NO122851B - - Google Patents

Description

Anordning for lastkobler ved lastkobler for regulertransformatorer.

Oppfinnelsen angår lastkoblere for regulertransformatorer som dem der benyttes i industrien for levering av spenninger som skal kunne reguleres innen vide grenser under last, altså f.eks. likeretter- og smeltetransformatorer. Lastkobleren setter seg som bekjent sammen av en hurtigbryter, en velger tilsluttet transformatorens spenningsuttak, og en motorfjernstyring til manovrering. Hurtigbryteren besorger selve omkoblingen av strommen, mens velgeren slutter og bryter kontakt i stromlos tilstand for overgang fra trinn til trinn. For å opprettholde laststrommen under overkoblingen er hurtigbryteren forsynt med hjelpekontakter i tillegg til hovedkontaktene for å shunte disse under inn- og utkobling, og da der under omkoblingen opptrer trinnspenning mellom hoved- og hjelpekontakt, er der som regel her innskutt en motstand til å begrense sirkulasjonsstrdmmen.

Imidlertid forer dette til at der ved omkobling trekkes lysbuer, som ved en så hoy koblingshyppighet som er onskelig av hensyn til kravene om fin spenningsregulering, medforer et generende stor behov for vedlikehold.

Ved likerettertransformatorer har man derfor i en viss utstrekning installert transduktorer for å få en kontinuerlig regule-ring så lasten kan deles likt på paralleltarbeidende aggregater og man derved kan noye seg med en omkobling i relativt grove trinn. Derved lykkes det å redusere koblingshyppigheten, men påkjenningen ved hver overkobUng blir ikke redusert, og lesningen faller kostbar i anskaffel-se og vedlikehold.

En annen og billigere kjent losning består i å erstatte strombegrensningsmotstanden mellom hoved- og hjelpekontakt på hver side av hurtigbryteren med en styrt elektronisk ventilanordning som er i stand til å lede i begge retninger. Derved blir det mulig å opp-nå at kontaktåpningen skjer ved ubetydelig spenningsfall mellom hoved-og hjelpekontakt så kontaktene i hoy grad skånes. Til dette formål benyttes gjerne tyristorer i antiparallellkobling.

Hvis der imidlertid ved en slik kobling inntrer en feil

i tyristorene eller deres elektroniske styresystem, f.eks. i tilfellet av en inntredende overspenning under omkoblingen, slik at tyristorene blir ledende på begge sider av hurtigbryteren samtidig, vil dette bety en farlig kortslutning.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å avhjelpe dette ved anordninger av den sistnevnte art, altså slike hvor en i begge retninger lededyktig, styrt elektronisk ventilanordning er innskutt mellom de faste hoved- og hjelpekontakter på hver side av hurtigbryteren, og går ut på at der i serie med hver ventilordning er innskutt en sikring shuntet med en motstand som er dimensjonert for å tjene som overkoblingsmotstand efter reaksjon av sikringen.

Mens sikringen således tjener til å bryte kortslutnings-strommen, har shuntmotstanden en dobbelt funksjon. For det forste gjor den det mulig å benytte en sikring som bare er dimensjonert for trinnspenningen, ved å begrense den tilbakevendende spenning efter gjennombrenning av sikringen så denne ikke blir utsatt for varig over-slag og sprenges. For det annet gjor motstanden efter brudd i sikringen det mulig å la driften fortsette uforandret uten avbrudd i spenningsreguleringen, idet den da vil,virke som en konvensjonell strorrh begrensningsmotstand inntil sikringen er skiftet ut.

Oppfinnelsen vil i det fSigende bli belyst nærmere ved et utforelseseksempel under henvisning til tegningen. Som eksempel er valgt en lastkobler med en standard hurtigbryter som er utfort i såkalt vimpelkobling og er tenkt benyttet i forbindelse med en trinnspenning av stSrrelsesorden 0,4$ og kan egne seg for likeretter-trans-r formatorer med et h6yt antall trinn, f.eks. i området 150 til 250. Fig. 1 viser til sammenligning en lastkobler med hurtigbryter i vimpelkobling i konvensjonell utforelse. Fig. 2 viser en lastkobler av tilsvarende utforelse, men forsynt med elektroniske ventilanordninger og sikret i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 3 viser kurver fra oscillogramopptak som anskue-liggjør virkemåten av lastkobleren på fig. 2 under en omkobling..

