NL1000914C2 - Werkwijze en inrichting voor continue instelling en regeling van een transformatoroverzetverhouding, alsmede transformator voorzien van een dergelijke inrichting. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor continue instelling en regeling van een transformatorover. zetverhouding, alsmede transformator voorzien van een dergelijke inrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het binnen een bepaald instelgebied instellen van de overzetverhouding tussen de primaire en de secundaire wikkeling van een vermogenstransformator met ten minste een van 5 aftakkingen voorziene regelwikkeling.

In netten voor de distributie van elektrische energie wordt gebruik gemaakt van netdelen met verschillende spanningsniveaus die onderling in het algemeen zijn gekoppeld d.m.v. transformatoren waarvan de overzetverhouding tussen de spanning 10 aan de primaire zijde en de spanning aan de secundaire zijde binnen bepaalde grenzen in stappen regelbaar of instelbaar is door ten minste één van de wikkelingen van de transformator uit te rusten met aftakkingen welke door middel van een schakelin-richting gekozen kunnen worden.

15 Afhankelijk van de gewenste transformatortoepassing kan sprake zijn van een regeling of instelling van de overzetverhouding in één of meer stappen onder belasting door middel van regelschakelaars of een semi-permanente instelling van de overzetverhouding in één of meer stappen in uitgeschakelde 20 toestand van de transformator door middel van aftakschakelaars. Regeling of instelling van de overzetverhouding van de transformatoren in het distributienet is noodzakelijk om bij uiteenlopende belastingssituaties van zowel kortdurende als langdurige aard op de afnamepunten bij de verbruikers van de elektri-25 sche energie een bepaald spanningsniveau binnen vastgestelde grenzen te kunnen garanderen.

Uit metingen en berekeningen is gebleken dat, bij de huidige transformatorregel- en instelmogelijkheden, de span-ningsspreiding in stedelijke netten ca. 7% van de nominale 30 spanning bedraagt, terwijl in landelijke netten sprake is van een spanningsspreiding van ca. 14%. Daarnaast blijkt de gemiddelde spanning over alle afnamepunten 2% tot 4% hoger te zijn dan de nominale waarde. Hierdoor treden in de transformatoren 1000914.

- 2 - onnodige verliezen op en hebben de verbruikers gemiddeld een te hoog verbruik.

De oorzaak van de spanningsspreiding in de distributienetten ligt, gezien vanaf de opwekkingszijde naar de afname-5 zijde, in de cumulatieve effekten van spanningsverliezen over het middenspanningsnet, de laagspanningstransformator en het laagspanningsnet, waarbij ook de stappenregeling van de midden-spanningstransformator en een niet nauwkeurig in te stellen stroombeïnvloeding een rol spelen. Daarnaast geven ongelijk 10 belaste kabelstrengen of decentrale energieopwekking aanleiding tot spanningsverschillen in het net.

De uitvinding beoogt op eenvoudige en goedkope wijze in de eerste plaats een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarmee de instelling van de spanning in 15 de distributienetten ten opzichte van de stand van de techniek aanzienlijk nauwkeuriger en sneller, en bovendien onder belasting kan plaatsvinden. Daartoe is de werkwijze volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat voor het verkrijgen van een binnen het instelgebied in hoofdzaak continu instelbare trans-20 formatoroverzetverhouding gedurende een gedeelte van een periode van de wisselspanning van de transformator een eerste aftakking wordt ingeschakeld en gedurende een ander gedeelte van de periode van de wisselspanning een tweede aftakking wordt ingeschakeld. Aldus zijn tijdens een periode van de wisselspan-25 ning twee aftakkingen afzonderlijk in bedrijf, en vloeit de stroom door één van de aftakkingen al naar gelang de tijdsduren van inschakeling van de betreffende aftakkingen. Er zij opgemerkt dat genoemde tijdsduren van inschakeling ook (nagenoeg) gelijk aan nul kunnen zijn.

