DE102013114546B4

DE102013114546B4 - Computerimplementierbares Verfahren zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters

Info

Publication number: DE102013114546B4
Application number: DE102013114546.9A
Authority: DE
Inventors: Robert Hoffmann
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: US20160300002A1; US10140397B2; JP2017504113A; JP6356812B2; WO2015090767A1; DE102013114546A1

Abstract

Computerimplementierbares Verfahren zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters, umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Modells des Ableiters (1000) mit einem schaltbaren Strompfad (100) zwischen einer Anode (A) und einer Kathode (K) des Ableiters, wobei der Strompfad (100) eine steuerbare Spannungsquelle (110) umfasst, wobei der Strompfad (100) in einen leitenden oder gesperrten Zustand schaltbar ist, wobei im leitenden Zustand des Strompfades (100) ein Stromfluß durch den Strompfad (100) auftritt, wenn zwischen der Anode (A) und der Kathode (K) eine Eingangsspannung (Uin) des Ableiters (1000) anliegt, und wobei im gesperrten Zustand des Strompfades (100) der Stromfluss in dem Strompfad (100) unterbrochen ist, – Anlegen einer Eingangsspannung (Uin) zwischen die Anode (A) und die Kathode (K), – Ermitteln einer Polarität der Eingangsspannung (Uin), – Einstellen eines ersten Pegels (Ugl) einer Spannung der steuerbaren Spannungsquelle (110) mit einer Polarität, die von der Polarität der Eingangsspannung (Uin) abhängig ist, – Ermitteln eines Wertes eines Spannungsanstiegs (Usl) der Eingangsspannung (Uin), – Ermitteln eines Pegels einer Ansprechspannung (Ua) des Ableiters in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Spannungsanstiegs (Usl) der Eingangsspannung (Uin), – Schalten des Strompfades (100) in den leitenden oder gesperrten Zustand in Abhängigkeit von dem Pegel der Eingangsspannung (Uin) und dem ermittelten Pegel der Ansprechspannung (Ua), – Erzeugen eines Stroms (Ig) in dem Strompfad (100) zu einer ersten Zeit, wenn der Strompfad (100) in den leitenden Zustand geschaltet ist, – Ermitteln eines Pegels des zu der ersten Zeit in dem Strompfad (100) erzeugten Stroms (Ig), – Erzeugen des ersten Pegels (Ugl) oder eines zweiten von dem ersten Pegel verschiedenen Pegels (Ubg) der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle (110) in Abhängigkeit von dem ermittelten Pegel des zu der ersten Zeit erzeugten Stroms (Ig), – Erzeugen einer Polarität der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle (110) in Abhängigkeit von der Polarität des Pegels der Eingangsspannung (Uin), – Erzeugen des Stromes (Ig) in dem Strompfad (100) zu einer zweiten der ersten Zeit nachfolgenden Zeit mit einem Pegel in Abhängigkeit von dem Pegel der Eingangsspannung (Uin) und dem erzeugten Pegel (Ugl, Ubg) der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle (110), wenn der Strompfad (100) in den leitenden Zustand geschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein computerimplementierbares Verfahren zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters, insbesondere eines gasgefüllten Ableiters. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogrammprodukt mit Anweisungen zur Ausführung eines computerimplementierbaren Verfahrens zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters mittels eines Prozessors eines Computers.
Gasgefüllte Überspannungsableiter arbeiten nach dem gasphysikalischen Prinzip der Bogenentladung. Elektrisch verhält sich der Überspannungsableiter wie ein spannungsabhängiger Schalter. Sobald die zwischen Anode und Kathode des Ableiters angelegte Spannung den Pegel einer Zünd- beziehungsweise Ansprechspannung überschreitet, bildet sich innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde in einem gasdichten Entladungsraum des Ableiters ein Lichtbogen aus. Die hohe Stromtragfähigkeit und die vom Strom nahezu unabhängige Brennspannung des Lichtbogens schließt die Überspannung kurz. Nach dem Abklingen der Beeinflussung löscht der Ableiter und der Innenwiderstand nimmt seinen ursprünglichen Betriebszustand mit mehreren 100 MΩ wieder an.
Während des Anstiegs der Eingangsspannung zwischen Anode und Kathode des Ableiters bis zum Erreichen des Pegels der Ansprechspannung fließt nahezu kein Strom durch den Ableiter. Nachdem der Ableiter gezündet ist, bricht die Spannung auf die sogenannte Glimmbrennspannung, die beispielsweise bei einem Strom von einigen 10 mA bis circa 1,5 A einen Pegel zwischen 70 V bis 200 V aufweist, im Glimmbereich zusammen. Der Übergang in die Bogenentladung erfolgt bei weiter ansteigendem Strom im Ableiter. Die für diesen Bereich charakteristische und äußerst niedrige Bogenbrennspannung, die beispielsweise zwischen 10 V und 35 V liegt, ist in weiten Grenzen vom Strom unabhängig. Bei abnehmender Überspannung verarmt der Strom im Lichtbogen, bis der zur Aufrechterhaltung der Bogenentladung erforderlich Pegel eines Minimalstroms des Ableiters unterschritten wird. Die Bogenentladung reißt ab und der Ableiter löscht nach Durchlaufen der Glimmphase.
Vor einem realen Aufbau einer elektrischen Schaltung in Hardware ist die Simulation des Verhaltens der Schaltung hilfreich, um Fehler im Schaltungsdesign zu erkennen beziehungsweise die Schaltung zu optimieren. In Schaltungssimulationsprogrammen, wie beispielsweise PSpice, existieren Modelle beziehungsweise Bibliotheken zur Simulation einer Vielzahl von elektrischen Bauelementen. Die Simulation des Verhaltens eines gasgefüllten Ableiters oder einer Funkenstrecke ist jedoch derzeit nicht oder nur eingeschränkt möglich.
Mit der Simulation und Modellierung des elektrischen Verhaltens von Ableitern befassen sich die Dokumente: EPCOS Product Brief 2012, ”Pspice Model for Surge Arresters”, PB 042012, Epcos AG, S. 1–2; Larsson, A., et al.: ”Numerical Simulation of Gas Discharge Protectors – a Review.” In: Power Delivery, IEEE Transactions on, 1999, 14. Jg., Nr. 2, S. 405–410; Ribic, J. et al.: ”Overvoltage Protection Using a Gas Discharge Arrester Within the MATLAB Progam Tool”, Power Delivery, IEEE Transactions on, On page(s): 2199–2206, Volume: 22, Issue: 4, Oct. 2007 and Zola, Julio Guillermo: ”Gas Discharge Tube Modeling With PSpice”. In: Electromagnetic Compatibility, IEEE Transactions on, vol. 50, no. 4, S. 1022–1025, Nov. 2008.
Es ist ein Anliegen der vorliegenden Erfindung, ein computerimplementierbares Verfahren zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters anzugeben, mit dem sich das reale Verhalten des Ableiters möglichst gut nachbilden lässt und das auf möglichst einfache Weise in ein Programm zur Schaltungssimulation integrierbar ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Computerprogrammprodukt zur Speicherung auf einem computerlesbaren Speichermedium anzugeben, wobei das Computerprogramprodukt Anweisungen zur Ausführung eines computerimplementierbaren Verfahrens zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters, die mittels eines Prozessors eines Computers ausführbar sind, umfasst.
Eine mögliche Ausführungsform eines computerimplementierbaren Verfahrens zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters ist im Patentanspruch 1 angegeben. Das Verfahren sieht das Bereitstellen eines Modells des Ableiters mit einem schaltbaren Strompfad zwischen einer Anode und einer Kathode des Ableiters vor, wobei der Strompfad eine steuerbare Spannungsquelle umfasst und in einen leitenden oder gesperrten Zustand schaltbar ist. Der Strompfad ist derart ausgebildet, dass im leitenden Zustand des Strompfades ein Stromfluß durch den Strompfad auftritt, wenn zwischen der Anode und der Kathode eine Eingangsspannung des Ableiters anliegt, und im gesperrten Zustand des Strompfades der Stromfluss in dem Strompfad unterbrochen ist. Das Verfahren sieht das Anlegen einer Eingangsspannung zwischen die Anode und die Kathode vor. Eine Polarität der Eingangsspannung wird ermittelt. Ein erster Pegel einer Spannung der steuerbaren Spannungsquelle wird mit einer Polarität, die von der Polarität der Eingangsspannung abhängig ist, erzeugt. Ein Wert eines Spannungsanstiegs der Eingangsspannung wird ermittelt. Ein Pegel einer Ansprechspannung des Ableiters wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Spannungsanstiegs der Eingangsspannung ermittelt. In Abhängigkeit von dem Pegel der Eingangsspannung und dem ermittelten Pegel der Ansprechspannung wird der Strompfad in den leitenden oder gesperrten Zustand geschaltet. Ein Strom wird in dem Strompfad zu einer ersten Zeit erzeugt, wenn der Strompfad in den leitenden Zustand geschaltet ist. Ein Pegel des zu der ersten Zeit in dem Strompfad erzeugten Stroms wird ermittelt. In Abhängigkeit von dem ermittelten Pegel des zu der ersten Zeit erzeugten Stroms wird der erste Pegel oder ein zweiter von dem ersten Pegel verschiedener Pegel der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle erzeugt. In Abhängigkeit von der Polarität des Pegels der Eingangsspannung wird eine Polarität der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle erzeugt. Der Strom in dem Strompfad wird zu einer zweiten der ersten Zeit nachfolgenden Zeit mit einem Pegel in Abhängigkeit von dem Pegel der Eingangsspannung und dem eingestellten Pegel der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle ermittelt, wenn der Strompfad in den leitenden Zustand geschaltet ist.
Eine Ausführungsform eines Computerprogrammprodukts zur Speicherung auf einem computerlesbaren Speichermedium umfassend Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer ablaufen, ein computerimplementierbares Verfahren zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters nach der oben angegebenen Ausführungsform mittels eines Prozessors eines Computers ausführen, ist im Patentanspruch 15 angegeben.
Das Verfahren beziehungsweise das Computerprogrammprodukt ermöglicht die funktionelle Simulation des Verhaltens eines gasgefüllten Ableiters oder einer Funkenstrecke eingebettet in eine Umgebung eines Schaltungssimulationsprogramms, beispielsweise eine Simulation mittels PSpice. Die Implementation des Verfahrens kann mit einem ABM (Analog-Behavioral Model) auf Orcad PSpice Basis erfolgen. Mittels geeigneter Komponenten wird ein Zustandsautomat erstellt, der die wesentlichen Phasen der Ableiter- oder Funkenstrecken-Funktion simuliert.
Das Modell ist weitgehend skalier- und veränderbar. Es lassen sich insbesondere die folgenden elektrischen Parameter variieren: Die Ansprechspannung, insbesondere die statische Ansprechgleichspannung beziehungsweise die dynamische Ansprechstoßspannung, der Isolationswiderstand, die Ableiterkapazität, die Bogenbrennspannung, die Bogenglimmspannung, der Glimm-zu-Bogen-Übergangsstrom sowie der Minimalstrom des Ableiters, unter dessen Schwellwert der Ableiter löscht. Das Modell verhält sich somit entsprechend der Angaben in einem Produkt-Datenblatt.
Das für das Verfahren benutzte Modell kann mit PSpice Basiskomponenten aufgebaut sein und lässt sich dadurch einfach in eine Simulation integrieren und gegebenenfalls auf andere Plattformen, beispielsweise 5-Spice und andere Derivate, transferieren. Das Simulationsmodell, mit dem das Verfahren ausgeführt wird, beruht auf der Kombination von analogen, schaltenden und berechnenden Bauelementen einer Spice-Bibliothek zur Erstellung eines skalierbaren Zustandsautomaten, mit dem die elektrischen Eigenschaften beliebiger gasgefüllter Ableiter oder Funkenstrecken nachgeahmt werden können.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Ausführungsform eines Modells zur Anwendung eines computerimplementierbaren Verfahrens zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters,
2 eine Ausführungsform eines computerimplementierbaren Verfahrens zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters,
3 eine Ausführungsform eines Computers mit einem Computerprogrammprodukt zur Ausführung eines computerimplementierbaren Verfahrens zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters.
