DE671052C - Fernbetaetigte Schalteinrichtung zur Spannungsregelung von Stufentransformatoren unter Last - Google Patents

Description

Es ist allgemein üblich, bei der Regelung von Stufentransformatoren unter Last beim Umschalten von einer Transformatoranzapfung auf die nächstfolgende den Kurzschlußstrom in dem vorübergehend überbrückten Wicklungsteil durch einen Überschaltwiderstand oder eine Drosselspule zu begrenzen. Dabei ist es empfehlenswert, die Schaltapparatur in einen stromlos schaltenden Stufenwähler und einen unter Last arbeitenden Lastschalter zu unterteilen. Kommt Fernantrieb in Frage, so wird heute ganz allgemein Motorantrieb gewählt. Hierbei werden entweder Stufenwähler, und Lastschalter unmittelbar über entsprechende Getriebe und passende Gestänge vom Motor angetrieben, oder aber der Motor dient nur zum Laden eines Kraftspeichers, dessen aufgespeicherte Energie zur Ausführung "der mechanischen Schaltbewegungen ausgenutzt wird. Ein weiterer Vorschlag läßt den Stufenwähler durch den Motor unmittelbar betätigen und sieht nur für den Lastschalter ganz oder teilweise Kraftspeicherantrieb vor, um durch Ausmerzung aller unnötig bewegten Massen einen Vorteil bezüglich Schaltgeschwindigkeit und Betriebssicherheit zu erzielen.

Bei allen diesen Ausführungen müssen Stufenwähler und Lastschalter gegenseitig und mit dem gemeinsamen Antriebsgestange mechanisch gekuppelt sein. Diese mechanische Kupplung bietet je nach den örtlichen Verhältnissen und je nach der für die einzelnen Schalter gewählten geerdeten oder isolierten Aufstellung nicht unerhebliche konstruktive Schwierigkeiten. Bei der Festlegung des Drehmomentes für die Betätigung von Stufenwählern und Lastschaltern müssen auch die zusätzlichen Verluste infolge Lagerreibung und Klemmungen in dem Gestänge sowie die Beschleunigungsarbeit, verhältnismäßig großer bewegter Massen berücksichtigt werden; der Antriebsmechanismus wird demnach verhältnismäßig groß und kompliziert. -

Es sind aber auch Schalteinrichtungen bekannt, bei denen nur der Stufenwähler mechanisch angetrieben, der Lastschalter hingegen elektrisch mit einem Teil der Netzspannung gesteuert wird. Bei diesen Schalteinrichtungen wird für die elektrische Steuerung dauernd Leistung dem Netz entzogen, und es kann keine kleinere Steuerspannung als die Stufenspannung' verwendet werden. Ferner wird der Uberschaltwiderstand, da er fast während des ganzen Schaltvorganges vom Strom durchflossen wird, mit Rücksicht auf Erwärmung groß und teuer. Es entstehen aber auch beim Abschalten der Steuerspulen, die in Anbetracht der großen Steuerspannungen groß, und induktiv werden, beträchtliche Funken an den Steuerkontakten. Diese Nach-

teile, die die Vorteile der elektrischen Steuerung stark beeinträchtigen, sind beim Erfindungsgegenstand behoben.

Die Erfindung bezieht sich auf Schalteinrichtungen der zuletzt genannten Art und besteht darin, daß der Lastschalterantrieb durch den über den Überbrückungswiderstand fließenden, kurzzeitig auftretenden Ausgleichstrom bei der Zwischenstellung des Stufenwählers erfolgt, der Lastschalter und der Umschalter als Wechselschalter ausgebildet sind und der Umschalter erst nach Beendigung der Verstellbewegung eines der Stufenwählerteile den zur Betätigung des Last-Schalterantriebes dienenden Stromkreis über den verstellten Stufenwähler, die zugehörige Erregerspule des Lastschalters, den Überbrückungswiderstand, den unverstellten Stufenwähler und die zwischen den Stufenwählerteilen liegende Transformatorstufe schließt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt eine einphasige Schaltanordnung, bei der für die Umschaltung des Lastschalters Elektromagnete angenommen sind. Fig. 2 zeigt eine ähnliche Schaltanordnung mit einer Spule, die zum Laden eines Kraftspeichers dienen soll. Fig. 3 bis 6 zeigen verschiedene aufeinanderfolgende Stellungen der einzelnen Schalter während eines Schaltschrittes von einer Stufe auf die nächstfolgende.

