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Anordnung zur selbsttätigen Regelung von Anzapftransformatoren mittels
gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken Beim Betrieb von Anzapftransformatoren,
die zur Spannungsregelung dienen, beispielsweise bei der Kupplung zweier Wechselstromnetze
oder bei der Speisung eines Verbrauchers mit konstanter Spannung, treten Schwierigkeiten
beim -Umschalten unter Last von einer Anzapfung auf die andere auf. Abgesehen von
diesen Schwierigkeiten, die sich aus der Verwendung mechanischer Schalter ergeben,
ist es nachteilig, daß sich die Spannung beim Übergang von einer Anzapfung auf eine
andere unstetig ändert; d. h. eine Spannungsfeinregelung nicht möglich ist.
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Es sind nun bereits Anordnungen zum Betrieb von Anzapftransformatoren
bekanntgeworden, die wenigstens die Schwierigkeiten zu vermeiden gestatten, die
sich bei Verwendung mechanischer Schalter ergeben. Beispielsweise kann durch zusätzliche
Benutzung eines Widerstandes, der seinerseits eine Anzahl von Abzweigungen besitzt
und zwischen die einzelnen Spannungsstufen des Transformators o. dgl. schaltbar
ist, eine Unterteilung der Spannungsstufen des Transformators in feinere Stufen
sowie auch durch geeignete Anordnung eine gleichmäßige Regelbewegung sämtlicher
bewegter Teile erreicht werden. Bei anderen bekannten Anordnungen geschieht die
Umschaltung unter Verwendung von gesteuerten Entladungsstrecken. All diesen bekannten
Einrichtungen ist aber gemeinsam, daß eine mehr oder weniger unstetige Regelung
vorliegt.
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Die Erfindung bezieht sich auf die zuletzt genannten Einrichtungen,
bei denen die Umschaltung von einer Stufe des Anzapftransformators auf eine andere
unmittelbar durch gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungs-'strecken, vornehmlich
unter Verwendung von Paaren gegensinnig parallel geschalteter Entladungsstrecken
mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung, erfolgt, die in Abhängigkeit von Spannungsänderungen
im Belastungsstromkreis gesteuert werden. Die Einrichtung nach der Erfindung hat
eine Verbesserung der selbsttätigen Regelung insofern zum Ziel, als sie auch eine
selbsttätiFe Spannungsfeinregelung ermöglichen soll. Erfindungsgemäß wird dies dadurch
bewirkt, daß die Gitter-
Steuerung außer zur Umschaltung der Entladungsstrecken
von einer Stufe auf die andere auch unmittelbar zur Spannungsfein-. regelung der
jeweils in Betrieb befindlichen Entladungsstrecken dient. Die Anordnung hat den
Vorteil, daß' wegen der ausschließlichen Anwendung elektrischer Schalt- und Steuermaßnahmen
ein vollkommen gleichmäßiger Übergang von einer Stufe des Anzapftransformators auf
die andere möglich ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können Anzapfungen sowie die
zugehörigen Entladungsstrecken sowohl an der Primärals auch an der Sekundärwicklung
des Transformators angeordnet sein, und weiterhin können zwei Spartransformatoren
zur Verwendung gelangen, von denen der eine eine Spannungserhöhung, der andere eine
Spannungserniedrigung ermöglicht und die einzeln oder beide zusammen Strom führen.
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In Abb. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Die Primärwicklung eines Transformators 13 ist unmittelbar an ein Speisenetz
io angeschlossen, während die Sekundärwicklung mit Anzapfungen 14, 15 und 16 versehen
ist, die über Paare gegensinnig parallel geschalteter, gittergesteuerter Dampf-
oder Gasentladungsstrecken 17 und 18, i9 und 2o, 21 und 22 mit dem Verbraucher i2
über die Leitungen ii verbunden werden können. Die Auswahl der Anzapfung erfolgt
durch entsprechende Steuerung der Entladungsstrecken. Hierfür dient eine Steueranordnung,
die höchstens ein Paar Ton gegensinnig parallel geschalteten Entladungsstrecken
zur Stromführung freigibt, während die übrigen Paare, gesperrt sind. Diese Steueranordnung
enthält eine Phaseneinstellvorrichtung mit einer Einphasenprimärwicklung 23, die
vom Belastungskreis i i gespeist wird, und mit einer mehrphasigen Sekundärwicklung
24, deren Spannungen in der Phase verstellt werden können. Die Gitterkreise der
einzelnen Entladungsstrecken werden durch Gittertransformatoren 25, 26 und 27 gespeist,
wobei jede Primärwicklung mit passender Phasenverschiebung an die Anzapfungen der
in Vieleckschaltung ausgeführ= ten Sekundärwicklung 24 angeschlossen ist. Bei dem
Ausführungsbeispiel kann ferner die Stellung der Primärwicklung 23 zur Sekundärwickl@ung
24 in Abhängigkeit von der Spannung des Belastungskreises i i eingestellt werden.
