Conmutador de fases.

Conmutador de fases con elementos de conmutación de semiconductores para la conmutación sin interrupción entre tomas de conexión del arrollamiento de una transformador escalonado,

en el que están previstas dos derivaciones de carga (A, B), que están en conexión con tomas de corriente del arrollamiento del transformador escalonado, en el que cada una de la dos derivaciones de carga (A, B) presenta un contacto principal mecánico (MCa, MCb), que conduce en el funcionamiento estacionario la corriente de la derivación de carga (A o B) conectada en cada caso y establece una conexión eléctrica con una derivación de la carga (LA), en el que paralelamente al contacto principal (MCa, MCb) respectivo, cada derivación de carga (A, B) presenta un circuito en serie formado por otro contacto mecánico (TCa, TCb) así como, respectivamente, por una unidad de conmutación de semiconductores (SCSa, SCSb), en el que en el lado alejado de los contactos (TCa, TCb ) respectivos, las unidades de conmutación de semiconductores (SCSa, SCSb) están conectadas eléctricamente, caracterizado por que en el lado alejado las unidades de conmutación de semiconductores conducen a un contacto de transición mecánico (TC), cuyo otro lado está en conexión con una derivación de la carga (LA), y en el que la conexión de los contactos principales (MCa, MCb) así como de los otros contactos mecánicos (TCa, TCb, TC) se realiza a través de un soporte de contacto móvil (KT).

Conmutador de fases La invención se refiere a un conmutador de fases con elementos de conmutación de semiconductores para la conmutación ininterrumpida entre tomas de conexión de arrollamientos de un transformador escalonado.

Un conmutador de fases con elementos de conmutación de semiconductores, que está configurado como conmutador híbrido, se conoce a partir del documento WO 01/22447. Este conmutador de fases conocido posee como conmutador híbrido una parte mecánica y una parte eléctrica. La parte mecánica, que es el objeto propio del documento WO 01/22447, poseen contactos de conmutación mecánicos; la parte central es un contacto de corredera móvil, que se mueve a lo largo de un carril de rodadura de contacto conectado con la punta de la estrella por medio de un accionamiento de motor y en este caso conmuta elementos de contacto fijos. La conmutación de carga propiamente dicha se realiza a través de dos IGBT, respectivamente, con cuatro diodos en circuito de GrÃtz. Este concepto conocido de un conmutador híbrido es mecánicamente efectivo para asegurar la conmutación de carga necesaria exactamente en el punto de anulación de la corriente de carga.

Se conoce a partir del documento WO 97/05536 otro dispositivo de conmutación IGBT, en el que las tomas de corriente del arrollamiento de regulación de un transformador de potencia se pueden conectar a través de un circuito en serie de dos IGBT con una derivación de carga. Sin embargo, en esta disposición es necesario realizar una adaptación especial del conmutador de fases al transformador escalonado respectivo, que debe conmutarse.

El documento DD 40772 muestra un conmutador de fases de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

El cometido de la invención es indicar un conmutador de fases del tipo mencionado al principio, que está constituido sencillo y presenta una alta seguridad funcional. Además, el cometido de la invención es indicar un conmutador de fases de este tipo, que se puede utilizar como aparato estándar para los más diferentes transformadores escalonados, sin que sea necesaria una adaptación específica del transformador.

Estos cometidos se solucionan por medio de un conmutador de fases con las características de la primera reivindicación de la patente. Las reivindicaciones dependientes se refieren a desarrollos especialmente ventajosos de la invención.

La invención parte de dos unidades de conmutación de semiconductores, en las que cada unidad presenta, respectivamente, dos IGBT conectados antiparalelos. A cada IGBT individual está asociado un varistor conectado en paralelo con él. El varistor está dimensionado en este caso de tal manera que la tensión del varistor es más reducida que la tensión máxima de bloqueo del IGBT paralelo respectivo, pero mayor que el valor momentáneo máximo de la tensión escalonada.

Como es habitual en conmutadores de fases del tipo híbrido, las unidades de conmutación de semiconductores se conectan y desconectan, respectivamente, por medio de contactos mecánicos y se pueden conectar con la derivación de carga.

La invención se explicará todavía en detalle a continuación con la ayuda de dibujos. En este caso:

La figura 1 muestra un conmutador de fases de acuerdo con la invención en representación esquemática.

La figura 1a muestra una representación de detalle ampliada de las unidades de conmutación de semiconductores mostradas en la figura 1.

La figura 2 muestra un conmutador de fases de acuerdo con la invención en representación esquemática con configuración alternativa de los contactos.

La figura 3 muestra una secuencia de conmutación durante una conmutación desde una toma de corriente del arrollamiento n a una toma de corriente del arrollamiento adyacente n+1.

La figura 4 muestra una realización técnica de aparatos de un conmutador de fases de acuerdo con la invención en representación esquemática.

La figura 5 muestra la estructura constructiva de un conmutador de fases de acuerdo con la invención de este tipo en representación en perspectiva.

La figura 6 muestra una representación en sección lateral de ella.

La figura 7 muestra un soporte de contacto móvil de un conmutador de fases de este tipo solamente en representación en perspectiva.

La figura 1 muestra un conmutador de fases de acuerdo con la invención. Se representan aquí dos derivaciones de

la carga A y B, que se pueden conmutar con dos tomas de conexión del arrollamiento de un transformador de fases, respectivamente, a través de un contacto mecánico. Cada una de las dos derivaciones de la carga A y B presenta un contacto principal mecánico MCa y MCb, respectivamente, que, en el funcionamiento estacionario, conduce la corriente de la derivación de la carga conmutada en cada caso y establece una conexión directa con una derivación 5 de la carga LA. Paralelamente al contacto principal respectivo MCa, MCb, cada derivación de la carga A y B presenta un circuito en serie formado por otro contacto mecánico TCa, TCb así como, respectivamente, por una unidad de conmutación de semiconductores SCSa, SCSb. En el lado alejado de los contactos de conmutación TCa, TCb respectivos, las unidades de conmutación de semiconductores SCSa, SCSb están conectadas entre sí eléctricamente y conducen a un contacto de transición mecánico TC, cuyo otro lado está en conexión con la derivación de la carga LA. De esta manera, durante la conmutación, que se explicará todavía en detalle más adelante, a través de la activación correspondiente de los contactos mecánicos TCa y TCb así como del contacto de transición TC es posible conmutar una conexión eléctrica desde cada una de las dos derivaciones de la carga A o B a través de las unidades de conmutación de conductores SCSa o SCSb respectivas hacia la derivación de la carga LA.

La figura 1a muestra todavía de nuevo los grupos de construcción electrónicos mostrados, respectivamente, a la derecha en la figura 2 siguiente, es decir, las unidades de conmutación de semiconductores SCSa, SCSb en representación ampliada. En este caso, se muestran cuatro IGBT T1 â? T4, dos de los cuales están conectados en serie entre sí en cada derivación. Además, en paralelo a cada IGBT T1 â? T4 está previsto un diodo D1 â? D4, de manera que los diodos (D1, D2, D3, D4) están conectados entre sí en cada derivación. De nuevo, en paralelo a ello está conectado, respectivamente, todavía un varistor Var1 â? Var4.

Las dos unidades de conmutación de semiconductores SCSa, SCSb representan el conmutador de semiconductores SCS propiamente dicho. Está constituido, como ya se ha explicado, por los siguientes componentes: en total están previstos cuatro IGBT T1 â? T4, dos de ellos en cada trayectoria. Los IGBT están activados por parejas. En el caso de que la derivación de la carga o bien la trayectoria A sea el lado de desconexión, se conectan en primer lugar los 25 UGBT T1 y T2. Puesto que la dirección de la corriente en el momento de la conmutación es aleatoria, los IGBT están conectados entre sí en serie. Durante la conmutación sobre la otra derivación de la carga o bien la trayectoria B se desconectan los UGBT 1 y 2 y se conectan casi al mismo tiempo los IGBT del otro lado. En paralelo a cada IGBT T1 â? T4 están previstos diodos D1 â? D4. De nuevo en paralelo a ello está conectado en cada caso todavía un varistor Var1 â? Var4. Estos varistores sirven para la descarga o bien parta la carga de las impedancias de dispersión (inductividad de dispersión) de la fase del transformador. Se puede ver que el circuito eléctrico del conmutador de semiconductores SCS está constituido idéntico en cada derivación A y B, respectivamente y contiene las unidades de conmutación de semiconductores SCA y SCSb descritas. En la parte inferior de la figura 1a se puede ver la confluencia eléctrica, que conduce hacia el contacto de transición TC no representado aquí, explicado más arriba.

La figura 2 muestra un conmutador de fases de acuerdo con la invención de nuevo con dos derivaciones de carga A 35 y B. Los contactos mecánicos TCa, TCb y TC están realizados aquí como contactos de doble interrupción.

La figura 3 muestra una secuencia de conmutación durante una conmutación del conmutador de fases de n a n+1-. En este caso se realizan las siguientes etapas:

- Fase 1: Funcionamiento estacionario en la toma de conexión A. La corriente fluye a través del contacto conectado MCa hacia la derivación de la carga LA. Las unidades de conmutación de semiconductores 40 SCSa, SCSb permanecen desconectadas, puesto que los otros conmutadores mecánicos están abiertos.

- Fase 2: Conexión de la electrónica. Los contactos mecánicos... [Seguir leyendo]

1. Conmutador de fases con elementos de conmutación de semiconductores para la conmutación sin interrupción entre tomas de conexión del arrollamiento de una transformador escalonado, en el que están previstas dos derivaciones de carga (A, B) , que están en conexión con tomas de corriente del arrollamiento del transformador escalonado, en el que cada una de la dos derivaciones de carga (A, B) presenta un contacto principal mecánico (MCa, MCb) , que conduce en el funcionamiento estacionario la corriente de la derivación de carga (A o B) conectada en cada caso y establece una conexión eléctrica con una derivación de la carga (LA) , en el que paralelamente al contacto principal (MCa, MCb) respectivo, cada derivación de carga (A, B) presenta un circuito en serie formado por otro contacto mecánico (TCa, TCb) así como, respectivamente, por una unidad de conmutación de semiconductores (SCSa, SCSb) , en el que en el lado alejado de los contactos (TCa, TCb ) respectivos, las unidades de conmutación de semiconductores (SCSa, SCSb) están conectadas eléctricamente, caracterizado por que en el lado alejado las unidades de conmutación de semiconductores conducen a un contacto de transición mecánico (TC) , cuyo otro lado está en conexión con una derivación de la carga (LA) , y en el que la conexión de los contactos principales (MCa, MCb) así como de los otros contactos mecánicos (TCa, TCb, TC) se realiza a través de un soporte de contacto móvil (KT) .

2. Conmutador de fases de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que en un primer plano (e1) están previstos unos linguetes de contacto fijos (4) dispuestos paralelos entre sí, que están conectados, respectivamente, con una toma de conexión del arrollamiento (n, n+1, n+2) del conmutador de fases, por que en el mismo plano están previstos opuestos entre sí otros linguetes de contacto (5) extendidos alargados configurados de la misma manera, que están conectados de forma conductora entre sí y conducen a la derivación de la carga (LA, 6) , por que por encima de los linguetes de contacto (4, 5) colocados en el mismo plano de ambos lados está previsto un soporte de contacto (3) , que es móvil perpendicularmente a la dilatación longitudinal de los linguetes de contacto (4, 5) , por que sobre el soporte de contacto (3) , sobre el lado dirigido hacia los linguetes de contacto (4, 5) , están previstos unas piezas de contacto (10, 14, 15) , que se pueden conectar con los linguetes de contacto respectivos, por que una pieza de contacto (10) en el funcionamiento estacionario establece la conexión eléctrica directa con la derivación de la carga (6) , por que otra pieza de contacto (11) está en conexión eléctrica con la entrada de la primera unidad de conmutación de semiconductores (SCSa) , por que otra pieza de contacto (12) está en conexión eléctrica con la entra de la segunda unidad de conmutación de semiconductores (SCSb) y por que todavía otra pieza de contacto (13) está conectada eléctricamente con la salida común de las dos unidades de conmutadores (SCSa, SCSb) .

3. Conmutador de fases de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que en un segundo plano (e2) están previstos, respectivamente, en una línea otros varios linguetes de contacto (7, 8, 9) , por que la primera serie de linguetes de conecto (7) está en conexión eléctrica con la entrada de la primera unidad de conmutación de semiconductores (SCSa) , por que la segunda serie de linguetes de contacto (8) está en conexión eléctrica con la entrada de la segunda unidad de conmutación de semiconductores (SCSb) , por que la tercera serie de linguetes de contacto (9) está en conexión eléctrica con la salida común de las dos unidades de conmutación de semiconductores SCSa, SCSb, por que a través de los linguetes de contacto (3) durante la conmutación se pueden llevar los linguetes de contacto (7, 8, 9) del plano superior (e2) durante corto espacio de tiempo a conexión eléctrica con los linguetes de contacto (4, 5) respectivos en el primer plano (e1) por medio de otras piezas de contacto (14, 15) .

4. Conmutador de fases de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado por que la dilatación longitudinal de todas las piezas de contacto (MC, TCa, TCb, TC; 10, 11, 12, 13, 14, 15) , vistas en la dirección del movimiento del soporte de contacto (3) , es al menos tres veces el espesor de los linguetes de contacto (KF1â? KF3, AF1 â? AF3; 4, 5, 7, 8, 9) .