DE1240987B

DE1240987B - Sprunghaft betaetigter Lastumschalter fuer Stufentransformatoren

Info

Publication number: DE1240987B
Application number: DE1959S0065988
Authority: DE
Inventors: Dr Hanns Von Stengel; Dipl-Ing Heinz Richter
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-11-26
Filing date: 1959-11-26
Publication date: 1967-05-24
Also published as: CH387784A; NL257190A

Description

Sprunghaft betätigter Lastumschalter für Stufentransformatoren Die Erfindung betrifft sprunghaft betätigte Lastumschalter für Stufentransformatoren oder -drosseln. Bei derartigen Lastumschaltern vollzieht sich der Ablauf des Umschaltvorganges unaufhaltsam vermittels eines Umschaltwerkes. Dabei sind, um sowohl eine Unterbrechung des Laststromes als auch einen Kurzschluß der Stufen zu vermeiden, Überschaltmittel, insbesondere Widerstände am Schalter vorgesehen, die eine unterbrechungslose Schaltung von Stufe zu Stufe unter Last gestatten. Bei fast allen solchen Lastumschaltern, die vielfach als Kniehebelschalter ausgeführt werden, ergeben sich für jede Umschaltung zwei Abschaltvorgänge, das eine Mal, wenn von dem Kontakt der bisherigen Stufe auf einen mit einem überschaltmittel verbundenen Kontakt umgeschaltet wird, das andere Mal, wenn die durch das Überschaltmittel hergestellte Überbrückung beim Umschalten auf die neue Stufe unterbrochen wird. Obwohl die Umschaltung infolge Anwendung mehrerer Schaltschritte erfolgt, verschleißen die Schaltkontakte, trotzdem sie meist aus besonders gutem Kontaktmetall gefertigt sind, noch in recht unliebsamer Weise. Der vom Schalter während des Überschaltens zu bewältigende Strom sowie die wiederkehrende Spannung sind durch die Größe der Überschaltwiderstände festgelegt, und der für die Kontaktabnutzung des Schalters günstigste Wert ist bei festen, also in ihrer Größe unveränderlichen Überschaltwiderständen ein Kompromiß zwischen Schaltstrom und wiederkehrender Spannung.
Um hier Abhilfe zu schaffen, wurde schon vorgeschlagen, die überschaltwiderstände als Stufenwiderstände oder als kontinuierlich veränderliche Widerstände, wobei insbesondere Halbleiterwiderstände vorteilhaft sind, auszuführen. um dadurch die sich ergebenden Schaltströme durch Vergrößerung der Überschaltwiderstände zu verringern. Nachteilig bei diesen bekannten veränderlichen überschaltwiderständen ist, daß entweder zur Einschaltung der einzelnen Widerstandsstufen eine Vielzahl von Kontakten erforderlich ist oder daß bei kontinuierlich veränderlichen Widerständen die technische Ausführung auf so große konstruktive Schwierigkeiten stößt, daß eine praktische Anwendung sich dadurch verbietet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, bei der die vorgenannten Nachteile vermieden sind. Für sprunghaft betätigte Lastumschalter für Stufentransformatoren oder -drosseln mit während der Lastumschaltung in ihrem Widerstandswert kontinuierlich veränderbaren überschaltwiderständen aus Halbleiterwerkstoff werden gemäß der Erfindung magnetfeldabhängige überschaltwiderstände benutzt und die Änderung ihres Widerstandswertes durch Steuerung eines Magnetfeldes in Abhängigkeit vom Umschaltvorgang bewirkt. Hierzu eignen sich vorzugsweise Halbleiterwerkstoffe, die aus einer Legierung von Elementen der 111. und V. Gruppe des Periodischen Systems bestehen, weil diese Stoffe eine besonders hohe Elektronenbeweglichkeit in der Größenordnung von 60 000 cm2/Vs aufweisen. Besonders groß ist diese Eigenschaft bei Widerständen, die in der von C o r b i n o angegebenen Scheibenform ausgeführt sind, wobei die Stromzuführung in der Scheibenmitte und die Stromableitung am Scheibenumfang erfolgt. Bei dieser Scheibenform kommt unter dem Einfluß eines Magnetfeldes nicht nur die physikalische Widerstandsänderung zustande, sondern es entsteht noch zusätzlich eine Widerstandsvergrößerung, die davon herrührt, daß der Strom die Halbleiterscheibe nicht auf dem kürzesten Weg durchsetzt, sondern auf logarithmischen Spiralen. Das für die Beeinflussung der Widerstände erforderliche Magnetfeld kann in einfacher Weise durch einen Fremdstrom erzeugt werden, dessen Größe durch mit dem Antrieb des Lastumschalters zwangläufig verbundene Ohmsche Widerstände gesteuert wird. Statt dessen ist die Steiz°-rung auch vermittels eines Drehtransformators durchführbar. Besonders vorteilhaft ist es, den Laststrom selbst oder einen anderen im Schalter fließenden Strom zur Steuerung des Magnetfeldes für die Widerstandsbeeinflussung zu benutzen, weil hierbei neben dem Lastschalter keine weiteren zusätzlichen beweglichen Teile notwendig werden. Mit Hilfe der in dieser Weise gesteuerten Überschaltwiderstände für Lastumschalter läßt sich die Beanspruchung der Schalterkontakte erheblich herabsetzen und damit die Lebensdauer der Schalter bedeutend verlängern bzw. werden die unangenehmen und kostspieligen Außerbetriebsetzungen des Lastumschalters zum Auswechseln seiner Kontakte und seines durch die Schaltvorgänge verschmutzten Öles noch seltener als bisher. Dazu kommt, daß die Schalter auch bei noch höheren Lastströmen und Stufenspannungen als bisher noch betriebssicherer schalten. Die erfindungsgemäß gesteuerten überschaltwiderstände lassen sich für alle sprunghaft betätigten Lastumschalter für Stufentransformatoren oder -drosseln verwenden, gleichgültig, ob dabei zwei, also einer jeden Lastschalterseite zugeordnete Widerstände vorgesehen sind, oder ob nur ein überschaltwiderstand vorhanden ist, der vermittels eines Umschalters auf diejenige Lastschalterseite vor dem jedesmaligen Umschalten des Schalters umgelegt wird, die der bewegliche Kontakt während der nachfolgenden Schaltung verläßt.
Der Zeichnung ist an Hand der Kurve K und der einzelnen zugehörigen Schaltschritte I bis V eines Lastumschalters L, der nur mit einem gemäß der Erfindung ausgeführten überschaltwiderstand R und demzufolge einem Umschalter U, der den Widerstand immer auf die Lastschalterseite umschaltet, die vor der Umschaltung den Laststrom führte, ausgerüstet ist, der Anstieg des Wertes des überschaltwiderstandes R, wie er sich während des Umschaltens ergibt, leicht ohne nähere Erklärung entnehmbar.