In Fig. ι bedeutet 1 die Regel wicklung einer Phase des Transformators mit den einzelnen Anzapfungen 2 bis 6 bzw. 2' bis 6'. 7 und 8 sind die beweglichen Kontakte der Stufenwähler, welche an den Kontakten 2 bis 6 bzw. 2' bis 6' entlang gleiten können. 9 ist der Lastschalter mit Kontakt 10 für den Anschluß der Leitung 17 und des Überschaltwiderstandes 11, 12 und 13 sind die Kontakte für den Anschluß der beweglichen Kontakte 7 und 8 der Stufenwähler und der entsprechenden Magnetspulen 14 und 15. Die anderen Enden der Magnetspulen werden mittels des Umschalters 16, der zwangsläufig von der die Stufenwähler treibenden Welle aus betätigt wird, abwechselnd an den Uberschaltwiderstand 11 angeschlossen. In Fig. 2 stellt 18 eine Schaltspule dar, die mit dem Widerstand 11 in Reihe liegt; Schaltspule und Widerstand werden vom Ausgleichstrom durchflossen. Als Variante dazu ist gestrichelt eine an die Spannungsdifferenz des Widerstandes 11 liegende, also parallel zu diesem angeschlossene Schaltspule 19 zum Laden eines nicht weiter gezeichneten Kraftspeichers für die Betätigung des Lastschalters 9 angegeben. Gemäß Fig. 1 und 3 fließt der Laststrom von der Regelwicklung 1 über die oberste Anzapfung 6 und den beweglich angeschlossenen Kontaktarm 7 nach dem Kontakt 12 des Lastschalters und durch dessen Kontaktmesser nach Kontakt 10 und Leitung 17. Die Leitung 17 ist demnach an die oberste Spannungsstufe des Reguliertransformators angeschlossen. Die Magnetspule 15 ist stromlos, denn ihr Stromkreis ist durch den Schalter ιό unterbrochen. Die Magnetspule 14, in deren Stromkreis sich der Überschaltwiderstandn und der Umschalter 16 befinden, ist durch den Lastschalter 9 überbrückt und daher praktisch ebenfalls stromlos. Wird nun ein Regelungsvorgang eingeleitet, d. h. soll die Anzapfung 5 angeschlossen werden, so wird vorerst nach Fig. 3 der bewegliche Kontaktarm 8 des entsprechenden Stufenwählers durch den Motorantrieb im stromlosen Zustand an die Anzapfung 5' gelegt. In der zweiten Schaltfolge wird der Schalter 16 ebenfalls mechanisch vom Motorantrieb aus umgeschaltet; es wird dadurch nach Fig. 4 ein Stromkreis geschlossen von Anzapfung 5' über Kontaktarm 8, Kontakt 13, Magnetspule 15, Umschalter 16, Überschaltwiderstand 11, Kontakt 10 und 12, Kontaktarm 7, Anzapfung 6 über die Regulierwicklung nach 5'. Die EMK dieses Stromkreises entspricht der Stufenspannung. Der Strom in der Magnetspule 15 wird durch den Überschaltwiderstand begrenzt. Der Laststrom fließt nach wie vor über den Kontaktarm 7. Die Erregung der Magnetspule 15 bewirkt das Umschalten des Lastschalters 9 auf den Kontakt 13, wodurch die Leitung 17 über die Kontakte 10 und 13 und über den Kontaktarm 8 mit der Anzapfung 5' verbunden wird, so daß der Laststrom nun in diesem Zweige verläuft (siehe Fig. 5). Während der Umschaltung des Lastschalters von 12 auf 13 übernehmen Magnetspule 15 und Überschaltwiderstand 11 kurzzeitig die Führung des Laststromes; nach erfolgter Umschaltung ist der Übergangsstromkreis durch den Lastschalter überbrückt. In der letzten Schaltfolge nach Fig. 6 wird der Kontaktarm 7 des entsprechenden Stufenwählers an die Anzapfung 5 geführt. Auf diese Weise ist wieder die Ausgangsstellung für weitere Schaltungen eingenommen.

Das Schaltspiel in der einen oder anderen Richtung wiederholt sich stets in ähnlicher Reihenfolge. Es beginnt jeweils mit demjenigen Kontaktarm der Stufenwähler, der in der betreffenden Stellung stromlos ist.

