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.Suddenly actuated diverter switch for step transformers Die
The invention relates to suddenly actuated diverter switches for step transformers
or throttles. In the case of such diverter switches, the sequence of the switching process takes place
unstoppable by means of a switching mechanism. Are doing to both an interruption
of the load current as well as to avoid a short circuit of the stages, over-switching means,
In particular, resistors are provided on the switch, which provide an uninterruptible circuit
Allow from step to step under load. With almost all such diverter switches,
which are often designed as toggle switches, result for each switchover
two shutdown processes, one time when the contact of the previous stage is on
one contact connected to a switching device is switched over, the other
Time when the bridging created by the switching means when switching
interrupted to the new level. Although the switchover as a result of the application of several
Switching steps takes place, the switching contacts wear out, although they mostly wear off
are made of particularly good contact metal, even in a rather unpleasant way. Of the
The current to be handled by the switch during switching over as well as the recurring
Voltage are determined by the size of the transition resistors, and the for
the contact wear of the switch is the most favorable value at fixed, so in their
Size invariable transition resistances a compromise between switching current
and recurring tension.
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.In order to remedy this, it has already been suggested to use the switching resistors
as step resistors or as continuously variable resistors, in particular
Semiconductor resistors are advantageous to run. to thereby the resulting
Reduce switching currents by increasing the transition resistances. Disadvantageous
with these known variable transition resistors that either for
Switching on the individual resistance levels requires a large number of contacts
is or that with continuously variable resistances the technical execution
encounters so great constructive difficulties that a practical application
thereby prohibits.
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.The object of the invention is to create an arrangement in which the aforementioned disadvantages are avoided. For suddenly actuated diverter switches for step transformers or chokes with switchover resistors made of semiconductor material whose resistance value is continuously variable during the load switchover, magnetic field-dependent switchover resistors are used according to the invention and their resistance value is changed by controlling a magnetic field depending on the switching process. Semiconductor materials consisting of an alloy of elements of the 111th and 5th groups of the periodic system are preferably suitable for this purpose, because these substances have a particularly high electron mobility of the order of 60,000 cm2 / Vs. This property is particularly great in the case of resistors that are designed in the disc shape specified by C orbino, with the power supply taking place in the center of the pane and the current dissipation on the periphery of the pane. With this disc shape, not only does the physical resistance change occur under the influence of a magnetic field, but there is also an additional increase in resistance, which results from the fact that the current does not penetrate the semiconductor wafer on the shortest path, but on logarithmic spirals. The magnetic field required for influencing the resistors can be generated in a simple manner by an external current, the size of which is controlled by ohmic resistors that are inevitably connected to the drive of the diverter switch. Instead, the increase can also be carried out by means of a rotary transformer. It is particularly advantageous to use the load current itself or another current flowing in the switch to control the magnetic field for influencing the resistance, because no additional moving parts are necessary in addition to the load switch. With the help of the switching resistors for diverter switches controlled in this way, the stress on the switch contacts can be reduced considerably and thus the service life of the switch can be extended significantly, or the unpleasant and costly decommissioning of the diverter switch to change its contacts and its oil contaminated by the switching processes are even rarer than until now. In addition, the switches switch more reliably even at higher load currents and step voltages than before. The switchover resistors controlled according to the invention can be used for all suddenly actuated diverter switches for step transformers or chokes, regardless of whether two resistors are provided, i.e. each switch side, or whether only one switchover resistor is present, which is switched to the switch side before the switch by means of a switch every time the switch is toggled, the movable contact leaves during the subsequent switching.
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.The drawing is based on the curve K and the individual associated
Switching steps I to V of a diverter switch L, which is only with one according to the invention
executed over-switching resistor R and consequently a changeover switch U, the resistance
always switches to the load switch side that controls the load current before switching
led, is equipped, the increase in the value of the transition resistance R, such as
it arises during the switchover, easily removable without further explanation.