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Synchron gesteuerter, durch Kraftspeicher betätigter Lastschalter
für Regeltransformatoren Zwecks Verringerung des Kontaktabbrandes und der Schaltölverrußung
werden nach einem früheren Vorschlag die Lastschalter von Regeltransformatoren synchron
gesteuert.
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Der Lastschalter wird dabei in bekannter Weise durch einen Kraftspeicher
unaufhaltsam von dem einen Hauptkontakt über mit Überschaltwiderständen verbundene
Zwischenkontakte zu dem anderen Hauptkontakt durchgeschaltet. Der Kraftspeicher
wird von einem Motor geladen, der gleichzeitig den Antrieb der Stufenwähler übernimmt.
Zur Auslösung des Kraftspeichers kann man synchron arbeitende Schaltmittel, z. B.
Abfallrelais, Synchronmotoren oder wenigstens im Zeitbereich der Auslösung als Synchronmotoren
geschaltete Asynchronmotoren, verwenden. Der Auslösezeitpunkt wird so gewählt und
die treibenden, dämpfenden Kräfte sowie die Massenkräfte bzw. die Kontaktabstände
des Lastschalters werden derart bemessen, daß die Abschaltpunkte der durchlaufenen
Abschaltvorgänge im oder kurz vor dem Nulldurchgang des jeweils abzuschaltenden
Stroms liegen. Dadurch wird die abzuschaltende Leistung wesentlich herabgesetzt,
der Kontaktabbrand und die Verrußungsgefahr für das Öl werden verringert, also wird
die Lebensdauer solcher Regeleinrichtungen erhöht.
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Die Anwendung solcher synchron betätigter Schalteinrichtungen macht
aber oft Schwierigkeiten; wenn der Regeltransformator betriebsmäßig mit wechselndem
cos p arbeitet. Es verlagern sich dann die Nulldurchggänge
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abzuschaltenden Ströme gegenüber dem Auslösezeitpunkt der synchron arbeitenden Schaltmittel
mit der Folge, daß nunmehr die Abschaltpunkte auch auf höhere Augenblickswerte der
abzuschaltenden Strömü entfallen können. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich
dadurch, daß der abzuschaltende Strom das eine 11a1 ausschließlich der durch den
cos rf der Anlage bedingte Laststrom, das andere Mal ein aus diesem und dem sogenannten
Ausgleichstrom zusammengesetzter Strom ist, wobei die Phasenlage des Ausgleichstroms
seinerseits von dem cos 7 der Anlage vollkommen unabhängig und nur durch die Charakteristik
der Cberschaltwiderstände bedingt ist. 'Man kommt also mit den bekannten Mitteln,
die eine Anpassung der Auslösepunkte und damit der Abschaltpunkte an die Phasenlage
des Laststroms bewirken, das sind vom Laststrom selbst betätigte oder von cos-q-Relais
od. dgl. eingesteuerte s@-ichrone Schaltmittel, allein in der Regel nicht aus. Erfindungsgemäß
«=erden diese Schwierigkeiten dadirrch beseitigt, daß als Schaltwiderstände, wie
an sich bekannt, gemischte, insbesondere Ohmsche und induktive Widerstände verwendet
«erden und die Einschaltdauer der Schaltwiderstände in der einen Ausgleichstrom
bedingenden Zwischenstellung in solcher Abhängigkeit vom cos T des Laststroms gebracht
ist, daß der Laststrom und der Ausgleichstrom jeweils etwa zusammenfallende Nulldurchgangspunkte
haben. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise den den Ausgleichstrom einschaltenden
Kontakt mit einer Vorrichtung versehen, die ihn in entsprechender Abhängigkeit vom
cos (F des Laststroms verstellt. Damit diese Verstellung immer im selben Sinne wirkt,
empfiehlt es sich, an Stelle der üblichen mit Hinundhergang arbeitenden Lastschalter
solche mit kreisförmig angeordneten Kontakten zu verwenden, die stets im gleichen
Drehsinn umlaufen.
