PT842460E

PT842460E - Metodo e dispositivo para ajustamento continuo e regulacao do racio entre espiras de um transformador e transformador provido desse dispositivo

Info

Publication number: PT842460E
Application number: PT96925175T
Authority: PT
Inventors: Jan Hendrik Griffioen; Paulus Gerardus Johan Asselman; Pavol Bauer; Gerardus Christoffel Paap; Sjoerd Walter Hero De Haan; Cornelis Josephus Van De Water
Original assignee: Rendel B V
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 2001-03-30
Also published as: DK0842460T3; CN1122204C; EP0842460B1; HK1018970A1; DE69611176D1; NO318108B1; NO980423D0; IS4650A; CA2226867C; IL122683A0; EE03707B1; NO980423L; PL180944B1; ES2153966T3; CA2226867A1; AU711771B2; KR19990028845A; UA41458C2; AU6535296A; EP0842460A1

Description

§42^60

"MÉTODO E DISPOSITIVO PARA AJUSTAMENTO CONTÍNUO E REGULAÇÃO DO RACIO ENTRE ESPIRAS DE UM TRANSFORMADOR, E TRANSFORMADOR PROVIDO DESSE DISPOSITIVO" A invenção refere-se a um método e a um dispositivo para ajustamento, dentro de uma certa faixa de ajustamento do racio entre espiras do enrolamento primário e do enrolamento secundário de um transformador de potência, tendo pelo menos um enrolamento regulador provido de derivações.

Nas redes de distribuição de energia eléctrica, utilizam--se partes da rede com diferentes níveis de tensão, que são de uma maneira geral mutuamente acopladas por meio de transformadores, cujo racio de espiras entre a tensão do lado primário e a tensão do lado secundário pode ser regulado ou ajustado por passos e dentro de certos limites em resultado de se equipar pelo menos um dos enrolamentos do transformador com derivações que podem ser escolhidas por meio de um dispositivo de comutação.

De acordo com a aplicação do transformador que se deseje, isto pode envolver a regulação ou o ajustamento do racio entre espiras em um ou mais passos em carga, por meio de comutadores de derivação em carga ou um ajustamento semipermanente do racio de espiras em um ou mais passos, no estado desligado do transformador, por meio de selectores de derivação. A regulação ou ajustamento do racio de espiras do transformador na rede de distribuição é necessário para se poder garantir um certo nível de tensão dentro de limites fixados no caso de situações de carga divergentes, tanto de 1 curto prazo, como de longo prazo, nos pontos de distribuição associados com os consumidores da energia eléctrica. A partir de medidas e cálculos, verificou-se que com as características de regulação e ajustamento deste transformador, a variação de tensão nas redes urbanas é de aproximadamente 7% na tensão nominal, enquanto em redes rurais existe uma variação da tensão de aproximadamente 14%. Além disso, a tensão média em todos os pontos de distribuição é entre 2% a 4% mais alta que o valor nominal. Como resultado, ocorrem perdas desnecessárias nos transformadores, e os consumidores têm em média um consumo elevado indevido.

Observadas desde o lado gerador até ao lado distribuidor, as causas da variação de tensão nas redes de distribuição são os efeitos cumulativos das perdas de tensão na rede de média tensão, nos transformadores de baixa tensão e na rede de baixa tensão, nos quais desempenha uma parte a ligação da regulação passo a passo do transformador de média tensão e do sistema que influencia a corrente que não podem ser ajustados com precisão. Além disso, as fases dos cabos com cargas desiguais ou a geração de energia descentralizada provocam o aumento das diferenças de tensão na rede. 0 objecto da invenção é proporcionar de uma forma simples e barata, em primeiro lugar, um método do tipo mencionado no preâmbulo, com o qual o ajustamento de tensão nas redes de distribuição possa ter lugar com bastante mais precisão e rapidez que nos casos da tecnologia anterior e além disso fazê-lo em carga. Para este fim, o método de acordo com a invenção é caracterizado por, para obter um racio de espiras de um transformador que seja principal e continuamente ajustável dentro de uma determinada faixa, uma primeira derivação ser comutada durante uma porção de um ciclo de corrente alternada do transformador e uma segunda derivação ser comutada durante outra porção de um ciclo de corrente 2

alternada. Assim, durante um ciclo da corrente alternada, duas derivações estão separadamente a funcionar e a corrente circula através de uma das derivações de acordo com os tempos, para os quais as derivações respectivas são comutadas. Deve ser referido, que os referidos tempos de comutação (ligação) podem também ser (virtualmente) iguais a zero.

