SE436529B - Lindningskopplare - Google Patents

Description

ssuzem -ß i Z antalet krafthalvledare som erfordras i en sådan konstruktion. För att undvika detta hår man föreslagit att medelst mekaniska kontakter kortsluta eller frånkoppla tyristorerna i driftlägena, så att tyristorerna är inkopplade endast under själva-omkopplingen (svenska ut- 5 läggningsskriften 367 273). Därigenom kan relativt små och billiga tyri- storer användas samtidigt som effektförlusterna pga tyristorernas led- spänning elimineras. De lösningar som hittills föreslagits för tyristor- lindningskopplare har dock så gott som uteslutande gällt lindningskopplare av den typ som har separat väljare och lastkopplare. 10 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en tyristorlind- ningskopplare av brytväljartyp, som är mindre utrymmeskrävande än hittills föreslagna tyristorlindningskopplare av ovannämnda slag och som bättre lämpar sig för användning vid mindre och medelstora transformatorer.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom en lindningskopplare som uppvisar de i 15 kännetecknande delen av patentkrav 1 angivna särdragen. Genom att låta väljarkontakterna styra tyristorernas tändsekvens, kan tyristorerna med tillhörande elektroniska styrkretsar placeras på den rörliga kontaktbäraren, utan förbindelse med jordpotential. Detta innebär att man får en relativt enkel mekanisk uppbyggnad, som möjliggör att uppfinningen relativt lätt 20 kan appliceras på brytväljare av konventionellt utförande för användning i sådana fall, då ljusbågsfri lastomkoppling är av väsentlig betydelse. f~"' För att förhindra stegkortslutning av transformatorn vid ett eventuellt fel i en tyristor eller i det elektroniska styrsystemet kan man på i och för _ sig känt sätt (jfr ovannämnda svenska utläggningsskrift 367 273) anordna ¿“2ï en eäkfinë i förbindelsen mellan någon eller varje hjälpkontakt och huvud- _:-~ kontakten. Parallellt med säkringen anordnas därvid ett motstånd, som är dimensionerat för att tjäna som överkopplingsmotstånd efter en eventuell utlösning av säkringen.

Driftsäkerheten hos lindningskopplaren kan ytterligare förbättras genom 30 att man i förbindelsen mellan åtminstone den enaavkflälpkontakterna och huvudkontakten anordnar två parallellkopplade, i båda riktningarna styrbara tyristoranordningar, av vilka den ena seriekopplas med en säkring och den andra med ett överkopplingsmotstånd. Med ett sådant arrangemang kan cirku- lationsström tillåtasflyta under en viss tid av omkopplingsförloppet utan 35 att stegkortslutning uppstår, och avgående tyristor får därvid gott om tid att släcka. 10 125 3 3302691 -4 Uppfinningen skall närmare beskrivas i anslutning till ett antal i bi- fogade ritning visade utföringsexempel; varvid fig 1 visar ett enkelt prinoipschema för en lindningskopplare enligt upp- finningen, fig 2 visar ett kontaktrörelsediagram för denna lindningskopplare, fig 3 visar ett principschema för en vidareutveoklad lindningskopplare med 2 tyristoranordningar per fas, fig 4 visar ett mera utförligt principschema för en lindningskopplare med 4 tyristoranordningar per fas, och fig 5 visar ett principschema för en lindningskopplare med 3 tyristoran- ordningar per fas.