In dem Ausführungsbeispiel Fig. 1 werden für die elektrische Betätigung des Lastschalters zwei Elektromagnete benutzt. An Stelle der Elektromagnete könnten selbstverständ-Hch auch Elektromotoren Verwendung finden. Da es für die Bemessung des Überschalt-

Widerstandes von Wichtigkeit ist, die Schaltzeit des Lastschalters möglichst klein zu halten, ist es unter Umständen vorteilhaft, die Schaltungen des Lastschalters durch einen Kraftspeicher momentan ausführen zu lassen und Elektromagnet oder Elektromotor nur zum Laden des Kraftspeichers zu benutzen. Auch ist es nicht absolut notwendig, die Schaltspule 18 für die Betätigung des Kraft-Speichers für den Lastschalter gemäß Fig. 2 in Reihe mit dem Überschaltwiderstand ii zu schalten; sie könnte auch parallel zum Widerstand 11 gelegt sein, oder ganz allgemein an irgendeine in diesem Stromkreis bestehende Spannungsdifferenz und wäre in diesem Falle für die betreffende Spannungsdifferenz zu bemessen. Weil die Belastungsdauer des Überschaltwiderstandes nur von der Schaltzeit des Lastschalters abhängt und diese klein gehalten werden kann, läßt sich der Widerstand wirtschaftlich bemessen, und zwar so, daß er auch auftretenden Kurzschlußströmen gewachsen sein wird.

Da der Umschalter 16 zwangsläufig abhängig vom Stufenwähler umgestellt werden muß, ist es vorteilhaft, denselben vom Stufenwählerantrieb aus zu bedienen. Da er ferner den Stromkreis nur schließt, nie aber unterbricht, kann er ohne Bedenken mit dem Stufenwähler in den gleichen ölkessel gesetzt werden.. Stufenwähler und Lastschalter sind, wie bereits erwähnt, nicht mehr mechanisch miteinander gekuppelt. Der Lastschalter kann daher an einem beliebigen, für Revisionen gut zugänglichen Ort untergebracht werden. Es ist auch möglich, Lastschalter und Überschaltwiderstand zu einem einzigen Apparat zusammenzubauen.

Der Laststrom hat auf die elektrische Betätigungsvorrichtung für den Lastschalter keinen Einfluß. Sie wirkt, solange der Transformator unter Spannung steht, also auch im Leerlauf, durch die EMK des zu schaltenden Wicklungsteiles. Bei abgeschaltetem Transformator dagegen ist eine Betätigung des Lastschalters ausgeschlossen. Damit die Abhängigkeit zwischen Stufenwähler Stellungen und Lastschalterstellungen auch bei abgeschalteter Transformatorwicklung nicht gestört werden kann, können zweckentsprechende Verriegelungen elektrischer Natur vorgesehen werden. Es können am Stufenwähler in die Leitungen 7 und 8 Verriegelungsspulen eingebaut werden, welche, solange z. B. die Spule 14 und der zugehörige Kontaktarm 7 vom Strom durchflossen sind, eine Schaltbewegung dieses Kontaktarmes 7 verriegeln, so daß der Stufenwähler erst schalten kann, wenn der Lastschalter die richtige Stellung eingenommen hat. Die Schalteinrichtung kann auch derart ausgeführt werden, daß beim Versagen irgendeines Teiles derselben der Transformator vom Netz abgeschaltet wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Fernbetätigte Schalteinrichtung zur Spannungsregelung von Stufentransformatoren unter Last, bestehend aus einem zweiteiligen Stufenwähler, einem Lastschalter; einem Umschalter und einem Überbrückungswiderstand, von denen der Stufenwähler und der mit ihm zwangsläufig gekuppelte Umschalter durch einen motorischen Antrieb betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastschalterantrieb durch den über den Überbrückungswiderstand fließenden, kurzzeitig auftretenden Ausgleichstrom bei der Zwischenstellung des Stufenwählers erfolgt, der Lastschalter (9) und der Umschalter (16) als Wechselschalter ausgebildet sind und der Umschalter erst nach Beendigung der Verstellbewegung eines der Stuf en wählerteile den zur Betätigung des Lastschalterantriebes dienenden Stromkreis über den verstellten Stufenwähler, die zugehörige Erregerspule des Lastschalters, den Überbrückungswiderstand, den unverstellten Stufenwälaler und die zwischen den Stufenwählerteilen liegende Transformatorstufe schließt.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgleichstrom oder Spannungsdifferenz mittels Elektromotors in mechanische Arbeit zur Betätigung des Lastschalters umgesetzt werden.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgleich- _1Oo strom oder Spannungsdifferenz nur als Kraftquelle zum Laden eines mechanischen Kraftspeichers dienen, der den Lastschalter im gegebenen Augenblick sprunghaft schaltet.

4. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter Umschaltung des Lastschalters (Betriebsstellung) sowohl der Überbrükkungswiderstand (11) als auch das elek- uo trische Schaltorgan (14 bzw. 18 bzw. 19) des Lastschalters und der Umschalter (16) durch den Lastschalter (9) kurzgeschlossen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen