DE2659219C2 - Circuit arrangement for contactless load switching - Google Patents
Circuit arrangement for contactless load switchingInfo
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- DE2659219C2 DE2659219C2 DE19762659219 DE2659219A DE2659219C2 DE 2659219 C2 DE2659219 C2 DE 2659219C2 DE 19762659219 DE19762659219 DE 19762659219 DE 2659219 A DE2659219 A DE 2659219A DE 2659219 C2 DE2659219 C2 DE 2659219C2
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Description
Aus der FR-PS 12 62 213 ist bereits eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art bekannt, bei der die einander entgegengeschalteten steuerbaren Ventile auf eine gemeinsame, an eine Klemme der Last angeschlossene Schiene geschaltet sind, währendjdie andere Xlemrtvder Last an eines der Enden der SekundänvicLlung des Transformators angeschlossen ist Hierbei muss*· ι die steuerbaren Ventile den gesamten Stoßkurzschlußstrom aufnehmen, wodurch die Lebensdauer der bekannten Anordnung stark beeinträchtigt wird, abgesehen davon, daß die Ventile entsprechend groß ausgelegt werden müssen.From FR-PS 12 62 213 an arrangement is already described in the preamble of claim 1 Art known in which the opposing controllable valves on a common, to a Terminal of the load connected to the rail, while the other Xlemrtv of the load to one of the Ends of secondary winding of the transformer connected here must * · ι the controllable Valves absorb the entire surge short-circuit current, thereby reducing the service life of the known arrangement is greatly impaired, apart from the fact that the valves must be designed accordingly large.
Aus der DE-AS 15 38 030 ist bereits eine ähnliche Anordnung bekannt, bei der an die Anzapfungen des Stufentransformators je ein von einem Kurzschließer überbrückter Brückengleichrichter angeschlossen ist. Diese Brückengleichrichter bestehen jeweils aus zwei steuerbaren Ventilen, sechs nichtsteuerbaren Ventilen, zwei Drosseln und einem Kondensator, wodurch sich, insbesondere wenn den Stufentransformator mit zahlreichen Anzapfungen versehen ist, ein erheblicher Schaltungsaufwand ergibt.From DE-AS 15 38 030 a similar arrangement is already known in which the taps of the Step transformer is connected to a bridge rectifier bridged by a short-circuiter. These bridge rectifiers each consist of two controllable valves, six non-controllable valves, two chokes and a capacitor, which makes it, especially if the step transformer with numerous Taps is provided, results in a considerable circuit complexity.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur kontaktlosen Lastumschaltungen zwischen den Anzapfungen eines Stufentransformators zu schaffen, die bei zuverlässiger Arbeitsweise und möglichst geringer Anzahl von Ventilen je Anzapfung eine Begrenzung des Kurzschlußstromes ermöglicht.The invention is therefore based on the object of a Arrangement for contactless load switching between the taps of a step transformer create that with reliable operation and the lowest possible number of valves per tap a limitation of the short-circuit current allows.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Schaltungsanordnung erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst.This task is in the generic Circuit arrangement according to the invention by that described in the characterizing part of claim 1 Measures resolved.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind ebenso wie bei der aus der FR-PS 12 62 213 je Anzapfung und zusätzlich zwei nichtsteuerbare Ventile erforderlich, so daß der Schaltungsaufwand verhältnismäßig gering ist, zumal die beiden nichtsteuerbaren Ventile keinen zusätzlichen Aufwand an Steuerungsschaltung benötigen. Dabei wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Kurzschlußstrom wirksam begrenzt, se daß die Ventile verhältnismäßig schwach ausgelegt werden können und die Anordnung eine hohe Lebensdauer hat. Darüberhinaus können die Anzapfungen unabhängig von der Last zu beliebigen Zeitpunkten umgeschaltet werden, wodurch ebenfalls die Anforderungen an die Steuerschaltung vereinfacht und die Lebensdauer der Umschalianordnung weiter verbessert werden.In the arrangement according to the invention, as with the one from FR-PS 12 62 213, each tap and additional two non-controllable valves required, so that the circuit complexity is relatively low, especially since the two non-controllable valves do not require any additional control circuitry. The short-circuit current is effectively limited in the arrangement according to the invention, se that the Valves can be designed relatively weak and the arrangement has a long service life. In addition, the taps can be switched at any time regardless of the load which also simplifies the requirements for the control circuit and the service life of the Shelf order will be further improved.
Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ist Gegenstand des Patentanspruchs 2. Dabei ist es aus der DE-AS 15 63 282 an sich bekannt to zur Vermeidung eines unbeabsichtigten Löschens eines steuerbaren Gleichrichters einer Gleichrichterbrücke eine Gleichstromquelle entgegenzuschalten.A preferred further development of the arrangement according to the invention is the subject matter of claim 2. It is known per se from DE-AS 15 63 282 to avoid inadvertent deletion of a controllable rectifier of a rectifier bridge to counteract a direct current source.
Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert Es .zeigenThe invention is explained in more detail using the exemplary embodiment shown in the drawing .demonstrate
Fig. 1 ein elektrisches Prinzipschaltbild der Anordnung zur kontaktlosen Lastumschaltung von Anzapfungen eines Stufentransformators,Fig. 1 is an electrical schematic diagram of the arrangement for contactless load switching of taps of a step transformer,
Fig.2 im Betrieb aufgenommene Strom- und Spannungskurven.Fig. 2 current and voltage curves recorded during operation.
Die Anordnung kann für eine beliebige Anzahl vonThe arrangement can be for any number of
Anzapfungen ausgeführt werden. In F i g. 1 ist als Beispiel das Schaltbild einer Anordnung für einen Stufentransformator dargestellt, der fünf Anzapfungen aufweistTaps are carried out. In Fig. 1 is as Example shows the circuit diagram of an arrangement for a step transformer with five taps having
F i g. 1 zeigt die Anschlüsse 1,2, die Thyristoren 3 bis 12, die nichtgesteue/ten Ventile 13,14, die Drosselspule 15, die Gleichstromquelle 16 und die Wicklungsteile 17 bis 20.F i g. 1 shows the connections 1, 2, the thyristors 3 to 12, the non-controlled valves 13, 14, the throttle coil 15, the DC power source 16 and the winding parts 17-20.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich, bilden die im Umschalter der Anordnung vorgesehenen Ventilelemente einphasige Brücken, in deren zwei Armen die Thyristoren 3,4; 5, 6; 7, 8; 9, 10 bzw. 11, 12 liegen. Die nichtgesteuerten Ventile 13,14 bilden zwei weitere Brückenarme. In der Diagonale der Brückengleichrichter liegen die Drosselspule 15 und die Gleichstromquelle 16. Die letztere ist kein prinzipielles Bauelement der Anordnung.As shown in FIG. 1, the valve elements provided in the switch of the arrangement form single-phase Bridges, in whose two arms the thyristors 3, 4; 5, 6; 7, 8; 9, 10 and 11, 12 respectively. The uncontrolled ones Valves 13, 14 form two further bridge arms. The choke coil is located in the diagonal of the bridge rectifier 15 and the direct current source 16. The latter is not a basic component of the arrangement.
Wenn die Drosselspule 15 mit hoher Wirkungsgüte ausgeführt wird, braucht die Stromquelle 16 in der Schaltung nicht benutzt werden.If the choke coil 15 is designed with a high level of efficiency, the power source 16 needs in the Circuit cannot be used.
Die Anordnung funktioniert folgendermaßen:The arrangement works as follows:
Die Netzeinschaltung erfolgt nach Anlegen von Steuerimpulsen an ein beliebiges Thyristorpaar 3,4; 5,6 usw. Beim Erscheinen der positiven Spannung an diesen Thyristoren ist der Winkel gleich Null. An der Brückendiagonale entsteht dabei eine gleichgerichtete Spannung, bei deren Einwirkung der Strom in der Drosselspule 15 bis zum Amplitudenwert des Laststromes (F i g. 2) ansteigt. Durch die Drosselspule 15 fließt ein gleichgerichteter Strom, der sich aus den Strömen /Ί, h, h, Α der Briickenarme zusammensetzt. Bei einer hohen Güte der Drosselspule 15 sind alle vier Brückenventile 3,4,13,14 leitend. Der Kommutierungswinkel des Gleichrichters beträgt 180°, und die Ventilströme weisen eine Gleichkomponente auf, dieThe power is switched on after applying control pulses to any thyristor pair 3, 4; 5,6 etc. When the positive voltage appears on these thyristors, the angle is equal to zero. A rectified voltage arises at the bridge diagonal, and when it acts, the current in the choke coil 15 rises to the amplitude value of the load current (FIG. 2). A rectified current flows through the choke coil 15 and is composed of the currents / Ί, h, h, Α of the bridge arms. With a high quality of the choke coil 15, all four bridge valves 3, 4, 13, 14 are conductive. The commutation angle of the rectifier is 180 °, and the valve currents have a direct component that
gleich der Hälfte des Laststrom-Maximalwertes ~ ist,is equal to half of the maximum load current value ~ ,
sowie eine sinusförmige Komponente mit der Amplitu-/ as well as a sinusoidal component with the amplitude /
def · de f
Die in der Durchlaßrichtung vom Anschluß 1 fließende Halbwelle des Laststromes passiert weiter z. B., die Wicklungsteile 17, 18, 19, des Thyristor 9, die Drosselspule 15, die eventuell vorhandene Gleichstromquelle 16, die Diode 14 und gelangt zum Anschluß 2. Die andere Halbwelle des Betriebsstromes fließt vom Anschluß 2 durch die Diode 13, die Drosselspule 15, die Stromquelle 16, den Thyristor 10, die Wicklungsteile 19,The half-wave of the load current flowing in the forward direction from connection 1 continues z. B., the winding parts 17, 18, 19, the thyristor 9, the choke coil 15, the DC power source that may be present 16, the diode 14 and reaches the terminal 2. The other half-wave of the operating current flows from the Terminal 2 through the diode 13, the choke coil 15, the power source 16, the thyristor 10, the winding parts 19,
18,17 zum Anschluß 1. Bei Einstellung des Umschalters auf andere Anzapfungen fließt der Laststrom ähnlich.18.17 to connection 1. When setting the switch the load current flows similarly to other taps.
Da die Thyristoren 3,12, die nichtgesteuerten Ventile 13, 14 und die Drosselspule 15 in der wirklichen Schaltung einen endlichen Widerstand haben, wird der Strom im in der Reaktanzspule innerhalb des Kommutierungswinkels γ gedämpft (Fig. 2), wobei im Betrieb des Umschalters Interkommutiernngsintervalle entstehen, in denen in den Kreis zwischen den Ventilen die Drosselspule 15 eingeschaltet wird.Since the thyristors 3, 12, the non-controlled valves 13, 14 and the choke coil 15 have a finite resistance in the real circuit, the current i m in the reactance coil is attenuated within the commutation angle γ (FIG. 2), with the changeover switch in operation Inter-commutation intervals arise in which the choke coil 15 is switched on in the circuit between the valves.
Ein derartiger Intervall im Brückenbetrieb kann mehrere elektrische Grad betragen, wobei an der Drosselspule 15 unipolare Spannungsstöße U'd entstehen. Sie beeinflussen die Betriebszustände nur wenig, da ihr Mittelwert klein ist Der mittlere Spannungsabfall Ud am Umschalter ist durch die Summe der Spannungsdifferenzen am Wirkwiderstand der Drosselspule und der Ventile gegeben.Such an interval in bridge operation can be several electrical degrees, with unipolar voltage surges U'd occurring at the choke coil 15. They only have a small influence on the operating states, since their mean value is small. The mean voltage drop Ud at the changeover switch is given by the sum of the voltage differences at the effective resistance of the choke coil and the valves.
Der erwähnte Spannungsabfall kann, wenn erforderlich, vollkommen beseitigt werden. Zu diesem Zweck liegt in der Schaltung in Reihe mit der Drosselspule 15 die Gleichstromquelle 16, die vom gemeinsamen Netz gespeist werden kann.The mentioned voltage drop can, if necessary, be completely eliminated. To this end is in the circuit in series with the choke coil 15, the direct current source 16, which is from the common network can be fed.
Die Umschaltung von einer Anzapfung auf eine andere kann zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen. Dazu werden die Steuerimpulse von der im Betrieb befindlichen Thyristorgruppe abgeschaltet und auf eine beliebige benachbarte Gruppe gegeben. Wenn bei durchgeschalteten Thyristoren 11, 12 der ganze Umschaltbereich der Transformatorwicklung vom Betriebsstrom durchflossen wird, werden die Steuerimpulse zur Umschaltung auf die benachbarte Anzapfung in einem willkürlich gewählten Zeitpunkt O (F i g. 2) von den Thyristoren 11,12 auf die Thyristoren 9,10 verlegt. Im Zeitpunkt dieser Umschaltung werden die Thyristo- J5 ren 11, 12 und die nichtgesteuerten Ventile 13, 14, wie erwähnt, vom Betriebsstrom durchflossen. Beim Einschalten der Thyristoren 9, 10 entsteht für den Wicklungsteil 20 ein Kurzschlußkreis über den Thyristor 11, das nichtgesteuerte Ventil 13, die Drosselspule 15 und den Thyristor 10. Der Kurzschlußstrom steigt im Zeitintervall γ" bis zum Amplitudenwert des Stromes in der Drosselspule 15 an, worauf einer der Thyristoren 11, 12, im gegebenen Fall der Thyristor 12 abgeschaltet wird, und in den Kurzschlußkreis die Drosselspule 15 eingeschaltet wird, die den Strom auf die gewünschte Größte begrenzt Der Schaltvorgang endet nach Ablauf der Zeit τ im Zeitpunkt der natürlichen Durchschaltung des Thyristors 11.Switching from one tap to another can take place at any time. For this purpose, the control pulses from the thyristor group in operation are switched off and given to any neighboring group. When the operating current flows through the entire switching range of the transformer winding when the thyristors 11, 12 are switched through, the control pulses for switching to the adjacent tap are transferred from the thyristors 11, 12 to the thyristors 9, at an arbitrarily selected point in time O (FIG. 2). 10 relocated. At the time of this switchover, the thyristors 11, 12 and the non-controlled valves 13, 14, as mentioned, are traversed by the operating current. When the thyristors 9, 10 are switched on, a short-circuit circuit arises for the winding part 20 via the thyristor 11, the non-controlled valve 13, the choke coil 15 and the thyristor 10. The short-circuit current increases in the time interval γ " up to the amplitude value of the current in the choke coil 15, whereupon one of the thyristors 11, 12 is turned off in the given case the thyristor 12, and is turned on in the short circuit, the choke coil 15, which limits the current to the desired largest of the shifting operation ends after the time τ at the time of the naturally through circuit of the thyristor 11th
Ähnlich erfolgt die Umschaltung auf beliebige andere Anzapfungen. Die Schaltung ermöglicht die Kommutierung von zwei beliebigen Anzapfungen. Die Gleichstromquelle wird in der Schaltung, wie erwähnt, bei ungenügend hoher Güte der Reaktanzspuie 15 benötigt. Bei Benutzung der Gleichstromquelle 16 wird der Einfluß der Schaltung auf die Betriebszustände des Energieversorgungssystems vollkommen ■ ,Aminiert.Switching to any other taps takes place in a similar manner. The circuit enables commutation from any two taps. The DC power source is included in the circuit, as mentioned, at insufficiently high quality of the reactance coil 15 is required. When using the direct current source 16, the influence of the circuit on the operating states of the Energy supply system completely ■, aminated.
Die Strombegrenzungsfunktion der Einrichtung wird bei einem Kurzschluß im Außenstromkreis ähnlich dem Zyklus der Umschaltung von Anzapfungen erfüllt. Fig.2 zeigt den Strombegrenzungszyklus beim Kurzschlußwinkel Ό· und bei dem zu erwartenden Kurzschlußstrom i. The current limiting function of the device is fulfilled in the event of a short circuit in the external circuit similar to the cycle of switching taps. 2 shows the current limiting cycle at the short-circuit angle Ό · and at the expected short-circuit current i.
Wie man aus F i g. 2 ersehen kann, wird während der ersten Halbperiode des Kurzschlußstromes in die Schaltung die Drosselspule 15 parametrisch eingeführt, welche die Stromhalbwelle im Zeitabschnitt OO' begrenzt, der kleiner als die Netzfrequenzperiode ist, wobei sich an der Drosselspule 15 der Spannungsabfall U ergibt. Der Strombegrenzungsgrad hängt von den gewählten Parametern der Drosselspule 15 ab.As one can see from FIG. 2, the inductor 15 is parametrically introduced into the circuit during the first half-cycle of the short-circuit current, which limits the current half-wave in the time segment OO ' , which is smaller than the mains frequency period, with the voltage drop U at the inductor 15. The degree of current limitation depends on the selected parameters of the choke coil 15.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
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| SU752305409A SU603123A1 (en) | 1975-12-30 | 1975-12-30 | Switching device |
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ID=20642630
Family Applications (1)
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| DE1563282B1 (en) * | 1966-05-28 | 1970-08-20 | Mueller C H F Gmbh | Circuit arrangement for switching a three-phase transformer |
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1975
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-
1976
- 1976-12-28 DE DE19762659219 patent/DE2659219C2/en not_active Expired
Also Published As
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| DE2659219A1 (en) | 1977-07-14 |
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