Den i fig 1 visade lindningskopplaren är av brytväljartyp, vilket innebär att hela kopplingsförloppet sker i väljaren, och den är utförd i s k vimpelkoppling. Lindningskopplaren innehåller ett flertal längs en bana 1 anordnade fasta kontakter, av vilka tre kontakter K1, K2, K3 visas. Dessa kontakter, vilka är anordnade med lika inbördes avstånd, är elektriskt isolerade från varandra och avsedda att anslutas till en reglertransfor- mators uttag. Lindningskopplarens rörliga del omfattar en kontaktbärare, som kan utgöras av en huvudkontaktarm 2, vilken uppbär en huvudkontakt H och två hjälpkontakter M1, M2. Hjälpkontakterna är med hjälp av isolerande distanselement fast monterade på huvudkontaktarmen 2 på var sin sida om denna. Mellan huvudkontakten H och var och en av de två hjälpkontakterna M1 och M2 är anordnad en i båda riktningarna styrbar ventilanordning T1 resp T2. Varje sådan ventilanordning kan utgöras av två antiparallell- kopplade tyristorer eller av en annan anordning med motsvarande funktion, exempelvis en triac. Även ventilanordningarna T1, T2 med tillhörande styrdon 3 är monterade på den rörliga kontaktarmen 2. Transformatorns stegspänning utnyttjas för matning av styrelektroniken, varigenom ingen extra förbindelse erfordras mellan lindningskopplarens rörliga del och omvärlden. Genom det visade arrangemanget kan man exempelvis vid omkoppling från K2 till K3 få tillgång till stegspänningen mellan M1 och M2 från exem- pelvis Ä0 ms innan första tyristorn skall tändas till exempelvis 20 ms efter det att hela omkopplingsförloppet är genomfört. 10 15 25 30 ßšßâäyi ~ år Vid en enligt principschemat i fig 1 praktiskt utförd lindningskopplare anordnas de fasta kontakterna K1, K2, K3 osv företrädesvis längs en cirkulär bana, och lindningskopplarens rörliga del är fäst till en driv- axel, som är lagrad så, att dess längsaxel är koaxiell med de fasta kontakternas cirkulära bana.

Den utgående ledningen 4 för lastströmmen är ansluten till den rörliga huvudkontaktarmen 2 via släpkontakter (ej visade).

I fig 2 visas ett kontaktrörelsediagram för lindningskopplaren enl fig 1 vid_omkoppling från kontakt K2 (driftläge L2) till kontakt K3 (driftläge L3) och vice versa. Beteckningarna 23a - 23e resp 32a - 32e till vänster i figuren betecknar olika mellanlägen hos lindningskopplarens rörliga kontaktsystem under en öka-manöver (koppling mot högre lindningsvarvtal) resp under en minska-manöver (koppling mot lägre lindningsvarvtal). Sif- frorna 1 och 0 vid de tre kontaktgrenarna M1, H och M2 anger om resp gren är strömförande eller icke-strömförande.

I driftlägena för huvudkontaktenlšbelastningsströmmen, medan hjälpkontakterna M1 och M2 är brutna och ligger i öppningarna mellan de fasta kontakterna.

Vid en öka-manöver från driftläget L2 till driftläget L3 är kopplingsför- loppet följande: Vid läge 23a: Hjälpkontakterna M1 och M2 sluter ungefär samtidigt mot de _ fasta kontakterna K2 resp K3. Elektroniken får matnings- spänning. Ventilanordningen T1 får tändsígnal. -"- 23b: Huvudkontakten H bryter ljusbågsfritt från kontakt K2.

Ventilanordningen T1 övertar belastningsströmmen. _"- 23c: Ventilanordningen T1 slocknar. Ventilanordningen T2 tänder och övertar belastningsströmmen. -"- 23d: Huvudkontakten H sluter mot den fasta kontakten K3. Ventil- anordningen T2 slocknar. Belastningsströmmen övertas av huvudkontakten H. 4"- 23e: Hjälpkontakterna M1 och M2 bryter från kontakterna K2 resp K3. Även dessa brytningar sker ljusbågsfritt, eftersom båda 10 15 2U 25 30 azo2ss1~a ventilanordninganna TI och T2 dessförinnan är släckta.

Det rörliga kontaktsystemet fortsätter nu sin rörelse tills hjälpkontakterna befinner sig på sina platser i öppningarna mellan de fasta kontakterna, varvid driftläge LS är uppnått.

Kopplingsförloppet under en minska-manöver från driftläget L3 till drift- läget L2 är, som framgår av fig 2, analogt med det ovan beskrivna, men ventilanordningarna tänds i omvänd ordning.

