Lastschakelaar
Van Wikipedia
Een lastschakelaar is het onderdeel van een vermogentransformator dat er voor zorgt dat onder vollast de spanning in stappen omhoog of omlaag geregeld kan worden. De lastschakelaar wordt beschreven in de norm IEC 60214-1.
Inhoud |
[bewerk] Werking
De lastschakelaar bestaat uit een "selector" die een keuze maakt uit de aangesloten wikkelingsdraden en de "diverter" die zorgt voor het omschakelen van de ene naar de andere aansluiting. Het is belangrijk dat die omschakeling als volgt gebeurt:
- zonder een kortsluiting te maken tussen twee toeren van de wikkeling (door weerstanden te gebruiken volgens het Jensen-principe)
- met voldoende snelheid (door veerwerking)
- met zekerheid, ook bij spanningsuitval van de aandrijfmotor (door veerwerking)
- niet toevallig tijdens een kortsluiting op het net (door een overstroombeveiliging op de regelaar)
- niet op een ogenblik als er overspanning is op het net (door een overspanningsbeveiliging op de regelaar)
- automatisch (door motoraandrijving en een automatische spanningsregelaar te gebruiken)
[bewerk] Regelwikkeling
In serie met de wikkeling staat een regelwikkeling die meerdere aftakkingen heeft. De regelwikkeling kan dus volledig maar ook slechts gedeeltelijk ingeschakeld worden. Alle afleidingen van de regelwikkeling worden aangesloten op de selector. De regelwikkeling heeft een bereik van ca 10 procent van de spanning. Het hoofdaandeel van de spanning wordt dus geleverd door de hoofdwikkeling; in nevenstaande figuur staat de lastschakelaar in de hoogspanningswikkeling en is het dus de hoogspanningswikkeling die een regelwikkeling heeft. In principe kunnen we de spanning van de primaire niet regelen; het is voor step-down distributietransformatoren immers de voedende spanning. Dat heeft ook geen belang want een lastschakelaar regelt strikt genomen enkel de overzetverhouding van de transformator en kan dus zowel aan de laagspanningszijde als aan de hoogspanningszijde geplaatst worden. Overeenkomstig moet dan ook de regelwikkeling in de laagspanningszijde of in de hoogspanningszijde geplaatst worden.
[bewerk] Het Jensen-principe
Bij een schakeling van de lastschakelaar wordt eerst de selector geschakeld zodat de huidige en de volgende stap aangesloten worden op de diverter. Bij deze schakeling wordt niet onder belasting geschakeld, want enkel de ongebruikte pool wordt gezet naar de nieuwe positie. Hierdoor worden geen vonken gemaakt en dus ook geen gassen gevormd of olie verbrand zodat dit stuk van de lastschakelaar gewoon in de trafoolie wordt ondergebracht. De diverter zal de eigenlijke schakeling uitvoeren met behulp van 2 hulppolen (y en u) en twee weerstande R. Het verschil in spanning tussen stand 3 (x) en 4 (v) is één stapspanning. Om de diverter te schakelen van stand x (3) naar stand v (4) gebeuren binnen één seconde volgende stappen:
- ruststand x - y: spanning van stand 3.
- contact schakelt naar stand y: nu staat de weerstand R in serie met de belasting, de spanning is hierdoor slechts een weinig veranderd.
- contact schakelt naar stand y - u: nu staan de weerstanden R in parrallel en in serie met de belasting. De weerstand van de schakelaar is dus R / 2. Omdat er nu een gesloten kring is van wikkeling 3 - 4 vloeit er een circulatiestroom die beperkt wordt door de weerstand 2R. De spanning is nu een halve stapspanning gezakt.
- contact schakelt naar stand u: de spanning is nu die van stand 4.
- contact schakelt naar ruststand u - v: de serieweerstand R wordt nu uitgeschakeld en de schakeling is voltooid.
[bewerk] Lineair en met omschakeling
Door een omschakelaar kan het aantal beschikbare standen van de lastschakelaar verdubbeld worden. De regelwikkeling kan dan "mee" of "tegen" worden geschakeld waardoor de totale spanning gelijk is aan de spanning van de hoofdwikkeling plus of min de spanning van de regelwikkeling.
[bewerk] Plaatsing van de lastschakelaar
Voor de lastschakelaar zijn twee zaken belangrijk:
- Welke stroom moet er geschakeld worden. Dat heeft invloed op de secties en de uitvoering van de contacten maar ook de krachten die optreden in de schakelaar.
- Welke spanningen treden op in de schakelaar (fase - aarde en fase - fase). Dit heeft invloed op de afmetingen van de schakelaar omdat die spanning een bepaalde minimum afstand oplegt.
Het plaatsen van de schakelaar in de hoogspanning heeft het voordeel van lage stromen en dus een aanzienlijke besparing aan koper. De hoge spanning kan grote afmetingen inhouden, maar in bovenstaande voorbeelden bij de plaatsing in het sterpunt is de spanning eerder beperkt.
Merk op dat de spanning op het sterpunt niet noodzakelijk nul is; het sterpunt kan op vraag vol geïsoleerd uitgevoerd worden. Voorts kunnen er schakelspanningen ontstaan door resonantieverschijnselen waardoor de schakelaar zwaarder uitgevoerd moet worden of waarbij ZnO overspanningsafleiders noodzakelijk zijn.
