DE875543C

DE875543C - Diverter switch for step transformers

Info

Publication number: DE875543C
Application number: DEJ1243D
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr-Ing Jansen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1940-06-09
Filing date: 1940-06-09
Publication date: 1953-05-04

Description

Lastumschalter für Stufentransformatoren Bei Lastumschaltern für Stufentransformatoren, die eine funkenlose Überleitung des Betriebsstromes von einer Anzapfung zur andren bewirken., hat man zur Überbrückung der Spannungsstufen in viele Teile unterteilte Metallwiderstände verwendet. Hierdurch erzielt man Einzelschaltspann@ungen, die so klein sind, daß sie praktisch funkenfrei geschaltet werden können. Es gibt nun Fälle, wo eine sehr weitgehende Unterteilung der Widerstände nötig wird. Die Folge davon ist eine sperrige und teuere Ausführungsform.Diverter switch for step transformers For diverter switches for step transformers, a sparkless transfer of the operating current from one tap to another effect., has been divided into many parts to bridge the voltage levels Metal resistors used. This achieves individual switching voltages that are so small that they can be switched practically spark-free. There is now Cases where a very extensive subdivision of the resistances is necessary. The consequence of which is a bulky and expensive embodiment.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen praktisch funkenfrei schaltenden Lastumschalter zu schaffen, bei dem überhaupt keine Unterteilung der Widerstände nötig ist, bzw. einen solchen, bei dem man mit einer verhältnismäßig geringe Unterteilung der Widerstände und damit auch mit einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Hilfskontakten auskommt. Sie betrifft einen Lastumschalter für Stufentransformatoren mit Ohmschen Überschaltwiderständen in Spannungsteilerschaltung. Erfindungsgemäß besteht zur funkenlosen Überleitung des. Betriebsstromes von einer Anzapfung zur anderen jeder der beiden ÜberschaltwIderstände aus Halbleitermaterial (vorzugsweise Kohlemischung) oder aus Halbleitermaterial und Metall.The object of the invention is now to provide a virtually spark-free switching To create diverter switch in which no subdivision of the resistors at all is necessary, or one in which one is with a relatively small subdivision the resistors and thus also with a relatively small number of auxiliary contacts gets by. It concerns a diverter switch for step transformers with ohmic Transition resistors in voltage divider circuit. According to the invention there is for non-sparking transfer of the operating current from one tap to the other each of the two transition resistors made of semiconductor material (preferably a carbon mixture) or made of semiconductor material and metal.

Die einfachste, aber nur für kleine Stufenleistungen brauchbare Ausführungsart hat gemäß Fig. i zwei sichelförmige Halbleiterwiderstände Wa und Wb, .die außen-eine zyrinderförmige Oberfläche aufweisen. Auf diesen schleifen. oder rollen die mit den: zu wechselndem Arizapfungen i bis 8 des Transformators T über Stufenwählerkontakte St in bekannter Weise verbundenen GegenkontakteAündB. Die beiden Halbleiterwiderstände sind in ihrem Widerstandswert von dem dicken Ende anfangend bis zum dünnen. Ende auslaufend auf Grund rechnerischer Unterlagen mit steigendem Widerstand ausgeführt. Die Widerstandszunahme kann sowohl durch die gezeichnete Querschnittsabnahme als auch bei Kohle-,viderständen durch eine zunehmend: Leitwertverschlechterungg der Kohlemischung hervorgebracht werden. An ihrem niedrigohmigen (dicken) Ende sind die beiden Halbleiterwiderstände Wa und Wb mit dem metallischen Dauerstromkontakt gut leitend verbunden: Der Umschaltvorgang geht durch eine i So'-Bewegung des Dauerstromkontaktes C im Rechts- oder Linksdr-ehsinn vonstatten. In der gezeichneten Stellupg I wird der Betriebsstrom über Gegenkontakt A und Dauerstromkontakt C der Anzapfung 6 entnommen. Wird beispielsweise der bewegliche Teil des Lastumschalters in der Pfeilrichtung gedreht, dann schaltet sich ein Teil des Halbleiterwiderstandes Wa in den Stromkreis ein, bald darauf berührt die Spitze des Widerstandes Wb den zweiten Gegenkontakt B, und beim Weiterdrehen beteiligt sich dieser Gegen-. konitakt B mehr und mehr " an, der Stromleitung, während der Stromanteil, aus dem Gegenkontakt --1 immer mehr zurückgeht. Das kommt daher, weil vom Widerstand Wb immer mehr Teile ausgesrhaltet werden, während der Widerstand Wa immer mehr eingeschaltet wird. In der Mittelstellung II ist Gleichheit der Widerstandsanteile von Wa und Wb erreicht, und -darüber hinaus wird Wa mehr eingeschaltet als Wb, bis in -der Stellung III die am Dauerstromkontakt C liegende Stromableitung metallis-ch mit dem Gegenkontakt B verbunden ist und der Gegenkontakt A vollkommen ausgeschaltet ist.The simplest, but only usable for small performance levels has two crescent-shaped semiconductor resistors Wa according to FIG and Wb, .the outside-have a cyrin-shaped surface. Grind on this. or roll those with the: Arizapfungen i to 8 of the transformer to be changed T mating contactsAündB connected in a known manner via tap selector contacts St. The two semiconductor resistors are of the thick end in resistance starting to thin. Expiring on the basis of arithmetical documents with with increasing resistance. The increase in resistance can both be drawn by the Reduction in cross-section as well as in the case of carbon resistances due to an increasing: conductivity deterioration the coal mixture. At their low-resistance (thick) end are the two semiconductor resistors Wa and Wb with the metallic permanent current contact Connected with good conductivity: The switching process is carried out by an i So 'movement of the permanent current contact C take place clockwise or counterclockwise. In the drawn Stellupg I is the operating current is taken from the tap 6 via mating contact A and permanent current contact C. For example, becomes the moving part of the diverter switch in the direction of the arrow rotated, then part of the semiconductor resistor Wa switches into the circuit one, soon after the tip of the resistor Wb touches the second mating contact B, and when you continue turning this counter-. konitakt B more and more "on, the power line, while the current portion, from the mating contact --1 always more going back. This is because more and more parts of the resistance Wb hold out while the resistor Wa is turned on more and more. In the middle position II equality of the resistance components of Wa and Wb is achieved, and beyond Wa is switched on more than Wb, up to position III on the permanent current contact C lying current lead is metallically connected to the mating contact B and the Counter contact A is completely switched off.

Der Schaltvorgang ist der gleiche wie der bei den eingangs erwähnten Lastumschaltern mit an eine Hilf skontaktreihe angeschlossenen, fein. unterteilten Metallwiderständen. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Halbleitermaterial hat man jedoch eine praktisch unendlich feine Unterteilung der Überschaltwiderstände Wa und Wb er- reicht. Anstatt der in Fig. i. dargestellten, außen zylinderförmigen Widerstände, die sich besonders für eine drehende Bewegung des Lastumschalters eignen, können auch scheibenförmige, zu einer geradlinigen Säule aufeinander geschichtete Halbleiberwiderstände verwendet werden, wenn der Lastumschalter eine geradlinige Bewegung ausführen soll. Handelt es sich um einen dreiphasigen, am Nullpunkt eines Transformators anzubauenden Lastumschalter, so können bei geradliniger Lastschalterbewegüng die ebengenannten Widerstandsscheiben auch sternförmige Bauart aufweisen. Ebenso ist es möglich, anstatt der in Fig. iii gezeichneten Kohlekontaktrollen Metallkontaktrollen oder Bürsten aus Kohle, Metallgaze od. dgl. zu verwenden. Da die genaue Herstellung von Halbleiterwiderständen mit stetig in sehr weiten Grenzen veränderlichen Widerstandswerten einstweilen nur für kleine Stufenscbaltleistungen möglich ist, werden gemäß der weiteren Erfindung für größere Stuf enschaltlei-stungen zum gleichen Zweck (funkenlose Überleitung des Betriebsstromes von einer Anzapfung zur anderen) Halbleiterwiderstände in Verbindung mit Metallwiderständen vorgeschlagen. Hierbei können, diese verschiedenartigen Widerstände sowohl in Hintereinanderschaltung als auch in Parallelschaltung verwendet werden-.The switching process is the same as that of the diverter switches mentioned at the beginning with a row of auxiliary contacts connected, fine. subdivided metal resistors. The inventive use of semiconductor material has, however, a virtually infinite fine subdivision of the transition resistors Wa and Wb ER enough. Instead of the in Fig. I. The externally cylindrical resistors shown, which are particularly suitable for a rotating movement of the diverter switch, can also be used, if the diverter switch is to move in a straight line, that are stacked to form a straight column. If it is a three-phase diverter switch to be installed at the zero point of a transformer, the resistance disks mentioned above can also have a star-shaped design if the load switch is moved in a straight line. It is also possible, instead of the carbon contact rollers shown in FIG. Iii, to use metal contact rollers or brushes made of carbon, metal gauze or the like. Since the exact manufacture of semiconductor resistors with resistance values that are constantly changing within very wide limits is temporarily only possible for small step switching capacities, according to the further invention, semiconductor resistors are connected for larger step switching capacities for the same purpose (non-sparking transfer of the operating current from one tap to another) proposed with metal resistors. Here, these different types of resistors can be used both in series and in parallel.

Fig.2 zeigt -eine Hintereinanderschaltung von Halbleiterwiderständen Aä A4 bzw. Bö B4 mit den an Hilfskontakte hai haz6 bzw. hbi-hb.#o angI.schlossenen Metallwiderständen Wa, und Wb. Wegen der zweiseitigen Drehrichtung sind die Halbleiterwiderstände (Gegenkontakte) .-1,)-A4 bzw. Bö B4 symmetrisch zur Mittelachse ausgeführt. Durch die verschiedene Länge der Halbleiterwiderstände ist angedeutet, daß ihr Widerstandswert von innen nach außen nach einer bestimmten Funktion wächst. Die Größenordnung der Halbleiterwiderstände ist etwa die gleiche wie die der Teilmetallwiderstände zwischen zwei benachbarten Hilfskontakten ha. bzw. hb, die ja auch von dem Dauerstromkontakt C nach den Enden zu wachsen.Fig. 2 shows a series connection of semiconductor resistors Aä A4 or Bö B4 with the metal resistors Wa and Wb connected to auxiliary contacts hai haz6 or hbi-hb. # O. 1,) - A4 or Bö B4 designed symmetrically to the central axis. The different lengths of the semiconductor resistors indicate that their resistance value increases from the inside out according to a certain function. The order of magnitude of the semiconductor resistances is roughly the same as that of the partial metal resistances between two adjacent auxiliary contacts ha. Or hb, which also grow from the continuous current contact C to the ends.

Der Umschaltvorgang ist praktisch der gleiche wie bei der Fig. i. Der Dauerstromkontakt C dreht sich um 186' ' aus der Berührung mit .4o bis zur Berührung mit Bo. A, und B, können selbstverständlich, da sie den Widerstandswert Null haben dürfen, auch Metallkontakte sein. Bei der vor-"erwähnten Umschaltung schleifen die Halbleiterwiderstände wie Kohlebürsten auf einem Kollektor und bewirken eine kurzzeitige Überbrückung benachbarter Hilfskontakte, wodurch die Schaltspannung so weit herabgedrückt wird, daß die funken.lose Überleitung des Betriebsstromes möglich ist. Die Vielzahl der Halbleiter mit wachsenden Widerständen bewirkt aber außerdem, daß sich der Betriebsstrom bzw. seine Teilströme, die aus den Anzapfung-en i bis 8 entnommen werden, auf mehrere Hilfskontakte verteilen, wodurch sich die Spannungsdifferenzen zwischen, den einzelnen; Hilfskontakten so weit vermindern, daß man mit einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Hilfskontakten schon nennenswerte Stufenspannungen und Betriebsströme funkenlos schalten kann. Eine Stetigkeit der Stromüberleitung von Hilfskontakt zu Hilfskontakt bei der Umschaltbewegung erzielt man .dadurch, daß man, wie gezeichnet, den Halbleiterwiderständen A.- A4 bzw. BO-B4 eine von der Hilfskontaktbreite abweichende Breite gibt; z. B. können' q. Halbleiterwiderstände so breit wie 5 Hilfskontakte sein.The switching process is practically the same as in FIG. I. Continuous current contact C rotates 186 '' from contact with .4o to contact with Bo. A, and B, can of course, since they have a resistance value of zero may also be metal contacts. In the case of the switching mentioned above, they grind Semiconductor resistors such as carbon brushes on a collector and cause a short-term Bridging of neighboring auxiliary contacts, which depresses the switching voltage so far that the spark-free transfer of the operating current is possible. The multitude However, the semiconductor with increasing resistances also causes the operating current or its partial flows, which are taken from the taps i to 8, to several Distribute auxiliary contacts, whereby the voltage differences between, the individual; Reduce auxiliary contacts so far that you can use a relatively small number of auxiliary contacts already significant step voltages and operating currents without spark can switch. A continuity of the current transfer from auxiliary contact to auxiliary contact During the switching movement, one achieves .by that one, as shown, the semiconductor resistors A.- A4 or BO-B4 has a width that differs from the width of the auxiliary contact; z. B. can 'q. Semiconductor resistors can be as wide as 5 auxiliary contacts.

Eine Ausführung mit Parallelschaltung der Halbleiterwiderstände und Metallwiderstände zeigt Fig.3. Es ist eine geradlinige Kontaktbahn der Halbleiterwiderstände angenommen, auf der ¢ Kontaktrollen Ca-Ca bzw. Cb-Cb, die mit der Ableitung AL verbunden sind, abrollen. Die Metallwiderstände Wa und Wb sind hier nicht an metallische Hilfskontakte, sondern an Halbleiterhilfskontakte lial-ha.@,@ bzw. labi-libzo angeschlossen.An embodiment with parallel connection of the semiconductor resistors and metal resistors is shown in Fig. 3. A straight contact path of the semiconductor resistors is assumed, on which [contact rollers Ca-Ca or Cb-Cb, which are connected to the conductor AL , roll. The metal resistors Wa and Wb are not connected to metallic auxiliary contacts, but to semiconductor auxiliary contacts lial-ha. @, @ Or labi-libzo.

Die Halbleiterhilfskontakte ha,-ha.. einerseits und die Halbleiterhilfskontakte 1ab1-labzo andererseits bilden zusammenhängende Widerstände, in die die Abzweigungen z der Metallwiderstände Wa und 11'b eingebettet sind. An die Halbleiterwiderstände werden nun folgende Anforderungen gestellt: Der Widerstand der Halbleiter soll in der Richtung A-N bzw. B-verhältnismäßig groß im Vergleich zu den entsprechenden Widerstandswerten der Metallwiderstände Wa, und YTTb sein, damit der größere Teil des Stromes durch die Metallwiderstän de und, nicht durch die Halbleiterwiderstände fließt. Ferner soll der Widerstandswert der Halbleiter von den Stellen der eingehetteten Abzweigungen,- der Metal`l.widerständ'e zu den Kontaktrollen Ca. und Cb im Moment des Übergle:itens über die entsprechenden Stellen möglichst klein sein. Die Teilwiderstände des, Halbleiterwiderstandes müssen also einen geringen Onerwiderstand und einen größeren Längswiderstand haben. Das erreicht man, wie die F'ig.3 zeigt, durch Anordnung verschieden langer Schlitze s zwischen: den Ansatzpumkten der Abzweigungen s. An den inneren Enden der Halbleiterwiderstände können die parallel geschalteten Metallwiderstände ganz entbehrt werden.The semiconductor auxiliary contacts ha, -ha .. on the one hand and the semiconductor auxiliary contacts 1ab1-labzo on the other hand form coherent resistors in which the branches z of the metal resistors Wa and 11'b are embedded. The following requirements are now placed on the semiconductor resistors: The resistance of the semiconductor should be relatively large in the direction AN or B compared to the corresponding resistance values of the metal resistors Wa, and YTTb, so that the greater part of the current through the metal resistors and, does not flow through the semiconductor resistors. Furthermore, the resistance value of the semiconductors from the points of the embedded branches - the metal resistances to the contact rollers Ca. and Cb at the moment of sliding over the corresponding points should be as small as possible. The partial resistances of the semiconductor resistor must therefore have a low on resistance and a larger series resistance. This is achieved, as shown in Fig. 3, by arranging slits s of different lengths between: the starting pumps of the branches s. At the inner ends of the semiconductor resistors, the metal resistors connected in parallel can be dispensed with entirely.

Uni auch bei dieser Ausführungsart einen stetigen Übergang der Teilströme von dem einen Widerstand zum anderen zu erzielen, sind die Abzweigungen z und die Schlitze s .gegeneinander versetzt, so daß die Rollen Ca-Ca bzw. Cb-Cb abwechselnd die Schlitze s, an denen allein en Spannungssprung möglich wäre, überschreiten. Da alle Rollen untereinander metallisch verbunden sind, ist also immer eine der Rollen auf kürzestem Weg mit dem Metallwiderstand über eine Abzweigung N verbunden.Uni also ensures a steady transition of the partial flows with this type of design To achieve from one resistance to the other, the branches z and the Slots are offset from one another so that the roles Ca-Ca and Cb-Cb alternate the slots s, at which alone a voltage jump would be possible, exceed. Since all roles are metallically connected to each other, there is always one of the Rolls connected to the metal resistor via a branch N by the shortest possible route.

Infolge der allmählichen und stetigen Einschaltung Oltmscher Widerstände in den Stromkreis der zu verlassenden Anzapfung ist es möglich, mehrere für eine bestimmte Stromstärke gebaute Lastumschalter gemäß der Erfindung zur Aufteilung des Laststromes parallel zu schalten. Es besteht hierbei nicht die Gefahr, daß der zuletzt schaltend: Kontakt den gesamten Laststrom zu unterbrechen hat. Die stetig zur Einschaltung kommenden Widerstände sorgen dafür, daß eine dauernd gleichmäßige Stromverteilung auf alle parallelen Schaltstromkreise stattfindet.As a result of the gradual and steady involvement of the Oltm resistance in the circuit of the tap to be left it is possible to have several for one certain amperage built diverter switch according to the invention for division of the load current in parallel. There is no risk that the last switching: contact has to interrupt the entire load current. The steadily Resistors that are switched on ensure that a continuously uniform Power distribution takes place on all parallel switching circuits.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Diverter switch for step transformers with ohmic Switching resistors in a voltage divider circuit, characterized in that for the spark-free transfer of the operating current from one tap to the other each of the two transition resistors made of semiconductor material (preferably a carbon mixture) or ordered from semiconductor material unid metal.

2. Diverter switch according to claim i with Überal.twiderektiven made of semiconductor material, characterized in that the conductance of each resistor seen in the longitudinal direction of the resistor as a result of the corresponding cross-section dimensioning or material composition of the Resistance steadily increases or decreases depending on the switching direction of the same.

3. Diverter switch according to claim i with switching resistors made of semiconductor material and metal, characterized in that each of the two Überaltwiderstän de is divided into a fixed and a movable part, which is electrical are connected in series and of which the former made of semiconductor material and the latter is made of metal. .

4. Diverter switch according to claim i with Überal.tw resistors made of semiconductor material and metal, characterized in that each Partial resistance of the semiconductor resistance to the associated partial resistance of the metal resistor is connected in parallel.

5. Diverter switch according to claim d., Characterized in that that the semiconductor resistance is always at the point between two connection points the connecting lines coming from the metal resistor, a slot (s) has, and that the individual slots are of different lengths.