DE1055681B

DE1055681B - Schaltanordnung zur Vermeidung von Kippschwingungen bei kapazitiven Spannungswandlern

Info

Publication number: DE1055681B
Application number: DE1957M0033510
Authority: DE
Inventors: Dipl-Math Georges Albe Gertsch
Original assignee: WICKLEREI EINRICHTUNGEN; Micafil AG
Current assignee: WICKLEREI EINRICHTUNGEN; Micafil AG
Priority date: 1959-11-25
Filing date: 1957-03-09
Publication date: 1959-04-23
Also published as: DE1269719B; NL257836A; GB928923A; CH378414A; NL123022C

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltanordnung zur Vermeidung von Kippschwingungen infolge Ferroresonanz bei kapazitiven Spannungswandlern.

Kapazitive Spannungswandler bestehen im Prinzip aus einem kapazitiven Spannungsteiler und einem Transformator. Im Zusammenwirken der eisenhaltigen Induktivitäten mit den Kapazitäten können Schwingungserscheinungen auftreten, welche unter dem Begriff der Ferroresonanz bekannt sind. Diese werden angefacht durch Schaltvorgänge im Netz oder durch Unterbrechung eines Kurzschlusses auf der Sekundärseite des Transformators. Zum Teil handelt es sich dabei um stationäre Vorgänge verschiedener Frequenz, welche hohe Überspannungen an den Schaltelementen verursachen, die die Isolation gefährden und den Spannungswandler betriebsunfähig machen. Die Frequenz der auftretenden Kippschwingungen ist meistens gleich oder kleiner als die aufgedrückte Netzfrequenz.

Es ist bekannt, daß solche Schwingungen durch Seriewiderstände vollständig unterdrückt werden können. Dabei können diese Dämpfungswiderstände durch den Widerstand des Transformators bzw. dessen vorgeschaltete Drossel gebildet sein. Diese einfache Maßnahme reduziert jedoch die Genauigkeit des Spannungswandlers ganz beträchtlich.

Eine Verbesserung der Schaltung mit Seriedämpfung kann dadurch erreicht werden, daß Spannungsteiler und Transformator stark überdimensioniert werden und ein separater Dämpfungswiderstand vor den Transformator eingebaut wird, welchem ein dämpfungsarmer, auf die Netzfrequenz abgestimmter. Schwingkreis parallel liegt. Für Kippschwingungen kleiner Frequenz bildet der Schwingkreis einen hohen Widerstand, so daß ihr Stromanteil gezwungen wird, den Dämpf ungswiderstand zu durchfließen.

Eine andere Methode zur Verbesserung der Meßgenauigkeit bei Anwendung der Seriedämpfung besteht darin, dem Transformator (Übertrager) aus einem Hilfstransformator eine Zusatzspannung aufzudrücken, welche proportional dem netzfrequenten Spannungsabfall im Dämpfungswiderstand., diesem aber entgegengesetzt ist.

Die Erfindung bezieht sich nunmehr auf einen kapazitiven Spannungswandler, bestehend aus kapazitivem Spannungsteiler und angeschlossenem induktivem Mittelspannungskreis, welch letzterer einen Transformator, eventuell eine diesem vorgeschaltete Drossel, sowie eine Schutzeinrichtung gegen Kippschwingungen infolge Ferroresonanz enthält. Erfindungsgemäß wird diese Schutzeinrichtung parallel zum Transformator oder parallel zur Serienschaltung von Transformator und Drossel geschaltet, wobei sie mindestens einen Kondensator enthält, welcher in Schaltanordnung zur Vermeidung

von Kippschwingungen
bei kapazitiven Spannungswandlern

Anmelder:

MICAFIL A.-G.
Werke für Elektro-Isolation
und Wicklerei-Einrichtungen,

Zürich (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 12. April 1956

Dipl.-Math. Georges Albert Gertsch,

Zürich (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

Reihe mit einer selbstlöschenden Funkenstrecke oder als Bestandteil eines auf Netzfrequenz abgestimmten Parallelschwingkreises geschaltet wird.

Einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltanordnung sind in der Zeichnung dargestellt; es zeigen

Fig. 1 bis 3 die Schaltschemas je eines Beispiels der erfindungsgemäßen Schaltanordnung und

Fig. 4 und 5 je eine Ausführungsform der zur Vermeidung von Kippfrequenzen kleiner als Netzfrequenz vorgesehenen Impedanz.

Bei den gezeichneten Beispielen ist der kapazitive Spannungsteiler lediglich durch die Kapazitäten Cl und C2 angedeutet. Die mit Rl und R2 bezeichneten Schaltelemente sind die zu der Drossel L1 und dem Transformator T zugehörigen Verlustwiderstände.

