutet einen beträchtlichen Aufwand an Thyristoren. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Umschalter der eingangs genannten Art anzugeben, der für beide Lastzweige nur zwei Thyristoren bzw. zwei Gruppen von in Reihe liegenden Thyristoren benötigt.

Zwar wurde bereits eine Anordnung zur Lastumschaltung vorgeschlagen, bei der ebenfalls für beide Lastzweige zwei Thyristoren benötigt werden (DT-PS 1 638 478), jedoch ist diese Lösung noch nicht voll befriedigend, da hier zunächst über einen prellarmen Kontakt ein Stufenkurzschluß eingeleitet werden muß, der dann zur Zündung bzw. zur Sperrung der zunächst in dem einen Lastzweig liegenden antiparallel geschalteten Thyristoren ausgewertet wird, was noch einen relativ hohen Aufwand für die Steuerung der Thyristoren und deren Umschaltung von dem einen Lastzweig in den anderen erfordert. Auch ist es keineswegs ideal, wenn für die Umschaltung zunächst ein Stufenkurzschluß eingeleitet werden muß.

Die vorliegende Erfindung geht hier einen anderen Weg und löst die Aufgabe dadurch, daß bei dem Lastumschalter der eingangs genannten Art die steuerbaren Halbleiter der beiden Lastzweige gegensinnig geschaltet sind, und daß ein weiterer Stromzweig vorgesehen ist, der mittels eines synchron betätigbaren

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Umschalters, dessen Öffnungs- und Schließvorgang in zwei aufeinanderfolgenden Halbwellen liegen, dem jeweils im stationären Zustand stromführenden Lastzweig parallel liegt, wobei die Zündvorrichtung für die steuerbaren Halbleiter und die Steuervorrichtung für den Umschalter miteinander gekoppelt sind und die Zündung des steuerbaren Halbleiters im zunächst stromführenden Lastzweig das Öffnen des Synchronschalters während der Zündung dieses Halbleiters bedingt und wobei stets nur der jeweils zum geschlossenen Strompfad des Umschalters parallelliegende steuerbare Halbleiter zündbar ist.

Der mit der Erfindung erzielte Yorteil liegt insbesondere darin, daß für jeden Lastzweig nur ein steuerbarer Halbleiter bzw. eine Gruppe von in Reihe liegenden steuerbaren Halbleitern benötigt wird, daß also gegenüber anderen Anordnungen zur Lastumschaltung der Aufwand an steuerbaren Halbleitern beträchtlich herabgesetzt ist, und daß es trotzdem nicht erforderlich ist, zur Lastumschaltung einen Stufenkurzschluß einzuleiten. Da die Thyristoren nur höchstens über eine Stromhalbwelle belastet sind, besteht vorteilhaft noch die Möglichkeit die Schaltleistung zu erhöhen, d.h. die Thyristoren können in diesem Fall höher belastet werden.

In besonders vorteilhafter Weise können dann bei dem neuen Lastumschalter im zusätzlichen Stromzweig antiparallel geschaltete Dioden angeordnet werden, wodurch einerseits der elektrische Widerstand im zusätzlichen Stromzweig dem des jeweiligen Thyristorzweiges angepaßt wird und wodurch somit ein besseres Kommutieren des Stromes vom zusätzlichen Stromzweig auf den Thyristorzweig erreicht wird, und die andererseits unter weiterer Verwendung eines Spannungserfassungsgerätes für die Impulsauslösung des Synchronschalters und für die Zündung des jeweiligen Thyristors Verwendung finden können. Zur besseren Kommutierung kann man auch bei höheren Schaltleistungen die Eontakte des synchron betätigten Umschalters so gestalten, daß jeder der beiden Kontakte zwei voneinander isolierte Teile aufweist. Hierbei wird dann mit dem langer in Berührung bleibenden Kontaktteil je eine Diode eingeschaltet. In diesem Falle muß allerdings der Synchronschalter den zum Umschalten benötigten

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Impuls um etwa 3-4 Millisekunden früher bekommen.

Eine weitere besonders Torteilhafte konstruktive Anordnung für den neuen Lastumschalter ergibt^ auch, wenn die Thyristoren, die Dioden und der Umschalter zu einem Lastumschaltereinsatz zusammengefaßt in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet werden und hierin entlang dem Zylinderumfang drehbar sind, wobei der Lastumschaltereinsätζ einerseits mit der Lastableitung an einem am Zylinder sitzenden Kontaktring gleitet und andererseits drei mit Abstand nebeneinander liegende Gleitkontakte besitzt, die beim Drehen des Lastumschalterinsetzes an den am Zylinderumfang angeordneten länglich ausgebildeten Stufenkontakten entlang gleiten, wobei die beiden äußeren Gleitkontakte des Lastumschaltereinsatzes als Trennkontakte und der mittlere Gleitkontakt als Dauerkontakt ausgebildet sind und wobei in jeder Betriebsstellung alle drei Gleitkontakte an einem Stufenkontakt anliegen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.1 eine prinzipielle Anordnung des neuen Lastumschalters

als Schaltbild,
Fig.2 den Stromverlauf über den Lastumschalter mit zeitlicher

Betätigungsfolge,
Fig.3 die schematische Anordnung eines Lastumschaltereinsatzes in einem zylindrischen Gehäuse, wobei das zylindrische

Gehäuse in der Abwicklung dargestellt ist und Fig.4 ein Detail des Lastumschalters nach Fig.3 mit einer Vorrichtung zur zwangsweisen Betätigung des Umschalters

Wie aus Fig.1 ersichtlich, besteht der neue Lastumschalter im wesentlichen aus den beiden Lastzweigen A und B über die jeweils ein Stufenkontakt I, II mit der Ableitung Y verbunden ist bzw. verbunden werden kann. Jeder Lastzweig A bzw. B besteht zunächst aus der Parallelschaltung eines Thyristors T1 bzw. T2 mit dem stromentlastenden Dauerkontakt 1 bzw. 2 und kann mittels eines Trennkontaktes 3 bzw. 4 vom jeweiligen Stufenkontakt I, II abgetrennt werden. Zwischen den beiden Lastzweigen A und B liegt ein weiterer Stromzweig C, der mittels eines Synchron

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zu betätigenden Umschalters U wechselweise dem einen oder dem anderen Lastzweig A oder B parallel geschaltet werden kann.

Die prinzipielle Arbeitsweise dieses Lastumschalters ist dabei, wie aus Fig.2 hervorgeht, die folgendes Ausgehend von der in Fig.1 gezeigten Stellung sind der Trennkontakt 3 und der Dauerkontakt 1 geschlossen und der zusätzliche Stromzweig C ist über den am Eontakt 5 anliegenden Umschalter dem Lastzweig A parallel geschaltet. Für den Umschaltvorgang wird zunächst der Dauerkontakt 1 geöffnet (vergl.Fig.2), wodurch der Strom auf den zusätzlichen Stromzweig C kommutiert. Zur weiteren Vorbereitung der eigentlichen Lastumschaltung wird dann der Trennkontakt 4 des Lastsweiges B geschlossen. Danach wird mittels des zu den Dioden D1, D2 parallelliegenden Spannungserfassungsgerätes St der Stromnulldurchgang festgestellt, mit welchem der Thyristor T1 die Stromführung übernehmen kann, und der Thyristor T1 erhält einen Zündimpuls. Gleichzeitig hiermit wird der Umschaltimpuls für den Synchronschalter U abgegeben, was zweckmäßig mittels der Entladung eines Kondensators geschieht, der einen Elektromagneten S des Umschalters zum Ansprechen bringt. Der Umschalter U hebt also zunächst vom Kontakt 5 ab, wodurch der noch über den zusätzlichen Stroazweig C fließende Teilstrom auf den Jetzt leitfähigen Thyristor T1 kommutiert. Die Zündung des Thyristors T1 hat weiter zwangsweise seine Sperrung im nächsten Nulldurchgang und die Zündung des Thyristors T2 im anderen Lastzweig B zur Folge, womit der Strom im Stromnulldurchgang vom Thyristor T1 zum Thyristor T2 wechselt, die Last also vom Stufenkontakt I auf den Stufenkontakt II umgeschaltet wird. Inzwischen ist der Umschalter U soweit verschwenkt, daß er noch in derselben Stromhalbwelle, in welcher der Thyristor T2 den Strom übernommen hat, zur Anlage am Kontakt 6 gelangt, so daß der Laststrom sofort wieder vom zusätzlichen Stromzweig C übernommen werden kann. Einige Halbwellen später öffnet dann der Trennkontakt 3 (siehe Fig.2), wodurch der ursprünglich stromführende Lastzweig A auch spannungsmäßig entlastet wird. Als letztes schließt der Dauerkontakt 2, womit der Umschaltvorgang beendet ist.

