DE724503C - Stufenschalteinrichtung zur Regelung eines Stufentransformators unter Last - Google Patents

Description

Die Erfindung· bezieht sich auf eine Stufenschalteinricntung· zur Regelung eines Stutfentransformators unter Last, bei der der bewegliche Stuifenschalterkontakt mit einer Netzleitung und fernen: über einen Widerstand mit demjenigen Ende des nicht regelbaren Transformatofwicklungsteils verbunden ist, an das auch der mit Anzapfungen versehene regelbare TransfornratorwickLungstieil angeschlossen ist. Der Überschaltwiderstamd einer solchen Stufenschalteinrichtung muß zeitweise den vollen, Laststrom übernehmen und fällt daher verhältnismäßig groß aus.
Ein großer Widerstand verlangt aber einen großen Raum, der meist nicht zur Vierfügung steht.

Um nun unter den gegebenen Vierhältnissen zu einem Heimen Widerstand zu gelangten, könnte man den Ausweg einer kurzzeitigen Belastung des Widerstandes wählen. Das setzt aber wieder ein starkes und daher kostspieliges Momentschaltwerk an dem Stufenschalter voraus und macht ferner besondere Schutzmaßnahmen erforderlich, damit der Widerstand, wenn der Schalter einmal infolge einer Störung in einer Zwischenstellung hängenbleibt, nicht verbrennt. Durch diese Zusatzeinrichtungen wird aber der Aufbau der Stufenschalteinrichtung verwickelt.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, diese Schwierigkeiten zu beseitigen. Das wird da-' durch erreicht, daß als überschaltwiderstand ein Ohmscher Widerstand mit stark fallender Spannungswiderstandskennlinie dient, und daß der Abstand der festen Stufenschalterkontakte und die Antriebsgeschwindigkeit des beweglichen Stufenischalterkontaktes so gewählt sind, daß die Überschaltzeit von einem festen Kontakt zum nächsten länger dauert als die Zeit zwischen zwei Nulldurchgängen des Laststromes.

Die Stufenschalteinrichtung- gemäß der Erfindung ermöglicht die Verwendung eines einfachen und daher billigen Stufenschalters. Mit ihr erfolgt das Überschalten praktisch ohne Drosselung des Laststromies. Auch im Störungisfall, d.h. wenn der bewegliche Stufenschalterkontakt in einer mittleren Stellung zwischen zwei festen Kontakten hängenbleibt, wird eine Drosselung des Laststromes durch die besonderen Eigenschaften des Widerstandes vermieden.

An sich ist es bekannt, bei Regeltransformatoren mit Anzapfungen in der Mitte der Wicklungsspulen die angezapften Wicklungsteile einseitig miteinander durch eine Drosselspule zu verbinden, über welche während des Umschaltens der Schaltvorrichtung der Last-

strom kurzzeitig· fließt. Jedoch handelt es sich bei dieser bekannten Anordnung darum das Potential der beim Regeln gegebenenfalls stromlos werdenden angezapften Wicklungs teile zu steuern, um ein freies Schwingen dieser Wicklungsenden zu verhindern.

Abgesehen von dieser anders, gearteten Aufgabe würde bei der bekannten Anordnung diese Drossel nur dann eine fallende Spannungswiderstandskennlinie im Sinne der vorliegenden Erfindung aufweisen, wenn es sich um eine gesättigte Drossel handelte. Dies ist jedoch nicht der Fall, so daß auch der Fachmann aus dieser bekannten Anordnung keinen Hinweis auf den Erfindungsgegenstand schöpfen kann.

Ein Ausführungsbeispiel einer Stufenschalteinrichtung gemäß der Erfindung ist der Abb. ι der Zeichnung zu entnehmen. Der dargestellte Transformator besitzt drei Wicklungsteile, nämlich die nichtregelbare Wicklung 10, die regelbare Wicklung 11 und die Steuerwicklung 12, die z. B. über ein Kontaktvoltmeter zur automatischen Steuerung des Antriebsmotors des Stufenschaltiers dient. An die Transformatorwicklung 10 ist einerseits der Speisestromkreis 13 und andererseits der Belastungsstromkreis 14 angeschlossen. Das eine Ende dieser Wicklung ist mit der Mittenanzapfung des regelbaren Wicklungsteils 11 verbunden, der die Anzapfungen IS, 16,17, 18 und 19 aufweist, die an feste Kontakte 20 eines Stufenschalters 15' geführt sind. Der bewegliche Kontakt 21 dieses Stufenschalters ist mit der einen Leitung des Netzes 13 verbunden. Er wird in passender Weise, z. B. durch einen Malteserantrieb, bewegt, der von einem nicht dargestellten Motor über eine Leerlaufkupplung angetrieben wird.

Bei der Umschaltung des beweglichen Kontaktes des Stufenschalters 15' unter Last entstehen beträchtliche Lichtbogen zwischen den festen Kontakten und dem beweglichen Kontakt, wodurch die Stufenschalterkontakte bald stark abgenutzt und unbrauchbar werden. Um das Auftreten von Lichtbogen und den damit verbundenen starken Verschleiß der Kontakte zu verhindern, wird nach der Erfindung als Überschaltwiderstand30 ein solcher mit stark fallender Spannungswiderstandskennlinie verwendet, und ferner werden der Abstand der festen Stufenschalterkontakte und die Antriebsgeschwindigkeit des beweglichen Kontaktes so gewählt, daß die Überschaltzeit von einem festen Kontakt zum nächsten länger dauert als die Zeit zwischen zwei Nulldurchgängen des Laststromes. Der vorerwähnte Widerstand hat die Eigenschaft, daß sein Widerstandswert stark herabgeht, wenn die an ihm liegende Spannung wächst, dagegen erheblich ansteigt, wenn die an ihm liegende Spannung sinkt. Derartige Widerstände sind an sich bekannt.

Wenn der bewegliche Stufenschalterkontakt auf derselben Anzapfung steht, an der der Widerstand 36 angeschlossen ist, so ist dieser über den Stufenschalter kurzgeschlossen. Der Widerstandswert ist dann sehr groß und der durch den Widerstand fließende Strom vernachlässigbar klein. In diesem Fall fließt fast der gesamte Laststrom über den Schalter^'. Steht der bewegliche Stufenschalterkontakt auf einer Anzapfung, die nicht mit der Anzapfung identisch ist, an der der Widerstand.36 angeschlossen ist, so wird die Spannung zwischen diesen beiden Anzapfungen dem Widerstand aufgedrückt. Da jedoch diese Spannung klein ist, ist auch der Strom durch den Widerstand immer noch vernach- 8r» läissigbar klein. Also auch in diesen Fällen fließt fast der gesamte Laststrom über den Schalter 15'. Wenn sich dagegen der bewegliche Stufenschalterkontakt zwischen zwei festen Kontakten 20 befindet, dann ist der Stromkreis über .den Schalter 15' unterbrochen, und der ganze Laststrom geht durch den Widerstand 36. Die verhältnismäßig sehr hohe Spannung, die nunmehr an dem Widerstand 36 liegt, sorgt jetzt dafür, daß der Widerstandswert rasch auf einen sehr niedrigen Wert heruntergeht. Damit wird aber dem Laststrom ein sehr bequemer Weg freigegeben, so daß ein Lichtbogen rasch erlischt und eine Beschädigung der Schalterkontakte vermieden wird.

Die Kurven in Abb. 2 lassen die Beziehungen zwischen Spannung und Strom in den verschiedenen Schaltstellungen erkennen. Die gestrichelte Linie 37 kennzeichnet den Zeitpunkt, in dem der bewegliche Stufenschalterkontakt den ersten festen Kontakt 20 verläßt, und die Linie 3 8 den Zeitpunkt, in dem der bewegliche Stufenschalterkontakt den nächsten festen Kontakt 20 erreicht. Die Kurve C₃₉ gibt den Stromverlauf in dem zur Anzapfung 18 gehörenden Leiter 39 und die Kurve C40 den in dem zur Anzapfung 17 gehörenden Leiter 40 an. Die Kurve C₂₁ gibt den Stromverlauf in dem beweglichen Kontakt 21 des Schalters 15' und die Kurve C₁₃ den im Netz 13 an. Die Kurve E₃₆ stellt die Spannung am Widerstand 36 dar und die Kurve C₃₆ den Strom in diesem Widerstand.

Die Kurve C₁₃ läßt erkennen, daß der Strom in dem Speisenetz 13 kontinuierlich fließt und durch die Umschaltungen nicht beeinflußt wird. Die Kurven C₃₉, C₄₀, C₂₁ und C₃₆ zeigen, daß der Strom durch den beweglichen Kontakt 21 und den Anzapfleiter 40, nachdem die Verbindung zwischen diesen bei der Umschaltung getrennt worden ist, bis zu

dem Zeitpunkt fließt, in dem zum erstenmal der Stromnulldurchgang erreicht wird. Der Strom wird dann so lange durch den Widerstand 36 geleitet, bis der bewegliche Kontakt 21 mit dem Anzapfleiter 39 verbunden ist und der Laststrom nunmehr über diese Kontaktstelle seinen Weg nimmt. Aus der Kurve Zf₃₆ ist zu entnehmeai, daß die am Widerstand 36 liegende Spannung viernachlässigbar klein ist mit Ausnahme der Zeitspanne, in der der Strom durch den Schalter 15' unterbrochen wird.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Stufenschalteinrichtung zur Regelung eines Stufentransformators unter Last, bei der der bewegliche Stufenschalterkontakt mit einer Netzleitung und ferner über einen Widerstand mit demjenigen Ende des nichtregelbaren Transformatorwicklungsteils verbunden ist, an das auch dec mit Anzapfungen versehene regelbare Transformatorwicklungsteil angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Überschaltwiderstand ein Ohmscher Widerstand mit stark fallender Spannungswiderstandskennlinie dient, und daß der Abstand der festen Stufenschalterkontakte und die Antriebsgeschwindigkeit des beweglichen Stufenschalterkontakties so gewählt sind, daß in der Überschaltzeit von einem festen Kontakt zum benachbarten der Wechselstrom mindestens einmal seinen Nullwert annimmt.
2. 2. Stufenischalteinrichtung nach An- ■ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Stufenschalterkontakt, der über den Widerstand mit dem einen Ende das nichtregelbaren Wickluingsteils verbunden ist, über dieses an eine Mittenanzapfung des regelbaren Wicklungsteils angeschlossen ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen