DE904079C

DE904079C - Lastschalter fuer Stufenregeleinrichtungen von Transformatoren, Drosselspulen od. dgl.

Info

Publication number: DE904079C
Application number: DES2557A
Authority: DE
Inventors: Max Schwaiger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1943-02-21
Filing date: 1943-02-21
Publication date: 1954-02-15
Also published as: FR902869A; NL119863B; NL119060B; FR1033200A; NL115311B; BE501458A; CH293267A; GB732654A; BE454120A; CH247111A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lastschalter für Stufenregeleinrichtungen von Transformatoren, Drosseln od. dlgl. Der Lastschalter hat ein dien unaufhaltsamen Ablauf des Umschaltvorganges sicherstellendes! Sprungschaltwerk unid beispielsweise auis Widerständen bestehende Überschaltmkitel, die eine Schaltung von Stufe zu Stufe unter Last gestatten. Bei fast allen solchen Lastschaltern ergeben sich für jede Umschaltung zwei Abschaltvorgänge, das eine Mal, wenn von diem Kontakt der bisherigen Stufe auf einen mit einem Überschaltrnittel verbundenen Kontakt umgeschaltet wird, das andere Mal, wenn die durch die Überschaltrnittel hergestellte Überbrückung beim Umschalten auf die neue Stufe unterbrochen wird. Zwei Absichaltivargänge je UmschaltfVorgang wirken sich aber aus folgenden Gründen ungünstig aus: Soll zuir Verminderung des Abbrandes und der ölvertrußung der Lastschalter synchron angetrieben oder gesteuert werden, mit dem. Ziel, den Beginn; der Abschaltvorgänge möglichst unmittelbar vor oder in den Nulldurchgang des Schaltstromes zu legen, so gelingt dies bei wechselndem cos φ des Laststromes und unter der Voraussetzung, daß der Umschaltvorgang unter der Wirkung des Kraftspeicher» unaufhaltsam ablaufen soll, nur für einen Schaltvorgang, aber nicht für beide, da durch den Ausgleichssitrom die beiden. Schaltströme auch noch wechselnde Phasenlage gegeneinander aufweisen. Aber auch wenn nicht an· synchrones Schalten gedacht wird, weist ein Lastschaltermit zwei Abschaltvorgängen je Umschaltvorgang höheren Abbrand undl stärkere ölvenrußung

auf als ein Lastschalter mit nur einem Absdialtvorgang je Umschaltvorgang.

Es ist bereits ein Schaltverfahren bekannt, bei dem nur ein Abschaltvorgang je Umschaltvorgang auftritt. Bei diesem Verfahren ist der Lastschalter als magnetisch durch den Ausgleichsistrom betätigter Umschalter mit nur zwei Hauptkontakten ausgebildet, dem ein weiterer Umschalter zum Einschalten des Überschaltmittels zugeordnet ist. Die ίο Einrichtung versagt bei abgeschaltetem Transformator. Damit die Abhängigkeit zwischen Stufenwählerstellung und Lastschalterstellungen auch bei abgeschalteter Transformatorwicklung nicht gestört werden kann, wurden besondere Verriegelungseinrichtungen erforderlich sein, die ihrerseits die Betriebsführung erschweren. Der magnetischen Betätigung des Lastschalters durch den Ausgleichestrom haftet überdies der Nachteil an, daß die magnetische Zugkraft nicht bis zum Ende des so Arbeitshubes wirksam ist, wodurch die Schaltsicherheit beeinträchtigt wird. Auch die Schwierigkeit, die Magnetspulen so reichlich zu isolieren, daß sie den bei Hochspannungstransformatoren zu erwartenden Stoßbeanspruchungen gewachsen sind, as steht der Verwirklichung des bekannten Verfahrens hindernd im Wege.