Com as possibilidades aperfeiçoadas da regulação em carga da tensão que se obtêm como resultado deste método, o racio das espiras de um transformador provido de derivações pode ser ajustado com precisão e muito rapidamente, de tal maneira que a tensão nominal prevalece muito próxima, nomeadamente nos pontos de distribuição da rede. Como resultado, os transformadores ficam em condições de funcionarem sem aumento de tensão quando comparada com as características de regulação até agora usuais; isto tem como resultado uma redução de tensão média de 2 a 4% comparada com a situação presente. As perdas em carga zero de um transformador serão consequentemente aproximadamente 5 a 9,5% mais baixas, conforme a dependência/tensão das perdas em carga zero do transformador.

No ponto de distribuição da potência eléctrica, a redução da tensão resulta numa poupança de energia que, na base das medidas feitas na rede de distribuição holandesa e do Relatório EPRI EL-3591, intitulado «Efeitos da Tensão Reduzida no Funcionamento e Eficiência dos Sistemas Eléctricos», VOL 1, Projecto 1419-1, de Junho de 1984, é aproximadamente de 1,8 a 2% de redução da tensão média, e aproximadamente de 3,6 a 4% de redução da tensão média. Poupanças apreciáveis são portanto conseguidas, tanto pelo operador da rede de distribuição da qual fazem parte os transportadores, como para os consumidores de energia eléctrica. 3

ΧΑΛ-ν^ c: \ , “7 νι*

Além disso, os desvios da tensão nominal durante um período arbitrário de tempo diminuem.

Também são possíveis grandes poupanças indirectas para a companhia de distribuição na gestão e configuração das redes de média tensão e baixa tensão.

No que respeita à regulação da tensão nas estações, os problemas de tensão nas redes podem ser resolvidos e geridos com fases de média tensão carregadas de forma diferente.

No que respeita à configuração da rede, verificou-se que as redes de média tensão podem operar numa muito maior distância, em virtude do fornecimento de potência do transformador poder ter lugar independentemente da queda de tensão na parte de média tensão da rede. Como resultado, são possíveis poupanças nas configurações da rede a níveis de tensão de 150 kV, 50 kv, 25 kV e 10 kV.

As secções transversais dos cabos podem também ser reduzidas, uma vez que as quedas de tensão deixam de ser críticas como critérios do desenho da rede; apenas a capacidade de transporte se mantém como critério do desenho.

Em ligação com o retorno da energia, podem obter-se poupanças no facto de deixarem de ser necessários transformadores separados para fornecer e receber potência, uma vez que a tensão pode ser regulada com o método de acordo com a invenção, qualquer que seja a direcção da potência.

Finalmente, deve ser referido que no caso do funcionamento de transformadores em paralelo, a distribuição de potência pode ser ajustada facilmente pela regulação de tensão, sem ter em conta a diferença na impedância de curto--circuito dos transformadores trabalhando em paralelo. 4

De preferência, a comutação entre a primeira e a segunda derivações, no método de acordo com a invenção, tem lugar por modulação dos impulsos em duração. Como resultado, pode obter-se uma boa compensação para tensões harmónicas. As correntes e tensões harmónicas geradas têm frequências que são exclusivamente múltiplos ímpares da frequência básica (normalmente: 50 ou 60 Hz) . Se a frequência da modulação dos impulsos em duração é pelo menos de uma ordem de magnitude mais elevada que a frequência da tensão alternada ou da tensão ou corrente harmónicas a serem compensadas, obtém-se uma tensão ou corrente correctas, cuja frequência fundamental é igual à frequência básica da tensão alternada. Além disso, em resultado da variação da duração dos impulsos, é obtida uma tensão que pode ser facilmente regulada e cujo valor é essencialmente proporcional ao racio dos períodos de tempo, para os quais a primeira e segunda derivações são comutadas.