Fig 3 visar ett utförande med två tyristoranordningar T1, T2 per fas där man som skydd vid en eventuell stegkortslutning, pga fel i en tyristor eller i styrkretsarna, anordnat en säkring S i serie med varje tyristor- anordning. Parallellt med varje säkring ligger ett motstånd R. Detta shunt- motstånd tjänar dels till att underlätta säkringens brytning av kortslut- ningsströmmen, dels till att upprätthålla.driften efter det att säkringen löst ut genom att då tjäna som ett konventionellt överkopplingsmotstånd.

Fig H visar prinoipschemat för en lindningskopplare med fyra tyristor- anordningar T1'- TN per fas. Varje tyristoranordning omfattar två anti- parallellkopplade tyristorer.

Mellan huvudkontakten H och var och en av hjälpkontakterna M1 och M2 ligger två parallellkopplade tyristoranordningar T1, T3 resp T2, TH. Av de två tyristoranordningarna i varje sådan parallellkoppling är den ena tyristoranordningen T1, T2 seriekopplad med en säkring S och den andra tyristoranordningen T3, TN seriekopplad med ett motstånd R.

Genom detta arrangemang kan cirkulationsström tillåtas flyta utan att stegkortslutning uppstår. Vidare uppnås, såsom vid utförandet enligt fig 3, att lindningskopplaren inte sätts ur funktion vid ett eventuellt tyristor- haveri. Om någon av säkringarna löser ut pga kortsluten tyristor, övergår lindningskopplaren automatiskt till att arbeta som en konventionell lind- ningskopplare.

Lindningskopplaren enl fig Ä fungerar på följande sätt vid en omkoppling från kontakt K2 till K3 (öka-manöver): 10 15 .äs âšüâfiäi ”t 3 o De rörligafhjälpkontakterna M1 och M2 gör kontakt med de fasta kontakterna K2 resp K3. Stegspänning erhålles då mellan M1 och M2, varvid det elek- troniska styrdonet 3 får matningsspänning. Samtidigt erhålles spänning mellan H ooh M2, varigenom styrlogiken får information om rörelseriktníngen.

Tyristoranordningen T1 får tändsignal men leder ej ström.

Huvudkontakten H lämnar K2 och tyristoranordningen T1 övertar belastnings- strömmen. Kontakten H bryter ljusbågsfritt. Tändsignalen flyttas omedel-_ bart över till tyristoranordningen T3 som övertar strömmen när T1 släcks vid nästa strömnollgenomgång. T3 har tändsignal i 11-1H ms, varefter TÅ tänds. Beroende på i vilket fasläge tändsekvensen startade, kan nu cir- kulationsström flyta via T3, TU och överkopplingsmotstånden R. Cirkula- tionsströmmen upphör när T3 släcks vid nästa strömnoll. Vid låg lastström kan T3 eventuellt släckas före strömnoll av den motriktade cirkulations- strömmen, som då upphör omedelbart.

Tyristoranordningen TÅ har tändsignal i 11-TH ms, varefter T2 tänds och, pga den lägre-inpedansen i den grenen, börjar leda ström omedelbart. T2 ,leder tills huvudkontakten H gör kontakt med K3 och omkopplingen därigenom är genomförd. T2 behåller sin tändsignal tills M2 lämnar K3.

Vid en manöver i motsatt riktning blir förloppet analogt med ovanstående, men tyristoranordningarna tänds i omvänd ordning.

Genom det i fig H visade tyristor- och motståndsarramangemanget erhålles skydd mot kortslutning vid eventuellt återtändande tyristor. Det enda som i ett sådant fall händer är att cirkulationsströmmen fortsätter att flyta ytterligare en halvperiod.

Ett eventuellt tyristorhaveri, oberoende av om orsaken är överström eller överspänning, resulterar i en eller flera kortslutna tyristorer. Ett sådant haveri i någon av tyristoranordningarna T1 eller T2 orsakar ut- lösning av resp säkring. Den parallella tyristorgruppen slås då också ut, om den inte har tändsignal. Slutresultatet blir att lindningskopplaren ~ inte längre bryter ljusbågsfritt, men fortsätter att fungera.