1 zeigt ein Modell 1000 zur Simulation des Verhaltens eines gasgefüllten Ableiters beziehungsweise einer Funkenstrecke. Das Modell umfasst einen Anodenanschluss A und einen Kathodenanschluss K zum Anlegen einer Eingangsspannung Uin. Zwischen der Anode A und der Kathode K ist ein schaltbarer Strompfad 100 angeordnet. Der schaltbare Strompfad 100 umfasst eine steuerbare Spannungsquelle 110, einen Widerstand 120, eine Schaltung zur Strombegrenzung 130 und einen steuerbaren Schalter 140. Die steuerbare Spannungsquelle 110, der Widerstand 120, die Strombegrenzungsschaltung 130 und der steuerbare Schalter 140 sind in dem Strompfad 100 in Serie zwischen die Anode A und die Kathode K geschaltet.
Mittels des steuerbaren Schalters 140 lässt sich der Strompfad in einen leitenden oder gesperrten Zustand schalten. Im leitenden Zustand des Strompfades 100 tritt zwischen der Anode A und der Kathode K ein Stromfluss auf, wenn zwischen den Anoden- und Kathodenanschluss die Eingangsspannung Uin angelegt wird. Die zur Strombegrenzung vorgesehene Schaltung 130 kann beispielsweise einen Widerstand und eine dazu parallel geschaltete Induktivität aufweisen, die zwischen den Widerstand 120 und den steuerbaren Schalter 140 geschaltet sind. Im geöffneten Zustand des steuerbaren Schalters 140 ist der Strompfad 100 in den gesperrten Zustand geschaltet. Im gesperrten Zustand des Strompfades 100 ist der Stromfluss in dem Strompfad 100 unterbrochen.
Das Schaltungsmodell 1000 umfasst des Weiteren einen Strompfad 200 mit einem Widerstand 210, der zwischen den Anodenanschluss A und den Kathodenanschluss K geschaltet ist. Der Widerstand 210 kann die Größe des Isolationswiderstandes des Ableiters aufweisen und beträgt beispielsweise mindestens 1 GΩ. Zwischen dem Anoden- und Kathodenanschluss ist des Weiteren ein Kondensator 300 angeordnet. Der Kondensator 300 ist parallel zu dem Widerstand 210 geschaltet. Der Kondensator 300 kann eine Kapazität von der Größe der Ableiterkapazität des Ableiters aufweisen. Die Ableiterkapazität kann beispielsweise mindestens 0,2 pF betragen.
Das Schaltungsmodell 1000 des Ableiters umfasst des Weiteren einen Schaltungsblock 400 zum Ermitteln einer Polarität der Eingangsspannung Uin. Der Schaltungsblock 400 kann zwischen dem Anodenanschluss A und dem Kathodenanschluss K angeordnet sein. Beispielsweise kann ein Eingangsanschluss E400a des Schaltungsblocks 400 mit dem Anodenanschluss A und ein Eingangsanschluss E400b des Schaltungsblocks 400 mit dem Kathodenanschluss K verbunden sein. An einem Ausgangsanschluss A400 des Schaltungsblocks 400 wird ein Signal Pol ausgegeben, das die Polarität der Eingangsspannung Uin kennzeichnet. Mittels des Schaltungsblocks 400 lässt sich ermitteln, welche Polarität im letzten Moment vor dem Durchbruch des Ableiters zwischen der Anode A und der Kathode K angelegen hat.
Das Schaltungsmodell 1000 umfasst des Weiteren einen Schaltungsblock 500 zum Ermitteln eines Spannungsanstiegs der Eingangsspannung Uin zwischen der Anode und der Kathode. Der Schaltungsblock 500 kann einen Eingangsanschluss E500a, der mit dem Anodenanschluss A verbunden ist, und ein Eingangsanschluss E500b, der mit dem Kathodenanschluss K verbunden ist, aufweisen. Der Schaltungsblock 500 kann beispielsweise einen Absolutwert der ersten Ableitung der Eingangsspannung Uin ermitteln. Der Schaltungsblock 500 stellt an einem Ausgangsanschluss A500 ein Signal SUsl bereit, das den ermittelten Spannungsanstieg beziehungsweise den Absolutwert der ersten Ableitung der Eingangsspannung Uin kennzeichnet. Das Signal SUsl repräsentiert beispielsweise einen Spannungsanstieg in der Einheit V/μs.
Das Schaltungsmodell 1000 umfasst weiter einen Schaltungsblock 600 zum Ermitteln eines Pegels einer Ansprechspannung Ua des Ableiters. Die Ansprechspannung kann die statische Ansprechgleichspannung oder die dynamische Ansprechstoßspannung des Ableiters sein. Die Ansprechspannung gibt den Pegel der Eingangsspannung Uin an, bei dessen Überschreiten der Ableiter zündet. Der Schaltungsblock 600 weist einen Eingangsanschluss E600 zum Anlegen des Spannungssignals SUsl und einen Ausgangsanschluss A600 zum Bereitstellen eines Signal SUa, das den ermittelten Pegel der Ansprechspannung Ua kennzeichnet.
Der Schaltungsblock 600 kann beispielsweise auf einen Speicher 610, in dem eine Tabelle mit Wertepaaren (x1, y1), (x2, y2), ..., (xn, yn) gespeichert ist, zugreifen. Ein erster Wert x jedes Wertepaars gibt beispielsweise den Wert eines Spannungsanstiegs Usl der Eingangsspannung Uin an. Ein zweiter Wert y jedes Wertepaares gibt einen Pegel der Ansprechspannung Ua an, der dem Wert des Spannungsanstiegs Usl zugeordnet ist. In dem Speicher 610 ist somit eine Look-up Tabelle im Format (x1, y1), (x2, y2), ..., (xn, yn) abgespeichert, wobei die Werte x1, x2, ..., xn verschiedene Spannungsanstiege Usl, beispielsweise in V/μs, angeben und die Werte y1, y2, ..., yn die dazugehörigen Pegel der Ansprechspannung Ua angeben. Der Schaltungsblock 600 ist dazu ausgebildet, mittels der in dem Speicher 610 gespeicherten Tabelle für den ermittelten Spannungsanstieg Usl der Eingangsspannung die zugehörige Ansprechspannung Ua zu ermitteln, und als Signal SUa an dem Ausgangsanschluss A600 bereitzustellen.
