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Regeltransformator mit Wicklungsanzapfungen Gegenstand des Patentes
870 728 ist ein Regeltransformator mit Wicklungsanzapfungen und elekel
tromagnetisch beim Stromnulldurchgang betätigten Stullenselbst.-clialtern, die derart
miteinander gekuppelt sind, daß bei Öfinung eines Stufenschalters aleichzeitig ein
benachbarter Stufenschalter geschlossen wird. Hierzu können nach dem Hauptpatent
die -- gensinnigen Stenerspulen benachbarter Stufenschalter beispielsweise
durch von einem WalhIschalter ferngesteuerteKtipplungsschalter miteinander verbunden
werden. Die vGrliegende Erfindun- betrifft e;ne Verbesserung, die es ermölicht,
die lidlie Söhalt-eschwindigkeit, die mit den erwähn;en synchron' betätigten Stufenselbstschaltern
erreicht werden kann, durch eine selbsttätige Steuerung der Kupplungsschalter besonders
gut auszunutzen. Die Erfindung trägt dazu bei, die Pausen zwiischen mehreren aufeinanderfolgenden
Schaltvorgängen zu verkürzen und dadurch eine raschere Scbaltfolge zu erzielen.
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, durch jede Stufenschaltung
die nächsthöhere und die nächsttiefere Stufe selbsttätig vorbereiten züi lassen,
und besteht demzufolge darin, duß den Kupplungsschaltern selbsttätige Hilfsschalter
zur Vorbereitung der nächsten Stufe vorgeordnet sind.
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.In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele der Erfindung zwei
Regeleinrichtungen für Regeltransformatoren
mit fünfstufiger Regelung
schematisch dargestellt. Die beiden Regeleinrichtungen haben gleiche Grundbestandteile,
die mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, und unterscheiden sich durch verschiedene
Anordnung der Steuerstrornkreise, z.B. Reihen- bzw. Parallelschaltung. Es handelt
sich um Drehstromtransformatoren, von denen nur die regelbare Wicklung und von der
letzteren nur eine M, iase zeichnerisch vollständig dargestellt und die beiden anderen
Phasen in gleicher Form zu ergänzen sind. Die regelbare Wicklung 25 'hat
fünf Anzapfungen ii bis 5,
zwischen denen die abschaltbaren Wicklungsteile
6
bis 9 liegen.
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In den Anzapfleitungen sind die Stufenschalter,ri bis 15 angeordnet,
welche die Verbindung mit einer zur Ausgangsklemme 27 führenden Sammelleitung:28
herstellen. Die Selbstschalter ii bis 15 haben je eine Einschaltspule e und
eine Ausschaltspu#le a. Die Bezeichnungen, e und a wer-den im folgenden als Indizes
zu den Bezugsziffern der zugehörigen Selbstschalter verwendet. Zwecks Abwärtsregelung
wird jeweils eine der Ausschaltspulen i 5a bis ii-gY mit der Einschaltspule i4e
bis "-j e
des nächstfolgenden Stufenschaltiers durch einen der Kupplungsschalter
24 bis -gi verbunden. Zur Aufwärtsregelun,g sind die Kupplungssrihalter
3.2
bis 35 vorgesehen, von -denen jeder eine der Ausschaltspulen -i#ia
bis i 4# mit der Einschaltspule ti 2e bis 15-' der nächsten Stufe verbindet. Die
Einschaltspulen und die Ausschaltspulren der Kupplungsschalter zi bis 24 und
32 bis 3-5 werden ebenfalls durch die Indizes e und a in Verbindung
mit ,den Bezugsziffern der Kupplungsschalter gekennzeichnet. Den Kupplungsschaltern
211 bis 2-4 sind Hilfsschalter 41 bis 44 zur Vorbereitung der nächsttieferen Stufe
und den Kupplungsschaltern 32
bis 35 sind Hilfssöhalter 5:2
bis 55 zur Vorbereitung der nächsthöheren Stufe vorgeordnet.
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Die Steuerspannung zur Betätigung der Selbstschalter kann von einem
Sättigungswandler 16 geliefert werden, dessen Erregerwicklung mit der Ausgangsklemme
27 in Reihe liegt und der mit zwei Sekundärwicklungen 17 und 18 versehen
ist, in denen jedesmal beim Nulldurchgang des Transformatorstromes durch, Ummagnetisierung
des WeLndlerkerns Spannungsimpulse erzeugt werden. An dem einen Ende der Wicklung
11(7 sind idie EinschaltspillenlI.je bis (i5e der Stufensdhalter über eine Sammelleitung
io und an dem anderen Ende der Wicklung 17 die Ausschaltspulen iia bis #r5a
über eine Sammelleitung12o angeschlossen.
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Parallel zur Einschaltspule jedes Stufenschalters liegen die Einschaltspulen
der Vorbereitungsschalter der benachbarten Stufen, z. B. parallel zur Einschaltspule
13e die Einschaltspulen 42e und 54e, wobei die letzteren unter sich entweder parallel
(Fig. i) oder in Reihe (Fig.:2) geschaltet sein können.
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Zur Festlegung der Regelrichtung sind für die Einschaltung der Kupplungssohalter,
die ihre Steuerirnpulse von der Wicklung r8 erhalten, zwei Steuerstrornkreise mit
getrennten Zuleitungen,4o und 5o und einer gemeinsamen Rückleitung45 vorgesehen.
Die beiden St#uerstronfkreise können durch einen Umschalter 2-9 wahlweise geschlossen
werden. An die Leitung> 5o sind die Eilischaltspulen der Kupplungssohalter
32 bis 35 für die Aufwärtsregelung über die zugehörigen Vorbereitungsschalter
5:2 bis 55 angeschlossen; an der Leitung 40 liegen die Einschaltspulen
der Kupp-
lungsschalter 21 bis 24 für die Abwärtsregelung in Reihenschaltung
mit den zugehörigen Vorbereittingsschaltern4i bis 4.4. Die Leitungen4o und 5o sind
an die von ihnen ausgehenden Zweigleitungen in der der Regelrichtung entsprechenden
Reihenfolge herangeführt und können durch Vorwählschalter 46 bis 48 und
5,6 bis 58, die zwischen den Abnveigen Ilie -gen, unterbrochen werden.
Dadurch kann von Fall zu Fall diejenige Regelstufe willkürlich festgelegt werden,
bei der ein Regelvorgang auf.'hören soll.
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Die gemeinsame Zuleitung 2,6 zu den Einschaltspulen 4je bis
44e und _5,2e bis 55e der Vorbereitungsschalter kann durch einen zusätzlichen Hilfsschalter
ig unterbrochen werden. Dieser kann für willkürliche Betätigung eingerichtet -sein
und als Befehlsorgan zur Ausführung eines Regelvorgangs verwendet werden, dessen
Richtung durch den UmschalteT 29 vorher festgelegt ist. Der zusätzliche Hilfsschalter
ig kann äber auch mit dem Umsthalter t,-7,9 derart gekuppelt sein, daß von beilden
immer der eine geöffnet und der andere geschlossen ist. Damit 'kann eine jeweils
nur um eine einzige Stufe fortschreitende Regelung erzwungen werden.
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Die Kupplungsschalteri-,3i bis 24 und 32 bils 35
werden
vorteilhaft für Selbstunterbrechung eingerichtet, indem ihre Ausschaltspulen mit
ihren eigenen Schaltstellen in Reifie liegen. Bei den gezeichneten Ausführungsbeispielen
ist das in der Weise ausgeführt, daß die Ausschaltspulen der Kupplungsschalter in
den die Einschaltspulen der Vorbereitungsschalter enthaltenden Stromzweigen liegen,
z. B. die Ausschaltspulen.2#3a und 33a in den Stromzweigen der Einschaltspulen 54e
bzw. 42e. Dadurch wird erreicht, daß die Kupplungsschalter nicht schon bei einer
Stufenschaltung, sondern erst bei der darauffolgenden Vorbereitungsschaltung für
die benachbarten Stufen geöffnet werden. Das ist hier deshalb anzustreben, weil
die Strombahnen für die Einschaltimpulse derVorbereitungsschalter über die Kupplungsschalter
verlaufen und somit die Kupplungsschalter zur Durchführung de#r Vorbereitungssohaltung
noch geschlossen sein müssen.
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Es ist auch möglich, die Vorbereitungsschaltung gleichzeitig mit einer
Stufenschaftung stattfinden zu lassen. Dazu muß vermieden werden, daß der Steuerstromkreis
für die Vorbereitungsschalter durch Öffnu-ng des Hilfsschalters ig unterbrochen
wird. Der Hilfsschalter#ig bleibt in diesem F.alle also dauernd geschlossen und
kann gegebenenfalls wegfallen. Bei der soeben erwähnten gleichzeitigen Durchführung
der Stufenschaltung und der Vorbereitungsschaltung können die Ausschultspulen der
Kupplungsschalter in den Kupplungsleittengen
7wischen den Stufenschalterspulen
liegen, also z. B. die Ausschaltspule:23 a in der Kupplungsleitung a
zwischen
den Stufenschalterspulen 13- und 14 .
DieReihenfolge vonSdhaltstelle23
und zugehöriger Ausschaltspule 23a des Kupplungsschalters kann in dieseln Falle
beliebi- sein. Eine geringfügige Nacheilung der Vorbereitungsschaltung kann durch
b
Einfügun'- je eines zusätzlichen Blindwiderstandes 11 13
in
den Steuerstromlueisen der Einsrihaltspulen 4,je bis _14 e und 52,1 bis 55e herbeigeführt
werden.
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Die AusschaItspulen derVorbereitungsschalter4i bis 44 Und
52 bis 55 werden vorte-illhaft mit den Ausschaltspulen der benachbarten
Stufenschalter in Reihe geschaltet, z. B. die Ausschaltspulen 42a und .54a der Stufen
2 und 4 in Reihe mit der Ausscbaltspule 13a der Stufe 3. Hier-bei können
gemäß Fig. 2 die Aussc:haltspulen 42a und 54.a einander parallel -eschaltet sein,
ebenso die entsprechenden Ausschaltspulen der Vorbereitungsschalter der anderen
Stufen, soweit sie mit der Ausschaltspule eines mittleren Stufenschalters in Reihe
liegen. Mit den Ausschaltspulen i(ill und i5a der beiden Endstufenschalter liegt,
weil, diese nur -eine einzige Nachbarstufe haben, auch nur eine Auss,chaltspule
eines Vorbereitungsschalters in Reihe. Damit diese Steuerstromkreise den gleichen
Widerstandswert haben wie die Steuerstronikreise der mittleren Stufen, können zusätzlic:he
Wirk- und Blindwiderstände von gleicher Größe wie die fehlenden Spulen an deren
Stelle vorgesehen sein. Dieselben -.Mittel können auch bei den Übrigen Steuerstromkreisen
verwendet werden, derart, daß alle Selbstschalter oder wenigstens alle Selbstschalter,
die zur gleichen Gruppe glehören, Impulse gleicher Höhe erhailten und mitfiin auf
den gleichen Ansprechwert eingestellt werden können. Die zusätzlichen Wilderstände
sind in der Zeichnung der besseren Übersicht wegen weggelassen.
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Die Regelung geht folgendermaßen vor sicJh: Als t' el Ausgaligsstellung
werde beispielsweise die Stufe.2 angenommen. Dann sind die Selbstschalter 12, Und
2 2 geschlossen, alle übrigen geöffnet. Zur Vorbereitung der Umschaltung auf eine
der beiden Nachbarstuf en wird der Schalter 29 in kMittel-(Aus-)Stellung gebracht
und der Hilfsschalter ig eingelegt. Der nächste von der Wicklung v7 ausgehende inipuls
findet dann folgende geschlossene B-"tqln vor: von #io nach i#,9 und 26,
von hier gemäß e
Fig. b i Verzweigung l# C, auf 41e Und 53 , von 4le
nach 32a und voll 53e nach 22a, nach Wiedervereinigung über C2, 54.a, 4:2a,
13 a nach zo. Abweichend hiervon werden nach Fi-. z5 -- die Spulen 41e, 32a,
22a und 53e 'hintereinander vom Impulsstrom, durchflossen. In beiden Fällen, sowohl
nach Fig. i wie nach Fig. 2, werden die Schalter 41 Und 53 geschlossen und
der Schalter:22 geöffnet. Die Annahme, daß in Stufe 2 lieben dem Stufenschalter
112 der Kupplungsschalter -1#2 gese IllosSell war, setzt voraus, daß der Transformator
vorher von Stufe3 auf Stufe(2 herabgeregelt worden war. Wenn dagegen die StUfe2
von Stufei aus durch Aufwärtsregelung erreicht worden war, so ist neben dem Stufenschalteri:"
der Kupplungsschalter32 geschlossen. Die Strombahn für den Impuls zur Vorbereitungsschaltung
der nächsten Stufen verläuft dann von io nach 19, weiter über die Parallels,chaltung
VOll 4le, 32a und 53e, 22a oder über,die Reihenschaltung von 4Ie,
32a
22a, 530 über 3L2, 52a und ma nach 20. In diesem Fall wird der
Vorbereitungsschalter 32 geÖffnet, und es werden gleichfalls die Schalter4i
und. 53
geschlossen. In beiden Fällen sind nach Ausführung der Vorbereitungssc!haltung
die Schalter 12, 41 und 53 geschlossen.
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Wird nun der Hilfsschalter ig geöffnet und der Umschalter 29 zwecks
Abwärtsregelung auf die Leitung 40 gelegt, so führt der nächste von 18 kommende
Impuls eine Vorstufenschaltung aus, indem er von 40 über 41, :2ie nach 45 gelangt
und somit den Schalter :21-' schließt. Der nächste von 17 kommende Impuls
vollendet dann die Stufenschaltung. Er gelangt von io nach iie und über 21, 53a,
4111 und i2a nach 2o. Es schließt sich der Stufenschalterii, und es öffnen sich
der Stufenschalter 12 und die Vorbereitungsschalter41 und 53.
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Wird dagegen -der Umschalter statt auf 40 zum Zwecke der Aufwärtsregelung
auf die Leitung ,5o gelegt, so findet der nächste von iS kommende Impuls einen über
53,33e und .45 geschlossenen Stromkreis vor und bewirkt die Schließung des Schalters
33. Die Stufenschaltung wird danndurdi den nächsten von 17 kommenden
Impuls vollendet, der Über io nach '13e und weiter über 33, 53a, 4,a
und
12a nach ",io gelangt und den Stufenschalter 13 schließt sowie den Stufenschalter
12 und die Vorbereitungsschalter41und53 öffnet. Bei den übrigen Stufen findet der
Übergang zur nächsttieferen oder nächsthöheren Stufe in entsprechender Weise statt.
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Bile-ibt der Steuerstromkreis für die Vorbereitungsschalter dauernd
geschlossen, so wird ti ID gleichzeitig mit der Vollendung der Stufenschaltung auch
die Vorbereitungsschaltullg für die benachbarten Stufen vollzogen, vorausgesetzt,
daß die von 17 ausgesandten Impulse stark genug sind. Bleibt dabei auch der Umschalter
29 in ei-ner seiner beiden Einschaltstellungen, so folgt hierauf von selbst die
Vorbereitungsschaltung durch den nächsten von 18 ausgehenden Impuls. Hierbei können
also sämtliche Regelstufen ohne Aufenthalt nacheinander durchlaufen werden, wobei
für jede
Stufe eine Zeitspanne von einer Wechselstromperiode benötigt wird.
Diese außerordentlich hohe Rvgelgeschwindigkeit ermöglicht eine sehr fein unterteilte
Regelung mit vielen Regelstufen.
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Der UmschwIter 29 kann durch ein netzabhängiges Relais, dessen Erregung
beispielsweise el l# el von der Klemmenspannung des Transformators geliefert werden
kann, gesteuert werden. Damit können Netzschwankungen in sehr 'hohem iMaße beherrscht
werden. Das netzabhängige Relais muß eine möglichst kleine Eigenzeit haben, damit
es einen einmal eingeleiteten Regelvorgang nach Wiedererreichen der Sollspannung
möglichst rasch durch öffnung des Umschalters 29 beenden kann. Es ist vorteilhaft,
das spannungsabhängige Relais mit einer Synchronsteuereinrichtung auszurüsten,
die
auf den Nulldurchgang des E rregerstromes des Relais anspricht und vorzugsweise
ebenfalls einen Halternagneten mit einer in Durchbrechungen der Magnetschenkel angeordneten
Aulslösewicklun 'g
haben kann. Damit unter Umständen auch ein Relais mit größerer
Eigenzeit verwendet werden kann oder eine willkürliche Regelung mittels einer Druckknopfsteuerung
neben und ab-wechselnd mii der selbsttätigen Steuerung ermöglicht wird, kann zwischen
den Selbstschaltern und ihrer Steuerspanlitingsquelle eine. Verzögerungseinrichtung,
z. B. ein Zeitglied angeordnet sein, so daß mindestens eine Gruppe von Selbstschaltern
nicht je-
weils gleich beim ersten Impuls nach der Schließbrig des Steinerkreises,
sondern erst bei -einem späteren Impuls anspricht und somit längere, sich über die
Dauer mehrerer Halbwellen erstreckende Pausen zwischen den Schaltsttifen liegen.
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Es ist häufig als Nachteil anzusehen, daß bei technischen Anlagen Steuereinrichtuilgen
und Betriebselemente verschiedener Bauart, Empfindlichkeit und Lebensdauer verwendet
werden. Dieser Nachteil wird nach der weiteren Erfindung dadurch vernlieden, daß
die Vorbereitungsschalter Selbstschalter von der gleichen Type sind wie die-Stufenschalter
und die Kupplungsschalter. Besonders gut geeignet sind Selbstschalter mit zwei einander
gegenüberliegenden Magnetsystemen, insbesondere mit Sperrrnagneten mit in Durchbrechungen
der Magnetschenkel angeordneten Erregerwicklungen und mit einem -emeinsaanen beweglichen
Ankersystein für beide Magnetsvsteme. Auf deraTtige Selbstsc1-ialter ist schon im
Hauptpatent besonders -hingewiesen.
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Die hohe Beriebssichei:iheit und die geringen Wartungsansprüche der
einzelnen Bauteile wie auch der gesamten Regelanordnung ermöglichen ihren Einbau
unterhalb des Transformatordeckels in dem im Gehäuse ohnehin vorhandenen Raum neben
den Jocheisen und dadurch trotz zahlreicher Reggelstufen die Verwendung eines normalen
Ge-Ihäusefleckels, der nur so viele Durchführungen hat. wie Anschlußleitungen nach
auflen abgelhen.