På fig. 1 betegner T^den regulerte transformatorvikling med spenningsuttak og velger, F forbrukeren, Hl og H2 hurtigbryterens hovedkontakter og Ml og M2 dens hjelpekontakter, mens R3 og R4 betegner motstander som er innsatt mellom hoved- og hjelpekontakt på hver sin side av hurtigbryteren og tjener til å begrense sirkula-sjonsBtrommene under omkoblingen.

Overkoblingsforlopet ved en lastkobler av denne utforelse foregår som folger: På velgerens stromlose side (til hoyre på tegningen) stilles velgerkontakten på neste hoyere eller lavere uttak alt efter hva som onskes, og hurtigbryter ens (ikke viste) manovrer,ings-anordning settes igang.

Hjelpekontakt M2 sluttes,så der påtrykkes trinnspenning over

H2 og M2 og der går en sirkulasjonsstrom i motstanden R4. Hovedkontakt-Hl åpner,og der blir drevet en strom gjennom R3

og R4 , bestemt ved sirkulasjonsstrom og laststrom vektorielt addert.

Hovedkontakt H2 sluttes, laststrQmmen går over H2, og der oppstår en sirkulasjonsstrSm i R3.

Hjelpekontakt Ml åpner, sirkulasjonsstrommen brytes, og overkoblingen er ferdig.

Samlet overkoblingstid.kan f.eks. være ca.50 ms. Overkobling i motsatt retning skjer selvsagt på en tilsvarende måte.

I utforelsen i samsvar med oppfinnelsen på fig. 2, er

lastkobleren på fig. 1 supplert med fSigende komponenter:

I stromkretsene mellom hoved- og hjelpekontakt på hver side av hurtigbryteren er der innskutt en elektronisk ventilanordning bestående av to tyristorer Ql, Q2, resp. Q3, Q4, i antiparallellkobling Disse styres av en elektronisk styreenhet St, som ikke vil bli nærmere beskrevet, da den ikke danner gjenstand for den foreliggende oppfinnelse og slike styreenheter er kjent til tilsvarende formål og deres de-taljerte oppbygning blir å avpasse efter forholdene i de enkelte til-feller. Av interesse i den foreliggende forbindelse er at den er i stand til å levere styrespenning til tyristorene slik at den i gjennom-' gangsretningen pådratte tyristor blir ledende inntil halvperiodens slutt, og at energiseringen av styreenheten er funksjonelt avhengig av hurtigbryterens koblingstilstand, idet den får sin energi fra kraftforsyningsenheter Pl og P2 styrt av spenningsfallet mellom hoved-og hjelpekontakt på hver sin side av hurtigbryteren. I samsvar med oppfinnelsen er nu disse antiparallell-koblinger seriekoblet med hver sin sikring Sl, resp. S2, i parallellkobling med en motstand R3^resp. R4, som kan være dimensjonert som motstandene med samme betegnelser

på fig. 1. Sluttelig er ventilanordningene av hensyn til tyristorenes dynamiske karakteristikk supplert med kommuteringskretser dannet av RC-ledd henholdsvis RI, Cl og R2, C2 direkte mellom hoved- og hjelpekontakt og en induktivitet LI resp. L2 i serie med antiparallellkoblingen samt dessuten med et RC-ledd R5, C3 resp. R6, C4 direkte over antiparallellkoblingen av tyristorer.

Virkemåten ved overkobling fra hovedkontakt Hl til hovedkontakt H2 er som folger: Hjelpekontakt M2 sluttes. Forsyningsenheten P2 får spenning, hvorved styreenheten St vil levere styrespenning til tyristorene Q3 og Q4. Samtidig slutter styreenheten tennkretsene for tyristorene Ql og Q2, så disse blir klare til å- lede strom. Tennkretsene for tyristorene Q3 og Q4 blir også sluttet, men tenningen kan ikke skje for spenningen over disse tyristorer overskrider en bestemt verdi, storre enn amplitudeverdien av trinnspenningen.

Hovedkontakt Hl åpner, og tyristorene Ql og Q2 overtar strommen. Styreenheten sorger for at tennkretsen for en tyristor såsnart den er tent, blir blokkert så tyristoren ikke kan tennes påny. Når strommen gjennom tyristorene underskrider en viss verdi, av stør-relsesorden 0,01 A, går de automatisk over til blokkert tilstand. Efter. en viss tid fra ca. 10 ms til ca. 20 ms, avhengig av når hoved-kontakten åpner referert til det elektriske system, blir strQmveien fra Hl til ML derfor sperret. Spenningen over tyristorene Q3 og Q4 stiger. Den tyristor hvis gjennomslippningsretning svarer til den retning strommen sfiker å ta, blir tent, og strBmmen er ffirt over til hoyre side. Kommuteringen er ferdig, og hovedkontakt H2 kan sluttes. Tiden fra Hl åpnes til H2 sluttes, kan være 25 ms, hvilket sikrer til-strekkelig margin for samarbeidet mellom det elektriske og det mekaniske system.

Hovedkontakt H2 sluttes, og tyristorene Q3 og Q4 avlastes. Strommen går nu fra regulerviklingen over H2 til belastningen F. Hjelpekontakten Ml åpner, og kraftforsyningsenheten Pl og tyristorene Ql og Q2 blir spenningslose.

Forlopet er anskueliggjort på fig. 3> som viser oscillogramopptak fra en overkobling i en lastkobler av den viste utforelse med trinnspenning 150 V, belastning 240 A og effektfaktor 0. På figuren betegner:

A spenning mellom kontakt Hl og Ml,

B « " " H2 og M2.

C strom gjennom tyristorer Ql og Q2.■

D <»><»> » Q3 og Q4.

På tidspunkt ti sluttes M2.

<»> u t2 åpner Hl.

t3 skjer kommutering.

t4 sluttes H2.

" u t5 åpnes Ml.

Som det fremgår av det ovenstående, er den elektroniske styreenhet og tyristorene bare innkoblet under selve overkoblingsforlopet. I stasjonær driftsstilling fores strommen over de mekaniske kontakter. Når tyristorene bare leder strom i 10 ms, kan de på grunn av sin meget gode overbelastningsevne ved så korte tider mestre relativt store stromstyrker.

Hvis der nu skulle inntreffe en eller annen uregelmessig-het med den folge at tyristorene blir ledende på begge sider samtidig, vil det ses at dette ville medfare trinnkortslutning. Dette forhind-res i samsvar med oppfinnelsen ved hjelp av sikringene Sl og S2 og motstandene R3 og R4» idet sikringene vil begrense sirkulasjonsstrommen og automatisk koble om den tyristorstyrte hurtigbryter til en konvensjonell hurtigbryter. Lastkobleren kan arbeide videre, så spenning sr eguleringen foregår uforstyrret og sikringer kan skiftes og en eventuell revisjon foretas på et passende tidspunkt. Sikringene kan hensiktsmessig være utstyrt med meldeinnretning så deres tilstand lettvint kan overvåkes.

Blant mulige avvikelser fra den viste utforelse kan nevnes at sikringsanordningen ifolge oppfinnelsen selvsagt kan benyttes ved lastkoblere av annen type enn den viste og altså ikke er begrenset til hurtigbrytere i den spesielle beskrevne vimpelkobling, og at man isteden for de viste antiparallellkoblinger av tyristorer også kan anvende andre former for elektroniske ventilanordninger med tilsvarende funksjon, f. eks. slike av Triac-typen.

Claims (1)

1. Anordning ved lastkobler for regulertrånsformatorer med en i begge retninger lededyktig elektronisk ventilanordning mellom de faste hoved- (H-^ resp. H2) og hjelpe-kontakter (M-^ resp. M2) på hver side av hurtigbryteren, karakterisert ved at der i serie med hver ventilanordning er innskutt en sikring (S-^ resp. S2) shuntet med en motstand (R^ resp. R^) som er dimensjonert for å tjene som overkoblingsmotstand efter reaksjon av sikringen.