30 Met de verbeterde spanningsregelmogelijkheden onder belasting die dankzij deze werkwijze worden verkregen, kan de overzetverhouding van een van aftakkingen voorziene transformator nauwkeurig en zeer snel zodanig worden ingesteld, dat met name op de afnamepunten van het distributienet bij benadering 35 de nominale spanning heerst. Hiermee zullen de transformatoren t.o.v. de tot nog toe gebruikelijke regelmogelijkheden zonder verhoogde spanning bedreven kunnen worden; dit resulteert derhalve in een gemiddelde spanningsverlaging van 2% tot 4% 1000914.

- 3 - t.o.v. de huidige situatie. De nullastverliezen van een transformator zullen daarmee, afhankelijk van de spanningsafhanke-lijkheid van de nullastverliezen van de transformator, ca. 5% tot 9,5% lager worden.

5 Bij het afnamepunt van de elektrische energie heeft de spanningsverlaging een energiebesparing tot gevolg, die uitgaande van metingen in een Nederlands distributienet en van het EPRI Rapport EL-3591 "The Effects of Reduced Voltage on the Operation and Efficiency of Electric Systems", Volume 1, 10 Project 1419-1, Juni 1984, bij 2% gemiddelde spanningsverlaging ca. 1,8% bedraagt, en bij 4% gemiddelde spanningsverlaging ca. 3,6% bedraagt. Voor zowel de beheerder van het distributienet waarvan de transformatoren deel uitmaken, als voor de verbruikers van de elektrische energie zijn derhalve aanzienlijke 15 besparingen te realiseren.

Daarnaast nemen de afwijkingen van de nominale spanning over een willekeurige tijdsperiode af.

Voorts zijn voor het distributiebedrijf grote indirek-te besparingen mogelijk bij de bedrijfsvoering en de netconfi-20 guratie van het midden- en laagspanningsnet.

T.a.v. de spanningsregeling in stations kunnen spanningsproblemen in netten met verschillend belaste middenspan-ningsstrengen opgelost en beheerst worden.

T.a.v. de netconfiguratie geldt dat middenspannings-25 netten over een veel grotere afstand kunnen worden bedreven, omdat transformatorvoeding onafhankelijk van het spanningsver-lies van het middenspanningsnetdeel kan plaatsvinden. Hierdoor zijn besparingen op netconfiguraties op spanningsniveaus van 150 kV, 50 kV, 25 kV en 10 kV mogelijk.

30 Tevens kunnen kabeldoorsneden verkleind worden, daar het spanningsverlies niet meer maatgevend is als ontwerpcrite-rium voor het net; uitsluitend de transportcapaciteit geldt dan nog als ontwerperiterium.

In verband met de teruglevering van energie kunnen 35 besparingen worden gerealiseerd doordat aparte transformatoren voor levering en afname van energie niet meer noodzakelijk zijn, aangezien de spanning met de werkwijze volgens de uitvinding regelbaar is ongeacht de richting van het vermogen.

1000914.

- 4 -

Tenslotte zij opgemerkt, dat bij parallelbedrijf van transformatoren door de spanningsregeling vermogensverdeling zeer goed ingesteld kan worden ongeacht een verschil in kortsluitimpedantie van de parallelwerkende transformatoren.

5 Bij voorkeur geschiedt het schakelen tussen de eerste resp. tweede aftakking in de werkwijze volgens de uitvinding in pulsbreedtemodulatie. Hiermee kan een goede compensatie van harmonische spanningen worden verkregen. De opgewekte harmonische stromen en spanningen hebben frequenties die uitsluitend 10 oneven veelvouden van de basisfrequentie (gebruikelijk: 50 of 60 Hz) zijn. Indien de frequentie van de pulsbreedtemodulatie ten minste een orde van grootte hoger is dan de frequentie van de wisselspanning of van de te compenseren harmonische spanning of stroom, wordt een gecorrigeerde spanning of stroom verkregen 15 waarvan de grondfrequentie gelijk is aan de basisfrequentie van de wisselspanning. Bovendien wordt door het variëren van de pulsbreedte een eenvoudig regelbare spanning verkregen, waarvan de waarde in hoofdzaak evenredig is met de verhouding van de tijdsduren van inschakeling van de eerste resp. tweede aftak-20 king.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm geschiedt het schakelen tussen de eerste resp. tweede aftakking in de werkwijze volgens de uitvinding met behulp van fasebesturing, d.w.z. het inschakelen van een aftakking bij een bepaalde 25 fasehoek, ook wel fase-aansnijding genoemd. Het spanningsniveau van de regelwikkeling varieert met de keuze van de fasehoek. De uitschakeling van een fase vindt in het geval van toepassing van eenzijdig geleidende schakelaars plaats door natuurlijke commutatie op het moment van een nuldoorgang van de stroom.