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Der soeben beschriebene Lastumschalter kann, wie die Pie.3 zeigt, zu einem Lastumschaltereinsatz LU zusammengefaßt werden, der drehbar in einem zylindrischen Gehäuse, das in der Fig.3 in der Abwicklung dargestellt ist, angeordnet wird. Hierbei trägt die Zylinderwand Z einen ringförmigen Schleifkontakt 7» an welchem die Lastableitung Y des Lastumschaltereinsatzes beim Drehen desselben ständig entlang gleitet. Sie trägt ferner längs ihres Umfangea länglich ausgebildete Stufenkontakte I, II, III, IV die, wie nicht näher dargestellt, mit den Anzapfstufen des Rtgeltransvormators verbunden sind, und an denen als Trenn- oder Dauerkontakte ausgebildete Schleifkontakte 1, 3, 4 des Lastumschaltereinsatzes beim Drehen desselben entlang gleiten. Die nebeneinander liegenden Schleifkontakte 1, 3ι 4 des Lastumschaltereinsatees sind dabei so ausgebildet, daß zwei äußere 3 und 4 als Trennkontakte wirken, und dad ein mittlerer Schleifkontakt 1 als Dauerkontakt wirkt, wobei in der dargestellten Betriebsstellung alle drei Schleifkontakte ah ein und demselben Stufenkontakt II anliegen. Soll jetzt zur nächsten Stufe, z.B. zum Stufenkontakt III, umgeschaltet werden, so wird der Lastumschaltereinsatz in Pfeilrichtung entlang der Zylinderwand 2 verschwenkt. Hierbei verläßt zunächst der Schleifkontakt 4 den Stufenkontakt II und kommt am Stufenkontakt 3 zur Anlage. In der Mittelstellung, während sich also der Dauerkontakt 1 zwischen den beiden Stufenkontaksen II und III befindet, wird, wie zuvor am Beispiel der Fig.1 beschrieben, der Umschaltvorgang der Last vom Stufenkontakt II auf den Stufenkontakt III vorgenommen. Der Übersichtlichkeit wegen ist in Fig.3 das Spannungserfassungsgerät St nicht eingezeichnet, jedoch ist die Funktion genau dieselbe wie im Beispiel der Fig.1, d.h. im vom Spannungsgerät festgestellten geeigneten Stromnulldurchgang wird der Thyristor T1 gezündet, und es wird der Impuls für den Umschalter U abgegeben, so daß der Umschalter genau in der Stromhalbwelle, in welcher der Thyristor T1 den Strom übernehmen kann vom Kontakt 5 abhebt,woraufhin dann im folgenden Stromnulldurchgang der Strom vom Thyri* stör T1 zum Thyristor T2 wechselt, also vom Stufenkontakt II zum Stufenkontakt III. In dieser Stromhalbwelle, also in welcher der Thyristor T2 den Strom übernimmt', gelangt dann