Hierzu dient ein Gleichstromsteuermotor 28, der die Primärwicklung 23 mittels eines
Schneckenantriebs 29 dreht. Der Steuermotor 28 besitzt zwei Feldwicklungen
30 und 31, die Erregungen mit verschiedenem Vorzeichen gestatten; gespeist
werden. sie von einer Batterie 3z. über einen Umschalter 33, der durch ein Solenoid
34 gesteuert wird, dessen Spule an den Belastungskreis i i angeschlossen ist.
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Die Wirkungsweise der dargestellten An-@ördnung ist nachstehend beschrieben.
Angenommen, die Spannung im Belastungskreis `i i ist anfänglich normal, und die
Wicklungen 23 und 24 nehmen die in der Abbildung,dargestellte Lage zueinander ein,
dann sind die Entladungsstrecken i9 und 2o leitend, weil ihre Gitterspannungen mit
den zugehörigen Anodenspannungen in Phase sind; die Phasenlage der Gitterspannungen
der übrigen Entladungsstrecken ist jedoch derart, daß diese keinen Strom dem Belastungskreis
i i zuführen können. Vielmehr erfolgt die Stromlieferung allein durch die Gefäße
i9 und 2o. Steigt nun die Spannung des Belastungskreises beispielsweise infolge
Belastungsrückgangs, so bewegt das Solenoid 34 den Schalter 33 aus seiner Mittellage
nach oben. Dadurch wird der Feldwicklung 3o des Motors 28 Strom zugeführt. Der Motor
läuft an und verstellt die Primärwicklung des Drehreglers und damit die Phasen der
in der Sekundärwicklung 24 erzeugten Spannungen. Das bedeutet, daß auch die Gitterspannungen
sich in der Phase ändern, und zwar so, daß nunmehr die Entladungsstrecken 21 und
22, die an die Anzapfung 16 angeschlossen sind, eine voreilende, die bisher leitenden
Entladungsstrecken i9 und 2o eine in Richtung einer Nacheilung "sich verschiebende
Gitterspannung erhalten. Zunächst wird damit bei den brennenden Entladungsstrecken
i9 und 2o die Spannung des Belastungskreises stetig verringert, bis die Umschaltung
auf die beiden nächstfolgenden Entladungsstrecken zwanglos und ohne. Spannungsvorsprung
erfolgen kann. Die Gitterspannungen der übrigen Entladungsstrecken sind derart eingestellt,
daß sie gesperrt bleiben. Wie nicht näher erläutert zu werden braucht, erfolgt eine
Umschaltung von der Anzapfung 15 auf Anzapfung 14 in ähnlicher Weise, ebenso auch
der Umschaltvorgang in rückläufiger Richtung.' Abb.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel
bei Verwendung eines Spartransformators mit je zwei primärseitigen und sekundärseitigen
Anzapfungen, für die je ein Paar gegensinnig parallel geschalteter, gittergesteuerter
Entladungsstrecken 41 bis. 48 vorgesehen ist. Die Entladungsstrecken 41 bis 48 bilden
eine Brückenanordnung, in deren eine Diagonale die Teilwicklung 36 geschaltet ist,
während an die Klemmen der anderen Diagonale der eine Primär- und der eine Sekundärleiter
angeschlossen sind. Die Steuerung der Entladungsstrecken 41 bis 48 erfolgt in derselben
Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i, wobei normalerweise die in den
gegenüberliegenden
Zweigen angeordneten Entladungsstrecken gleichsinnig
gesteuert werden, d. h. das eine Paar gegenüberliegender Zweige ist gesperrt, und
das andere Paar ist leitend. Sind also z. B. die Entladungsstrecken 41, 42 und 45,
46 leitend, so wird die vom Primärnetz io gelieferte Spannung im Verhältnis der
Windungszahlen herabgesetzt. Sind die Entladungsstrecken 43, 44 und 47, 48 leitend,
so erfolgt eine Spannungsheraufsetzung in dem entsprechenden Windungszahlverhältnis.
Auch eine Übersetzung im Verhältnis i : r ist möglich.
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Man kann auch, wie Abb.3 zeigt, die Schaltung derart abändern, daß
man zwei auf getrennten Kernen angeordnete Spartransforinatoren 5o und 53 verwendet.
Bei dieser Anordnung dient der Spartransformator 50 beispielsweise zum Heraufsetzen
der vom Netz io gelieferten Spannung. Der Wicklungsteil 51 gehört beiden Stromkreisen
an, während der Wicklungsteil 52 nur der Sekundärspannung zugeordnet ist. In ähnlicher
Weise dient der Spartransformator 53 zum Herabsetzen der Spannung io. In diesem
Falle ist der Wicklungsteil 54 beiden Stromkreisen zugeordnet, während der Wicklungsteil
55 nur dem Sekundärkreis angehört. Die Steuerung der einzelnen Entladungsstrecken
erfolgt in derselben Weise wie bei der Anordnung nach Abb. i. Erfolgt die Steuerung,
derart, daB die Entladungsstrecken 6o und 61 leitend sind, so wird der Transformator
53 gespeist. Sind die Entladungsstrecken 62 und 63 leitend, so wird der Transformator
5o gespeist. Sind sämtliche Entladungsstrecken gleichzeitig leitend, so wird weder
eine Spannungsheraufsetzung noch eine Spannungsherabsetzung erreicht, sondern die
Spannung wird im Verhältnis i : i übertragen.