30 De uitvinding beoogt vervolgens een inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen voor het bereiken van de eerdergenoemde doelen. Deze inrichting is daartoe gekenmerkt door: een aantal van een eerste en een tweede aansluiting voorziene, met behulp van stuursignalen eenzijdig of 35 tweezijdig in geleiding te brengen elektronische schakelaars, waarvan de eerste aansluitingen zijn bestemd om elk te worden verbonden met een aftakking van de regelwikkeling, en de tweede aansluitingen zijn bestemd om te worden verbonden met de eerste 10 00 9 1 4.

- 5 - of de tweede aansluiting van althans één andere schakelaar; en een besturingsinrichting voor het zodanig leveren van de stuursignalen aan de schakelaars, dat voor het verkrijgen van een binnen het instelgebied in hoofdzaak continu instelbare 5 transformatoroverzetverhouding gedurende een gedeelte van een periode van de wisselspanning van de transformator een eerste aftakking wordt ingeschakeld en gedurende een ander gedeelte van de periode van de wisselspanning een tweede aftakking wordt ingeschakeld, waarbij de verhouding van de tijdsduren van 10 inschakeling van de eerste resp. tweede aftakking afhankelijk is van de waarde van een aan de besturingsinrichting toegevoerd transformatoroverzetverhoudingsbesturingssignaal. Een dergelijke schakelinrichting vervangt de conventionele, mechanisch werkende regelschakelaar of aftakschakelaar, en stelt de 15 beheerder van de bijbehorende transformator in staat, de transformatoroverzetverhouding snel, nauwkeurig en in hoofdzaak continu in te stellen.

Met de werkwijze en de schakelinrichting volgens de uitvinding zijn een aantal nieuwe besturingsmogelijkheden 20 binnen bereik gekomen, zoals: - compensatie van harmonische spanningen. Aannemende dat de regelwikkeling van de transformator zich aan de primaire zijde bevindt, kan de schakelinrichting volgens de uitvinding zodanig worden bestuurd, dat een harmonische spanningsvervor- 25 ming aan de primaire zijde niet aan de secundaire zijde aanwezig is, zodat de secundaire spanning in hoofdzaak een sinusvorm heeft; - compensatie van harmonische stromen. Opnieuw aannemende dat de regelwikkeling van de transformator zich aan de 30 primaire zijde bevindt, kan een schakelinrichting volgens de uitvinding zodanig worden bestuurd dat, gebruikmakend van een of meer condensatoren, harmonische stromen aan de primaire zijde gecompenseerd kunnen worden, hetgeen resulteert in een in hoofdzaak sinusvormige primaire netstroom. Er zij opgemerkt, 35 dat de compensatie van harmonische stromen niet gelijktijdig met de compensatie van harmonische spanningen kan plaatsvinden; - correctie van asymmetrische spanningen. Indien in het geval van een meerfasentransformator de fasespanningen aan 1000914.

- 6 - de primaire zijde asymmetrisch zijn, kan deze asymmetrie worden gecorrigeerd door de schakelinrichting volgens de uitvinding voor de afzonderlijke fasen verschillend en onafhankelijk van de andere fasen te besturen; 5 - besturing op afstand. Normaal gesproken vindt de regeling van de transformatoroverzetverhouding plaats door het opwekken van een besturingssignaal in een besturing met een gesloten lus, waarbij de referentie voor een te regelen spanning intern wordt opgewekt. Een dergelijke spanningsreferentie 10 kan evenwel ook extern worden opgewekt en op afstand worden toegevoerd aan de schakelinrichting; - parallelschakeling van transformatoren. Met behulp van een geschikte regeling kunnen spanningsverschillen tussen parallelgeschakelde transformatoren geëlimineerd worden. 15 Daartoe kan bijvoorbeeld een meester-slaaf-regeling worden toegepast, waarbij een meester-besturing de spanning van een transformator bestuurt, en een stroominstelling opwekt voor een slaafbesturing van een andere transformator.

Bij voorkeur is de besturingsinrichting van de scha-20 kelinrichting ingericht voor het met behulp van pulsbreedtemo-dulatie inschakelen van de eerste resp. tweede aftakking.

Op voordelige wijze bestaan daartoe de schakelaars elk uit een parallelschakeling van twee tegengesteld in serie geschakelde transistoren en twee tegengesteld in serie gescha-25 kelde dioden, waarbij het verbindingspunt tussen de dioden is verbonden met het verbindingspunt tussen de transistoren. In een praktische uitvoeringsvorm is het genoemde verbindingspunt verbonden met de emitters van de transistoren en met de anoden van de dioden, en zijn de transistoren van het type IGBT.

30 In een andere voorkeursuitvoeringsvorm is de bestu ringsinrichting van de schakelinrichting ingericht voor het met behulp van fasebesturing schakelen tussen de eerste resp. tweede aftakking, waarbij de schakelaars kunnen bestaan uit antiparallel geschakelde thyristoren met natuurlijke commuta-35 tie.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de inrichting volgens de uitvinding ten minste één element dat waarborgt dat de spanning over en de stroom door de elektronische schakelaars 1000914.

- 7 - een bepaalde grenswaarde niet overschrijden, zodat de elektronische schakelaars slechts voor nominale spanningen en stromen geschikt behoeven te zijn. Een dergelijk element kan enerzijds zijn uitgevoerd met een eerste aansluiting die is bestemd om te 5 worden verbonden met een aftakking van de regelwikkeling van de transformator, en met een tweede aansluiting die is bestemd om te worden verbonden met de eerste of de tweede aansluiting van een schakelaar. Anderzijds kan een dergelijk element zijn uitgevoerd met een eerste aansluiting die is bestemd om te 10 worden verbonden met de eerste aansluiting van een schakelaar, en met een tweede aansluiting die is bestemd om te worden verbonden met de tweede aansluiting van de schakelaar. Voorbeelden van bedoelde elementen zijn: een impedantie, een thyristor, een spanningsafhankelijke weerstand en een overspan-15 ningsafleider. In kombinatie met een geschikte besturingsin-richting kan ervoor worden gezorgd dat, in het geval van kortsluiting van de transformator, de kortsluitstroom loopt door het begrenzingselement. Hetzelfde kan gelden voor het geval van inschakeling van de transformator, waarbij stromen 20 optreden die een aantal malen hoger zijn dan de nominale stroom. Voorts kan de schakelinrichting volgens de uitvinding worden gevoed door de vermogenstransformator zelf, bijvoorbeeld vanuit de aftakking die is verbonden met het begrenzingselement. Daarbij geschiedt het inschakelen van de transformator 25 via het element, waarna in de stationaire bedrijfstoestand van de transformator de schakelinrichting in bedrijf wordt gesteld, zodat deze geen afzonderlijke voeding nodig heeft.

De uitvinding heeft mede betrekking op een van tenminste een wikkeling met aftakkingen voorziene transformator met 30 een schakelinrichting zoals boven is beschreven.

De uitvinding wordt in het navolgende meer in detail toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin: fig. 1 een schema van een transformator toont waarvan één wikkeling is voorzien van vier of vijf aftakkingen die zijn 35 verbonden met een schakelinrichting volgens de uitvinding; fig. 2 een alternatief voor de in fig. 1 weergegeven elektronische schakelaar toont; fig. 3 een schema van een andere transformator met een 1000914.

- 8 - van aftakkingen voorziene wikkeling toont; fig. 4 weer een andere transformator met een van aftakkingen voorziene wikkeling toont ter verhoging van het langsregelbereik van de transformator; 5 fig. 5 nog een andere transformator met van aftak kingen voorziene wikkelingen in twee verschillende fasen toont voor langs- en dwarsregeling van een driefasen transformator; fig. 6 een zeer vereenvoudigd vervangingsschema is van een in een net opgenomen transformator; 10 fig. 7 de transformatoruitgangsspanning weergeeft in het geval van pulsbreedtemodulatie volgens fig. 8 in het schema van fig. 6; fig. 8 de bijbehorende spanning over een schakelaar in fig. 6 weergeeft; 15 fig. 9 een regelkarakteristiek bij pulsbreedtemodula tie illustreert; fig. 10 de stroom in het niet-afgetakte deel van de primaire wikkeling van de transformator volgens fig. 6 en de stroom door een aftakking van deze transformator bij fasebestu-20 ring illustreert; en fig. 11 de spanning aan de secundaire zijde en de stroom door een andere aftakking van de transformator volgens fig. 6 bij fasebesturing illustreert.

In de verschillende figuren hebben gelijke verwij-25 zingscijfers betrekking op gelijke komponenten of komponenten met een gelijke functie.

In de navolgende beschrijving is steeds uitgegaan van een eenfase transformatorrepresentatie; het zal duidelijk zijn dat in het geval van een meer fasentransformator de beschreven 30 en weergegeven schakeling in veelvoud aanwezig zal zijn overeenkomstig het aantal fasen.

Fig. 1 toont een fase van een transformator 2, die een primaire wikkeling 4 en een secundaire wikkeling 6 omvat. Er kan bijvoorbeeld sprake zijn van een 400 kVA transformator met 35 een nominale primaire spanning van 10,5 kV en een secundaire spanning van 420 V. De primaire wikkeling 4 is voorzien van aftakkingen 6a, 6b, 6c en 6d, welke elk verbonden zijn met een eerste aansluiting van een paar antiparallel geschakelde 1000914.

- 9 - thyristoren 8a en 10a, 8b en 10b, 8c en 10c resp. 8d en lOd. De andere (tweede) aansluitingen van de paren antiparallel geschakelde thyristoren zijn onderling doorverbonden, en leiden naar een aansluiting 12 van het net. Elk door een streep-puntlijn 5 omsloten paar antiparallel geschakelde thyristoren wordt individueel bestuurd (gesymboliseerd door pijlen 13a-13d) met behulp van een hier niet nader beschreven besturingsinrichting 14 op basis van een aan de besturingsinrichting 14 toegevoerd transformatoroverzetverhoudingsbesturingssignaal Uref. Een 10 werking van de besturingsinrichting zal hierna nog nader aan de hand van fig. 6 tot en met 11 worden beschreven.

De paren antiparallel geschakelde thyristoren volgens fig. 1 werken op basis van natuurlijke commutatie, en zijn derhalve in het bijzonder geschikt voor fasebesturing. In het 15 geval van pulsbreedtemodulatie moet een geforceerde commutatie mogelijk zijn, waarvoor bijvoorbeeld GTO-(Gate Turn Off) elementen kunnen worden toegepast. Ook is het mogelijk in het laatstgenoemde geval gebruik te maken van de in fig. 2 weergegeven parallelschakeling van tegengesteld in serie geschakelde 20 transistoren 16 en 18, en tegengesteld in serie geschakelde dioden 20 en 22, waarbij het verbindingspunt tussen de transistoren 16 en 18 en het verbindingspunt tussen de dioden 20 en 22 onderling verbonden zijn.

In fig. 1 bevindt het van aftakkingen voorziene 25 gedeelte van de wikkeling zich aan een uiteinde van de primaire wikkeling 4. In fig. 3 bevindt het van aftakkingen voorziene gedeelte van een wikkeling 4a van een transformator 2a zich echter meer centraal in de wikkeling. De in fig. 3 en volgende weergegeven schakelaars, zoals de schakelaars 24a, 24b, 24c en 30 24d, zijn voor de eenvoud sterk vereenvoudigd weergegeven, maar omvatten in een werkelijke uitvoering bestuurbare halfgeleiderelementen, zoals de thyristoren in de schakeling volgens fig. l of de transistoren en dioden in de schakeling volgens fig. 2. Ook zijn in fig. 3 en volgende voor de duidelijkheid geen 35 besturingsinrichtingen getoond.

Zowel in fig. 1 als in fig. 3 is met streeplijnen een aftakking 6e resp. 6f weergegeven die is verbonden met een element 26 resp. 28 waarvan de andere zijde (element 26) is 10 00 9 1 1 - 10 - verbonden met de aansluiting 12 of (element 28) is verbonden met de eerste aansluiting van de schakelaar 24a, en welk element dient voor het verminderen van de elektrische spannings- en stroombelasting van de elektronische schakelaars, 5 bijvoorbeeld bij het inschakelen van de transformator en bij kortsluitingen. In dergelijke situaties vloeien hoge tot zeer hoge stromen die door het openen van de schakelaars via het element 26 resp. 28 kunnen vloeien. Ook de spanningsbelasting van de schakelaars blijft dankzij het element voldoende laag. 10 Een element 26 of 28 kan ook parallel geschakeld zijn aan een schakelaar.

De schakelaars zijn uitsluitend in bedrijf tijdens de normale stationaire toestand van de transformator 2 resp. 2a, en niet tijdens inschakelen of kortsluiting van de transforma-15 tor. Dit betekent, dat de elektrische voeding voor de bestu-ringsinrichting voor de schakelaars van de transformator zelf kan worden verkregen, daar uitsluitend energie benodigd is wanneer de transformator in bedrijf is.

De transformator volgens fig. 4 heeft een primaire 20 wikkeling 30 die in feite bestaat uit een serieschakeling van de wikkelingen 4a volgens fig. 3 ter vergroting van het span-ningslangsregelbereik.

In de transformatorschakelingen volgens fig. 1, 3 en 4 is steeds sprake van een zogenaamde langsregeling, d.w.z. een 25 spanningsregeling in één fase. Een kombinatie van een langs- en een dwarsregeling, d.w.z. een gelijktijdige regeling van wikkelingen over verschillende transformatorkernen, is schematisch weergegeven in fig. 5. Transformator 2c volgens fig. 5 bezit een regelwikkeling 32 van een eerste fase, welke in serie 30 is geschakeld met een regelwikkeling 34 van een andere fase.

Fig. 6 toont een transformator 2d met een primaire hoofdwikkeling 36 die een weerstand 38 bezit, en een primair wikkelingsdeel 40 dat een weerstand 42 bezit. De primaire wikkeling 36, 40 heeft aftakkingen 44a en 44b die zijn verbon-35 den met één zijde van schakelaars 46a resp. 46b. De andere zijden van de schakelaars 46a, 46b zijn onderling verbonden, en verbonden met de voedingszijde van een net, dat symbolisch is weergegeven door een spanningsbron 48 en een inductiviteit 50.

10 00 9 14 .

- 11 -

De secundaire wikkeling 52, die een weerstand 54 bezit, is verbonden met een belastingsimpedantie 56, waarover de uit-gangsspanning u2 staat. De spanning over de schakelaar 46a wordt weergegeven met u,.

5 In pulsbreedtemodulatie wordt de schakelaar 46b vanuit de geopende toestand gesloten - en schakelaar 46a vanuit de gesloten toestand geopend - in een ritme dat in principe afgeleid kan worden uit fig. 8. Volgens fig. 8 is de tijdsduur van inschakeling drie tot vier maal zo groot als de tijd 10 gedurende welke de schakelaar 46a geopend is. In het getoonde geval is de frequentie van de pulsbreedtemodulatie (1 kHz) twintig maal zo hoog als de frequentie (50 Hz) van de te moduleren spanning. In de uitgangsspanning u2 van de transformator 2d volgens fig. 7 is duidelijk waarneembaar, dat de 15 spanning tijdens het geopend zijn van schakelaar 46a (overeenkomend met de tijd gedurende welke schakelaar 46b is gesloten) hoger is dan de resterende tijd, waardoor de effectieve waarde van de spanning u2 ligt tussen een waarde die wordt verkregen bij permanente sluiting van schakelaar 46a en permanente 20 sluiting van schakelaar 46b in. Het zal duidelijk zijn, dat door continu variëren van de pulsbreedte de spanning u2 continu gevarieerd kan worden.

Indien de inschakelfaktor d wordt gedefinieerd als de verhouding van de tijdsduur gedurende welke schakelaar 46b is 25 gesloten, tot de schakeltijd van de pulsbreedtemodulatie, bestaat een relatie tussen de verandering van de transformator-uitgangsspanning Au2 en de inschakelfaktor d zoals is weergegeven in fig. 9. De verkregen curve is niet-lineair, wat het gevolg is van het feit dat de toegepaste elektronische schake-30 laars niet ideaal zijn.

Ten behoeve van fig. 10 en 11 is aangenomen dat de schakelaars 46a en 46b in de schakeling volgens fig. 6 worden gevormd door antiparallel geschakelde thyristoren, waarbij de schakelaar 46a wordt gesloten (en schakelaar 46b wordt geopend) 35 op tijdstippen die overeenkomen met fasehoeken α en l80°+a. In fig. 10 en 11 zijn op willekeurige vertikale schalen twee perioden van stroom i, door het niet-afgetakte gedeelte van de primaire wikkeling van transformator 2d volgens fig. 6 getoond, 1000914.

- 12 - alsmede twee perioden van stroom it door schakelaar 46a, stroom ib door de schakelaar 46b, en de secundaire spanning u2. Duidelijk blijkt uit fig. 10, dat op de tijdstippen die overeenkomen met fasehoeken α en 180°+a, de uitgangsspanning u2 stapsgewijs 5 afneemt, en weer stapsgewijs toeneemt na de nuldoorgang van stroom ia door de aftakking die is verbonden met schakelaar 46a, doordat op dat tijdstip schakelaar 46a wordt geopend en schakelaar 46b wordt gesloten. Er zij opgemerkt, dat voor de duidelijkheid de stapsgewijze veranderingen in de uitgangsspan-10 ning u2 geprononceerder zijn weergegeven dan dat zij in werkelijkheid zouden zijn op de weergegeven schaal. Door het wijzigen van de fasehoek a kan de effektieve waarde van de uitgangsspanning u2 binnen een bepaald instelgebied continu ingesteld worden.

15 Tenslotte zij opgemerkt, dat het in de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding niet noodzakelijk is, altijd schakelaars van twee aangrenzende aftakkingen te bedienen. De schakelinrichting kan ook ingericht zijn voor het schakelen tussen de n-de en de m-de aftakking, waarbij n en m positieve 20 natuurlijke getallen zijn waarvan het absolute verschil groter is dan 1. Een dergelijke bedrijfsvoering kan bijvoorbeeld noodzakelijk zijn indien één van de schakelaars van de schakel-inrichting of de besturing daarvan defekt is geraakt, zodat de defekte schakelaar zich voortdurend in geopende toestand 25 bevindt, terwijl de transformator desondanks in bedrijf dient te worden gehouden. Een gewenste spanning kan dan bijvoorbeeld worden ingesteld door te schakelen tussen de eerstvolgende hogere en eerstvolgende lagere aftakking.

1000914.

Claims (16)

1. Werkwijze voor het binnen een bepaald instelgebied instellen van de overzetverhouding tussen de primaire en de secundaire wikkeling van een vermogenstransformator met ten 5 minste een van aftakkingen voorziene regelwikkeling, met het kenmerk, dat voor het verkrijgen van een binnen het instelgebied in hoofdzaak continu instelbare transformatoroverzetver-houding gedurende een gedeelte van een periode van de wisselspanning van de transformator een eerste aftakking wordt inge-10 schakeld en gedurende een ander gedeelte van de periode van de wisselspanning een tweede aftakking wordt ingeschakeld.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het schakelen tussen de eerste resp. tweede aftakking geschiedt in pulsbreedtemodulatie.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de frequentie van de pulsbreedtemodulatie ten minste een orde van grootte hoger is dan de frequentie van de wisselspanning.

4. Werkwijze volgens conclusie l, met het kenmerk, dat het schakelen tussen de eerste resp. tweede aftakking geschiedt 20 met behulp van fasebesturing.

5. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het schakelen plaatsvindt wanneer de transformator zich in hoofdzaak in de stationaire bedrijfstoestand daarvan bevindt, en dat geen aftakking wordt ingeschakeld wanneer de 25 transformator zich in hoofdzaak buiten de stationaire bedrijfstoestand daarvan bevindt.

6. Schakelinrichting voor het binnen een bepaald instelgebied instellen van de overzetverhouding tussen de primaire en de secundaire wikkeling van een vermogenstransformator met ten 30 minste een van aftakkingen voorziene regelwikkeling, gekenmerkt door: een aantal van een eerste en een tweede aansluiting voorziene, met behulp van stuursignalen eenzijdig of tweezijdig in geleiding te brengen elektronische schakelaars, waarvan de 35 eerste aansluitingen zijn bestemd om elk te worden verbonden met een aftakking van de regelwikkeling, en de tweede aanslui- 1000914 - 14 - tingen zijn bestemd om te worden verbonden met de eerste of de tweede aansluiting van althans één andere schakelaar; en een besturingsinrichting voor het zodanig leveren van de stuursignalen aan de schakelaars, dat voor het verkrijgen 5 van een binnen het instelgebied in hoofdzaak continu instelbare transformatoroverzetverhouding gedurende een gedeelte van een periode van de wisselspanning van de transformator een eerste aftakking wordt ingeschakeld en gedurende een ander gedeelte van de periode van de wisselspanning een tweede aftakking wordt 10 ingeschakeld, waarbij de verhouding van de tijdsduren van inschakeling van de eerste resp. tweede aftakking afhankelijk is van de waarde van een aan de besturingsinrichting toegevoerd transf ormatoroverz etverhoud ingsbestur ingss ignaa1.

7. Schakelinrichting volgens conclusie 6, met het ken-15 merk, dat de besturingsinrichting is ingericht voor het met behulp van pulsbreedtemodulatie schakelen tussen de eerste resp. tweede aftakking.

8. Schakelinrichting volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de schakelaars elk bestaan uit een parallelschake- 20 ling van twee tegengesteld in serie geschakelde transistoren en twee tegengesteld in serie geschakelde dioden, waarbij het verbindingspunt tussen de dioden is verbonden met het verbindingspunt tussen de transistoren.

9. Schakelinrichting volgens conclusie 8, met het ken-25 merk, dat de transistoren van het type IGBT zijn.

10. Schakelinrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de besturingsinrichting is ingericht voor het met behulp van fasebesturing schakelen tussen de eerste resp. tweede aftakking.

11. Schakelinrichting volgens conclusie 10, met het ken merk, dat de schakelaars bestaan uit antiparallel geschakelde thyristoren.

12. Schakelinrichting volgens een van de conclusies 6-11, gekenmerkt door ten minste één element voor het zodanig begren-35 zen van de spanning over en de stroom door de elektronische schakelaars, dat een bepaalde spannings- resp. stroomgrenswaar-de niet wordt overschreden, welk ten minste ene element een eerste aansluiting heeft die is bestemd om te worden verbonden 1000914' - 15 - met een aftakking van de regelw ikke ling van de transformator, en een tweede aansluiting heeft die is bestemd om met de eerste of de tweede aansluiting van een schakelaar te worden verbonden.

13. Schakelinrichting volgens een van de conclusies 6-11, gekenmerkt door ten minste één element voor het zodanig begrenzen van de spanning over en de stroom door de elektronische schakelaars, dat een bepaalde spannings- resp. stroomgrenswaar-de niet wordt overschreden, welk ten minste ene element een 10 eerste aansluiting heeft die is bestemd om te worden verbonden met de eerste aansluiting van een schakelaar, en een tweede aansluiting heeft die is bestemd om met de tweede aansluiting van de schakelaar te worden verbonden.

14. Schakelinrichting volgens conclusie 12 of 13, met het 15 kenmerk, dat het element is gevormd door een impedantie, een thyristor, een spanningsafhankelijke weerstand of een overspan-ningsgeleider.

15. Schakelinrichting volgens een van de conclusies 6-14, met het kenmerk, dat deze is bestemd om te worden gevoed door 20 de transformator.

16. Transformator, voorzien van ten minste een regelwikke-ling met aftakkingen, en voorzien van een schakelinrichting volgens een van de conclusies 6-15. 1000914.