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Die Erfindung v ird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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In Fig. i ist i der bewegliche Kontakt, 2 bis 7 sind die feststehenden
Kontakte des Lastschalters. Die Hauptkontakte 2, 5 sind unmittelbar mit den Stufenwählern
6, 7 und die Zwischenkontakte 3, 4 mittelbar über Überschaltwiderstände 8 mit den
Stufenwählern verbunden. Die Schaltwiderstände bestehen aus Ohmschen und induktiven
Widerständen, die hintereinander- oder parallel geschaltet sein können. In bekannter
Weise «erden die Stufenwähler abwechselnd stromlos an den Anzapfkontakten o der
regelbaren Wicklung io entlang geschaltet. Der bewegliche Kontakt z wird ebenfalls
in bekannter Weise von einem Kraftspeicher unaufhaltsam von dem einen Hauptkontakt
2 über die Zwischenkontakte 3, 4. zum anderen Hauptkontakt i und umgekehrt hindurchgeschaltet.
Der erste Abschaltvorgang ergibt sich dann, wenn beim Durchschalten aus der gezeichneten
Stellung der Kontakt i die Überbrückung der Kontakte 2 und 3 aufhebt. Hier entspricht
der abzuschaltende Strom dem Laststrom. Der zweite Abschaltvorgang fällt auf den
Augenblick, in dem die Überbrückung der Kontakte 3 und 4 aufgehoben wird. Der hier
abzuschaltende Strom setzt sich aus einem Teil des Laststroms und dem sogenannten
Ausgleichstrom zusammen, der , sich durch die Überbrückung benachbarter Wicklungsstufen
mittels der Widerstände 8 ergibt. Obwohl die Phase des Ausgleichstroms ausschließlich
durch den Charakter der 'C berschaltwiderstände 8 bestimmt ist, läßt sich bei vorübergehender
Einschaltung des Ausgleichstroms der Nulldurchgang dieses Stroms, wie Fig. 2 zeigt,
verlegen. Hier ist in Abhängigkeit von der Zeit t die Stufenspannung L und
der stationäre Verlauf des Ausgleichstroms J_1 wiedergegeben, also jener Verlauf,
der sich ergeben würde, wenn die Kontakte 3, 4. dauernd überbrückt blieben. Der
Nulldurchgang liegt beim stationären Strom im Zeitpunkt t". Dieser Nulldurchgang
würde sich auch ergeben, wenn der Ausgleichstrom im Zeitpunkt 1l eingeschaltet würde,
also wenn in diesem Zeitpunkt die Cberbrückung der Kontakte 3, 4 begänne. Wird der
Ausgleichstrom aber erst im Punkt L eingeschaltet, dann wird der erste Nulldurchgang
auf den Punkt t., vorverlegt. Wird er im Zeitpunkt t, eingeschaltet, dann ergibt
sich eine Vorverlegung auf den Punkt t;,. ,Je nachdem man nun den Einschaltzeitpunkt
des Ausgleichstroms verlegt, kann man auch den Nulldurchgangspunkt des Ausgleichstroms
zeitlich verlagern, und man ist auch ohne weiteres in der Lage, bei wechselndem
cos (F des Laststroms, also bei wechselnder Phasenlage, den Nulldurchgangapunkt
des Ausgleichstroms jeweils mit dem Nulldurchgangspunkt des Laststroms zusammenfallen
zu lassen. Dadurch ergeben sich die für zwei verschiedene Laststromphasen in Fig.
3 dargestellten Verhältnisse. Hier ist wieder T' die Stufenspannung, J1 ist der
Laststrom bei günstigster, J, bei ungünstigster betriebsmäßiger Phasenlage. Bei
günstigster Phasenlage wird der Zeitpunkt der Überbrückung der Kontakte 3 und 4
auf die Zeit 1r verlegt. Dadurch ergibt sich für den bei Aufhebung der Überbrückung
abzuschaltenden Strom, der sich aus einem Teil des Laststrom, z. B. dem halben Laststrom,
und dem Ausgleichstrom zusammensetzt, der durch den Kurvenast ii angegebene Verlauf.
Die Überbrückung der Kontakte 3, .4 wird im Zeitpunkt t5 aufgehoben, also in einem
Augenblick, in dem sowohl der Ausgleichstrom JA als auch der Laststrom J,
durch Null hindurchgehen. Doch kann der Abschaltpunkt auch kurz vor dein Zeitpunkt
t, liegen.
