PL229758B1 - Sposób przełączania obciążenia w transformatorze oraz transformator - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Dziedzina techniki

Przedmiotem wynalazku jest sposób przełączania obciążenia w transformatorze oraz transformator, a dokładnie sposób przełączania obciążenia transformatora z co najmniej dwoma odgałęzieniami, skutkujące obniżeniem obciążenia elektrycznego elementów wykonawczych, w tym przypadku styczników. Ponadto wynalazek dotyczy również transformatora.

Stan techniki

Włączanie obciążenia elektrycznego za pomocą styczników stanowi dziś w zasadzie jedyną możliwość długookresowego włączania obciążenia w obwodach prądu zmiennego. Włączające elementy wykonawcze, styczniki, podczas przełączania z jednej wartości napięcia zasilającego na inną wartość napięcia zasilającego poddawane są dużemu obciążeniu prądami przetężeniowymi o krótkim czasie przepływu. Prąd przetężeniowy powstaje w wyniku zwarcia części uzwojenia transformatora, wskutek czego w zmostkowanej gałęzi uzwojenia na zasadzie indukcji zostają wyindukowane prądy o wartościach wielokrotnie wyższych od wartości prądu roboczego.

W przypadku konieczności ograniczenia poboru mocy przez obciążenie elektryczne w obwodach prądu zmiennego zwykle stosuje się transformator zmniejszający napięcie lub autotransformator. Pod pojęciem autotransformatora rozumie się specjalny rodzaj transformatora klasycznego, którego uzwojenie pierwotne i wtórne nie są jednak galwanicznie oddzielone. Stosowane dalej w tekście pojęcie transformator oznacza zarówno wersję klasyczną transformatora z dwoma uzwojeniami, jak i wersję autotransformatora z pojedynczym uzwojeniem. Transformator włącza się między źródło zasilania, a urządzenie (obciążenie), którego pobierana moc ma być regulowana, bądź też jedynie stabilizowana za pomocą napięcia przyłożonego na zaciskach wejściowych. Zatem transformator jest włączany szeregowo pomiędzy doprowadzane napięcie zasilające a urządzenie zasilane. Transformator jest w stanie ograniczyć wielkość prądu przepływającego przez odbiornik, a tym samym zmniejszyć pobieraną przez niego moc.

Powszechnie stosowanym elementem wykonawczym, za pomocą którego odbiornik jest podłączany do napięcia zasilającego, jest stycznik. Obecnie rynek oferuje nieprzebraną ilość typów styczników. Zasada działania stycznika jest dobrze znana. Stycznik elektromagnetyczny został już opisany np. w czeskim patencie nr 25964, zgłoszonym w roku 1926, metoda zdalnego przełączania odgałęzień uzwojenia autotransformatora za pomocą styczników była później opisana w czeskim patencie nr 189362 z roku 1977. Zasadniczo chodzi tu o styczniki uruchamiane polem magnetycznym. Pole magnetyczne wytwarza siłę, która przyciąga do siebie zestyki stycznika. Celem jest złączenie/rozłączenie zestyków stycznika w jak najkrótszym czasie, aby ograniczyć możliwość powstania stanów przejściowych i wyładowań łukowych. Podczas powolnego włączania/rozłączania dochodzi do nadpaleń zestyków włączających stycznika wskutek powstających wyładowań łukowych i z upływem czasu parametry stycznika ulegają degradacji. Niekorzystne zmiany ulegają przyspieszeniu również wskutek łączenia prądów znacznie wyższych od tych, do łączenia których został on zwymiarowany. W skrajnym przypadku wyładowanie łukowe między zestykami może być tak intensywne, że dojdzie do tzw. „sklejenia” zestyków i stycznik przestanie pełnić swoją pierwotną funkcję. Termin „sklejenie” oznacza stan, gdy zestyki stycznika w wyniku ciepła wytworzonego przez przepływający prąd przeciążeniowy zostają zwarte na stałe. Przy „sklejeniu” zestyków stycznika włączających uzwojenia uziemiającego dojdzie do gwałtownego nasycenia rdzenia po stanie „przekrycia”, co spowoduje aktywację ochrony przetężeniowej i przerwania zasilania odbiornika. Taka sytuacja awaryjna jest stanem krytycznym, który wymaga dodatkowej ingerencji w celu przywrócenia zasilania odbiornika. W przypadku stosowania styczników podstawowym celem jest zatem ograniczenie prądów łączeniowych do takich wartości, które są dopuszczalne dla danego stycznika, jak również zapobieganie stanom, w których w obwodzie powstają prądy o wartości wyższej niż dozwolona.