Der Schaltungsblock 600 kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass er für einen ermittelten Wert des Spannungsanstiegs Usl der Eingangsspannung Uin den zugehörigen Pegel der Ansprechspannung Ua mittels der Look-up Tabelle ermittelt. Der Schaltungsblock 600 kann dazu ausgebildet sein, einen Pegel der Ansprechspannung durch Interpolieren zwischen zwei benachbarten in der Tabelle des Speichers 610 gespeicherten Pegeln der Ansprechspannung zu ermitteln, wenn das Signal SUa einen Wert eines Spannungsanstiegs Usl angibt, der nicht in der Tabelle des Speichers 610 gespeichert ist. Der Pegel der Ansprechspannung Ua wird beispielsweise zwischen einem Pegel der Ansprechspannung, der einem in dem Speicher 610 gespeicherten Wert des Spannungsanstiegs der Eingangsspannung unter dem ermittelten Spannungsanstieg Usl zugeordnet ist, und einem Pegel der Ansprechspannung, der einem in dem Speicher 610 gespeicherten Wert des Spannungsanstiegs der Eingangsspannung oberhalb des ermittelten Wertes des Spannungsanstiegs Usl zugeordnet ist, interpoliert.
Das Schaltungsmodell 1000 umfasst einen Schaltungsblock 700 zum Ermitteln eines Stroms Ig in dem Strompfad 100. Der Schaltungsblock 700 ist dazu ausgebildet, einen Spannungsabfall an dem Widerstand 120 zu ermitteln. Aus dem ermittelten Spannungspegel und dem Wert des Widerstandes 120 kann mittels des Schaltungsblocks 700 der Ableiterstrom Ig im Strompfad 100 ermittelt werden. Dazu wird die über dem Widerstand 120 ermittelte Spannung beispielsweise mit einem Leitwert des Widerstands 120 multipliziert. Der Schaltungsblock 700 stellt ausgangsseitig ein Signal SIg bereit, das den ermittelten Strom Ig kennzeichnet.
Das Schaltungsmodell 1000 des Ableiters weist des Weiteren einen Schaltungsblock 800 zum Erzeugen eines Steuersignals S1 zum leitend oder sperrend Steuern des steuerbaren Schalters 140 auf. Der Schaltungsblock 800 ist mit dem Anodenanschluss A und dem Kathodenanschluss K verbunden. Des Weiteren werden dem Schaltungsblock 800 der ermittelte Pegel der Ansprechspannung Ua und der ermittelte Pegel des Ableiterstroms Ig zugeführt.
Der Schaltungsblock 800 ist dazu ausgebildet, das Steuersignal S1 zum leitend Steuern des steuerbaren Schalters 140 zu erzeugen, wenn der Pegel der Eingangsspannung Uin größer ist als der ermittelte Pegel der Ansprechspannung Ua oder der Strom Ig durch den Ableiter beziehungsweise den Strompfad 100 des Modells größer ist als der Minimalstrom Imin, unter dessen Schwellwert der Ableiter löscht. In allen anderen Fällen wird das Steuersignal 51 von dem Schaltungsblock 800 derart erzeugt, dass der steuerbare Schalter 140 gesperrt gesteuert ist. Wenn der steuerbare Schalter 140 geöffnet beziehungsweise nichtleitend gesteuert ist, wird der Ableiter im inaktiven beziehungsweise gelöschten Zustand betrieben. Wenn der Schaltungsblock 800 den steuerbaren Schalter 140 in den geschlossenen beziehungsweise leitenden Zustand schaltet, hat der Ableiter gezündet, sodass der Strom Ig durch den Ableiter beziehungsweise den Strompfad 100 fließen kann.
Das Schaltungsmodell 1000 weist des Weiteren einen Schaltungsblock 900 mit einem Eingangsanschluss E900a zum Anlegen des die Polarität der Eingangsspannung Uin kennzeichnenden Signals Pol auf. Der Schaltungsblock 900 weist darüber hinaus einen Eingangsanschluss E900b zum Anlegen des Signals SIg, das den von dem Schaltungsblock 700 ermittelten Pegels des Stroms Ig kennzeichnet, auf. Der Schaltungsblock 900 erzeugt ausgangsseitig ein Steuersignal S2 zum Einstellen eines von der steuerbaren Spannungsquelle 110 erzeugten Spannungspegels.
Der Schaltungsblock 900 kann dazu ausgebildet sein, mittels des Steuersignals S2 an der steuerbaren Spannungsquelle 110 den Pegel einer Bogenbrennspannung Ubg des Ableiters einzustellen, wenn der in dem Strompfad 100 erzeugte Strom Ig größer als der Pegel eines Bogenübergangsstroms ist. Der Pegel des Bogenübergangsstroms ist derjenige Strompegel, bei dem der Ableiter von der Glimmentladung in die Bogenentladung wechselt. Der Schaltungsblock 900 ist des Weiteren dazu ausgebildet das Steuersignal S2 derart zu erzeugen, dass die steuerbare Spannungsquelle 110 die von ihr erzeugte Spannung mit dem Pegel einer Bogenglimmspannung Ugl des Ableiters erzeugt, wenn der in dem Strompfad 100 erzeugte Strom Ig kleiner als der Pegel des Bogenübergangsstroms oder gleich dem Pegel des Bogenübergangsstroms ist. Des Weiteren kann der Schaltungsblock 900 dazu ausgebildet sein, die von der steuerbaren Spannungsquelle 110 erzeugte Spannung mit einer positiven Polarität zu erzeugen, wenn der Pegel der Eingangsspannung Uin eine positive Polarität aufweist, und den Pegel der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle 110 mit einer negativen Polarität erzeugen, wenn der Pegel der Eingangsspannung Uin eine negative Polarität aufweist.
Mittels der steuerbaren Spannungsquelle 110 wird somit im Strompfad 100 die positive Bogenbrennspannung eingestellt, wenn die Eingangsspannung Uin positiv ist und der Strom Ig im Strompfad 100 größer als der Bogenübergangsstrom ist. Im anderen Fall, wenn die Eingangsspannung Uin positiv ist und der Strom Ig im Strompfad 100 kleiner als der Bogenübergangsstrom ist, wird von der steuerbaren Spannungsquelle 110 die Bogenglimmspannung Ugl mit positiver Polarität erzeugt. Falls die Polarität der Eingangsspannung Uin negativ ist, werden von der steuerbaren Spannungsquelle 110 entsprechend negative Spannungswerte der Bogenbrennspannung Ubg oder der Bogenglimmspannung Ugl erzeugt.
2 zeigt einen Algorithmus 10 zur Verdeutlichung des Ablaufs eines computerimplementierbaren Verfahrens zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters oder einer Funkenstrecke. Das Verfahren zur Simulation des Verhaltens des Ableiters beziehungsweise der Funkenstrecke basiert auf dem in 1 gezeigten Schaltungsmodell 1000. In einem Verfahrensschritt 11 wird eine Eingangsspannung Uin zwischen den Anodenanschluss A und den Kathodenanschluss K des Schaltungsmodells 1000 angelegt. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 12 wird mittels des Schaltungsblocks 400 eine Polarität der Eingangsspannung Uin ermittelt. Während eines nachfolgenden Verfahrensschritts 13 wird von dem Schaltungsblock 900 ein erster Pegel einer Spannung der steuerbaren Spannungsquelle 110 mit einer Polarität eingestellt, die von der Polarität der Eingangsspannung Uin abhängig ist. Beispielsweise kann die steuerbare Spannungsquelle 110 von dem Schaltungsblock 900 derart angesteuert werden, dass die steuerbare Spannungsquelle 110 in dem Strompfad 100 einen Pegel der Bogenglimmspannung Ugl erzeugt.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 14 wird ein Spannungsanstieg Usl der Eingangsspannung Uin zwischen dem Anodenanschluss A und dem Kathodenanschluss K des Ableiters ermittelt. Der Spannungsanstieg kann mittels des Schaltungsblocks 500 ermittelt werden. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 15 wird ein Pegel einer Ansprechspannung Ua des Ableiters in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Spannungsanstiegs Usl der Eingangsspannung mittels des Schaltungsblocks 600 ermittelt.
Zum Ermitteln des Pegels der Ansprechspannung kann beispielsweise auf eine in dem Speicher 610 gespeicherte Tabelle zugegriffen werden. Von den in der Tabelle gespeicherten Wertepaaren (x1, y1), (x2, y2), ..., (xn, yn) gibt ein erster Wert x jedes Wertepaares den Wert eines Spannungsanstiegs der Eingangsspannung Uin an und ein zweiter Wert y jedes Wertepaares gibt einen Pegel der dem Wert des Spannungsanstiegs zugeordneten Ansprechspannung an. In dem Verfahrensschritt 15 kann beispielsweise derjenige Pegel der Ansprechspannung Ua, der dem Wert des ermittelten Spannungsanstiegs Usl der Eingangsspannung Uin zugeordnet ist, anhand der in dem Speicher 610 gespeicherten Look-up Tabelle ermittelt werden.
Wenn der ermittelt Spannungsanstieg Usl der Eingangsspannung nicht in der Tabelle gespeichert ist, kann ein Pegel der Ansprechspannung Ua durch Interpolieren des Pegels der Ansprechspannung zwischen mindestens zwei der in der Tabelle gespeicherten Pegeln der Ansprechspannung ermittelt werden. Beispielsweise kann der Pegel der Ansprechspannung durch Interpolation zwischen dem Pegel einer Ansprechspannung, der einem Wert des Spannungsanstiegs der Eingangsspannung unter dem ermittelten Spannungsanstieg der Eingangsspannung zugeordnet ist, und einem Pegel der Ansprechspannung, der einem Wert eines Spannungsanstiegs der Eingangsspannung über dem ermittelten Wert des Spannungsanstiegs der Eingangsspannung zugeordnet ist, ermittelt werden.
In den nachfolgenden Verfahrensschritten wird der Strompfad 100 in Abhängigkeit von dem Pegel der Eingangsspannung Uin und dem ermittelten Pegel der Ansprechspannung Ua in den leitenden oder gesperrten Zustand geschaltet. In einem Verfahrensschritt 16 wird dazu beispielsweise von dem Schaltungsblock 800 überprüft, ob der Pegel der Eingangsspannung Uin größer oder kleiner als der ermittelte Pegel der Ansprechspannung Ua ist.
Wenn in dem Verfahrensschritt 16 beispielsweise festgestellt wird, dass der Pegel der Eingangsspannung Uin kleiner oder gleich dem ermittelten Pegel der Ansprechspannung Ua ist, wird der steuerbare Schalter 140 in einem Verfahrensschritt 17 gesperrt gesteuert, sodass der Strompfad 100 unterbrochen ist. Wenn hingegen festgestellt wird, dass der Pegel der Eingangsspannung Uin größer ist als der ermittelte Pegel der Ansprechspannung Ua, wird in einem Verfahrensschritt 18 der steuerbare Schalter 140 leitend gesteuert, sodass der Strompfad 100 von dem gesperrten Zustand in den leitenden Zustand geschaltet wird.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 19 wird in dem Strompfad 100 zu einer ersten Zeit ein Strom Ig erzeugt, wenn der Strompfad 100 in den leitenden Zustand geschaltet ist. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 20 wird ein Pegel des zu der ersten Zeit in dem Strompfad 100 erzeugten Stroms Ig ermittelt.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 21 wird die steuerbare Spannungsquelle 110 von dem Schaltungsblock 900 in Abhängigkeit von dem zu der ersten Zeit ermittelten Pegel des Stroms Ig derart angesteuert, dass von der steuerbaren Spannungsquelle der erste Pegel einer Spannung, beispielsweise der Pegel der Bogenglimmspannung Ugl des Ableiters, oder ein zweiter von dem ersten Pegel verschiedener Pegel einer Spannung, beispielsweise der Pegel der Bogenbrennspannung Ubg des Ableiters, erzeugt wird. Des Weiteren wird in einem Verfahrensschritt 21 von dem Schaltungsblock 900 in Abhängigkeit von der Polarität des Pegels der Eingangsspannung Uin eine Polarität der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle 110 eingestellt. Dazu werden an die Eingangsanschlüsse E900a und E900b das Signal Pol, das die Polarität der Eingangsspannung Uin kennzeichnet, und das Signal SIg, das den Pegel des Stroms Ig in dem Strompfad 100 angibt, angelegt und von dem Schaltungsblock 900 das Steuersignal S2 zum Einstellen des Pegels der von der steuerbaren Spannungsquelle zu erzeugenden Spannung generiert.
Beispielsweise wird die steuerbare Spannungsquelle 110 von dem Schaltungsblock 900 mit dem Steuersignal S2 derart angesteuert, dass die steuerbare Spannungsquelle 110 eine Spannung mit dem ersten Pegel, beispielsweise dem Pegel der Bogenglimmspannung Ugl des Ableiters, erzeugt, wenn der zu der ersten Zeit ermittelte Pegel des in dem Strompfad 100 erzeugten Stroms Ig kleiner als der Pegel des Bogenübergangsstroms oder gleich dem Pegel des Bogenübergangsstroms ist. Der Pegel des Bogenübergangsstroms ist dabei derjenige Strompegel, bei dem der Ableiter von der Glimmentladung in die Bogenentladung wechselt. Die steuerbare Spannungsquelle 110 kann von dem Schaltungsblock 900 des Weiteren mit dem Steuersignal S2 derart angesteuert werden, dass die steuerbaren Spannungsquelle 110 die Spannung mit dem zweiten Pegel, beispielsweise dem Pegel der Bogenbrennspannung Ubg des Ableiters, erzeugt, wenn der ermittelte Pegel des zu der ersten Zeit in dem Strompfad 100 erzeugten Stroms Ig größer als der Pegel des Bogenübergangsstrom ist.
Die steuerbare Spannungsquelle 110 kann mittels des Steuersignals S2 derart angesteuert werden, dass die steuerbare Spannungsquelle 110 den ersten und zweiten Pegel der Spannung mit einer positiven Polarität erzeugt, wenn der Pegel der Eingangsspannung Uin eine positive Polarität aufweist. Umgekehrt kann der erste und zweite Pegel der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle mit einer negativen Polarität eingestellt werden, wenn der Pegel der Eingangsspannung Uin eine negative Polarität aufweist. Die Einstellung der Polarität der von der steuerbaren Spannungsquelle zu erzeugenden Spannung erfolgt in dem Verfahrensschritt 21.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 22 wird der Strom Ig in dem Strompfad 100 zu einer zweiten der ersten Zeit nachfolgenden Zeit mit einem Pegel, der von dem Pegel der Eingangsspannung Uin und dem eingestellten Pegel Ugl, Ubg der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle 110 abhängig ist, erzeugt, wenn der Strompfad 100 in den leitenden Zustand geschaltet ist.
In einem anschließenden Verfahrensschritt 23 wird der Pegel des zu der zweiten Zeit erzeugten Stroms Ig in dem Strompfad 100 ermittelt. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 24 wird überprüft, ob der ermittelte Pegel des zu der zweiten Zeit in dem Strompfad 100 erzeugten Stroms größer oder kleiner als ein Pegel des Minimalstroms Imin des Ableiters ist. Der Pegel des Minimalstroms Imin des Ableiters ist derjenige Strompegel, bei dem der Ableiter löscht. Wenn festgestellt wird, dass der ermittelte Pegel des zu der zweiten Zeit in dem Strompfad 100 erzeugten Stroms Ig kleiner oder gleich dem Pegel des Minimalstroms des Ableiters ist, wird der steuerbare Schalter 110 in einem Verfahrensschritt 25 in den gesperrten Zustand geschaltet, sodass auch der Strompfad 100 in dem gesperrten Zustand betrieben wird.
Wenn im Verfahrensschritt 24 hingegen festgestellt worden ist, dass der ermittelte Pegel des zu der zweiten Zeit in dem Strompfad 100 erzeugten Stroms größer als ein Pegel des Minimalstroms Imin des Ableiters ist, wird der Strompfad 100 weiterhin im leitenden Zustand betrieben. Wenn der Strompfad 100 weiterhin im leitenden Zustand betrieben wird, wird in dem Verfahrensschritt 21 nun erneut der Pegel der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle 110 eingestellt.
Wie zuvor erläutert, wird der Pegel der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle 110 in dem Verfahrensschritt 21 mit dem ersten Pegel, beispielsweise dem Pegel der Bogenglimmspannung Ugl des Ableiters erzeugt, wenn der Pegel des nun zu der zweiten Zeit in dem Strompfad 100 erzeugten Stroms Ig kleiner als der Pegel des Bogenübergangsstroms oder gleich dem Pegel des Bogenübergangsstroms ist. Der Pegel der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle 110 wird in dem Verfahrensschritt 21 mit dem zweiten Pegel, beispielsweise dem Pegel der Bogenbrennspannung Ubg des Ableiters, erzeugt, wenn der ermittelte Pegel des zu der zweiten Zeit in dem Strompfad 100 erzeugten Stroms Ig größer als der Pegel des Bogenübergangsstroms ist. Der Pegel der eingestellten Spannung der steuerbaren Spannungsquelle 110 wird in dem Verfahrensschritt 21 mit einer positiven Polarität eingestellt, wenn der Pegel der Eingangsspannung Uin eine positive Polarität aufweist. Umgekehrt wird der Pegel der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle in dem Verfahrensschritt 21 mit einer negativen Polarität eingestellt, wenn der Pegel der Eingangsspannung Uin eine negative Polarität aufweist.
Wenn der steuerbare Schalter 140 im Verfahrensschritt 17 oder im Verfahrensschritt 25 gesperrt gesteuert worden ist, das heißt, der Ableiter nicht gezündet ist, fließt in dem Strompfad 100 kein Ableiterstrom Ig. In diesem Fall ist zwischen der Anode A und der Kathode K lediglich der Isolationswiderstand 210 und die Ableiterkapazität 300 wirksam.
Der in 2 skizzierte Verfahrensablauf kann als ein computerimplementierbares Programm, das sich in ein Schaltungssimulationsprogramm integrieren lässt, ausgeführt sein. Das computerimplementierbare Programm kann beispielsweise als ein Modul oder als ein Funktionsblock in einer Spice-Bibliothek zur Verfügung gestellt werden. Das Schaltungsmodell des in 1 gezeigten Ableiters kann aus einer Kombination von analogen Bauelementen, beispielsweise den Widerständen 120 und 210 sowie dem Kondensator 310 oder der steuerbaren Spannungsquelle 110, aus schaltenden Bauelementen, beispielsweise dem steuerbaren Schalter 140, und aus berechnenden Bauelementen, beispielsweise den Schaltungsblöcken 400 bis 900 aufgebaut sein.
