DE1247479B - Anordnung zur kontinuierlichen Lastumschaltung bei Stufentransformatoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOlf

HOlh

DeutscheKl.: 21 d2-53/03

Nummer: 1247 479

Aktenzeichen: S 86237 VIII b/21 d2

Anmeldetag: 18. Juli 1963

Auslegetag: 17. August 1967

Gegenstand der Patentanmeldung S 72296 VIIIb/ 21 d2 (deutsche Auslegeschrift 1236 065) ist eine Anordnung zur kontinuierlichen Lastumschaltung bei Stufentransfonnatoren mit Hilfe von steuerbaren Halbleitergleichrichtern (Thyristoren). Dabei werdenvier Halbleitergleichrichter, die jeweils aus einer oder mehreren parallel und/oder in Reihe geschalteten Einzelzellen bestehen, in Form einer Graetzbriicke angeordnet, deren zwei Wechselspannungspunkte bei Verwendung von steuerbaren Gleichrichtern direkt, bei Verwendung von nicht steuerbaren Gleichrichtern dagegen über antiparallel geschaltete steuerbare Gleichrichter über je einen Wählerarm mit je einer Transformatoranzapfung verbunden sind. Dabei ist die abgehende Lastleitung über zwei weitere steuerbare Halbleitergleichrichter mit den beiden Gleichspannungspunkten der Brücke verbunden. In allen Zwischenstellungen, in denen ein Teil des Laststroms über die eine angeschlossene Anzapfung, der andere Teil über die andere angeschlossene Anzapfung der Stufenwicklung fließt, werden die in der Brückendiagonale liegenden steuerbaren Halbleitergleichrichter nicht erregt. Sie müssen bei jedem Stromnulldurchgang durch Überschreiten der Kippspannung gezündet werden.

Es hat sich gezeigt, daß das Zünden durch Überschreiten der Kippspannungen unter Umständen zur Zerstörung der verwendeten steuerbaren Halbleitergleichrichter führen kann. Ein weiterer Nachteil ist der hohe wirtschaftliche Aufwand, der durch den Einsatz der steuerbaren Halbleitergleichrichter in der Brückendiagonale entsteht.

Eine Vereinfachung und Verbesserung erreicht man demgegenüber dadurch, daß man an Stelle der bisher vorgesehenen weiteren steuerbaren Halbleitergleichrichter nunmehr gemäß der Erfindung zwei ungesteuerte Gleichrichter vorsieht und die an diesen zwei Gleichrichtern auftretenden Sperrspannungen zur Erregung der gesteuerten Gleichrichter verwendet, derart, daß die Spannung zwischen der abgehenden Lastleitung und dem positiven Gleichspannungspunkt der Brücke über Verzögerungsglieder, Kippkreise und Übertrager die mit dem negativen Gleichspannungspunkt verbundenen gesteuerten Gleichrichter erregt und die Spannung zwischen dem nega-— 45-tiven Gleichspannungspunkt und der abgehenden Lastleitung in gleicher Weise die mit dem positiven Gleichspannungspunkt verbundenen gesteuerten Gleichrichter erregt.

Die F i g. 1 zeigt in schematischer Wiedergabe die Schaltung gemäß der Erfindung. Mit 1 ist dabei ein Teil der Stufenwicklung angedeutet und mit 2 und 3 Anordnung zur kontinuierlichen Lastumschaltung bei Stufentransformatoren

Zusatz zur Anmeldung: S 72296 VIII b/21 d2 — Auslegeschrift 1236 065

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Werner Stein, Nürnberg

sind beispielsweise zwei einander benachbart liegende Anzapfungen dieser Wicklung bezeichnet, an denen die beiden beweglichen, an den Wicklungsanzapfungen entlang schaltbaren Stufenkontaktell und 12 Kontakt machen. Mit G ist eine in Graetzschaltung aufgebaute Brücke bezeichnet, in deren einem (oberen) Zweig die Thyristoren 411 und 421 und in deren anderem (unteren) Zweig die Thyristoren 412 und 422 liegen. In der Brückendiagonale liegen die beiden in Reihe geschalteten ungesteuerten Gleichrichter (Dioden) 431 und 432, an deren gemeinsamem Verbindungspunkt V die abgehende LastleitungL angeschlossen ist. Die an den ungesteuerten Gleichrichtern 431 und 432 in Sperrichtung auftretende Spannung wird über ein bekanntes Verzögerungsglied 51, einen Kippkreis 52 und einen Übertrager 53 den Thyristoren als Steuerspannung zugeleitet (s. Fig. 2). Für ein störungsfreies Arbeiten dieser Schaltung ist eine sehr genau arbeitende Steuerung erforderlich, an die unter anderem folgende Anforderungen gestellt werden:

a) Die Thyristoren im oberen Zweig (421 und 411) dürfen niemals gezündet werden, solange die unteren Thyristoren (422 und 412) noch Strom führen, und umgekehrt, da sonst sofort ein

_ Stufenkurzschluß eintreten würde.

b) Die Thyristoren können und dürfen nur dann gezündet werden, wenn an ihnen eine Spannung in Durchlaßrichtung anliegt. Solange eine Spannung in Sperrichtung anliegt, kann eine Zündung nicht erfolgen. Wird der Thyristor trotzdem erregt, so treten bekanntlich erhöhte Sperrverluste auf, die zur Zerstörung führen können.

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Claims (2)

Eine Steuerung, die diese beiden Punkte beachten muß, wird noch dadurch erschwert, daß der Laststrom und die Stufenspannung eine beliebige Phasenlage zueinander haben können. An Hand der F i g. 2 wird das Prinzip der Lastumschaltung näher erläutert. Ust ist dabei die Stufenspannung mit den Spannungsnulldurchgängen Z0, Z2, Z4. i ist der Laststrom mit den Stromdurchgängen Z1, Z3, t.. Nimmt man zunächst an, daß der gesamte Laststrom nur von der linken Wicklungsanzapfung 2 geliefert wird, dann fließt die positive Halbwelle über den Thyristor 421 und den Gleichrichter 431 und die negative Halbwelle über den Gleichrichter 432 und den Thyristor 422. Der Thyristor 421 wird also zur Zeit Z1, der Thyristor 422 zur Zeit Z3 gezündet. Wenn ein Teil des Laststroms auch über die rechte Wicklungsanzapfung 3 fließen soll, müssen auch die Thy. ristoren 411 und 412 gezündet werden. Während der positiven Stromhalbwelle (also von Z1 bis Z3) liegt aber nur in der Zeit von Z1 bis Z2 die Stufenspännung Usi in Durchlaßrichtung am Thyristor 411. Der Thyristor kann also nur in dieser Zeit gezündet werden. Nun liegt aber gerade auch in dieser Zeit eine Spannung in Sperrichtung am Gleichrichter 432. In der Zeit Z2 bis Z3, in der der Thyristor nicht gezündet werden kann, liegt keine Spannung am Gleichrichter 432. Die Spannung in Sperrichtung am Gleichrichter 432 kann also zur Steuerung des Thyristors 411 benutzt werden. Durch eine Verzögerungsschaltung wird der Zündpunkt des Thyristors 411 zwischen Z1 und Z2 verschiebbar gemacht. Das gleiche gilt für die negative Stromhalbwelle und den Thyristor 412 sowie den Gleichrichter 431. Sind die Thyristoren 411 oder 412 gezündet worden, so tritt eine Spannung in Sperrichtung an den Gleichrichtern 431 und 432 nur dann auf, wenn die Thyristoren 421 oder 422 gezündet werden können. Das ist also in der Zeit Z2 bis Z3 und Z4 bis Z5 möglich. Die Spannung in Sperrichtung an den Gleichrichtern 431 und 432 ist also immer dann vorhanden, wenn Thyristoren, die nicht gezündet sind, gezündet werden können. Durch geeignete Verzögerungschaltungen ist es also möglich, mit Hilfe dieser Spannung den Laststrom kontinuierlich von der Anzapfung 2 auf die Anzapfung 3 umzuschalten, und umgekehrt. Soll die beschriebene kontinuierliche Lastumschaltung über mehrere Stufen des Transformators erfolgen, so kann man entweder die beweglichen Stufenkontakte 11 und 12 in bekannter Weise in den stromlosen Pausen auf eine benachbarte Anzapfung überlaufen lassen, oder man rüstet mehrere oder sämtliche Stufen mit einer Brückenanordnung, wie beschrieben, zur. Lastumschaltung aus. Dabei ist die Transformator-Anzapfwicklung in mehrere potentialgetrennte Teilwicklungen aufgeteilt und jede Teilwicklung an die zwei Wechselspannungspunkte je einer Brückenanordnung angeschlossen. Der Verbin- dungspunkt V ist hierbei mit einem Wechselspannungspunkt der nächstfolgenden Brückenanordnung verbunden. Eine Schaltung für beispielsweise drei Stufen zeigt das. Schaltbild der F i g. 3.. Der Lastkreis liegt an den beiden in F i g. 3 am weitesten nach rechts herausgezeichneten Anschlußpunkten. Mit dieser Schaltung ist eine kontaktlose kontinuierliche Einstellung der Wechselspannung bei einem Stufentransformator möglich. Patentansprüche:

1. Anordnung zur kontinuierlichen Lastumschaltung bei Stufentransformatoren mit vier in Graetzschaltung angeordneten Halbleitergleichrichtern, deren zwei Wechselspannungspunkte bei Verwendung von steuerbaren Gleichrichtern direkt, bei Verwendung von nicht steuerbaren Gleichrichtern dagegen über antiparallel geschaltete steuerbare Gleichrichter mit je einer Transformatoranzapfung verbunden sind, wobei die abgehende Lastleitung über zwei weitere Halbleitergleichrichter mit den beiden Gleichspannungspunkten der Brücke verbunden ist, nach Patentanmeldung S 72296 VIIIb/21d2 (deutsche Auslegeschrift 1 236065), dadurch gekennzeichnet, daß die zwei weiteren Halbleitergleichrichter (431, 432) ungesteuert sind und daß die an diesen zwei Gleichrichtern (431, 432) auftretenden Sperrspannungen zur Erregung der gesteuerten Gleichrichter (411, 412, 421, 422) verwendet sind, derart, daß die Spannung zwischen der abgehenden Lastleitung (L) und dem positiven Gleichspannungspunkt der Brücke (411, 412, 421, 422) über Verzögerungsglieder (51), Kippkreise (52) und Übertrager (53) die mit dem negativen Gleichspannungspunkt verbundenen gesteuerten Gleichrichter erregt und die Spannung zwischen dem negativen Gleichspannungspunkt und der abgehenden Lastleistung in gleicher Weise die mit dem positiven Gleichspannungspunkt verbundenen gesteuerten Gleichrichter erregt.

2. Anordnung zur kontinuierlichen Lastumschaltung über mehrere Transformatorstufen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere oder sämtliche Stufen mit einer Brückenanordnung nach Anspruch 1 ausgerüstet sind, daß die Transformator-Anzapfwicklung in mehrere potentialgetrennte Teilwicklungen aufgeteilt und jede Teilwicklung an die zwei Wechselspannungspunkte je einer Brückenanordnung angeschlossen ist und daß der zwischen den jeweils zwei weiteren Halbleitergleichrichtern (431, 432) liegende Verbindungspunkt (V) mit einem Wechselspannungspunkt der nächstfolgenden Brückenanordnung verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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