DE1918606B2

DE1918606B2 - Stufenschalter fuer regeltransformatoren

Info

Publication number: DE1918606B2
Application number: DE19691918606
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing 8411 Zeitlarn Matzl
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen Gebruder Scheubeck KG, 8400 Regensburg
Priority date: 1969-04-12
Filing date: 1969-04-12
Publication date: 1972-01-27
Also published as: DE1918606A1; FR2039107A5; GB1270211A; US3579092A; BE748798A; SE352770B; AT297862B; CH506173A

Description

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Die Ausführung des Stufenschalters nach der jeweiis mit einem Hauptkontakt 13 bzw. 15 der beweg-

Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn die Steuer- liehen Kontaktglieder 11 bzw. 12 verbunden. Die

baren Halbleiterventile des Lastumschalters zwei Hilfskontakte 14 und 16 der beweglichen Kontakt-

Slromkreise bilden, die im stationären Zustand des glieder 11 bzw. 12 sind über Leitungen 23 bzw. 24

Stufenschalters parallel liegen. Dadurch wird der 5 mit der Primärwicklung je eines Steuertransformators

Laststrom im stationären Zustand des Stufenschalters 25 bzw. 26 verbunden. Da die Primärwicklungen dieser

in jedem Stromkreis halbiert, und nur in der ganz Steuertransformatoren 25 und 26 über die Leitungen

kurzen Zeit der Umschaltung sind die Halbleiterventile 21 und 22 auch mit den Hauptkontakten 13 und 15

eines Stromkreises voll belastet, so daß entsprechend der beweglichen Kontaktglieder Il und 12 verbunden

kleinere steuerbare Halbleiterventile verwendet werden io sind, liegt an den Steuertransformatoren 25 und 26

können. im stationären Zustand des Stufenwählers W jeweils

Eine weitere zweckmäßige Ausführung eines Stufen- die Stufenspannung des Transformators Tr an.
■ciuilters besteht darin, daß parallel zu jeder Anti- Der Steuerstromkreis wird von den Steuertransparallelschaltung der steuerbaren Halbleiterventile je formatoren 25, 26 über die Widerstände 27, 28, die ein Spannungserfassungsgerät liegt, welche über 15 Brückengleichrichter 29, 30 und die Zenerdiode 31 Brückengleichrichter je ein UND-Gatter des Steuer- gespeist. Der Steuerstromkreis besteht im wesentstromkreises steuern. liehen aus der Kippstufe 32. den UND-Gattern 33

Durch die Ausbildung des Stufenschalters nach der und 34 und den Impulsgene.. Uoren 35, 36.

Irfmdung wird erreicht, daß die von der Stufen- Parallel zu den Anti Parallelschaltungen steuerbarer

spannung abgeleitete Stromversorgung des Steuer- 20 Halbleiterventile 17, 18 bzw. 19, 20 liegen Spannungs-

siromkreises niemals unterbrochen wird, auch wenn erfassungsgeräte 41, 42. Sie steuern über die Brücken-

vide parallelliegende Stromkreise des Lastumschalters gleichrichter 43 und 44 die UND-Gatter 33 bzw. 34

gleichzeitig stromführend sind, so daß jederzeit eine un.! zeigen dabei an, ob der Stromkreis St₁ oder St₂

störungsfreie Umschaltung des Lastumschalters vor- gerade sperrt.

genommen werden kann. Dies ist die Voraussetzung 25 Die Steuerwalze 50 besitzt einen Schleifkontakt 51,

für eine Schaltweise, bei welcher auf die bisher ver- der wechselweise auf den Kentaktbahnen 52, 53, 54

wendeten mechanischen Dauerhauptkontakte ver- und 55 schleift. Dieser Schleifkontakt 51 ist mit dem

richtet wird, wodurch nicht nur diese Kontakte, Antrieb der beweglichen Kontaktglieder 11 und 12

sondern auch die hierfür erforderlichen Antriebsmittel des Stufenwählers W gekuppelt. Die Steuerwalze 50

eingespart werden. 30 gibt erstens Steuersignale an die UND-Gatter 33

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der bzw. 34 und zweitens Steuersignale an die Eingänge E₁

Erfindung dargestellt. Es zeigt bzw. E, der Kippstufe 32, wobei deren Ausgangs-

F i g. 1 ein Schaltbild des Stufenschalters mit der klemmen A₁ und A₂ mit den Eingangsklemmen E₂

Steuerschaltung und einer schematischen Darstellung der UND-Gatter 33 bzw. 34 verbunden sind. Die

des Stufenwählers, 35 Widerstände 56, 57, 58, 59 dienen zur ^vorbelastung

F i g. 2 bis 6 die verschiedenen Schaltstellungen des der Steuerwalze 50. Die Dioden 60, 61. 62, 63 vor

StufenwäMers beim Umschaltvorgang des Stufen- dem UND-Gatter 33 und die Dioden 64, 65, 66, 67

schallers und vor dem UND-Gatter 34 dienen zur Entkoppelung

F i g. 7 die mechanische Steuerwalze mit den den der verschiedenen Steuerbefehle. Die Ausgangs-

Schaltschritten des Stufenwählers entsprechenden 40 klemmen A₁ der UND-Gatter 33, 34 speisen je nach

Schaltschritten. Freigabe über Impulsgeneratoren 35, 36 jeweils die

Der Stufenschalter besteht aus dem Lastumschalter L Thyristoren 17, 18 bzw. 19, 20 des Stromkreises St₁

und dem Stufenwähler W, der an den Anzapfungen //, bzw. St₂.

JJ. C, D der Stufenwicklung des Transformators Tr An Hand einer Umschaltung soll die Anordnung

«ngeschlossen ist. Die Anzapfungen A, B, C, D sind 45 des Stufenschalters nach der Erfindung näher erläutert

mit den feststehenden Kontakten //,, #,, C₁, D₁ einer werden:

Schaltebcne des Stufenwählers und gleichzeitig mit den Ausgangspunkt für die Umschaltung ist die Stellung feststehenden Kontakten A₂, B₂, C₂, D₂ einer zweiten des Stufenwählers W nach Fig. 2, die auch der Schaltebene des Stufenwählers W verbunden. Die Stellung des S tu fen Wählers W nach F ig. !entspricht, feststehenden Kontakte /(,, B_u C₁, D₁ der einen 5^> Die beweglichen Hauptkentakte 13 und 15 geben tbene sind über je eine Leitung 10 mit den fest- mit den feststehenden Kontakten B₁ und B₂ Kontakt, •teilenden Kontakten A₂, B₂, C₂, D₂ der anderen Ebene Der bewegliche Hilfskontakt 14 steht mit dem festleitend verbunden. Der Stufenwähler W ist weiterhin stehenden Kontakt C, in Verbindung. Der Steuermit zwei beweglichen Kontaktgliedern II, 12 ver- transformator 25 erhält deshalb über die Leitungen 21, •chen, die jeweils aus zwei mechanisch gekuppelten 55 23 die Stufciiipaniuing, die zwischen den Anzapfungen Haupt- und Hilfskontaklen 13. 14 und 15, 16 bestehen B und C der Regelwicklung des Transformators Tr und in den gleichen beiden Schaltebenen der fest- ansteht. Der bewegliche Hilfskontakt 16 des Stufenstehenden Kontakte A₁, B_u C₁, D₁ bzw. A₂, B₂, C_a, D₂ Wählers steht mit dem feststehenden Kontakt A_% in liegen. Die beweglichen Haupt- und Hilfskontakte 13, Verbindung. Der Steuertransformator 26 erhält de3-14 bzw. 15, 16 sind in einem solchen Abstand von- 60 halb über die Leitungen 22, 24 eine Stufenspannung, einander starr gekuppelt, daß sie gleichzeitig auf zwei die zwischen den Anzapfungen A und B der Stufenbenachbarten feststehenden Kontakten, z. B. B₁, C₁ wicklung des Transformators Tr ansteht. Beide Steuerbzw. A₂, B₂, je eine; Schaltebene aufliegen können. transformatoren 25, 26 speisen aber parallel in den

Der Lastumschalter L besteht aus zwei parallel- Steuerstromkreis.

liegenden Stromkreisen St₁ und St₂, die wiederum aus 65 Der Schleifkontakt 51 der Steuerwalze 50 gibt zu

Antiparallclschaltungfcw steuerbarer Halbleiterventilc diesem Zeitpunkt t₀ Kontaktverbindung zwischen

(Thyristoren) 17, 18 und !9, 20 bestehen. Die beiden den Kontaktbahnen 52 und 53. Die Widerstände 58,

Stromkreise 5Z₁ und St₃ sind über Leitungen 21, 22 59 erhalten dadurch Suannuna und ebenso die

Eingänge E_x und E₂ beider UND-Gatter 33 und 34. Sobald beide Eingänge der UND-Gatter Spannung erhalten, führen auch deren Ausgänge A_x Spannung, die Impulsgeneratoren 35 und 36 werden freigegeben und zünden beide Stromkreise St_x und St₂ des Lastumschalter L, die somit in Parallelschaltung den Laststrom von der Anzapfung 3 der Stufenwicklung des Transformators Tr über die Ableitung Y an die Last führen.

Kommt nun ein Befehl zur Umschaltung des Stufenschalters beispielsweise von der Anzapfung B nach der Anzapfung C, so beginnt sich das bewegliche Kontaktglied 12 mit seinen Haupt- und Hilfskontakten 15 und 16 in Richtung auf den festen Kontakt C₂ bzw. S₂ zu bewegen (F i g. 3).

Dabei wird die Versorgung des Steuerstromkreises über den Steuertransformator 25 aufrechterhalten. Mit der Bewegung des Stufenwählers W beginnt sich auch der Schleifkontakt 51 der Steuerwalze 50 entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Dabei verläßt der Schleifkontakt 51 die Kontaktbahn 53 (Stellung Z₁). Dadurch wird der Impulsgenerator 35 über das UND-Gatter 33 nicht mehr freigegeben, also gesperrt. In der Stellung /₂ des Schleifkontaktes 51 der Steuerwalze 50 ist der bewegliche Hauptkontakt 15 und auch der bewegliche Hilfskontakt 16 des Stufenwählers weiterhin offen. Der Schleifkontakt 51 gibt jetzt aber sowohl mit der Kontaktbahn 52 als auch mit der Kontaktbahn 55 Kontakt, wodurch der Widerstand 56 und der Eingang E₂ der Kippstufe 32 Spannung erhalten und dadurch die Kippstufe in jene Schaltstellung gebracht wird, in welcher ihre Ausgangsklemme A_x Spannung führt und somit auch der Eingang E₁ des UND-Gatters 34.

In P i g. 4 ist der Stufenwähler W in eine Schaltstellung gekommen, bei welcher der bewegliche Hauptkontakt 15 auf dem feststehenden Kontakt C₂ und der bewegliche Hilfskontakt 16 auf dem feststehenden Kontakt B₂ aufsitzt. Der Stromkreis St₁ des Lastumschalter führt weiterhin Laststrom, während am Stromkreis St₂ die Stufenspannung zwischen den Anzapfungen B. C der Stufenwicklung des Transformators Tr anliegt und der Transformator 42 dadurch über den Brückengleichrichter 44 ein Gleichspannungssignal an den Eingang E₁ des UND-Gatters 34 gibt. Somit liegt an beiden Eingängen E₁ und E₂ des UND-Gatters 34, auch ohne der Steuerspannung über die Steuerwalze 50, Spannung an, und der Schleifkontakt 51 der Steuerwalze 50 kann bei seiner weiteren Drehung die Kontaktbahn 52 verlassen (Stellung /₃). Von diesem Zeitpunkt an bis zum Auflaufen des Schleifkontaktes 51 auf die Kontaktbahn 53 (Stellung /.,") verläuft die Umschaltung so, daß im ersten folgenden Nulldurchgang des Laststromes nach dem Auflaufen des Schleifkontaktes 51 auf die Kontaktbahn 54 die Umschaltung des Laststromes von dem Stromkreis St_x auf den Stromkreis St₂ des Lastumschalters und damit von der Anzapfung B auf die Anzapfung C der Stufenwicklung des Transformators Tr erfolgt. Die Kippstufe 32 gibt jetzt über ihren Ausgang A₂ Spannung an den Eingang E₂

ίο des UND-Gatters 33. Gleichfalls erhält der Eingang E_x des UND-Gatters 33 über den Transformator 41 und den Brückengleichrichter 43 Spannung, da jetzt die Stufenspannung am Stromkreis St_x anliegt.

Bei der weiteren Drehung des Schleifkontaktes 51 der Steuerwalze 50 läuft im Zeitpunkt /₄ der Schleifkontakt 51 auf die Kontaktbahn 53 auf, wodurch das UND-Gatter 33 an seinen Eingängen E_x und E₂ zusätzlich Spannung erhält. Da der Schleifkontakt 51 bis zur Rückkehr in seine Ausgangslage t₀ die Kontaktbahn 53 dauernd berührt, bleibt auch der Stromkreis St₂ unabhängig vom weiteren Schaltablauf stromführend.