Die Erfindung vermeidet· diese Schwierigkeiten, indem, ausgehend von der Ausfuhrungsform, bei der durch Kraftspeicher der unaufhaltsame Ablauf des Umschaltvorganges und eine zwangsläufige mechanische Abhängigkeit zwischen der Stufenwählerstellung und den Lastschalterstellungen unabhängig vom Betriebszustand des Transformators gewährleistet ist, die Anordnung so getroffen wird, daß immer nur ein einziger Abschaltvorgang je Umschaltvorgang auftritt. Hierzu weist der Lastschalter außer den beiden an die Anzapfungen angescJilosisenen Hauptkontakten noch wenigstens einen an ein Übersehaltmittel (Widerstand od. dgl.) angeschlossenen Hilfskontakt auf, der von dem beweglichen Abnahmekonitakt während des Umschaltvorganges berührt wird. Erfindungsgemäß arbeitet nun die Vorrichtung so, daß das Überschaltmittel vor dem Umschaltvorgang des Lastschalters jeweils durch einen Umschalter mit dem Hauptkontakt verbunden wird, auf den der Lastschalter bei dem Umschaltvorgang umschaltet, und daß das Überschaltmittel erst im Verlauf dieses Umschaltvorganges durch den beweglichen Abnahmekonrtiakt de® Lastschalters ein- umid ausgeschaltet wird. Dadurch wird eine außerordentlich kurze Einschaltdauer des Überschaltmittels erzielt. Außerdem sind alle Voraussetzungen für eine synchrone Betätigung des Lastschalters und damit für eine starke Hetrabsetzung des Abbrandes und der Ölverrußung erfüllt. Es wird zwar, wie bei einer anderen; bekannten Lastschaltervorrichtung, beim Höherregeln der Spannung jeweilsi das Überschaltaiittel mit der Anzapfung höherer Spannung verbunden:. Während aber bei der bekannten Vorrichtung beim Abwärtsnegeln das Überschaltmittel der jeweils höheren Spannung vorgeschaltet bleibt, wird beim Gegenstand der Erfindung' beim Abwärtsregeln das· Überschaltmittel jeweils der tieferen Stufe vorgeschaltet. Nur so ist es möglich, mit einem Abschaltvorgang je Umschaltvorgang auszukommen.

Dia Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt im Schaltbild die erwähnte bekannte Regeleinrichtung, bei der an den· einen Vorkantakt 1 angeschlossene Überschaltwideirstände 2 mittel® eines Schaltens; 3 jeweils auf die nächsthöhere Spannungsstufe 4 geschaltet werden, an der schon der eine Hauptkontakt 5 liegt, während der andere Hauptkontakt 6 an die niedrigere Spannungsstafa 7 angeschlossen ist. 8 ist der bewegliche Kontakt dee Lastschalters, Bed dem Umschalten des Laststiromes von der Stufe 4 auf die Stufe 7 sind zwei AbschaltvoTgänge notwendig. Die eine Abschaltung tritt auf, wenn der bewegliche Ko>ntakt8 den Festkontakt 5 verläßt, die andere, wenn dar beweglich© Kontakt 8 den Kontakt 1 verläßt. Bei der Weiterreglung auf die nicht mehr dargestellte nächstoiedrigera Stufe wird zunächst der Schalter 3 im Pfeilsinn umgelegt, so daß nunmehr das Überschaltmittel 2 an der Stufe 7 Hegt. Dann wird der Kontakt 8 von dem Kontakt 6 über den Kontakt 1 auf den Kontakt 5 umgelegt. Dabei treten wieder zwei Abschaltvorgänge auf.

In Fig. 2 ist ein entsprechendes Schaltbild der Erfindung dargestellt. Wird hier von der höheren Stufe 4 auf die niedrigere Stufe 7 umgelegt, dann wird zuvor die aus Drossel und Ohmschen Widerstand bestehende Überschaltkombination 2 an den Kontakt angeschlossen, auf den der Lastischalter umgelegt wird, also an den Kontakt 6. Beim Überschalten findet nuir eine Abschaltung statt, nämlich wenn der Kontakt 8 den Kontakt 5 verläßt. Beim Verlassen das, Kontaktes 1 wird nicht abgeschaltet, sondern die Widerstandskombination 2 lediglich kurzgeschlossen. Es macht nun keinerlei Schwierigkeiten mehr, den Schalter derart abzugleichen, daß dar Abschaltvorgang auf einen günstigen Zeitpunkt entfällt. Insbesondere wird auf diese Weise die Abgleichung von synchroni betätigten Lastschaltern erleichtert.