Die netzfrequente Kippschwingung wird dadurch verhindert, daß auf der Primärseite des Transformators T oder vor der Drosselspule L1 eine selbstlöschende Funkenstrecke F angebracht wird, welcher eine Impedanz Zl vorgeschaltet ist. Diese Impedanz Zl kann aus einem Kondensator bestehen; zweckmäßig besteht sie aber aus der Serienschaltung einer Kapazität und einem Widerstand oder einer Drossel. Die Kapazität ist derart bemessen, daß der Strom bei angesprochener Funkenstrecke F so begrenzt wird,

Induktivität des Transformators T nicht mehr auf seinen Resonanzwert herunterdrücken kann.. Der Widerstand oder die Drossel verhindern eine periodische Entladung des Niederspannungskoiidensators des kapazitiven Teilers. Parallel mit dem Kondensator der Impedanz Z1 ist zweckmäßig ein Entladewiderstand angebracht.

Kippfrequenzen kleiner als die Netzfrequenz werden dadurch verhindert, daß parallel' zum Transformator eine Impedanz Z2 geschaltet ist, bestehend aus Induktivitäten und Kapazitäten, derart, claß diese ■ Impedanz für die Netzfrequenz rein ohmisfch wirkt und somit nur eine geringe Vorbelastung desWandlers darstellt. Für Kippfrequenzem kleiner als die N et ζ frequenz wird die Impedanz Z2 induktiv, so daß deren Anfachung nicht mehr möglich ist. Die Impedanz Z 2 kann, wie z. B. Fig. 4 zeigt, aus der Parallelschaltung eines Kondensators C und einer Drosselspule L2 bestehen; wie Fig. 5 zeigt, kann eine weitere Drosselspule Ll vorgeschaltet sein.

Es können verschiedene Anordnungen der Impedanzen Zl und Z 2 getroffen sein. So· sind beim Beispiel nach Fig. 1 die Funkenstrecke F und die Impedanz Zl ebenso wie die Impedanz Z 2 vor der Drosselspule L1 angeordnet. Bei der Schaltung nach Fig. 2 ist die Funkenstrecke/⁷ mit der seriengeschalteten Impedanz Z1 auf der Primärseite des Transformators T und die Impedanz Z2 auf der Sekundärseite dieses Transformators angebracht. Beim Beispiel nach Fig. 3 ist die Funkenstrecke F mit der Impedanz Z1 vor der Drosselspule L1 und die Impedanz Z 2 an einer Anzapfung des Transformators T angeordnet.

Es versteht sich, daß die Schutzeinrichtung auch nur aus der Funkenstrecke F mit seriengeschalteter Impedanz Zl bestehen kann, in welchem Fall sie nur zur Vermeidung von netzfrequenten Kippschwingungen dient. Sollen nur Kippfrequenzen kleiner als die Netzfrequenz vermieden werden, können die Funkenstrecke F und die Impedanz Z1 weggelassen sein; die Schutzvorrichtung besitzt in diesem Fall nur die Impedanz Z 2.

Claims

Patentansprüche:

1. Kapazitiver Spannungswandler, bestehend aus kapazitivem Spannungsteiler und angeschlossenem induktivem Mittelspannungskreis, welch letzterer einen Transformator, eventuell eine diesem vorgeschaltete Drossel, sowie eine Schutzeinrichtung gegen Kippschwingungen infolge Ferroresonanz enthält, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schutzeinrichtung parallel zum Transformator oder parallel zur Serienschaltung von Transformator und Drossel geschaltet ist, wobei sie mindestens einen Kondensator enthält, welcher in Reihe mit einer selbstlöschenden Funkenstrecke oder als Bestandteil eines auf Netzfrequenz abgestimmten Parallelschwingkreises geschaltet ist.

2. Schaltanordnung nach Anspruch I, dadurch ^r gekennzeichnet, daß die Schutzeinrichtung zur Vermeidung nctzfrcr|uen.ter Kippschwingungen, in Serie mit einer selbstlöschenden Funkenstrecke eine Impedanz (Zl) besit/.l. die derart dimensioniert ist, daß der Strom bei angesprochener Funkenstrecke so begrenzt wird, daß die Induktivität des Transformators nicht auf den Resonanzwert absinken kann.

3. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (Zl) einen Kondensator aufweist.

4. Schaltanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie mit dem Kondensator der Impedanz (Zl) ein derart dimensionierter Widerstand vorgesehen ist, daß die Entladung des Niederspannungskondensators des kapazitiven Spannungsteilers aperiodisch erfolgt.

. 5. Schaltanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel mit dem Kondensator der Impedanz (Zl) ein Entladewiderstand angeordnet ist.

6. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinrichtung zur Vermeidung von Kippfrequenzen kleiner als die Netzfrequenz eine Impedanz (Z 2) aufweist, die derart dimensioniert ist, daß sie für die Netzfrequenz praktisch rein ohmisch und für kleinere Frequenzen induktiv wirkt, so daß deren Anfachung nicht mehr möglich ist.

7. Schaltanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (Z 2) eine Drosselspule mit parallel geschaltetem Kondensator aufweist.

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8. Schaltanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem genannten Kondensator eine Drosselspule vorgeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

& 909 507/253 4.59