DE2327610C3

DE2327610C3 - Lastumschalter für Stufenschalter von Regeltransformatoren

Info

Publication number: DE2327610C3
Application number: DE2327610A
Authority: DE
Inventors: Jiri Dipl.-Ing. 8400 Regensburg Bruner
Original assignee: MASCHINENFABRIK REINHAUSEN Gebr SCHEUBECK GMBH & CO KG, 8400 REGENSBURG
Current assignee: MASCHINENFABRIK REINHAUSEN Gebr SCHEUBECK GMBH & CO KG, 8400 REGENSBURG
Priority date: 1973-05-30
Filing date: 1973-05-30
Publication date: 1979-01-11
Also published as: NO741945L; FR2232132B1; ATA439974A; JPS584446B2; NL7407283A; NO138970C; JPS5021215A; AT332941B; FR2232132A1; SE397744B; SE7406948L; DE2327610A1; DE2327610B2; NO138970B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lastumschalter für Stufenschalter von Regeltransformatoren, wie er im Oberbegriff des Patentanspruches I näher angegeben ist. Derartige Lastumschalter sind bekannt (DF-PS 85 282).

Für diese Lastumschalter ist jedoch ein sogenannter Nullpunktschalter erforderlich, also ein Schalter bei dem die Kontakttrennung genau im Nulldurchgang des elektrischen Stromes erfolgt. Derartige genau im Stromnulldurchgang öffnende Schalter sind wegen der großen erforderlichen Präzision nur mit hohem Aufwand herstellbar, und sie haben sich aus diesem Grund bisher nicht durchsetzen können.

Es ist weiter generell bekannt, für das lichtbogenfreie oder für ein lichtbogenarmes Schalten Von Wechselstrom Halbleiterventile mil Parallel- und Reihenkontak'

ten einzusetzen (ETZ-A Band 86,1965, Heft 15, S.496 bis 500). Jedoch erfordert dies entweder ebenfalls Synchronschaltgeräte, die mit großer Präzision arbeiten, oder es wird lediglich eine Teilentlastung der Lichtbogenkontakte durch die parallelen Halbleiter erreicht Dies gilt auch für einen ebenfalls bekanntgewordenen, mit Halbleitern ausgerüsteten Lastumschalter für Stufentransformatoren (»Neues aus der Technik«, 1961, Nr. 7, S. 1 bis 2). Hier muß der von der einen zur anderen Stufe umschaltende Kontakt mit großer Präzision und Schnelligkeit den Umschaltvorgang in einer Halbwelle durchführen und dies immer gerade in der Halbwelle, in welcher die parallel zu den Dauerkontakten Hegenden Halbleiter die Stromfühnmg übernehmen können.

Für das lichtbogenfreie Umschalten der Anzapfstufen von Regeltransformatoren ist ferner eine Anordnung bekannt, bei der für beide Lastzweige zwei Thyristoren benötigt werden (DE-PS 16 38 478), 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.

Aufgabe der Erfindung ist es, den eingangs genannten Lastumschalter weiterzuentwickeln, damit für die Betätigung des Umschalters, also für den synchronen Schaltvorgang, ein größerer Zeitintervall zur Verfügung steht so daß der zum Einsatz gelangende Umschalter mit weniger Aufwand gefertigt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Mittel gelöst

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil liegt zunächst darin, daß ein synchron schaltender Umschalter eingesetzt werden kann, für dessen Umschaltvorgang zwei aufeinanderfolgende HaJbwel'iin zur Verfügung stehen, an dessen Steuerung und an dessen mechanische Ausführung also keine zu hohen Anforderungen gestellt werden. Ferner werden für jeden Lastzweig nur ein steuerbarer Halbleiter bzw. eine Gruppe von in Reihe liegenden steuerbaren Halbleitern benötigt, so daß also gegenüber anderen Anordnungen zur Lastumschaltung der Aufwand an steuerbaren Halbleitern beträchtlich herabgesetzt ist, ohne daß es erforderlich wäre, 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, zu denen der Eingang der Zündvorrichtung parallel liegt, 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 Synchronschalter und für die Zündung des jeweiligen Thyristors Verwendung finden können. Zur besseren Kommutierung kann man auch bei höheren

Schaltleislungen die Kontakte des synchron betätigten Umschaltes 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 Impuls um etwa 3—4 Millisekunden früher bekommen.