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Beim ungünstigsten L eistungsfa?:tor, Kurve J", wird die Überbrückung
der Kontakte 3 und 4 schon im Zeitpunkt t., hergestellt. Der etwa aus halbem Laststrom
T. und JA sich zusammensetzende abzuschaltende -Strom hat den durch die Kurve
12 dargestellten Verlauf. Er geht im Punkt t.3- durch Null, in dem gleichzeitig
der Laststrom J. und der Ausgleichstrom J_1 ihren Nulldurchgang haben.
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Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, ist der Lastschalter, der gemäß der Fig.
i mit einem hin und her gehenden beweglichen Kontakt i arbeitet, als Drehschalter
mit einem durch eine Hohlwelle 13 angetriebenen drehbaren Kontakt ioi ausgeführt.
Die Zwischenkontakte 3, 4 der Fig. i entsprechen den Zwischenkontakten 103, 104
bzw. 133, 144, während die Hauptkontakte mit io2 und io5 bezeichnet sind.
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Die Kontakte io2, 104, 105 und 144 sind fest angeordnet, während die
Kontakte io3 und 133 an einem
mittels einer Welle i4 verstellbaren
doppelarmigen Hebel i5o angebracht sind. Die Hohlwelle Z3 wird in bekannter Weise
über ein Kraftspeichergetriebe 15 von einem Synchronmotor ih angetrieben, der über
einen Drehtransformator 17 an der Drehstromspannung des betreffenden Regeltransformators
liegt. Der Drehtransformator 17 wird durch ein cos-g@-Relais i8 jeweils entsprechend
der Phasenlage des Laststroms verstellt, so daß sich auch der durch die svrichronen
Schaltmittel 15, i6 bedingte Auslösezeitpunkt für den im Getriebe 1,5 enthaltenen
Kraftspeicher entsprechend verlagert. Das cos-(1,-1Zelais i8 bzw. ein von ihm gesteuerter
Hilfsmotor dreht nun über ein Übersetzungsgetriebe ig mit sich in Abhängigkeit vom
Drehweg änderndem Übersetzungsverhältnis die Welle 14 derart, daß sich für die Einschaltzeitpunkte
des Ausgleichstroms jeweils die in Fig. 2 und 3 für den günstigsten und ungünstigsten
Leistungsfaktor dargestellten Punkte ergeben. Das für das Getriebe ica erforderliche
veränderliche Übersetzungsverhältnis kann unschwer rechnerisch aus dem Charakter
der Widerstände 8 und den Einschwingvorgängen des Ausgleichstroms ermittelt werden.
Man wird mit Kurbel-, Kulissen- oder Kurvengetrieben ohne weiteres auskommen.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Je nach dem Leistungsfaktor
wird durch das cos -g7-Relais i8 über den Drehtransformator 17 die Phasenlage des
auf den Synchronmotor 16 einwirkenden Drehstromsystems derartig verdreht, daß die
Abschaltpunkte stets im oder kurz vor dem Nulldurchgang des Laststroms liegen. Desgleichen
werden über das Getriebe ig die Kontakte 103 und 133 derartig verstellt, daß, wie
an Hand der Fig. 2 und 3 erläutert wurde, der Nulldurchgang des Ausgleichstroms
mit dem des Laststroms jeweils zusammenfällt. Dadurch ergeben sich trotz des wechselnden
cos q, der Anlage stets die günstigsten Schaltverhältnisse. Bei jedem Schaltschritt
durchläuft der bewegliche Kontakt ioi jeweils nur einen Drehwinkel von iSo°. Damit
der bewegliche Kontakt immer in der gleichen Richtung unabhängig vom Regelsinn durchlaufen
kann, sind die Zwischenkontakte verdoppelt. Man erzielt dadurch den Vorteil, daß
die Stellung der Kontakte 103, 133 immer gleichsinnig auf die Verlegung des Nulldurchgangspunktes
des Ausgleichstroms einwirkt. Würde der Lastschalter, wie in Fig. i, eine hin und
her gehende Bewegung ausführen, dann müßte beim Hingang beispielsweise der Kontakt
3, beim Rückgang beispielsweise der Kontakt 4 entsprechend dem jeweiligen cos cp
verstellt werden. Dies würde eine etwas umständliche Konstruktion ergeben.
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Durch die Erfindung ist es also möglich, die Schwierigkeiten, die
bei Benutzung synchron gesteuerter Lastschalter bei Transformatoren mit wechselndem
Leistungsfaktor auftreten, mit verhältnismäßig einfachen Mitteln zu beseitigen.