Prądy o wyższej wartości niż normalne prądy robocze występują bardzo często przy włączaniu obciążenia w obwodach przyłączonych do transformatorów. Przy przełączaniu obciążenia z jednego odgałęzienia transformatora do drugiego odgałęzienia powstają krótkie szczyty prądowe o wyraźnie wyższej wartości prądu, niż dozwolony prąd znamionowy stycznika.

Jeśli chcemy przełączyć obciążenie z jednego napięcia zasilającego na inne bez przerwy w dostawie prądu zasilającego, przełączenie z jednego odgałęzienia transformatora na inne odgałęzienie musi odbywać się z tzw. „przekryciem”. Pod pojęciem przekrycie rozumie się krótkotrwały stan, kiedy

PL 229 758 B1 oba styczniki dostarczające energię do odbiornika pozostają w stanie włączonym. Po krótkim czasie, rzędu kilkuset ms, nastąpi wyłączenie jednego ze styczników, a odbiornik jest dalej zasilany z właściwego odgałęzienia transformatora odpowiadającego danemu stycznikowi.

W chwili przekrycia odłączane jest uzwojenie uziemiające transformatora, ze względu na zbyt duży prąd, który w stanie „przekrycia” styczników jest generowany. W przypadku, gdyby uzwojenie uziemiające nie zostało odłączone, nastąpiłaby aktywacja ochrony przetężeniowej obwodu (bezpiecznika), a tym samym przerwanie zasilania w energię elektryczną. Ten nadmiarowy prąd jest wynikiem zwarcia części uzwojenia transformatora wywołanego przez dwa włączone styczniki w odgałęzieniach transformatora. Zwarcie części uzwojenia w transformatorze powoduje znaczny wzrost prądu. Jednocześnie strata mocy nie jest tak znacząca, ponieważ różnica napięć między dwoma zwartymi odgałęzieniami nie bywa większa niż 10 V. Niemniej jednak wygenerowany prąd zwarcia wytworzy znaczący strumień magnetyczny we wspólnym rdzeniu, co spowoduje wyindukowanie napięcia w uzwojeniu uziemiającym oraz wzrost natężenia przepływającego w nim prądu. Właśnie z tych powodów uzwojenie uziemiające przy przełączaniu jest odłączane.

W celu przywrócenia działania transformatora uzwojenie uziemiające musi zostać ponownie podłączone. Temu podłączeniu znów towarzyszy znaczny wzrost prądu, który zazwyczaj ponad 100-krotnie przewyższa nominalną wartość roboczą prądu przepływającego przez to uzwojenie. Taki stan jest spowodowany tym, że w rdzeniu transformatora nie został wzbudzony strumień magnetyczny i w sytuacji nagłego włączenie uzwojenia uziemiającego transformator „stara się” wejść w stan równowagi, przy którym strumień magnetyczny w rdzeniu ma już wartość standardową. Taki stan stawia wysokie wymagania w zakresie jakości stycznika wyłączającego i ponownie łączącego uzwojenie uziemiające z potencjałem zerowym N.

Istota wynalazku

Celem wynalazku jest umożliwienie przełączenia obciążenia z jednego odgałęzienia transformatora, tj. z jednej wartości napięcia zasilającego, na inne odgałęzienie, czyli na inną wartość napięcia zasilającego, pod pełnym obciążeniem z jednoczesnym ograniczeniem przetężenia wykonawczych elementów łączących - styczników podczas przełączania. W szczególności celem jest znaczne ograniczenie przetężeń prądowych przy ponownym włączaniu uzwojenia uziemiającego transformatora.

Cel ten zostaje osiągnięty poprzez przełączanie obciążenia transformatora z co najmniej dwoma odgałęzieniami, a nadto przez takie podłączenie transformatora, które umożliwiłoby realizowanie tego sposobu i jednocześnie dawało się elastycznie dostosowywać do uwarunkowań oraz było proste w instalacji.

Sposób przełączania obciążenia w transformatorze z co najmniej dwoma odgałęzieniami, gdy na wejściu do transformatora podłączono wejściowe napięcie zasilające a do pierwszego odgałęzienia transformatora podłączono obciążenie, w którym główne uzwojenie uziemiające połączono z zerowym potencjałem wejściowego napięcia zasilającego oraz dołączono pierwsze odgałęzienie uzwojenia, w którym to sposobie po odłączeniu głównego uzwojenia uziemiającego transformatora od potencjału zerowego do transformatora podłącza się pomocnicze uzwojenie uziemiające o wyższej impedancji niż wynosi impedancja głównego uzwojenia uziemiającego, potem obciążenie przełącza się na drugie odgałęzienie uzwojenia transformatora, następnie obciążenie odłącza się od pierwszego odgałęzienia uzwojenia transformatora, po czym odłącza się od transformatora pomocnicze uzwojenie uziemiające, a następnie główne uzwojenie uziemiające (4) transformatora łączy się z potencjałem zerowym. Pomocnicze uzwojenie uziemiające ma wyższą impedancję niż wynosi impedancja głównego uzwojenia uziemiającego.

Czas „przekrycia” zamknięcia zestyków powinien być jak najkrótszy, jednak nie krótszy niż czas potrzebny na bezawaryjną pracę urządzenia. Konkretne wartości różnią się istotnie między poszczególnymi transformatorami. Ponadto należy uwzględnić degradację stycznika, postępującą wraz z upływem czasu. Czas zwierania i rozwierania zestyków zmienia się w trakcie okresu użytkowania stycznika, dlatego należy liczyć się z tymi zmianami i czas „przekrycia” odpowiednio zwymiarować. Włączanie i rozłączanie styczników i ich zsynchronizowanie w czasie zapewniają wzajemnie ze sobą połączone jednostki sterujące, którymi jest jednostka sterująca stycznikami odgałęzień uzwojeń i jednostka sterująca stycznikami uzwojeń uziemiających.

Podłączenie i przełączanie obciążenia w transformatorze z co najmniej dwoma odgałęzieniami zatem obejmuje następujące kroki:

- doprowadzenie wejściowego napięcia zasilającego na zacisk wejściowy transformatora,

PL 229 758 B1

- połączenie głównego uzwojenia uziemiającego z zerowym potencjałem doprowadzonego napięcia zasilającego (za pomocą elementu łączącego - stycznika),

- zamknięcie zestyków stycznika pierwszego odgałęzienia uzwojenia (na obciążeniu pojawi się napięcie startowe o określonym poziomie),

- odłączenie głównego potencjału uziemiającego za pomocą stycznika od transformatora (po upływie nastawionego czasu, specyficznego dla danego typu obciążenia), w wyniku czego w głównym uzwojeniu uziemiającym nastąpi przerwa w przepływie prądu,

- zamknięcie zestyków stycznika pomocniczego uzwojenia uziemiającego (bezpośrednio po odłączeniu głównego potencjału uziemiającego),

- zamknięcie zestyków stycznika drugiego odgałęzienia uzwojenia transformatora, a tym samym zmostkowanie części uzwojenia transformatora (zmostkowanie trwa tylko przez wcześniej zdefiniowany czas, charakterystyczny dla danego obciążenia),

- rozwarcie zestyków stycznika pierwszego odgałęzienia uzwojenia,

- rozwarcie zestyków pomocniczego uzwojenia uziemiającego i

- zamknięcie zestyków stycznika głównego uzwojenia uziemiającego.

Sposób przełączania obciążenia w transformatorze zgodnie z wynalazkiem przynosi zmniejszenie elektrycznego obciążenia styczników uzwojenia uziemiającego transformatora przy regulacji mocy pobieranej przez obciążenie.

Uzwojenie uziemiające kończy się przewodem, który w standardowych warunkach podłączany jest do zerowego potencjału doprowadzonego napięcia zasilającego. Znamiennym znakiem sposobu podanego zgodnie z przedkładanym wynalazkiem jest podłączenie pomocniczego uzwojenia uziemiającego w trakcie „przekrycia” łączenia przez oba styczniki w odgałęzieniach transformatora. Pomocnicze uzwojenie uziemiające transformatora posiada większą liczbę zwojów, a tym samym także wyższą impedancję w porównaniu z głównym uzwojeniem uziemiającym. Zwiększona liczba zwojów powoduje wyższą impedancję uzwojenia, stąd też uzwojenie w czasie „przekrycia” może zostać podłączone. Wystarczające jest zastosowanie w pomocniczym uzwojeniu uziemiającym dwukrotnie większej liczby zwojów w porównaniu z głównym uzwojeniem uziemiającym. W przypadku podwojenia liczby zwojów pomocniczego uzwojenia uziemiającego w stosunku do liczby zwojów głównego uzwojenia uziemiającego nastąpi dwukrotny wzrost impedancji uzwojenia, a tym samym dojdzie do ograniczenia przepływającego prądu w uzwojeniu do połowicznej jego wartości. Stycznik pomocniczego uzwojenia uziemiającego już nie jest narażony na znaczne wzrosty wartości prądu, powstałe na skutek „przekrycia”. Dzięki temu, że pomocnicze uzwojenie uziemiające po „przekryciu” jest ciągle podłączone do zerowego potencjału, nie występuje konieczność pełnego nasycenia magnetycznego transformatora i w ten sposób unika się znacznych wzrostów wartości prądu wynikających z ponownego podłączenia głównego uzwojenia uziemiającego. Wynikiem takiego działania jest to, że na czas „przekrycia” podłączone jest pomocnicze uzwojenie uziemiające, zaś w chwili podłączenia głównego uzwojenia uziemiającego jedynie dochodzi do osiągnięcia stanu standardowego trybu roboczego transformatora bez znacznych przetężeń prądowych, skutkujących obniżeniem żywotności styczników uzwojeń uziemiających.

Pewną wadą opisywanego rozwiązania jest konieczność użycia jednego dodatkowego stycznika w porównaniu ze standardową wersją podłączenia oraz wzrost ceny transformatora, wynikający z konieczności jego uzupełnienia o pomocnicze uzwojenie uziemiające. Dominującą zaletą jest jednak przedłużona żywotność tych styczników i całkowite obniżenie prawdopodobieństwa stanu awaryjnego całego urządzenia, powstałego na skutek „sklejenia się” zestyków stycznika uzwojenia uziemiającego wskutek przepływu prądu przetężeniowego.

Przedmiotem wynalazku jest również transformator do realizacji wyżej przedstawionego sposobu, którego wejściowe napięcie zasilające podłączone jest do zacisku wejściowego, główne uzwojenie uziemiające połączone jest z zerowym potencjałem doprowadzonego napięcia zasilającego za pomocą stycznika głównego uzwojenia uziemiającego, przynajmniej dwa odgałęzienia transformatora składające się z pierwszego odgałęzienia uzwojenia i drugiego odgałęzienia uzwojenia łączone są za pomocą stycznika pierwszego odgałęzienia uzwojenia i za pomocą stycznika drugiego odgałęzienia uzwojenia z obciążeniem połączonym z zerowym potencjałem, przy czym stycznik głównego uzwojenia uziemiającego podłączony jest do jednostki sterującej styczników uzwojeń uziemiających, a stycznik pierwszego odgałęzienia uzwojenia oraz stycznik drugiego odgałęzienia uzwojenia transformatora są podłączone do jednostki sterującej styczników odgałęzień uzwojeń, połączonej z jednostką sterującą styczników uzwojeń uziemiających, polegający na tym, że transformator zostaje wyposażony

PL 229 758 B1 w pomocnicze uzwojenie uziemiające połączone z zerowym potencjałem doprowadzonego napięcia zasilającego za pośrednictwem stycznika pomocniczego uzwojenia uziemiającego połączonego z jednostką sterującą zarządzającą stycznikami uzwojeń uziemiających.

W preferowanym wykonaniu pomocnicze uzwojenie uziemiające posiada dwukrotnie większą liczbę zwojów w porównaniu z głównym uzwojeniem uziemiającym, co stanowi optymalny stosunek liczby zwojów z punktu widzenia żywotności obu styczników.

Impedancja (liczba zwojów uzwojenia) głównego uzwojenia uziemiającego transformatora i pomocniczego uzwojenia uziemiającego oraz napięcie zasilające zależy od konkretnego użytego obciążenia. Zwykle wykorzystywane jest standardowe napięcie zasilania 3 x 230 V, ewent. 3 x 400 V, aby konstrukcja podlegająca przepisom normy mogła być wprowadzona do eksploatacji.

Objaśnienie figur rysunku

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest przedstawiony na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat blokowy, zaś Fig. 2 przedstawia elektryczny schemat transformatora zgodnie z wynalazkiem.

Przykłady realizacji wynalazku

Przykładowe realizacje podłączenia transformatora zgodnie z wynalazkiem odpowiadają schematom przedstawionym na Fig. 1 i Fig. 2.

Przy regulacji mocy pobieranej przez lampy oświetlenia publicznego podłącza się je jako obciążenie 12. Wejściowe napięcie zasilające doprowadza się do zacisku wejściowego 14 autotransformatora 1. Główne uzwojenie uziemiające 4 łączy się z zerowym potencjałem 13 doprowadzonego napięcia zasilającego za pomocą elementu łączeniowego - stycznika 8 głównego uzwojenia uziemiającego. Do poszczególnych odgałęzień autotransformatora 1 (pierwsze odgałęzienie uzwojenia 2 i drugie odgałęzienie uzwojenia 3), podłącza się łączniki, tj. stycznik 6 pierwszego odgałęzienia uzwojenia 2 i stycznik 7 drugiego odgałęzienia uzwojenia 3. Wszelkie elementy łączące połączą się z odpowiednią jednostką sterującą - PLC (programowalny automat logiczny). Stycznik 6 pierwszego odgałęzienia uzwojenia 2 i stycznik 7 drugiego odgałęzienia uzwojenia 3 autotransformatora 1 łączy się z jednostką sterującą stycznikami odgałęzień uzwojeń 11. Stycznik 8 głównego uzwojenia uziemiającego 4 i stycznik 9 pomocniczego uzwojenia uziemiającego 5 są podłączone do jednostki sterującej stycznikami uzwojeń uziemiających 10. Jednostka sterująca stycznikami odgałęzień uzwojeń 11 jest połączona z jednostką sterującą 10 stycznikami uzwojeń uziemiających 10 w celu zapewnienia synchronizacji czasowej włączania i rozłączania poszczególnych styczników. Po doprowadzeniu roboczego napięcia zasilającego na zacisk wejściowy 14 transformatora włączy się stycznik 6 pierwszego odgałęzienia uzwojenia 2 i na obciążeniu 12 pojawi się napięcie o określonej wartości (napięcie startowe dla lamp oświetleniowych). Po upływie nastawionego czasu, który jest specyficzny dla danego typu obciążenia, nastąpi odłączenie głównego uzwojenia uziemiającego 4 od potencjału zerowego 13 za pomocą stycznika 8 głównego uzwojenia uziemiającego 4, w wyniku czego przez to główne uzwojenie uziemiające 4 przestanie płynąć prąd. Odłączenie głównego potencjału uziemiającego za pomocą stycznika 8 głównego uzwojenia uziemiającego 4 jest sterowane przez obwód sterujący stycznikami uzwojeń uziemiających 10. Bezpośrednio potem włączy stycznik 9 pomocniczego uzwojenia uziemiającego 5 to pomocnicze uzwojenie uziemiające 5, które posiada dwukrotnie większą impedancję w porównaniu z impedancją głównego uzwojenia uziemiającego 4. Potem następuje włączenie się stycznika 7 drugiego odgałęzienia uzwojenia 3 autotransformatora 1, a tym samym do zmostkowania części uzwojenia autotransformatora 1 (chodzi o zwoje między pierwszym odgałęzieniem uzwojenia 2 a drugim odgałęzieniem uzwojenia 3). Zmostkowanie to trwa tylko przez pewien czas, zadany przez obwód sterujący stycznikami odgałęzień uzwojeń 11, charakterystyczny dla danego obciążenia, i po jego upływie rozłącza się pierwszy stycznik 6 pierwszego odgałęzienia uzwojenia 2. Stycznik 9 pomocniczego uzwojenia uziemiającego 5 zostaje wyłączony i bezpośrednio potem stycznik 8 głównego uzwojenia uziemiającego 4 zostaje ponownie włączony i równoważy autotransformator 1 do zdefiniowanych docelowych wartości napięcia. Stycznik 7 drugiego odgałęzienia uzwojenia 3 pozostaje w stanie włączonym i dostarcza do obciążenia 12 potrzebną moc. W wyniku zaprezentowanej procedury na obciążeniu 12 nastąpiło obniżenie napięcia do poziomu zgodnego z napięciem na drugim odgałęzieniu uzwojenia 3 autotransformatora 1 bez przerwania dostawy prądu zasilającego. Ta procedura jest identyczna przy przechodzeniu na pozostałe odgałęzienia autotransformatora, o ile są, przy czym nie zależy od łącznej ich liczby. Ważne jest, aby w ustalonym stanie był włączony jeden ze styczników (stycznik 6 pierwszego odgałęzienia uzwojenia 2 lub stycznik 7 drugiego odgałęzienia

PL 229 758 B1 uzwojenia 3) zasilających obciążenie 12 i jednocześnie był włączony stycznik 8 głównego uzwojenia uziemiającego 4 autotransformatora 1.

W wyniku tej procedury nastąpi zmniejszenie mocy pobieranej przez podłączone lampy oświetleniowe bez ich wyłączania. Ponadto w wyniku tego zostanie zmniejszone obciążenie elektryczne stycznika 8 głównego uzwojenia uziemiającego 4, co się przejawi w jego wyższej żywotności i niezawodności działania.

Przy regulacji mocy jednostek kompresorowych są one podłączane jako obciążenie 12. Kompresorów, szczególnie tych o dużej wydajności, nie można wprost podłączać i odłączać od zasilającej sieci energetycznej z powodu długiego rozruchu i wielkich prądów rozruchowych. W przypadku, gdy taki kompresor nie jest używany, zostaje on odłączony od obciążenia (przez co rozumie się odłączenie obciążenia mechanicznego) i pracuje na biegu jałowym. Taki stan jest bardzo nieefektywny, ponieważ prąd zasilający ciągle osiąga mniej więcej połowę swojej wartości nominalnej (w zależności od typu kompresora), przy czym kompresor nie wykonuje efektywnej pracy. W przypadku detekcji spadku prądu zasilającego, typowy stan odciążenia kompresora - obciążenia 12, za pomocą wzajemnie połączonych jednostek sterujących 10 i 11 zostaje uruchomiona procedura przełączenia obciążenia 12 na niższe napięcie robocze.

Wejściowe napięcie zasilające doprowadza się na zacisk wejściowy 14 autotransformatora 1. Główne uzwojenie uziemiające 4 łączy się z zerowym potencjałem 13 doprowadzonego napięcia zasilającego za pomocą łącznika - stycznika 8 głównego uzwojenia uziemiającego 4. Do poszczególnych odgałęzień autotransformatora 1 (pierwsze odgałęzienie uzwojenia 2 i drugie odgałęzienie uzwojenia 3) podłącza się elementy łączące, tj. stycznik 6 pierwszego odgałęzienia uzwojenia 2 i stycznik 7 drugiego odgałęzienia uzwojenia 3. Wszelkie elementy przełączające łączy się z właściwą jednostką sterując - PLC (programowalny automat logiczny). Stycznik 6 pierwszego odgałęzienia uzwojenia 2 i stycznik 7 drugiego odgałęzienia uzwojenia 3 autotransformatora 1 łączy się z jednostką sterującą stycznikami odgałęzień uzwojeń 11. Stycznik 8 głównego uzwojenia uziemiającego 4 i stycznik 9 pomocniczego uzwojenia uziemiającego 5 łączy się z jednostką sterującą stycznikami uzwojeń uziemiających 10. Jednostkę sterującą stycznikami odgałęzień uzwojeń 11 łączy się z jednostką sterującą stycznikami uzwojeń uziemiających 10 w celu zapewnienia synchronizacji czasowej. Po doprowadzeniu zasilającego napięcia roboczego na zacisk wejściowy 14 transformatora włączy się stycznik 6 pierwszego odgałęzienia uzwojenia 2 i na obciążeniu 12 pojawi się napięcie o określonej wartości (napięcie startowe dla kompresora). Po upływie określonego czasu, który jest charakterystyczny dla danego typu obciążenia, nastąpi odłączenie głównego uzwojenia uziemiającego 4 od potencjału zerowego 13 za pomocą stycznika 8 głównego uzwojenia uziemiającego 4, w wyniku czego przez to główne uzwojenie uziemiające 4 przestanie płynąć prąd. Odłączenie głównego uzwojenia uziemiającego 4 za pomocą stycznika 8 głównego uzwojenia uziemiającego 4 jest sterowane przez jednostkę sterującą stycznikami uzwojeń uziemiających 10. Bezpośrednio potem włączy się stycznik 9 pomocniczego uzwojenia uziemiającego 5, w wyniku czego zostanie włączone to pomocnicze uzwojenie uziemiające 5, które posiada w przybliżeniu dwukrotnie większą impedancję, niż wynosi impedancja głównego uzwojenia uziemiającego 4. Potem następuje włączenie stycznika 7 drugiego odgałęzienia uzwojenia 3 autotransformatora 1 i tym samym do zmostkowania części uzwojenia autotransformatora 1 (chodzi o zwoje między pierwszym odgałęzieniem uzwojenia 2 a drugim odgałęzieniem uzwojenia 3). Zmostkowanie trwa tylko przez pewien czas, zadany przez obwód sterujący stycznikami odgałęzień uzwojeń 11, specyficzny dla danego obciążenia, i po jego upływie rozłącza się stycznik 6 pierwszego odgałęzienia uzwojenia 2. Stycznik 9 pomocniczego uzwojenia uziemiającego 5 wyłącza się, a bezpośrednio potem stycznik 8 głównego uzwojenia uziemiającego 4 ponownie się włącza i równoważy autotransformator 1 do zdefiniowanych wartości napięcia docelowego. Drugi stycznik 7 drugiego odgałęzienia uzwojenia 3 pozostaje w pozycji włączonej i dostarcza do obciążenia 12 potrzebną moc. W wyniku tego na obciążeniu 12 nastąpiło obniżenie napięcia do poziomu zgodnego z napięciem na drugim odgałęzieniu uzwojenia 3 autotransformatora 1 bez przerwania dostawy prądu zasilającego. Procedura ta jest identyczna w przypadku przechodzenia na pozostałe odgałęzienia autotransformatora 1, o ile istnieją, przy czym nie ma znaczenia ich łączna ilość. Ważne jest, aby w ustalonym stanie był włączony jeden ze styczników (stycznik 6 pierwszego odgałęzienia uzwojenia 2 lub stycznik 7 drugiego odgałęzienia uzwojenia 3) zasilających obciążenie 12 i jednocześnie był włączony stycznik 8 głównego uzwojenia uziemiającego 4 autotransformatora 1.

W wyniku tego nastąpił spadek przeciążenia elektrycznego stycznika 8 głównego uzwojenia uziemiającego 4, co się przejawi w jego wyższej żywotności i niezawodności działania.

PL 229 758 B1

Na podobnej zasadzie można redukować pobieraną moc przez inne urządzenia elektryczne bez konieczności ich odłączania od zasilania, przy którym jednocześnie dojdzie do zmniejszenia przeciążenia elektrycznego stycznika 8 głównego uzwojenia uziemiającego 4, co się przejawi w jego wyższej żywotności i niezawodności działania.

