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Einrichtung zur unterbrechungslosen Spannungsregelung unter Last mittels
Stufentransformatoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung
der von Transformatoren entnommenen Spannung in elektrischen Anlagen, wobei die
Spannungsänderung ohne Unterbrechung der Leistungsabgabe, d. h. unter Last, erfolgt
und durch Zu- oder Abschalten von Windungen an der Wicklung, welcher die geregelte
Spannung entnommen wird, vorgenommen wird.
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Es ist für diesen Zweck bereits eine Einrichtung mit einer die Anzapfungen
der Wicklung direkt schaltenden Kontaktwalze für Plus- und Minusregelung bekanntgeworden.
Bei dieser Vorrichtung sind jede Anzapfung der schaltbaren Wicklung, die Hauptzuleitung
zum schaltbaren Teil der Wicklung und die an diese über den L`berschaltwiderstand
angeschlossene Leitung an je einen Kontaktfinger angeschlossen, während der Anfang
und das Ende des schaltbaren Teiles der Wicklung außer an -einen Kontaktfinger noch
an je einen Schaltarm eines doppelarmigen Kippumschalters bei elektrischer Trennung
der Schaltarme desselben gelegt sind. Das Ende des nicht schaltbaren Wicklungsteiles
bildet ein Kontaktfinger, der mit einem in sich geschlossenen vollständigen Kreisring
an dert Walze zusammenarbeitet, der außerdem den Gegenkontakt zu den Schaltarmen
des erwähnten Kippumschalters bildet. Den Kontaktfingern der einzelnen Anzapfungen
ist an der Walze je ein Kontaktsegment, demjenigen an der Zuleitung zum Ende des
schaltbaren Teiles der Wicklung für jede Schaltstellung je ein Segment und demjenigen
an der Leitung mit dem Überschaltwiderstand ein Segment zwischen je zwei Schaltstellungen
an der Walze zugeordnet.
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In jeder Schaltstellung verläuft der Strom über den nicht schaltbaren
Teil der Wicklung, den Kontaktfinger an deren Ende, den Kreisringkontakt an der
Walze, einen Schaltarm des Kippumschalters, den benutzten Teil der schaltbaren Wicklung,
die Anzapfung, deren Kontaktfinger, das zu diesem gehörige Segment an der Walze,
die elektrische Verbindung zwischen diesem Segment und demjenigen für diese Stufe,
@Welches mit dem Finger an der Zuleitung zum schaltbaren Teil der Wicklung zusammenarbeitet.
Bei einer Überschaltung auf eine andere Stufe ergeben sich folgende Phasen.
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i. Die soeben geschilderte Schaltung bleibt bestehen; es werden die
Hilfsleitung mit dem Überschaltwiderstand und die Anzapfung der nächsten Stufe an
die entsprechenden untereinander elektrisch verbundenen Segmente der Walze über
die Kontaktfinger angeschlossen.
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z. Die Schaltung nach i wird verändert, indem die Kontaktfinger der
früher benutzten
Anzapfung und der Zuleitung zum schaltbaren Teil
der Wicklung von ihren Segmenten abgleiten.
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3. Der Kontaktfinger der Zuleitung zum schaltbaren Teil der Wicklung
gelangt auf ein Segment, welches elektrisch mit dem für den Kontaktfinger der Leitung
mit dem überschaltwiderstand und demjenigen der neuen Anzapfung verbunden ist.
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q.. Der Kontaktfinger an der Leitung mit dem Überschaltwiderstand
läuft von seinem Segment ab.
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Für höhere Spannungen führt die Anwendung einer Walze jedoch zu Weiterungen,
oder sie ergibt sich als untunlich. Es sind als Gründehierfür zu nennen: Schwierigkeiten
in der Isolierung für eine wirksame Verhütung der Kriechwegbildung, unmöglich große
Abmessungen für eine genügende Trennung der Kontakte und Unterbrechungsstellen und
in Verbindung damit Weiterungen im Aufbau sowie die Erscheinung der Trägheit, wenn
eine Schnellschaltung bedingt oder erwünscht ist.
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Um eine für beliebige Spannungen und frei wählbare Art der Schaltung
brauchbare Einrichtung zu erhalten, werden gemäß der Erfindung (n-i) der sa-Anzapfungen
der Wicklung je ein Haupt- und je ein Hilfsschalter, der restlichen Anzapfung jedoch
nur ein Hauptschalter zugeordnet und Haupt- und Hilfsschalter durch eine Walze elektrisch
oder mechanisch derart gesteuert, daß zunächst der zu der jeweils eingeschalteten
oder zu der nachfolgenden Stufe gehörige Hilfsschalter eingelegt, dann der Hauptschalter
der ersteren geöffnet und nunmehr der Hauptschalter der nächsten Stufe geschlossen
wird.
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Hierdurch wird einerseits gegenüber der bekannten Einrichtung die
Zahl der auszuführenden einzelnen Schaltungen, Öffnen und Schließen, verringert,
und andererseits ergibt sich der Vorzug, daß durch die Unterscheidung von Haupt-
und Hilfsschalter die letzteren entsprechend ihrer gegenüber den Hauptschaltern
verschiedenen Einschaltdauer und Belastung leichter bemessen werden können.
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Die Erfindung ist selbstverständlich bei jedem Transformator anwendbar,
er kann also Haupt- oder Zusatztransformator, Isoliertransformator oder Spartransformator
sein.