In Fig. 3 ist mehr konstruktiv die Lastsdialteranordnuhg dargestellt. Ein Synchronmotor 9 treibt über ein Vorgelege 10 eine Schaltwelle 11 an, auf der der Kontaktsektor 12 mit einem gewissen Leergang sitzt, dar mit den feststehenden Kontakten 13 bis 15 zusammenarbeitet. Der Kontakt 13 ist an den Kontakt 5 einer Lastschalteranordnung, die Bürste 14 für die Stromzuleitung des Teils 12 über die Widerstandskotnbinationi 2 an den Vorkontakt 1 dieser Anordnung und der Kontakt 15 an· den. Hauptkontakt 6 angeschlossen. Ferner sitzt auf der Wellen die Kurbel i6·, die über eine Stange 17 und einen: Lenker 18 jeweils· die Kraftspeicherfeder

19 auflädt. Die Feder 19 greift mittels einer Kurbel

die Welle 21 des beweglichen Lastschalterkontakte 8 an. Auf der Welle 21 befindet sich ein Spermocken 22, dar mit dem von einer Nockenscheibe 23 gesteuerten Sparrhabel 24 zusammenarbeitet. Die Scheibe 23 sitzt auf der Wolle n. Zwecks Einstellung des richtigen Abschaltpunktes iss ist der Ständer des Synchronmotor© 9 verdreihibar

gelagert. Er kann mittels Schnecke und! Schneckenr rad 25 verstellt werden. Die Wideirstandskombination 2 ist derart abgeglichen, daß der Ausgleichsstrom, der sich beim Überbrücken zweier Wicklungs&tiufen ergibt, etwa die gleiche Phasenlage hatwie der Laststrom. Dadurch ergeben sich namentlich bei Bahntransfarmato>ren beim Aufwärtsregeln sehr günstige Verhältnisse, da hier die abzuschaltenden Ströme klein werden.
Durch Dreheni des Schneckengetriebes< 25 wird der Ständer des Synchronmotoirsi 9 in Abhängigkeit von der Stellung des Wählers und des Stromes oder des cos φ so verstellt, daß sich für die Abschaltvorgänge ein möglichst kleiner Lichtbogen ergibt.

Dasi ist der Fall, wenn der Absehaltpunkt im oder kurz vor dem Nulldurchgang d:es jeweils abzuschaltenden Stromes liegt. Die treibend, dämpfend wirkenden! und die Massenkräfte des Lastschalters können so abgestimmt werden, daß der gesamte Umso schaltvorgang wenig mehr als eine Halbwelle des zu schaltenden Wechselstromes dauert. Gleichzeitig mit dem Verstellen dies Auslösepunktes am Synchronimoto >r kann auch die Änderung der Widersiandswertie der Widerisitandskonibination erfolgen:.

Während der Lastschalterkontakt 8 mittels des Spannwerks 19 sprunghaft bewegt wird, wird der Kontakt i2> des Widersitandsschaliters' schleichend geschaltet. Die Welle 11 treibt über ein Vorgelege und einen gewissen Leergang, der sich in bekannter Weise bei der Bewegungsumkehr auswirkt, die an den Anzapfstellen der Wicklung entlang laufenden Wählerkontakte an, die in der Fig. 3 weggelassen sind.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: In der