Der Schaltungsblock 400 kann beispielsweise eine spannungsgesteuerte Spannungsquelle enthalten, die in Abhängigkeit von der Eingangsspannung ausgangsseitig das Signal Pol mit einem Pegel von +1 V erzeugt, wenn die Eingangsspannung Uin größer oder gleich einer Spannung von 0 V ist. Im anderen Fall wird das Signal Pol ausgangsseitig mit einem Spannungspegel von –1 V erzeugt. Der Schaltungsblock 500 kann als eine spannungsgesteuerte Spannungsquelle, die ausgangsseitig das Signal SUsl in Abhängigkeit von der ermittelten ersten Ableitung der Eingangsspannung erzeugt, ausgebildet sein. Der Schaltungsblock 600 kann die Look-up-Tabelle zur Speicherung von Wertepaaren aus dem Spannungsanstieg der Eingangsspannung und der dazugehörigen Ansprechspannung aufweisen. Der Schaltungsblock 700 kann eine spannungsgesteuerte Spannungsquelle aufweisen, die ausgangsseitig das Spannungssignal SIg in Abhängigkeit von einer Multiplikation der Eingangsspannung mit einem konstanten Faktor, der dem Leitwert des Widerstands 120 entspricht, erzeugt.
Der Schaltungsblock 800 kann eine spannungsgesteuerte Spannungsquelle umfassen. Der Schaltungsblock 800 errechnet aus der eingangsseitig zugeführten Eingangsspannung und der Ansprechspannung, dem Strom durch den Strompfad 100 und dem Minimalstrom des Ableiters als Variablen den Pegel des Steuersignals S1. Beispielweise kann die steuerbare Spannungsquelle des Schaltungsblocks 800 das Steuersignal S1 ausgangsseitig mit einem Pegel von 2 V erzeugen, wenn die Eingangsspannung größer als die ermittelte Ansprechspannung ist oder der Strom Ig durch den Ableiter beziehungsweise Strompfad 100 größer als der Minimalstrom des Ableiters ist. Im anderen Fall kann das Steuersignal S1 beispielsweise mit einem Pegel von 0 V erzeugt.
Der Schaltungsblock 900 kann zur Erzeugung des Steuersignals S2 eine spannungsgesteuerte Spannungsquelle umfassen. Der Schaltungsblock ermittelt, ob die Eingangsspannung positiv oder negativ ist, und, ob der Strompegel des Stroms Ig größer oder kleiner als der Bogenübergangsstrom ist. Wenn die Eingangsspannung Uin positiv ist und der Strom Ig größer ist als der Bogenübergangsstrom, wird von der steuerbaren Spannungsquelle des Schaltungsblocks 900 das Steuersignal S2 derart erzeugt, dass von der steuerbaren Spannungsquelle 110 der Pegel der positiven Bogenbrennspannung erzeugt wird. Im anderen Fall, das heißt bei positiver Eingangsspannung und einem Pegel des Stroms Ig kleiner oder gleich dem Bogenübergangsstroms, wird das Steuersignal S2 derart erzeugt, dass von der steuerbaren Spannungsquelle 900 die die positive Bogenglimmspannung erzeugt wird. Falls die Polarität der Eingangsspannung negativ ist, wird von der steuerbaren Spannungsquelle des Schaltungsblocks 900 das Steuersignal S2 derart erzeugt, dass die steuerbare Spannungsquelle 110 die Bogenbrennspannung beziehungsweise die Bogenglimmspannung mit negativem Pegel erzeugt.
Zur Verzögerung der Ausgangssignale, insbesondere der Schaltungsblöcke 400, 600, 800 und 900 können diese Schaltungsblöcke Verzögerungsschaltungen aufweisen, die hinter den steuerbaren Spannungsquellen der jeweiligen Schaltungsblöcke angeordnet sind.
Mit dem in 2 angegebenen Verfahren und dem zugrundeliegenden Schaltungsmodell gemäß 1 lassen sich die elektrischen Eigenschaften beliebiger gasgefüllter Ableiter oder Funkenstrecken nachbilden. In Abhängigkeit von dem zu simulierenden Ableiter lassen sich die statische Ansprechgleichspannung, die dynamische Ansprechspannung, der Isolationswiderstand, die Ableiterkapazität, die Bogenbrennspannung, die Bogenglimmspannung, der Bogenübergangsstrom und der Minimalstrom vorgeben beziehungsweise variieren.
3 zeigt einen Computer 1, auf dem das Verfahren 10 ausführbar ist. Das Verfahren zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters kann als ein Computerprogrammprodukt 2 auf einem computerlesbaren Speichermedium 3 gespeichert sein. Das Computerprogrammprodukt 2 umfasst Anweisungen zur Ausführung des computerimplementierbaren Verfahrens, die mittels eines Prozessors 4 des Computers 1 ausführbar sind.
Bezugszeichenliste

1: Computer
2: Computerprogrammprodukt
3: Speichermedium
4: Prozessor
10: Algorithmus
11, ..., 25: Verfahrensschritte des Algorithmus
100: Strompfad
110: steuerbare Spannungsquelle
120: Widerstand
130: Strombegrenzer
140: steuerbarer Schalter
200: Strompfad
210: Isolationswiderstand
300: Kondensator
400, ..., 900: Schaltungsblöcke
1000: Schaltungsmodell
A: Anodenanschluss
K: Kathodenanschluss
Uin: Eingangsspannung
Usl: Spannungsanstieg der Eingangsspannung
Ua: Ansprechspannung
Ig: Ableiterstrom

Claims

Computerimplementierbares Verfahren zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters, umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Modells des Ableiters (1000) mit einem schaltbaren Strompfad (100) zwischen einer Anode (A) und einer Kathode (K) des Ableiters, wobei der Strompfad (100) eine steuerbare Spannungsquelle (110) umfasst, wobei der Strompfad (100) in einen leitenden oder gesperrten Zustand schaltbar ist, wobei im leitenden Zustand des Strompfades (100) ein Stromfluß durch den Strompfad (100) auftritt, wenn zwischen der Anode (A) und der Kathode (K) eine Eingangsspannung (Uin) des Ableiters (1000) anliegt, und wobei im gesperrten Zustand des Strompfades (100) der Stromfluss in dem Strompfad (100) unterbrochen ist, – Anlegen einer Eingangsspannung (Uin) zwischen die Anode (A) und die Kathode (K), – Ermitteln einer Polarität der Eingangsspannung (Uin), – Einstellen eines ersten Pegels (Ugl) einer Spannung der steuerbaren Spannungsquelle (110) mit einer Polarität, die von der Polarität der Eingangsspannung (Uin) abhängig ist, – Ermitteln eines Wertes eines Spannungsanstiegs (Usl) der Eingangsspannung (Uin), – Ermitteln eines Pegels einer Ansprechspannung (Ua) des Ableiters in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Spannungsanstiegs (Usl) der Eingangsspannung (Uin), – Schalten des Strompfades (100) in den leitenden oder gesperrten Zustand in Abhängigkeit von dem Pegel der Eingangsspannung (Uin) und dem ermittelten Pegel der Ansprechspannung (Ua), – Erzeugen eines Stroms (Ig) in dem Strompfad (100) zu einer ersten Zeit, wenn der Strompfad (100) in den leitenden Zustand geschaltet ist, – Ermitteln eines Pegels des zu der ersten Zeit in dem Strompfad (100) erzeugten Stroms (Ig), – Erzeugen des ersten Pegels (Ugl) oder eines zweiten von dem ersten Pegel verschiedenen Pegels (Ubg) der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle (110) in Abhängigkeit von dem ermittelten Pegel des zu der ersten Zeit erzeugten Stroms (Ig), – Erzeugen einer Polarität der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle (110) in Abhängigkeit von der Polarität des Pegels der Eingangsspannung (Uin), – Erzeugen des Stromes (Ig) in dem Strompfad (100) zu einer zweiten der ersten Zeit nachfolgenden Zeit mit einem Pegel in Abhängigkeit von dem Pegel der Eingangsspannung (Uin) und dem erzeugten Pegel (Ugl, Ubg) der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle (110), wenn der Strompfad (100) in den leitenden Zustand geschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: Schalten des Strompfades (100) von dem gesperrten Zustand in den leitenden Zustand, wenn der Pegel der Eingangsspannung (Uin) größer als der ermittelte Pegel der Ansprechspannung (Ua) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, umfassend: – Ermitteln des Pegels des zu der zweiten Zeit erzeugten Stroms (Ig) in dem Strompfad (100), – Betreiben des Strompfades (100) in dem leitenden Zustand, wenn der ermittelte Pegel des zu der zweiten Zeit in dem Strompfad (100) erzeugten Stromes (Ig) größer als ein Pegel des Minimalstroms (Imin) des Ableiters ist, wobei der Pegel des Minimalstroms des Ableiters derjenige Strompegel ist, bei dem der Ableiter löscht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend: Erzeugen des Pegels der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle (110) mit dem ersten Pegel (Ugl), wenn der ermittelte Pegel des zu der zweiten Zeit in dem Strompfad (100) erzeugten Stroms (Ig) kleiner als der Pegel des Bogenübergangsstroms oder gleich dem Pegel des Bogenübergangsstroms ist, wobei der Pegel des Bogenübergangsstromes derjenige Strompegel ist, bei dem der Ableiter von der Glimmentladung in die Bogenentladung wechselt.
Verfahren nach Anspruch 4, umfassend: Erzeugen des Pegels der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle (110) mit einem zweiten Pegel (Ubg), wenn der ermittelte Pegel des zu der zweiten Zeit in dem Strompfad (100) erzeugten Stroms (Ig) größer als der Pegel eines Bogenübergangsstroms ist.
Verfahren nach Anspruch 5, umfassend: Erzeugen einer positiven Polarität des ersten und zweiten Pegels (Ugl, Ubg) der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle (110), wenn der Pegel der Eingangsspannung (Uin) eine positive Polarität aufweist und Erzeugen einer negativen Polarität des ersten und zweiten Pegels (Ugl, Ubg) der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle (110), wenn der Pegel der Eingangsspannung (Uin) eine negative Polarität aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der erste Pegel (Ugl) der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle (110) dem Pegel einer Bogenglimmspannung des Ableiters entspricht und wobei der zweite Pegel (Ubg) der Spannung der steuerbaren Spannungsquelle (110) dem Pegel einer Bogenbrennspannung (Ubg) des Ableiters entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: Speichern einer Tabelle mit Wertepaaren, wobei ein erster Wert jedes Wertepaares den Wert eines Spannungsanstiegs der Eingangsspannung (Uin) angibt und wobei ein zweiter Wert jedes Wertepaares einen Pegel, der dem Wert der dem Spannungsanstieg der Eingangsspannung zugeordneten Ansprechspannung entspricht, angibt.
Verfahren nach Anspruch 8, Ermitteln desjenigen Pegels der Ansprechspannung (Ua) aus der Tabelle, der dem Wert des ermittelten Spannungsanstiegs der Eingangsspannung (Uin) zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, Ermitteln des Pegels der Ansprechspannung (Ua) durch Interpolieren des Pegels der Ansprechspannung zwischen mindestens zwei der in der Tabelle gespeicherten Pegel der Ansprechspannung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend: – Bereitstellen des Modells des Ableiters (1000) mit einem weiteren zu dem Strompfad (100) parallel geschalteten Strompfad (200) zwischen der Anode (A) und der Kathode (K) des Ableiters, – Erzeugen des Stroms (Ig) durch den Ableiter in dem weiteren Strompfad (200), wenn der Strompfad (100) in den gesperrten Zustand geschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 11, umfassend: Bereitstellen des Modells des Ableiters (1000) mit einem Widerstand (210) von der Größe des Isolationswiderstands des Ableiters in dem weiteren Strompfad (200).
Verfahren nach Anspruch 12, umfassend: Bereitstellen des Modells des Ableiters (1000) mit einem zu dem Widerstand (210) parallel geschalteten Kondensator (300), wobei der Kondensator (300) eine Kapazität von der Größe der Ableiterkapazität des Ableiters aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Verfahren als ein Programm, das sich als ein Modul oder als ein Schaltungsblock in ein Schaltungssimulationsprogramm integrieren lässt, implementiert ist.
Computerprogrammprodukt (2) zur Speicherung auf einem computerlesbaren Speichermedium (3) umfassend Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer ablaufen, ein Verfahren (10) zur Simulation des elektrischen Verhaltens eines Ableiters nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mittels eines Prozessors (4) eines Computers (1) ausführen.