Eine weitere besonders vorteilhafte konstruktive Anordnung fü. den neuen Lastumschalter ergibt sich auch, wenn die Thyristoren, die Dioden und der Umschalter zu einem Lastumschaltereinsatz zusammen gefaßt in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet werden und hierin entlang dem Zylinderumfang drehbar sind, wobei der Lastumschaltereinsatz einerseits mit einer Lastableitung an einem am Zylinder sitzenden Kontaktring gleitet und andererseits drei mit Abstand nebeneinander liegende Gleitkontakte besitzt, die beim Drehen des Lastumschaltereinsatzes an den am Zylinderumfang angeordneter, länglich ausgebildeten Stufenkontakten entlanggleiten, wobei die beiden äußeren Gleitkontakte des Lastumschaltereirsatzes als Trennkontakte und der mittlere Gleitkontakt als Dauerkontakt ausgebildet sind und wobei in jeder Betriebsstellung alle drei Gleitkontakte zn einem Stufenkontakt anliegen.

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

Fig.! eine prinzipielle Anordnung des neuen Lastumschalters als Schaltbild,

F i g. 2 den Stromverlauf über den Lastumschalter mit zeitlicher Betätigungsfolge,

F i g. 3 die schematische Anordnung eines Lastumschaltereinsatzes in einem zylindrischen Gehäuse, wobei das zylindrische Gehäuse in der Abwicklung dargestellt ist und

F ι g. 4 ein Detail des Lastumschalters nach F i g. 3 mit einer Vorrichtung zur zwangsweisen Betätigung des Umschalters

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, besteht der neue Lastumschalter im wesentlichen aus den beiden Lastzweigen A und ßüber die jeweils ein Stufenkontakt I, II mit der Ableitung K verbunden ist bzw. verbunden werden kann. Jeder Lastzweig A bzw. B besteht zunächst ai<s der Parallelschaltung e^:nes Thyristors 71 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 L?stzweigen A und B liegt ein weiterer Stromzweig C. der mittels eines synchron 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 folgende:

Ausgehend von der in F i g. I gezeigten Stellung sind der Trennkontakt 3 und der Dauerkontakt 1 geschlossen und der zusätzliche Stromzweig C ist über den am Kontakt 5 anliegenden Umschalter dem Lastzweig A parallel geschaltet Für den Umsehaltvorgang 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 Lastzweiges B geschlossen. Danach wird mittels des zu den Dioden Di, D 2 wrallelliegenden Spannungserfassungsgerätes 5/der Stromnulldurchgang festgestellt, mit welchem der Thyristor 71 die Stromzuführung übernehmen kann, und der Thyristor 71 erhält einen Zündimpi'ls. Gleichzeitig hiermit wird der Umschaltmpuls für den Synchronschalter U abgegeben, was ■i zweckmäßig mittels der Entladung eines Kondensators geschieht, der einen Elektromagneten S des Umschalters zum Ansprechen bringt Der Umschalter LJ hebt also zunächst vom Kontakt 5 ab, wodurch der noch über den zusätzlichen Stromzweig Cfließende Teilstrom auf

κι den jetzt leitfähigen Thyristor 71 kommutiert. Die Zündung des Thyristors 71 hat weiter zwangsweise seine Sperrung im nächsten Nulldurchgang und die Zündung des Thyristors 72 im anderen Lastzweig B zur Folge, womit der Strom im Stromnulldurchgang vom

i^r> Thyristor 71 zum Thyristor 72 wechselt, die Last also vom Stufenkontakt I auf den Stufenkontakt II umgeschaltet wird. Inzwischen ist der Umschalter so weit verschwenkt, daß er noch in derselben Stromhalbwelle, in welcher der Thyristor 72 den Strom

.'Ii übernommen hat, zur Anlage am Kontakt 6 gelangt, so daß der Laststrom sowort wiede vom zusätzlichen Stromzweig C" übernommen weroer. kann, tinige Halbwellen später öffnet dann der Trennkontakt 3 (siehe F i g. 2), wodurch der ursprünglich stromführende

->> Lastzweig A auch spannungsmäßig entlastet wird. Als letztes schließt der Dauerkontakt 2, womit der Umsehaltvorgang beendet ist.

Der soeben beschriebene Lastumschalter kann, wie die Fig. 3 zeigt, zu einem Lastumschaltereinsatz Ll'

ι» zusammengefaßt werden, der drenbar in einem zylindrischen Gehäuse, das in der F ι g. 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 entlanggleitet Sie trägt ferner längs ihres Umfanges länglich ausgebildete Stufenkontakte I, II, HI. IV die. wie nicht näher dargestellt, mit den Arizapfstufen des Regeltransformators verbunden sind, und an ckv.en als

so Trenn- oder Dauerkontakte ausgebildete Schleifkon takte 1, 3, 4 des Lastumschaltereinsatzes beim Drehen desselben entlanggleiten. Die nebeneinandeHiegenden Schleifkontakte 1,3, 4 des Lastumschaltereinsat/es sind dabei so ausgebildet, daß zwei äußere 3 und 4 als

ι ■ Trennkontakte wirken und daß ein mittlerer Schleifkontakt 1 als Dauerkontakt wirkt, wobei in der dargestellten Betriebsstellung alle drei Schleifkontakte an ein und demselben Stufenkontakt II anliegen. Soll jetzt zur nächsten Stufe. /. B. /um .Stufenkontakt III. umgeschal

