Elektronische Steuerung für das Schalten jeweils einer Spannungshalbwelle im Frequenzbereich bis 500 Hz mittels eines Ignitrons
Im Zusammenhang mit Stossspannungsprüfungen ist es bekannt, dass zwischen der Halbwellendauer der betriebsfrequenten Prüfspannungen von 10 000 us und der Dauer von Prüf-Stossspannungen von einigen 100 alS eine breite Zeitspanne liegt. Von besonderem Interesse ist der Frequenzbereich bis zu 500 Hz mit einer Halbwellendauer bis zu 1000 sss, da innerhalb dieses Frequenzbereichs die meisten Ein- und Ausschaltüberspannungen bei Transformatoren, Kondensatorlinien, rotierenden Maschinen usw. liegen.
Um eine Prüfung mit Spannungen, die diesen Schaltüberspannungen ähnlich sind, durchführen zu können, muss daher eine Steuerung vorgesehen werden, die eine Isolationsprüfung mit jeweils einem Halbwellenstoss positiver oder negativer Polarität bei Frequenzen von 50-500 Hz ermöglicht.
Gegenstand der Erfindung ist nunmehr eine elektronische Steuerung für das Schalten jeweils einer Spannungshalbwelle im Frequenzbereich bis 500 Hz mittels mindestens eines Ignitrons. Gemäss der Erfindung wird die gewünschte Steuerung dadurch erreicht, dass eine der Spannung des Prüfkreises gleichfrequente Spannung von 50-500 Hz über einen Phasenschieber einem Verstärker zugeführt wird, dessen Ausgangsimpuls in der eingestellten Phasenlage der angelegten Wechselspannung das Ignitron zum Durchzünden bringt, welches nach ungefähr einer Halbwelle selbsttätig erlischt.
An Hand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel der Steuerung gemäss der Erfindung näher erläutert.
Als eigentliches Schaltelement im Prüfkreis wird mindestens ein Ignitron verwendet. Das Ignitron wird durch die elektronische Steuerung jeweils in einer bestimmten Phasenlage der angelegten Wechselspannung der Frequenz zwischen 50 und 500 Hz zum Durchzünden gebracht. Nach ungefähr einer Halbwellendauer erlischt bekanntlich der Strom im Ignitron selbsttätig und der Vorgang kann wiederholt werden.
Die elektronische Steuerung besteht im wesentlichen aus einem Phasenverschieber 1, Verstärker 2 und einem den Zündimpuls für das Ignitron I erzeugenden Stromkreis 3. Eine mit der Erregerspannung des Prüftransformators P gleichfrequente Spannung u wird dem Phasenverschieber 1 zugeführt, der beispielsweise durch die Kondensatoren Ct und den Widerstand R1 gebildet wird. Nach entsprechender Phasenverschiebung wird dann die Spannung dem negativ vorgespannten Gitter eines als Verstärker wirkenden Thyratrons T1 zugeführt. Wird die negative Gittervorspannung durch eine kurzzeitige Betätigung des Schalters S1 unterbrochen, so zündet das Thyratron T1 bei einem bestimmten Wert der positiven Wechselspannung.
Der durch den nachfliessenden Strom entstandene Spannungsabfall am Kathodenwiderstand R2 wird über den Widerstand R3 und Kondensator C2 als scharfer differenzierter positiver Impuls dem Gitter eines weiteren Thyratrons T2 zugeführt. Durch das Zünden von Thyratron T2 entladet sich der Kondensator C5 über den Widerstand R4 derart, dass die zum Ansprechen des Ignitrons I notwendige Zündspannung Uz während einer bestimmten Zeitdauer am Widerstand Rd abgegriffen und zum Zündstift des Ignitrons gelangt.
Durch kurzzeitige Unterbrechung der positiven Anodenspannung des Thyratrons T1 mittels des Schalters S2 kann der Vorgang wiederholt werden.
Anstelle einer Anordnung, bestehend aus dem Widerstand R1 und dem Kondensator C1, kann auch eine Widerstands-Induktivitäts-Anordnung für den Phasenschieber 1 verwendet werden. Ferner kann auch ein induktiver Drehregler für diesen Zweck zur Anwendung kommen. Die Anpassung des Phasenschiebers an die Frequenz der angelegten Spannung erfolgt durch eine Verstellung der Phasenschieber Elemente.
Für das Schalten höherer Spannungswellen werden mindestens zwei in Reihe geschaltete Ignitrons und für grössere Ströme mindestens zwei parallel geschaltete Ignitrons vorgesehen. Ferner wird je nach der gewünschten Polarität der zu schaltenden Halbwelle das Ignitron in der einen oder andern Zuleitung des Prüfkreises angeordnet. In der Figur ist das Ignitron I in der Zuleitung a des Prüfkreises, z. B. für eine positive Spannungshalbwelle und die Anordnung des Ignitrons I in der Zuleitung b für eine negative Halbwelle gestrichelt angedeutet. Die entsprechende Erdung des Prüflings P ist mit vollen bzw. gestrichelten Linien dargestellt.
Electronic control for switching a voltage half-wave in the frequency range up to 500 Hz by means of an Ignitron
In connection with surge voltage tests, it is known that there is a wide time span between the half-wave duration of the operating-frequency test voltages of 10,000 us and the duration of test surge voltages of a few 100s. The frequency range up to 500 Hz with a half-wave duration of up to 1000 sss is of particular interest, since most of the switch-on and switch-off overvoltages in transformers, capacitor lines, rotating machines, etc. are within this frequency range.
In order to be able to carry out a test with voltages that are similar to these switching overvoltages, a control must therefore be provided which enables an insulation test with a half-wave surge of positive or negative polarity at frequencies of 50-500 Hz.
The invention now relates to an electronic control system for switching one voltage half-wave in each case in the frequency range up to 500 Hz by means of at least one ignitron. According to the invention, the desired control is achieved in that a voltage of 50-500 Hz with the same frequency as the voltage of the test circuit is fed via a phase shifter to an amplifier whose output pulse in the set phase position of the applied alternating voltage causes the ignitron to ignite, which after about one Half-wave goes out automatically.
An exemplary embodiment of the control according to the invention will be explained in more detail with reference to the drawing.
At least one Ignitron is used as the actual switching element in the test circuit. The electronic control system causes the ignitron to ignite in a specific phase position of the applied alternating voltage with a frequency between 50 and 500 Hz. After about a half-wave duration, as is well known, the current in the Ignitron goes out automatically and the process can be repeated.
The electronic control essentially consists of a phase shifter 1, amplifier 2 and a circuit 3 that generates the ignition pulse for the Ignitron I. A voltage u at the same frequency as the excitation voltage of the test transformer P is fed to the phase shifter 1, which is, for example, through the capacitors Ct and the resistor R1 is formed. After a corresponding phase shift, the voltage is then fed to the negatively biased grid of a thyratron T1 acting as an amplifier. If the negative grid bias is interrupted by briefly pressing the switch S1, the thyratron T1 ignites at a certain value of the positive alternating voltage.
The voltage drop across the cathode resistor R2 caused by the current flowing in is fed to the grid of a further thyratron T2 via the resistor R3 and capacitor C2 as a sharp differentiated positive pulse. When the thyratron T2 is ignited, the capacitor C5 is discharged via the resistor R4 in such a way that the ignition voltage Uz required to respond to the ignitron I is tapped at the resistor Rd for a certain period of time and reaches the igniter's ignition pin.
The process can be repeated by briefly interrupting the positive anode voltage of the thyratron T1 by means of the switch S2.
Instead of an arrangement consisting of the resistor R1 and the capacitor C1, a resistance-inductance arrangement can also be used for the phase shifter 1. An inductive rotary control can also be used for this purpose. The phase shifter is adapted to the frequency of the applied voltage by adjusting the phase shifter elements.
At least two ignitrons connected in series are provided for switching higher voltage waves and at least two ignitrons connected in parallel for larger currents. Furthermore, depending on the desired polarity of the half-wave to be switched, the ignitron is arranged in one or the other supply line of the test circuit. In the figure, the Ignitron I is in lead a of the test circuit, e.g. B. for a positive voltage half-wave and the arrangement of the ignitrone I in the supply line b for a negative half-wave indicated by dashed lines. The corresponding grounding of the test object P is shown with full or dashed lines.