gezeichneten Stellung wurde durch Drehung der Wellen mittels des Hebelgestänges 16 bis 18 der Hebel 18 aus der gestrichelt angedeuteten Stellung 180 in die gezeichnete Stellung unter Spannung der Feder 19 gebracht. Durch den Kontaktsektor 12 wurde die Widerstandskombination 2 auf den Kontakt 5. geschaltet, auf den später der Kontakt 8 umgelegt werden soll. Bei der weiteren Drehung im Pfeilsinn rückt die Nockenscheibe 23 den Sperrhebel 24 aus. Dadurch wird der Nocken 22 freigegeben, und¹ unter Entladung der Feder 19 schwingt der Kontakt 8 von dem Kontakt 6 über den Kontakt ι zum Kontakt 5 hinüber. Bei der Weiterdrehung der Welle 11 in der gleichen Richtung wird der Hebel 18 unter Spannung der Feder 19 in die Stellung 180 gebracht, während der Kontakt 8 mittels des Nockens 22 und des Sperrhebels 24 in der Stellung auf dem Kontakt 5 bis auf weiteres verriegelt wird. Gleichzeitig wird der eine Wähler in bekannter Weise auf den nächsten Kontakt seiner Kontaktreihe weitergeschaltet und der Kontakt-Sektor 12 von dem Kontakt 13 zum Kontakt 15. geschwenkt. Damit wird die Widerstandskombination 2 wieder auf den Kontakt 6, auf den der Kontakt 8 umgelegt werden soll, umgeschaltet. Wenn nun erneut die Nockenscheibe 23 den Sperrhebel 24 auslöst, schwingt der Kontakt 8 von dem Kontakt 5 auf den Kontakt 6 hinüber.

In Fig. 4 ist eine andere bekannte Ausführungsform eines Lastschalters dargestellt. Der Last schalter hat hier das bekannte doppelte Kniegelenk

80 und wird in der üblichen Weise durch ein der Einfachheit halber weggelassenes Spannwerk und Auslöseorgane betätigt. Die an dem Kniegelenk 80 angebrachten beweglichen Kontakte 81, 810 stehen unter der Einwirkung von Federn 8a. Die Kontakte 81, 810 werden von den Hauptkontakten 5, 6 bei der Bewegung des Kniegelenks 80 gesteuert, und zwar derart, daß in der gezeichneten Endstellung nur der Hauptkontakt 6, nicht dagegen der Widerstandskontakt 101 berührt wird. Erst nach Beginn der Auslösung, also wenn das Kniegelenk 820 in bekannter Weise 'durch einen Stößer od. dgl.

in der Pfeilrichtung durchgeknickt wird und das Gelenkpolygon sich in Bewegung gesetzt hat, wird unter der Einwirkung der Feder 82 der Kontakt

81 gegen den Kontakt 101 gedruckt und dadurch die Brücke über die Widerstandskotnbination 2 zur nächsten Spannungsstufe hergestellt. Bevor noch der Kontakt 81 den Kontakt 101 verläßt, hat der gegenüberliegende Kontakt 810 den Kontakt 102 getroffen. Beim weiteren Verlauf des Umschaltvorganges trifft der Kontakt 810 auf den Kontakts und wird schließlich von dem Kontakt 102 abgehoben. Bei der praktischen Durchbildung eines solchen Lastschalters werden die Kontakte 81 und 810 am besten in zwei kinematisch miteinander ver- go bundene Kontakte 810, 812 aufgeteilt, wie dies beispielsweise Fig. 5 zeigt. Der Kontakt 811 ist hier an einem Winkelhebel 84, der bei 83 an den einen Schenkel des Gelenkpolygons angelenkt ist, angebracht. Der Kontakt 812 sitzt an einem Winkel- gs hebel 85, der bei 86 an das gleiche Glied angelenkt ist. Die beiden Hebel 84, 85 sind durch einen Lenker 87 miteinander gekuppelt. Der Hebel 85 steht unter der Einwirkung von Federn 82. Die Federn und die Hebelarme sind derart angeordnet, daß die in Abhängigkeit vom Schwenkweg des Polygongliedes aufgetragene Federkraftkurve einen gekrümmten Verlauf hat. Sie nimmt beim Abwälzen des Kontaktes 811 vom Kontakts zu und erreicht im Bereich der Kontakttrennung vom Haftkontakt 5 ihren Höchstwert. Bei dem darauffolgenden Abwälzen des Kontaktes 812 am Widerstandskontakt 102 bleibt sie gleich oder nimmt ab. Im übrigen ist die Wirkungsweise die gleiche wie bei Fig. 4. no

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß wegen Verringerung der Abschaltvorgänge auf nur einen für jede Umschaltung der Zeitpunkt der Abschaltung leicht durch entsprechende Abstimmung des Schalters auf den günstigsten Augenblick verlegt werden kann. Bei synchroner Steuerung kann mit immer kürzeren Gesam'tumschaltzeiten ausgekommen werden, je besser der betriebsmäßig zu erwartende cos φ des Laststromes und je kleiner der Steuerungsbereich des cos φ ist. Besteht die Belastung nur aus Ohmschen Widerständen, so kann die Verstellung des Synchronmotors entfallen, der Schaltwiderstand besteht nur aus Ohmschem Widerstand, die Umschaltdauer kann auf Bruchteile einer Hälbwelle verkürzt sein, der Lastschalter mit geringsten Maßen ausgeführt sein. Die syn-

chrone Steuerung ist jedoch nicht notwendiges ι Kennzeichen der Erfindung. Dadurch, daß nur ein Abschaltvorgang je Umschaltvorgang auftritt, ist (auch ohne Steuerung) die ölverrußung stets niedriger als bei den bekannten Schaltverfahren. Stets ist auch gegenüber den bekannten /Schaltverfahren eine Kürzung der Gesamtumschaltdauer möglich. Die Lastschalter können mit geringen Maßen, also leichter gebaut sein. Die Schaltwiderstände können rein Ohmsche Widerstände sein, die Widersitandsweirte beim Aufwärtsschalten andere sein als. beim Abwärtsschaliien.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Lastschalter für Stufenregeleinrichtungen von Transformatoren¹, Drosselspulen od. dgl. mit zwei an die Anzapfungen angeschlossenen Hauptkontakten und wenigstens· einem an ein Übetnschalttnittiel (Widerstand od. dgl.) angeschlossenenHilfskontakti, einem beweglichen Abnahmekontakt sowie einem den unaufhaltsamen Ablauf des Umschaltvorganges sicherstellenden Sprungschaltwerk, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersichalttaittol (2, Fig. 2) vor dem Umschalttvorganig des Lastschalters (8, 6, i, 5) jeweils durch einen Umschalter (3, Fig. 2) mit der Anzapfung bzw. dem Hauptkontakt verbunden wird, auf den der Lastschalter bei dem Umschaltvorgang umschaltet, und daß das; Übefschaltmititel (2) erst im Verlauf dieses Umschaltvorganges durch dien beweglichen Abnahmekonitakt (8) des Lastschalters ein- und ausgeschaltet wird.
2. Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da,ß der Umschaltier (12 bis 15) für das Üfoörschaltmittel (2) schleichend von; der das Sprungschaltiwerk (18 bis 24) antreibenden Welle angetrieben ist.
3. Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastschalter zwei Hauptkomtakfc (5, 6, Fig. 4) und zwei untereinander und mit dem Schaltmittel (2) verbundewa Widerstiandskontakte (101, 102) hat, die derart mit beweglichen, beispielsweise auf einem Gelenkpolygon angeordneten Kontakten (81, 8110) zusammenarbeiten, daß der beiweglicha Kontakt! (81) den ihm zugeordneten Wider-Standskontakt (101) erst nach Beginn seiner Abwälzbeiwegung auf dem Hauptkontakt (6) berührt!, wenn er sich vom diesem Hauptkontakt

(6) entfermfc, und nach, dem Berühren des Hauptkontaktes (6) sich von dem Widerstandskontakt (101) abhebt, wenn er sich auf diesen Hauptkontakt (6) zubewegt hat.
4. Lastschalter nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Hauptkonitakt (5) und Widlensitandskontakt (102, Fig. 5) je ein beweglicher Konitakt (811, 8112) zugeordnet ist, die durch Hebel (84, 85), Gestänge (87) od. dgl. miteinander gekuppelt sind und der Einwirkung wenigstens einer Feder (82) unterliegen.
5. Lastschalter nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn und die Hebelarme derartig¹ angeordnet und abgeglichen sind, daß dia Federkraft während des Abwälzvorganges am Hauptkontakt zunimmt, während der Abwäilzbewegung auf dem Widerstandskontakt aber abnimmt oder gleichbleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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