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Entsprechende Ausführungsbeispiele in schematischer Darstellung zeigen
die Abbildungen der Zeichnung. In Abb. i ist als Haupttransformator ein Isoliertransformator
wiedergegeben, dessen Sekundärwicklung zum Teil mit Anzapfungen versehen ist. Abb.
a zeigt einphasig dargestellt einen Zusatztransformator für Drehstrom in Sparschaltung
mit Umschalteinrichtung für Zu- oder Gegenschaltung und Abb. 3 die Abwicklung der
zu seiner Steuerung dienenden Schaltwalze.
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In Abb. i bezeichnet W1 die Primärwicklung und W2 die Sekundärwicklung,
welche mit vier Anzapfungen versehen ist, von denen drei Anzapfungen je zwei Schalter,
und zwar ein Hauptschalter Hl. bis H3 und ein Hilfsschalter hl bis h3, der vierten
Anzapfung nur ein Hauptschalter Ho zugeordnet sind. Jeder Hauptschalter H ist- mit
der Hauptleitung und jeder Hilfsschalter h mit der Hilfsleitung verbunden.
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Zwischen diesen Leitungen liegt der Überschaltwiderstand w. In der
dargestellten Schaltung herrscht zwischen den Klemmen I und II der Selcundärwicklung
Wz die Spannung E2, wenn der Hauptschalter Ho geschlossen ist. Diesem Hauptschalter
braucht kein Hilfsschalter zugeordnet zu werden, sondern nur den übrigen Anzapfungen,
wie dies aus dem Schaltbild hervorgeht und sich auch bei der nachfolgenden Erläuterung
der Wirkungsweise der Einrichtung zeigen wird. Soll die Spannung um eine Stufe reguliert
werden, so wird der Hilfsschalter h1 eingelegt, darauf der Hauptschalter Ha geöffnet
und nunmehr der Hauptschalter H1 geschlossen. Es findet also beim Überschalten von
einer Stufe auf die nächste keine Unterbrechung der Leistungsabgabe statt, während
andererseits ein Kurzschluß des Wicklungsabschnittes, der von beiden Schaltstufen
eingeschlossen ist, vermieden wird, indem beim Überschalten zwischen beiden Stufen
vorübergehend der Widerstand w eingefügt wird. Wie eine Verfolgung der Wirkungsweise
der Einrichtung in dem eben angedeuteten Sinne ohne weiteres ergibt, kommt es nur
darauf an, daß beim Überschalten von einer Schaltstufe auf eine andere zunächst
ein Hilfsschalter eingelegt wird. Beim Rückwärtsschalten von Stufe i auf o wird
für letztere kein Hilfsschalter benötigt, da die entsprechende Funktion vom Hilfsschalter
der Stufe I übernommen wird.
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In Abb. a bedeutet e die Erregerwicklung und z die Zusatzwicklung
eines Zusatztransformators. Die letztere ist in dem Beispiel mit vier Anzapfungen
versehen. Entsprechend dem Schema der Abb. i sind wieder für drei Anzapfungen je
ein Haupt- und je ein Hilfsschalter vorgesehen. Der restlichen Anzapfung ist nur
ein Hauptschalter zugeordnet. Außerdem sind in diesem Schema noch drei weitere Schalter
ui bis u3 angedeutet, welche zur Vertauschung der Anschlüsse der Hauptleitung an
die Zusatzwicklung dienen.
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In der gezeichneten Stellung der Schalter wird die Spannung o zugesetzt.
entsprechend der Stellung o der Steuerwalze nach ihrer Abwicklung in Abb. 3. Es
ist nur u3 geschlossen.
Soll über eine Stufe zwecks Verringerung
der Spannung geregelt werden, so wird die Steuerwalze in der Richtung des inneren
Minuspfeiles gedreht und hierdurch der Schalter acl eingelegt und acs geöffnet.
Gleichzeitig wird auch der Hauptschalter Ho und darauf zum Überschalten auf die
nächste Spannungsstufe der Hilfsschalter ho geschlossen. Durch weitere Drehung der
Steuerwalze wird Ho wieder geöffnet und nunmehr Hl geschlossen und anschließend
ho geöffnet. Der Aufbau der Steuerwalze ist nun derart getroffen, daB in dieser
Stellung nur der Hauptschalter Hl und der Schalter ui geschlossen sind, während
alle übrigen Schalter geöffnet sind. Die Einschaltstellungen für die Hauptschalter
Ho bis H3 sind als Hauptstellungen in der Abwicklung durch die Ziffern o, i, a und
3 gekennzeichnet Die Umschaltung über die weiteren Stufen, also bis zur Stufe 3,
erfolgt in analoger Weise, wie dies für den Übergang von der Stufe o auf die Stufe
z erläutert worden ist.
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Eine Vertauschung der Anschlüsse der Hauptleitungen an die Zusatzwicklung,
die bei der Überschaltung von einem Regelungssinn zum anderen (von der abzusetzenden
zu der zuzusetzenden Spannung oder umgekehrt) erforderlich wird, erfolgt mittels
der Umschalter ui bis %, die gleichfalls je nach der gewünschten Regelung zwangsläufig
durch die Walze gesteuert werden. Wie aus der Schaltung hervorgeht, sind die eigentlichen
Anschlüsse an die Hauptleitung durch die Schalter u1 und u2 gebildet, während .
der Schalter u3 für den Übergang von dem einen Regelungssinn auf den entgegengesetzten
vorgesehen ist und welcher in der Nullstellung der Schaltwalze allein eingelegt
ist. Bei der Schaltung von Null im Sinne des inneren positiven Pfeiles werden zunächst
die Hauptschalter u2 und u3 geschlossen, während die weitere Regel ng dann in der
Weise erfolgt, wie sie an Hand der Abb. i oder für den anderen Richtungssinn geschildert
worden ist.