Claims

Patentansprüche: 1. Sprunghaft betätigter Lastumschalter für Stufentransformatoren oder -drosseln mit während der Lastumschaltung in ihrem Widerstandswert kontinuierlich veränderbaren überschaltwiderständen aus Halbleiterwerkstoff, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die überschaltwiderstände (R) magnetfeldabhängig sind und die Änderung ihres Widerstandswertes durch Steuerung eines Magnetfeldes in Abhängigkeit vom Umschaltvorgang bewirkt wird.
2. Lastumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Beeinflussung der überschaltwiderstände (R) erforderliche Magnetfeld durch einen Fremdstrom erzeugt wird, dessen Größe durch mit dem Antrieb des Lastumschalters (L) zwangläufig verbundene Ohmsche Widerstände oder durch Drehtransformatoren gesteuert wird.
3. Lastumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld zur Beeinflussung der überschaltwiderstände (R) durch den Laststrom selbst oder einen anderen im Lastumschalter (L) fließenden Strom gesteuert wird.
4. Lastumschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeicnhet, daß die überschaltwiderstände (R) aus einem Halbleiterwerkstoff mit einer Elektronenbeweglichkeit in der Größenordnung von 60 000 cm2/Vs, insbesondere aus einer Legierung aus Elementen der 11I. und V. Gruppe des Periodischen Systems, bestehen.
5. Lastumschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die überschaltwiderstände (R) als Corbinoscheiben ausgebildet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 824 517, 892177, 904 079; schweizerische Patentschrift Nr. 219 773; ETZ-A, 1955, H. 15, S. 513 bis 517; VDE-Fachberichte, Bd. 19 (l956), S. I/1 bis I/7. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1146 191.