Während sich der Schleifkontakt 51 weiter von Stellung t_x nach t_s bewegt, öffnet das Kontaktglied 11 mit den beweglichen Haupt- und Hilfskontakten 13 und 14 Seine Kontaktstellung und bewegt sich in Richtung der feststehenden Kontakte C₁ und D₁ des Stufenwählers (Fig. 5). Die Versorgung des Steuerstromkreises geschieht jetzt über den Steuertransformator 26. Im Zeitpunkt C₅ der Steuerwalze 50 läuft der Schleifpunkt 51 wieder auf die Kontaktbahn 52 auf. Dadurch gibt das UND-Gatter 34 den Impulsgenerator 36 frei, so daß dieser Zündimpulse an den Stromkreis St_x liefert. Sobald das Kontaktglied H mit den beweglichen Haupt- und Hilfskontakten 13.14 auf die festen Kontakte C₁ und D₁ aufläuft (F i g. 6). wird der Stromkreis St₁ stromführend, und die Stromkreise St₁ und St₂ des Lastumschalters teilen sich den Laststrom, der von der Anzapfung C der Stufenwicklung über die Ableitung Y fließt. Der Schleifkontakt 51 verharrt in seiner ursprünglichen Ausgangslage f₀ und ist für eine weitere Umschaltung bereit. Geschieht diese Umschaltung in Richtung der Anzapfung D der Stufenwicklung, so wiederholt sich der eben beschriebene Verlauf. Soll die Umschaltung jedoch zurück in Richtung der Anzapfung B erfolgen, so dreht sich der Schleifkontakt im entgegengesetzten Drehsinn und die beweglichen Kontaktglieaor 11 und 12 bewegen sich so, daß zuerst das Kontaktglied 11 und dann das Kontaktglied 12 in Richtung dei Anzapfung B der Stufenwicklung schaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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tv

1999

Claims

1 2 Es sind Anordnungen zur Lastumschaltung der Patentansprüche: Stufenwicklung von Regeltransformatoren mit steuer baren Halbleiterventilen, wie Thyristoren oder Triacs,

1. Stufenschalter für Regeltransformatoren mit bekannt, bei denen aber nur selten auf die Bereitim Lastumschalter angeordneten, auch im static- 5 stellung der Speisespannung für die Steuerung der nären Zustand ohne Dauerhauptkontakt den Last- Halbleiterventile eingegangen wird. Da der Stufenstrom führenden Antiparallelschaltungen Steuer- schalter meistens auf einem Potential gegenüber Erde barer Halbleiterventile, deren Zündimpulse über liegt, wird eine Steuerspannungsversorgung über einen Steuerstromkreis von der Stufenspannung einen Isoliertransformator erforderlich. Die hierbei ableitbar sind, und mit einem Stufenwähler, dessen io entstehenden VerschiebungsstrOme über die Kapazifeststehende Kontakte mit den jeweiligen An- täten des Transformators, welche die Steuerung zapfungen der Stufenwicklung des Transformators ungünstig beeinflussen können, sowie die Beanspruverbunden sind, d a d u r c h gekennzeich- chung eines entsprechenden Raumes bei größeren net, daß der Stufenwähler (W) für die An- Potentialunterschieden zwischen Schalter und Erde zapfungen (A, B, C) der Stufenwicklung zwei 15 lassen es jedoch ratsam erscheinen, die Spannungs-Schaltebenen besitzt mit je einem feststehenden Versorgung der Steuerung direkt oder indirekt von der Kontakt (,-J₁, S₁, C₁ bzw. A₂, B₂, C₂), von denen jeweiligen Stufenspannung abzuleiten. Hierfür ist es jeweils die be^;den einer Anzapfung (A bzw. B bekannt (belgische Patentschrift 612 572), die Stufenbzw. C) miteinander galvanisch verbunden sind, spannung über den freien Wählerkontakt vor einer und mit je einem beweglichen Kontaktglied (11 bzw. 20 Umschaltung an den Lastumschalter zu legen. Nach 12), welches aus je einem miteinander mechanisch erfolgter Umschaltung wird dabei der nicht stromgekuppelten Hauptkontakt (13 bzw. 15) und Hilfs- führende Wählerkontakt jedoch geöffnet, so daß die kontakt (14 bzw. 16) besteht, wobei jedes Kontakt- Versorgung des Steuerstromkreises nur während der glied (11, 12) in seiner Schaltebene auf die fest- Umschaltung gewährleistet ist.