Stosowalność przemysłowa

Sposób przełączania obciążenia w transformatorze i urządzenie do realizacji tego sposobu zgodnie z wynalazkiem można zastosować w jakiejkolwiek normalnej aplikacji. Szczególnie sprawdzi się w przypadku urządzeń, którym stawia się wysokie wymagania na ich żywotność i niezawodność działania. Zaproponowane rozwiązanie można również zastosować do obniżenia pobieranej mocy przez podłączone obciążenia, takie jak np. silniki, lampy, itp.

Wykaz oznaczeń odsyłających:

1. T ransformator / Autotransformator

2. Pierwsze odgałęzienie uzwojenia

3. Drugie odgałęzienie uzwojenia

4. Główne uzwojenie uziemiające

5. Pomocnicze uzwojenie uziemiające

6. Stycznik pierwszego odgałęzienia uzwojenia

7. Stycznik drugiego odgałęzienia uzwojenia

8. Stycznik głównego uzwojenia uziemiającego

9. Stycznik pomocniczego uzwojenia uziemiającego

10. Jednostka sterująca stycznikami uzwojeń uziemiających

11. Jednostka sterująca stycznikami odgałęzień uzwojeń

12. Obciążenie elektryczne / odbiornik

13. Zerowy potencjał w obwodzie elektrycznym

14. Zacisk wejściowy transformatora

Claims (3)

1. Sposób przełączania obciążenia w transformatorze z co najmniej dwoma odgałęzieniami, gdy na wejściu do transformatora podłączono wejściowe napięcie zasilające a do pierwszego odgałęzienia transformatora podłączono obciążenie, przy czym główne uzwojenie uziemiające połączono z zerowym potencjałem wejściowego napięcia zasilającego oraz dołączono pierwsze odgałęzienie uzwojenia, znamienny tym, że po odłączeniu głównego uzwojenia uziemiającego (4) transformatora (1) od potencjału zerowego do transformatora (1) podłącza się pomocnicze uzwojenie uziemiające (5) o wyższej impedancji niż wynosi impedancja głównego uzwojenia uziemiającego (4), potem przełącza się obciążenie (12) na drugie odgałęzienie uzwojenia (3) transformatora (1), następnie odłącza się obciążenie (12) od pierwszego odgałęzienia (2) uzwojenia transformatora (1), po czym odłącza się pomocnicze uzwojenie uziemiające (5) od transformatora (1), a następnie łączy się z główne uzwojenie uziemiające (4) transformatora (1) potencjałem zerowym.

2. Transformator, którego wejściowe napięcie zasilające jest podłączone do zacisku wejściowego (14), główne uzwojenie uziemiające (4) połączone jest z zerowym potencjałem (13) doprowadzonego napięcia zasilającego przez stycznik (8) głównego uzwojenia uziemiającego (4), co najmniej dwa odgałęzienia transformatora (1), obejmujące pierwsze odgałęzienie uzwojenia (2) i drugie odgałęzienie uzwojenia (3) połączone są za pomocą stycznika (6) pierwszego odgałęzienia uzwojenia (2) i za pomocą stycznika (7) drugiego odgałęzienia uzwojenia (3) z obciążeniem (12) połączonym z zerowym potencjałem (13), przy czym stycznik (8) głównego uzwojenia uziemiającego (4) podłączony jest do jednostki sterującej stycznikami uzwojeń uziemiających (10) i stycznik (6) pierwszego odgałęzienia uzwoje nia (2) oraz stycznik (7) drugiego odgałęzienia uzwojenia (3) transformatora (1) podłączone są do jednostki sterującej stycznikami odgałęzień uzwojeń (11), która jest połączona z jednostką sterującą stycznikami uzwojeń uziemiających (10), znamienny tym, że transformator (1)

PL 229 758 Β1 wyposażony jest w pomocnicze uzwojenie uziemiające (5) połączone z zerowym potencjałem (13) doprowadzonego napięcia zasilającego przez stycznik (9) pomocniczego uzwojenia uziemiającego (5) połączony z jednostką sterującą stycznikami uzwojeń uziemiających (10).

3. Transformator według zastrzeżenia 2, znamienny tym, że pomocnicze uzwojenie uziemiające (5) ma dwukrotnie większą liczbę zwojów w porównaniu z głównym uzwojeniem uziemiającym (4).