Fig 5 visar principschemat för en lindningskopplare med tre tyristor- anordningar T1-T3 per fas, av vilka T1 och T3 är anordnade parallellt mellan hjälpkontakten M1 och huvudkontakten H, medan T2 är anordnad mellan hjälpkontakten M2 och huvudkontakten H. Tyristoranordningen T1

Claims (4)

10 (en 8302691 ~ læ ~1 nauøzo är seriekopplad med en säkring S, tyristoranordningen T3 är seriekopplad med ett överkopplingsmotstånd R, och tyristoranordningen T2 är seriekopplad med en parallellkoppling av en säkring S och ett motstånd R. Lindningskopplaren enl fig 5 fungerar i princip på samma sätt som den i fig H visade. Vid en omkoppling från kontakt K2 till K3 (öka-manöver) är händelseförloppet följande: a) Hjälpkontakterna M1 och M2 går in på de fasta kontakterna K2 resp K3. Matningsspänning till styrelektroniken erhålles därvid mellan M1 och M2. Tyristoranordningen T1 får tändsignal. b) Huvudkontakten H bryter ljusbågsfritt från K2, och tyristoranordningen T1, som redan har tändsignal, börjar leda. Tändsignal ges därefter till tyristoranordningen T3, medan tändsignalen till T1 borttages. Vid nästa strömnollgneomgång kommuterar belastningsströmmen över från T1 till T3. c) Tändsignal ges till T2, varvid cirkulationsström uppstår. Tändsignalen till T3*borttages och T3 slocknar vid nästa strömnollgenomgång. d) Huvudkontakten H går in på.denfasta kontakten K3, varvid tyristoranord- ningen T2, som fortfarande har tändström, slocknar. Lindningskopplaren enligt fig 5 ger samma fördelar som den i fig 4 visade, och den blir dessutom billigare, eftersom antalet tyristorer är mindre. Pga den osymmetriska uppbyggnaden hos lindnignskopplaren enl fig 5 blir dock styrkretsarna något mera komplicerade. PATENTKRAV

1. Lindningskopplare av brytväljartyp innehållande ett flertal längs en bana (1) anordnade fasta kontakter (K1, K2, K3) elektriskt isolerade från varandra och avsedda för anslutning till en reglertransformators uttag, samt en rörlig kontaktbärare (2), på vilken en huvudkontakt (H) och två på var sin sida om huvudkontakten anordnade hjälpkontakter (M1, M2) är monterade för samverkan med de fasta kontakterna, k ä n n e t e c k n a d därav, att mellan huvudkontakten (H) och var och en av de två hjälpkon- takterna (M1, M2) anordnats minst en i båda riktningarna styrbar ventil- anordning (T1, T2), varvid ventilanordníngarna (T1, T2) med tillhörande Styrkfetsav (3)är monterade på den rörliga kontaktbäraren (2) och är strdm- förande endast vid omkoppling mellan olika transformatoruttag. &ä02sa1-A -v-n 8

2. Lindningskopplare enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att ventilanordningannag “ (T1, T2) styrkretsar (3) är anslutna mellan de rörliga hjälpkontakterna (M1, M2) för utnyttjande av trans- formatorns-stegspänning'för matning av styrkretsarna, varvid lindnings- kooplarens fasta och rörliga kontakter är så anordnade i förhållande till varandra, att matningsspänningen finns tillgänglig minst'5 ms innan första _ tyristorn skall tändas. f

3. Lindningskopplare enligt patentkrav 1 eller 2, ,k ä'n n e t e c k n a d därav, att i förbindelsen mellan varje hjälpkontakt (M1, M2) och huvud- kontakten (H) är anordnad en säkring (S) i serie med en av nämnda ventil- anordningar (T1, T2), varvid parallellt med säkringen är anordnat ett mot- stånd (R) som är dimensionerat för att tjäna som överkopplingsmotstånd efter en eventuell utlösning av säkringen (É). '

4. Lindningskopplare enligt patentkravf3, k ä n n e t evo k n a d därav, att i förbindelsen mellan åtminstone den ena av hjälpkontakterna (M1, M2) och huvudkontakten (H) anordnats tvâ parallellkopplade ventil- anordningar (T1, T3), varvid nämnda säkring (S) är seriekopplad med den ena ventilanordningen (T1) con nämnda motstånd (R) med den andra (T3).