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auch noch der Umschalter U am Kontakt 6 zur Anlage, so daß der Laststrom sofort wieder vom Stromzweig C übernommen wird. Inzwischen setzt sich auch die Drehbewegung des Lastumschaltereinsatzes fort, wodurch zunächst der Schleifkontakt 1 und schließlich auch der Schleifkontakt 3 am Stufenkontakt III zur Anlage kommen. Der Antrieb für die Drehbewegung des Lastumschaltereinsatzes kann hierbei auf herkömmliche Weise als Kraftspeicherantrieb ausgebildet werden. Der gleichmäßige Durchlauf des Lastumschaltereinsatzes von dem einen Stufenkontakt zum nächsten erfolgt dabei jedenfalls so langsam, daß die elektronisch gesteuerte Lastumschaltung im richtigen Zeitpunkt mit Sicherheit vollzogen werden kann.

Der Umschalter U ist zusätzlich mit einer mechanischen Umschaltvorrichtung versehen, wie aus der Fig.4 ersichtlich, deren Aufgabe es ist, dafür zu sorgen, daß der Umschalter unmittelbar vor jedem.Umschaltvorgang die richtige Ausgangsstellung einnimmt. Außerdem kann hiermit im Falle einer stromlosen Umschaltung, wenn zum Beispiel der Transformator nicht unter Spannung steht, der Umschaltvorgang selbst beendet werden. Die mechanische Umschaltvorrichtung besteht aus an der Zylinderwand Z angebrachten Anlaufnocken 8, gegen welche der Umschalter beim Verschwenken des Lastumschaltereinsatzes mit einer Steuerkurve 9 gegenläuft, so daß er zwangsweise in die andere Schaltstellung gedrückt wird.

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Claims (1)

Patentansprüche

1.] Lastumschalter für Stufenschalter von Regeltransformatoren mit zwei Lastzweigen, die steuerbare Halbleiter enthalten, wobei parallel zu den steuerbaren Halbleitern stromentlastende Dauerkontakte entgeordnet sind und wobei ferner der nicht stromführende Lastzweig mittels eines Trennkontaktes abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Halbleiter (T1, T2) der beiden Lastzweige (A, B) gegensinnig geschaltet sind, und daß ein weiterer Stromzweig (C) vorgesehen ist, der mittels eines synchron betätigbaren Umschalter (U), dessen Öffnungs- und Schließvorgang in zwei aufeinanderfolgenden Halbwellen liegen, dem jeweils im stationären Zustand stromführenden Lastzweig (z.B. A) parallel liegt, wobei die Zündvorrichtung (St) für die steuerbaren Halbleiter und die Steuervorrichtung für den Umschalter miteinander gekoppelt sind und die Zündung des steuerbaren Halbleiters (z.B. T1) im zunächst stromführenden Lastzweig (z.B. A) das Öffnen des Synchronschalters während der Zündung dieses Halbleiters bedingt und wobei stets nur der jeweils zum geschlossenen Strompfad des Umschalters parallelliegende steuerbare Halbleiter zündbar ist.

Lastumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Stromzweig (C) antiparallel geschaltete Dioden (D1, D2) enthält.

Lastumschalter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen in einem zylindrischen Gehäuse angeordneten entlang dem Zylinderumfang drehbaren Lastumschaltereinsatzes (LU), der einerseits mit der Lastableitung (Y) an einem am Zylinder (Z) sitzenden Kontaktring (7) gleitet und der andererseits drei mit Abstand nebeneinander liegende Gleitkontakte (1, 3, 4) besitzt, die beim Drehen des Lastumschaltereinsatzes an den am Zylinderumfang angeordneten länglich

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ausgebildeten Stufenkontakten (I, II, III, IV) entlang gleiten, wobei die beiden äußeren Gleitkontakte (3, 4) des Lastumschaltereinsatzes als Trennkontakte und der
mittlere Gleitkontakt (1) als Dauerkontakt ausgebildet sind und wobei in jeder Betriebsstellung alle drei
Gleitkontakte an einem Stufenkontakt anliegen.

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