stehenden Kontakte (A₁, B₁, C₁ bzw. A₂, B₂, C₂) 25 Weiterhin ist du.ch die deutsche Auslegeschrift zweier benachbarter Anzapfungen (Λ, B bzw.B, C) 1249 398 eine Versorgung der Steuergeräte eines der Stufenwicklung in der gleichen Schaltebene Stufenschaltcrs bekanntgeworden, bei welchem die aufschaltet und dabei gleichzeitig mit der Stufen- Anzapfungen der Regelwicklung in drei Ebenen wahl die jewei.- zwischen den zwei mechanisch gelegt werden, und stets je ein Wählerkontakt pro gekuppelten Haupt- und Hilfs'-ontakten (13, 14 30 Schaltebene vorhanden ist, wobei mindestens zwei bzw. 15, ?6) einer Schaltebene liegende Stufen- Hauptwählerkontakte immer geschlossen und alle spannung an einen Steuertransfo mator (25 bzw. drei Wählerkontakte für den vollen Laststrom ausge-26) zur Speisung des Steuerstromkreises anlegt. I^gt sein müssen. Dadurch sind bei Verwendung

2. Stufenschalter nach Anspruch 1, dadurch steuerbarer Gleichrichter dann drei Paare antiparallelgekennzeichnet, daß der Steuerstromkreis eine 35 geschalteter Thyristoren erforderlich, und außerdem mechanische Steuerwalze (50) enthält, die mit einem müssen drei Trennschalter den Thyristoren-Strom-Antrieb der beweglichen Kontaktglieder (11, 12) kreisen vorgeschaltet werden. Danach wird aber die des Stufenwählers (W) gekuppelt ist. Schaltung erheblich verteuert.

3. Stufenschalter nach Anspruch 1 oder 2, Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, bei einem dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren 4° Stufenschalter der oben beschriebenen Art eine Halbleiterventile (17, 18 und 19, 20) des Last- kontinuierliche Versorgung der Steuergeräte für die Umschalters zwei Stromkreise (Sf₁ und St₂) bilden, Thyristoren in einfachster Weise bei geringstem Eindie im stationären Zustand des Stufenschaltcrs satz von Thyristoren und Hilfsschaltern zu ermöglichen, parallel liegen. Erreicht wird dies dadurch, daß erfindungsgemüß der

4. Stufenschalter nach einem der Ansprüche 1 45 Stufenwähler für die Anzapfur gen der Stufenwicklung bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu zwei Schaltebenen besitzt mit je einem feststehenden jeder Antiparallelschalturig der steuerbaren Halb- Kontakt, von denen jeweils die beiden einer Anzapfung leiterventile (17,18 und 19, 20) je ein Spannungs- miteinander galvanisch verbunden sind, und mit je erfassungsgerät (41 bzw. 42) liegt, welche über einem beweglichen Kontaktglied, welches aus je Brückenglcichrichtcr (43 bzw. 44) je ein UND- 50 einem miteinander mechanisch gekuppelten Haupt-Gatter (33 bzw. 34) des Stcuerstromkreises steuern. kontakt und Hilfskontakt besteht, wobei jedes

Kontaktglied in seiner Schaltcbene auf die feststehenden Kontakte zweier benachbarter Anzapfungen

der Stufenwicklung in der gleichen Schallcbcne auf-

55 schaltet und dabei gleichzeitig mit der Stufenwahl die jeweils zwischen den zwei mechanisch gekuppelten

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stufenschalter Haupt- und Hilfskontakten einer Schaltebene liegende für Regeltransformatoren mit im Lastumschalter Stufenspannung an einen Steuertransformator zur angeordneten, auch im stationären Zustand ohne Speisung des Steuerstromkreises anlegt.
Dauerhauptkontakt den Laststrom führenden Anti- 60 Der Steuerstromkreis besteht dabei in vorteilhafter Parallelschaltungen steuerbarer Halbleiterventile, deren Weise aus bekannten elektrischen Baugruppen und Zündimpulse über einen Steuerstromreis von der einem elektrischen oder mechanischen Befehlsgeber. Stufenspannung ableitbar sind, und mit einem Stufen- Der Befehlsgeber ist dabei beispielsweise ein Magnetwähler, dessen feststehende Kontakte mit den je- band oder eine photoelektrisch arbeitende Lochscheibe, weiligen Anzapfungen der Stufenwicklung des Trans- 65 In einer zweckmäßigen Ausführung enthält der Steuerformators verbunden sind. Durch diesen Stufenschalter Stromkreis eine mechanische Steuerwalze, die mit einem wird ein lichtbogenfreies Umschalten des Laststromes Antrieb der beweglichen Kontaktglieder des Stufenerreicht. Wählers gekuppelt ist.