Noutra forma de realização preferida, a comutação entre a primeira e a segunda derivações, no método de acordo com a invenção, tem lugar com a ajuda do controlo de fase, isto é, a ligação da derivação com um determinado ângulo de fase também designada como controlo de ângulo de fase. O nível de tensão do enrolamento de regulação varia com a escolha do ângulo de fase. Se forem usados comutadores condutores unidireccionais, a desligação de uma fase tem lugar por comutação natural no instante em que a corrente passa pelo zero. O objecto seguinte da invenção é proporcionar um dispositivo do tipo mencionado na introdução para alcançar os objectos acima mencionados. Para este fim, os referidos dispositivos são caracterizados por: um certo número de comutadores electrónicos, que são providos de um primeiro e de um segundo terminais e que podem ser realizados para conduzir unidireccionalmente ou bidireccionalmente com a ajuda de sinais de controlo, sendo cada um dos primeiros 5

\ '.γ π d \Λί terminais preparado para ser ligado a uma derivação do enrolamento regulador e cujos segundos terminais são preparados para serem ligados ao primeiro ou ao segundo terminal de pelo menos um outro comutador; e um dispositivo de controlo para fornecer os sinais de controlo aos comutadores de forma a obter um racio de espiras do transformador, que é essencialmente ajustável de forma contínua dentro da faixa de ajustamento, uma primeira derivação é ligada durante uma porção de um ciclo de corrente alternada do transformador e uma segunda derivação é ligada durante outra porção de um ciclo de corrente alternada, sendo o racio dos períodos de tempo, nos quais a primeira e segunda derivações estão ligadas, dependente do valor do sinal de controlo de racio de espiras obtido a partir do dispositivo de controlo. Este dispositivo de comutação substitui o comutador de derivações ou selector de derivações convencional operado mecanicamente em carga e permite que o operador do transformador associado ajuste o racio de espiras do transformador rapidamente com precisão essencialmente de uma forma contínua.

Com o método e o dispositivo de comutação de acordo com a invenção, um certo número de capacidades de controlo ficou ao nosso alcance, por exemplo: - compensação de tensões harmónicas. Partindo do princípio que a bobina de regulação do transformador está no lado do primário, o dispositivo de comutação de acordo com a invenção pode ser controlado de tal maneira que uma distorsão da tensão harmónica no lado primário não aparece no lado secundário, com o resultado da tensão secundária ter essencialmente uma forma sinusoidal; - compensação de correntes harmónicas. Partindo do princípio, de novo, que a bobina de regulação do transformador está no lado primário, um dispositivo de comutação de acordo com a 6

invenção pode ser controlado de maneira que, usando um ou mais condensadores, as correntes harmónicas no lado primário podem ser compensadas, o que tem como resultado uma corrente da rede primária essencialmente sinusoidal. Deve referir-se que a compensação de correntes harmónicas não pode ter lugar simultaneamente com a compensação de tensões harmónicas; - correcção de tensões assimétricas. Se as tensões de fase no lado primário são assimétricas, no caso de um transformador multifase, esta assimetria pode ser corrigida, controlando o dispositivo de comutação de acordo com a invenção de formas diferentes para fases separadas e independentemente das outras fases; - controlo remoto. Falando normalmente, a regulação do racio de espiras tem lugar gerando um sinal de controlo num sistema de controlo de lacete fechado, sendo a referência para uma tensão a ser regulada gerada internamente. Uma tal referência de tensão pode contudo também ser gerada externamente e fornecida de forma remota ao dispositivo de comutação; - ligação em paralelo de transformadores. As diferenças de tensão entre transformadores ligados em paralelo podem ser eliminadas com a ajuda de um controlo apropriado. Um controlo principal/dependente pode, por exemplo, ser usado para este fim, ou seja, um sistema de controlo principal da tensão de um transformador e que gera a corrente de ajustamento para um sistema de controlo dependente de outro transformador.

De preferência, o dispositivo de controlo do dispositivo de comutação está preparado para comutar para a primeira e segunda derivações com a ajuda da modulação de impulso em duração. 7 7

Para este efeito, os comutadores compreendem, cada um, com vantagem, um circuito paralelo de dois transístores ligados em série oposição e dois díodos ligados em série oposição, sendo o ponto de ligação entre os díodos ligado ao ponto de ligação entre os transístores. Numa forma de realização prática, o referido ponto de ligação é ligado aos emissores dos transístores e aos ânodos dos díodos, e os transístores são do tipo IGBT.

Numa outra forma de realização preferida, o dispositivo de controlo do comutador está preparado para fazer a comutação entre a primeira e a segunda derivações com a ajuda do controlo de fase, caso em que os comutadores podem compreender tiristores ligados em antiparalelo com comutação natural.

Numa forma de realização preferida, o dispositivo de acordo com a invenção compreende pelo menos um elemento que assegura que a tensão de um lado ao outro dos comutadores electrónicos e a corrente que os atravessa não excedem um determinado valor limite, dé maneira que os comutadores electrónicos têm que ser apropriados apenas para as tensões e correntes nominais. Um elemento como este pode, por um lado, ser desenhado com um primeiro terminal preparado para ser ligado a uma derivação do enrolamento regulador do transformador e com um segundo terminal preparado para ser ligado ao primeiro ou ao segundo terminais de um comutador. Por outro lado, este elemento deve ser desenhado com um primeiro terminal preparado para ser ligado ao primeiro terminal de um comutador e com um segundo terminal preparado para ser ligado ao segundo terminal de um comutador.

Exemplos dos elementos relacionados são: uma impedância, um tiristor, uma resistência dependente da tensão e um protector contra sobretensões. Em combinação com um dispositivo de controlo apropriado, deve considerar-se que, 8

<—1Ί no caso de curto-circuito do transformador, a corrente de curto-circuito passa através do elemento limitador. 0 mesmo se aplica em casos em que o transformador é ligado e em circunstâncias em que apareçam correntes que são um certo número de vezes mais elevadas do que a corrente nominal. Além disso, o dispositivo de comutação de acordo com a invenção pode ser alimentado pelo próprio transformador de potência, por exemplo, a partir da derivação que está ligada ao elemento limitador. Neste caso, o transformador é ligado através do elemento, após o que o dispositivo de comutação é posto a funcionar num estado constante do transformador, de maneira que o dispositivo de comutação não necessita de uma fonte de energia separada. A invenção refere-se também a um transformador, que é provido de pelo menos um enrolamento com derivações e tem um dispositivo de comutação como o que foi atrás descrito. A invenção é explicada a seguir em mais pormenor com referência aos desenhos anexos, nos quais: A figura 1 mostra um diagrama de um transformador, de que um enrolamento é provido de quatro ou cinco derivações que estão ligadas a um dispositivo de comutação de acordo com a invenção; A figura 2 mostra uma forma alternativa do comutador electrónico representado na figura 1; A figura 3 mostra um diagrama de um outro transformador, que tem um enrolamento com derivações; A figura 4 mostra também um outro transformador que tem um enrolamento provido de derivações para aumentar a faixa de regulação em fase do transformador; 9

A figura 5 mostra ainda óutro transformador que tem enrolamentos providos de derivações em duas fases diferentes para regulação em fase e quadratura de um transformador trifásico; A figura 6 mostra um diagrama equivalente muito simplificado de um transformador integrado numa rede; A figura 7 mostra a tensão de saída do transformador no caso da modulação de impulso em duração de acordo com a figura 8 no diagrama da figura 6; A figura 8 mostra a tensão associada a um comutador na figura 6; A figura 9 representa uma característica de regulação no caso da modulação de impulso em duração; A figura 10 representa a corrente na parte sem derivações do enrolamento primário do transformador de acordo com a figura 6 e a corrente através de uma derivação do referido transformador no caso do controlo de fase; e A figura 11 representa a tensão no lado secundário e a corrente através de outra derivação do transformador de acordo com a figura 6 no caso do controlo de fase.

Nas várias figuras, os mesmos números de referência estão relacionados com os mesmos componentes ou com os componentes que exercem a mesma função. A descrição que se segue refere-se sempre à representação de um transformador monofásico; é evidente que, no caso de um transformador multifásico, o circuito descrito e apresentado será apresentado em pluralidade de acordo com o número de fases. 10 \

a r (~ f, ___í-ί . \/___, A figura 1 mostra uma fase de um transformador 2, que compreende um enrolamento primário 4 e um enrolamento secundário 6. Pode, por exemplo, ser um transformador de 400 kVA, tendo uma tensão primária nominal de 10,5 kV e uma tensão secundária de 420 V. 0 enrolamento primário 4 é provido de derivações 6a, 6b, 6c e 6d, que são cada uma ligadas a um primeiro terminal de um par de tiristores 8a e 10a, 8b e 10b, 8c e 10c e 8d e lOd, respectivamente, que são ligados em anti-paralelo. Os outros (segundos) terminais dos pares de tiristores ligados em anti-paralelo são interligados mutuamente e conduzem a um terminal 12 da rede. Cada par de tiristores ligados em anti-paralelo e rodeados por uma linha traço ponto é controlado individualmente (simbolicamente indicado pelas setas 13a a 13d) com a ajuda de dispositivos de controlo 14, não descritos aqui em grande pormenor, na base de um sinal de controlo do racio de espiras de um transformador Uref introduzido no dispositivo de controlo 14. O funcionamento do dispositivo de controlo será descrito em mais pormenor a seguir com referência às figuras 6 a 11, inclusivé.

Os pares de tiristores ligados em anti-paralelo de acordo com a figura 1 funcionam na base da comutação natural e são, portanto, particularmente apropriados para o controlo de fases. No caso da modulação de impulsos em duração, uma comutação forçada tem que ser possível, para o que elementos GTO (Fecho de porta), por exemplo, podem ser usados. No caso mencionado em último lugar, é também possível usar o circuito em paralelo representado na figura 2 de transístores 16 e 18 ligados em série oposição e díodos 2 0 e 22 ligados em série oposição, estando o ponto de ligação entre os transístores 16 e 18 e o ponto de ligação entre os díodos 20 e 22 interligados.

Na figura 1, a porção do enrolamento que é provida de derivações fica situada numa extremidade do enrolamento 11

primário 4. Na figura 3, a porção de um enrolamento 4a de um transformador 2a, que é provida de derivações, está contudo situada mais centralmente no enrolamento. Os comutadores representados na figura 3 e seguintes, por exemplo comutadores 24a, 24b, 24c e 24d, estão representados numa forma muito simplificada com vista à simplicidade, mas compreendem num desenho real elementos semicondutores controláveis, tais como os tiristores do circuito de acordo com a figura 1 ou os transistores e díodos do circuito de acordo com a figura 2. De novo, não são representados dispositivos de controlo na figura 3 e seguintes com vista a uma melhor clareza.

Em ambas as figuras 1 e 3, está representada uma derivação 6e ou 6f, respectivamente, por linhas tracejadas e está ligada a um elemento 26 ou 28, respectivamente, cujo outro lado (elemento 26) está ligado ao terminal 12 ou cujo outro lado (elemento 28) está ligado ao primeiro terminal do comutador 24a, elemento que serve para reduzir os valores da tensão da carga eléctrica e da corrente eléctrica dos comutadores electrónicos, por exemplo, quando o transformador está a ser comutado e durante curto-circuitos. Nestas situações circulam correntes elevadas ou muito elevadas, que podem circular através do elemento 26 ou 28, respectivamente, como resultado da abertura dos comutadores. A tensão de carga dos comutadores mantém-se suficientemente baixa devido ao elemento. Um elemento 26 ou 28 pode também ser ligado em paralelo a um comutador, que está indicado na figura 3: para proteger o comutador 24a, a ligação apresentada em linhas tracejadas entre o elemento 28 e a derivação 6f é neste caso substituída por uma linha em traço ponto. Os comutadores só estão a funcionar durante a condição normal estável do transformador 2 ou 2a, respectivamente, e não durante a comutação ou curto-circuito do transformador. Isto significa que o fornecimento de potência eléctrica para o dispositivo de controlo dos comutadores pode ser obtida do próprio 12

transformador, uma vez que a potência só é necessária se o transformador estiver em funcionamento. O transformador de acordo com a figura 4 tem um enrolamento primário 30, que de facto compreende um circuito em série de enrolamentos 4a de acordo com a figura 3 para aumento da tensão na faixa de regulação em fase.

Nos circuitos dos transformadores, de acordo com as figuras 1, 3 e 4, existe sempre uma chamada regulação em fase, isto é, uma regulação de tensão numa só fase. Uma combinação de uma regulação em fase e de uma regulação em quadratura, isto é, uma regulação simultânea dos enrolamentos dos diferentes núcleos dos transformadores, está representada diagramaticamente na figura 5. 0 transformador 2c, de acordo com a figura 5, tem um enrolamento de regulação 32 de uma primeira fase, que está ligada em série com um enrolamento de regulação 34 de outra fase. A figura 6 mostra um transformador 2d, tendo um enrolamento principal primário 36, que tem uma resistência 38 e uma secção de enrolamento primário 40, que tem uma resistência 42. O enrolamento primário 36, 40 tem derivações 44a e 44b, que estão ligadas a um lado dos terminais dos comutadores 46a e 46b, respectivamente. Os outros lados dos comutadores 46a, 46b estão interligados e ligados ao lado de alimentação de uma rede que é indicada, de forma simbólica, por uma fonte de tensão 48 e uma indutância 50. 0 enrolamento secundário 52, que tem uma resistência 54, é ligada a uma impedância de carga 56, na qual existe uma tensão de saída u2. A tensão no comutador 46a está representada por us.

No caso da modulação de impulsos em duração, o comutador 46b é fechado a partir da posição de abertura - e o comutador 13

46a é aberto a partir da posição de fecho - num ritmo que pode em princípio ser obtido da figura 8. De acordo com a referida figura, o tempo que dura a ligação é três ou quatro vezes o tempo durante o qual o comutador 46a está aberto. No caso apresentado, a frequência da modulação de impulsos em duração (1 kHz) é vinte vezes o valor da frequência (50 Hz) da tensão que é modulada. Pode claramente observar-se na tensão de saída u2 do transformador 2d, de acordo com a figura 7, que a tensão enquanto o comutador 46a está aberto (correspondente ao tempo durante o qual o comutador 46b está fechado) é mais elevada que durante o restante tempo, em resultado do que o valor rms (root mean square) da referida tensão u2 está entre um valor que é obtido se o comutador 46a está permanentemente fechado e um valor que é obtido se o comutador 46b está permanentemente fechado. É bem claro que a tensão atrás referida pode variar continuadamente, variando continuadamente a duração do impulso.

Se o factor de ligação da comutação d é definido como o racio do tempo durante o qual o comutador 46b está fechado para o tempo de comutação da modulação de impulso em duração, existe uma relação entre a variação na tensão de saída do transformador Au2 e o factor d de comutação, como se mostra na figura 9. A curva obtida não é linear, o que é consequência do facto dos comutadores electrónicos usados não serem os ideais.

Tendo em conta as figuras 10 e 11, foi assumido que os comutadores 46a e 46b do circuito de acordo com a figura 6 são formados por tiristores ligados em anti-paralelo, estando o comutador 46a fechado (e o comutador 46b aberto) nos momentos que correspondem aos ângulos de fase α e 180°+a. Nas figuras 10 e 11, dois ciclos de corrente i1 através da porção sem derivações do enrolamento primário do transformador 2d de acordo com a figura 6 são apresentados em escalas verticais arbitrárias e também dois ciclos da corrente ia através do 14 comutador 46a, corrente ib através do comutador 46b e a tensão secundária u2 É claramente evidente da figura 10 que nos instantes em que o tempo que corresponde aos ângulos de fase α e 180+a, a tensão de saída u2 diminui em passos e de novo sobe também passo a passo após a passagem por zero da corrente ia através da derivação que está ligada ao comutador 46a, em virtude de neste momento o comutador 46a estar aberto e o comutador 46b estar fechado. Deve referir-se que por motivos de clareza, as alterações passo a passo na tensão de saída estão representadas de uma forma mais pronunciada do que aquela que deveria ser na realidade na escala apresentada. O valor rms da tensão de saída u2 pode ser ajustado de maneira contínua dentro de uma certa faixa de ajustamento pela alteração da fase do ângulo a.

Finalmente, deve referir-se que não é necessário no método e no dispositivo de acordo com a invenção operar sempre os comutadores de duas derivações adjacentes. O dispositivo de comutação pode também ser concebido de maneira a comutar entre as derivações nem, em que nem são números inteiros positivos, sendo a diferença absoluta entre eles maior que 1. Esta gestão pode ser necessária, por exemplo, se um dos comutadores do dispositivo de comutação ou o seu controlo se tenha tornado ineficaz, com o resultado de o comutador com defeito ficar continuamente na posição aberta, embora o transformador tenha apesar disso de se manter em funcionamento. Uma tensão determinada pode nesse caso ser ajustada, por exemplo, comutando entre as derivações seguinte mais alta e seguinte mais baixa.

Lisboa, 7 de Dezembro de 2000 /aGF:NTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

/í 15

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Método para ajustamento, dentro de uma certa faixa de ajustamento, do racio de espiras entre os enrolamentos primário (4) e secundário (6) de um transformador de potência (2; 2a; 2b; 2c; 2d), tendo pelo menos um enrolamento de regulação provido de derivações (6a, 6b, 6c, 6d) , caracterizado por, para se obter um racio de espiras do transformador que seja essencialmente ajustável continuadamente dentro da faixa de ajustamento, ser comutada uma primeira derivação (6a, 6b, 6c, 6d) durante uma parte do ciclo da tensão alternada do transformador (2; 2a; 2b; 2c; 2d) e uma segunda derivação (6b, 6c, 6d, 6a) ser comutada durante a outra parte do ciclo da tensão alternada.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a comutação entre a primeira e segunda derivações (6a, 6b, 6c, 6d) ter lugar em modulação de impulsos em duração.
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a frequência da modulação de impulsos em duração ser pelo menos de uma ordem de magnitude mais elevada que a frequência da tensão alternada.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a comutação entre a primeira e segunda derivações (6a, 6b, 6c, 6d) ter lugar com a ajuda do controlo de fase.
5. Método de acordo com uma das reivindicações 1-4, caracterizado por a comutação ter lugar se o transformador (2; 2a; 2b; 2c; 2d) estiver essencialmente na sua condição de funcionamento estável e, por isso, 1

nenhuma derivação ser comutada se o transformador (2; 2a; 2b; 2c; 2d) estiver essencialmente fora da sua condição de funcionamento estável.
6. Dispositivo de comutação para ajustamento, dentro de uma certa faixa de ajustamento, do racio de espiras entre os enrolamentos primário (4) e secundário (6) de um transformador de potência (2; 2a; 2b; 2c; 2d), tendo pelo menos um enrolamento de regulação provido de derivações (6a, 6b, 6c, 6d), caracterizado por: um certo número de comutadores electrónicos (8a, 8b, 8c, 8d, 10a, 10b, 10c, lOd; 16, 18; 24a, 24b, 24c, 24d; 46a, 46b), que são providos de um primeiro e um segundo terminais e os quais podem ser construídos para conduzir unidireccionalmente ou bidireccionalmente com a ajuda dos sinais de controlo (13a, 13b, 13c, 13d), cujos primeiros terminais são, cada um deles, adaptados para serem ligados a uma derivação (6a, 6b, 6c, 6d) do enrolamento de regulação e cujos segundos terminais estão, cada um deles, adaptados para serem ligados ao primeiro ou segundo terminais de pelo menos um outro comutador (8a, 8b, 8c, 8d, 10a, 10b, 10c, lOd; 16, 18; 24a, 24b, 24c, 24d; 46a, 46b); e um dispositivo de controlo (14) para fornecer os sinais de controlo (13a, 13b, 13c, 13d) aos comutadores (8a, 8b, 8c, 8d, 10a, 10b, 10c, lOd; 16, 18; 24a, 24b, 24c, 24d; 46a, 46b) , de tal maneira que, para obter um racio de espiras de um transformador, que é essencialmente ajustável continuadamente dentro da faixa de ajustamento, uma primeira derivação (6a, 6b, 6c, 6d) ser comutada durante uma porção de ciclo da tensão alternada do transformador (2a, 2b, 2c, 2d) e uma segunda derivação (6b, 6c, 6d, 6a) ser comutada durante outra porção do ciclo da tensão alternada, sendo o racio dos períodos de tempo, nos quais a primeira e segunda derivações (6a, 6b, 6c, 6d) são comutadas, dependente de um valor do sinal de 2

controlo do racio de espiras do transformador introduzido no dispositivo de controlo (14).
7. Dispositivo de comutação de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o dispositivo de controlo (14) estar preparado para comutar entre a primeira e segunda derivações (6a, 6b, 6c, 6d) com a ajuda de modulação de impulsos em duração.
8. Dispositivo de comutação de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado por os comutadores compreenderem, cada um, um circuito em paralelo de dois transistores (16, 18) ligados em série oposição e dois díodos (20, 22) em série oposição, sendo o ponto de ligação entre os díodos (20, 22) ligado ao ponto de ligação entre os transistores (16, 18).
9. Dispositivo de comutação de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por os transistores (16, 18) serem do tipo IGBT.
10. Dispositivo de comutação de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o dispositivo de controlo (14) estar preparado para comutar entre a primeira e segunda derivações (6a, 6b, 6c, 6d) com a ajuda do controlo de fase.
11. Dispositivo de comutação de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os comutadores compreenderem tiristores (8a, 8b, 8c, 8d, 10a, 10b, 10c, lOd) ligados em anti-paralelo.
12. Dispositivo de comutação de acordo com qualquer das reivindicações 6-11, caracterizado por pelo menos um elemento (26, 28) para limitação da tensão entre terminais e a corrente através dos comutadores 3

Γ\

\)Ί ~7 electrónicos (8a, 8b, 8c, 8d, 10a, 10b', 10c, 10d; 16, 18; 24a, 24b, 24c, 24d) , de tal maneira que um certo valor limite da tensão ou da corrente, respectivamente, não seja excedido, em que pelo menos um elemento (2 6, 28) tenha um primeiro terminal que está preparado para ser ligado a uma derivação (6e; 6f) do enrolamento de regulação do transformador (2; 2a) e ter um segundo terminal que é destinado a ser ligado a um primeiro ou segundo terminal de um comutador (8a, 8b, 8c, 8d, 10a, 10b, 10c, lOd; 16, 18; 24a, 24b, 24c, 24d).
13. Dispositivo de comutação de acordo com qualquer das reivindicações 6-11, caracterizado por incluir pelo menos um elemento (28) para limitar a tensão entre terminais e a corrente através dos comutadores electrónicos (24a), de tal maneira que um certo valor limite da tensão ou da corrente, respectivamente, não seja excedido, em que pelo menos um elemento (28) tem um primeiro terminal preparado para ser ligado a um primeiro terminal de um comutador (24a) e tem um segundo terminal preparado para ser ligado a um segundo terminal do comutador (24a).
14. Dispositivo de comutação de acordo com as reivindicações 12 ou 13, caracterizado por o elemento (26, 28; 27) ser formado por uma impedância, um tiristor, uma resistência dependente da tensão ou um protector contra sobretensões.
15. Dispositivo de comutação de acordo com qualquer das reivindicações 6-14, caracterizado por estar preparado para ser alimentado pelo transformador (2; 2a; 2b; 2c; 2d) .
16. Transformador (2; 2a; 2b; 2c, 2d) provido de pelo menos um enrolamento de regulação com derivações (6a, 6b, 6b, 4 6d) e de um dispositivo de comutação de acordo com qualquer das reivindicações 6-15. Lisboa, 7 de Dezembro de 2000

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