^r>'i tet werden, so wird der Lastumschalteremsat/ in Pfeilrichtung entlang der Zylinderwand /verschwenkt Hierbei verläßt zunächst der Schleifkontakt 4 df*n Stufenkontakt Il und kommt am Stufenkontakt 3 /ur ^nlaj.e. In der Mittelstellung, während sich also der

','· Dauerkontakt 1 /wischen den beiden Stufenkontakten H und III befinde,, wird, wie zuvor am Beispiel der F ι g. 1 beschrieben, der I Imschaltvorgang der Last vom Stufenkontakt Il auf den Stufenkontakt IM vorgenommen. Der Übersichtlichkeit wegen ist in I ι g J das

mi Spannungserfassungsgerät .Sf 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 71 gezündet, und es wird der Impuls für den Umschalter LJ ι abgegeben, so daß der Umschalter genau in der Stromhalbwelle, in welcher der Thyristor 7*1 den Strom übernehmen kann vom Kontakt 5 abhebt, woraufhin dann im folgenden Stromnulldurchgang der Strom vom

Thyristor 7*1 zum Thyristor 7*2 wechselt, also vom Stufenkontakl Il zum Stufenkontakl III. In dieser Stromhalbwclle, also in welcher der Thyristor 7*2 den Strom übernimmt, gelangt dann auch noch der Umschalter U am Kontakt 6 zur Anlage, so daß der Laststrom sofort wieder vom Slromzweig C übernommen wird. Inzwischen setzt sich auch die Drehbewegung des Lastumschaltereinsatzes fort, wodurch zunächst der Schleifkontakt 1 und schließlich auch der Schleifkontakt 3 aiii Slüfcnköritakt III zur Anlage kommen. Der Antrieb für die Drehbewegung des Lastumschaltereinsatzes kann hierbei =auf herkömmliche Weise als Kraftspeichcrantricb ausgebildet werden. Der gleichmäßige Durchlauf des Lastumschaltcreinsalzes 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 F i g. 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 z. B. der Transformator nicht unter Spannung steht, die Umschaltvorgang selbst beendet werden. Die mechanische Umschaltvorrichtung besteht aus an der Zylinderwand Zangebrachten Anlaufnocken 8, gegen weiche der Umschalter beim Verschwenken des Lastumschaitereinsalzes mit einer Steuerkurve 9 gcgcnläuft, so daß er zwangsweise in die andere Schaitsteilung gedrückt wird.

Hierzu 3 Bh)It Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lastumschalter für Stufenschalter von Regeltransformatoren mit zwei Lastzweigen, die je einen Dauerkontakt enthalten, und dessen nicht stromführender Lastzweig mittels eines Trennkontaktes abschaltbar ist, wobei ein zusätzlicher Stromzweig vorgesehen ist, der mittels eines Synchron-Umschalters jeweils dem im stationären Zustand stromführenden Lastzweig parallel liegt, und wobei Öffnungsund Schließvorgang des Synchron-Umschalters in zwei aufeinanderfolgenden Halbwellen liegen, d a durch gekennzeichnet, daß parallel zu jedem Dauerkontakt (1, 2) ein mittels einer Zündvorrichtung ^steuerbarer Thyristor (Tl, T2) vorgesehen ist, daß die Thyristoren beider Stromzweige (A, B) gegensinnig geschaltet sind, daß die Zündvorrichtung demjenigen Thyristor (z. B. Tl), der zum geschlossenen Strompfad des Synchron-Umschaliers (U) parallel liegt, zu Beginn einer der DurchlaßricHuing dieses Thyristors entsprechenden Haibwcüc einen Zündimpuis gibt, daß die Zündvorrichtung gleichzeitig den Umschaltvorgang des Synchron-Umschalters einleitet und daß die Zündvorrichtung dem anderen Thyristor (z. B. Tl) zu Beginn der folgenden Halbwelle einen Zündimpuis gibt

2. Lastumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Stromzweig (C) antiparallel geschaltete Dioden (D 1, D 2) enthält, zu denen der Eingang der Zündvorrichtung parallel liegt.

3. Lastumschalter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen in einem zylindrischen Gehäuse angeordneten, entlang dem Zylinderumfang drehbaren Lastumschaltereinsatz (LLJ), der einerseits mit einer Lastableitung (Y) an einem am Zylinder (Z) sitzenden Kontaktring (7) gleitet und der andererseits drei mit Abstand nebeneinanderliegende Gleitkontakte (1, 3, 4) besitzt, die beim Drehen des Lastumschaltereinsatzes an den am Zylinderumfang angeordneten länglich ausgebildeten Stufenkontakten (I, II, III, IV) entlanggleiten 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.