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Synthetische Prüfschaltung zur Prüfung der Ausschaltleistung von Hochspannungsschaltern
Zur Prüfung der Ausschaltleistung von Hochspannungsschaltem werden synthetische
Prüfschaltungen mit einer Hochstrom-und einer Hochspannungsquelle verwendet. Bei
einer dieser bekannten synthetischen Prüfschaltungen liefert im Anschluß an den
Nulldurchgang des Hochstromes, wenn die Kontakte des Schalters die Löschstellung
erreicht haben, zunächst der entsprechend bemessene Hochstromkreis die wiederkehrende
Spannung und erst nach dem Nulldurchgang des Hochstromes wird die Hochspannungsquelle
zur Bildung der wiederkehrenden Spannung herangezogen. Hierzu ist z. B. ständig
parallel zu dem zu prüfenden Schalter ein Kondensator geschaltet, der erst eine
Zeit nach dem Nulldurchgang des Hochstromes, z. B. wenn die vom Hochstromkreis gelieferte
wiederkehrende Spannung ihr erstes Maximum erreicht, über einen Widerstand (ohmschen
Widerstand, induktiven Widerstand) mit der Hochspannungsquelle verbunden wird, so
daß erst von diesem Zeitpunkt an die Hochspannungsquelle zur Bildung der wiederkehrenden
Spannung herangezogen wird. Diese bekannte synthetische Prüfschaltung hat unter
anderem den Vorteil, daß in der Umgebung des Nulldurchganges des Hoehstromes die
Verhältnisse in einfacher Weise wirklichkeitsgetreu nachgebildet werden.
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Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls eine synthetische Prüfschaltung
zur Prüfung der Ausschaltleistung von Hochspannungsschaltern mit einer Hochstrom-und
einer Hochspannungsquelle und einem in Reihe mit dem zu prüfenden Schalter liegenden
Hilfsschalter, bei der der Hochstromkreis im Anschluß an den Nulldurchgang des Hochstromes
zunächst die wiederkehrende Spannung liefert und erst nach dem Nulldurchgang des
Hochstromes die Hochspannungsquelle zur Bildung der wiederkehrenden Spannung wirksam
wird. Gemäß der Erfindung liegt parallel zu dem Hilfsschalter ein Kondensator, der
über einen Widerstand (ohmschen oder induktiven Widerstand) und eine Schalteinrichtung
mit der Hochspannungsquelle verbunden ist, und es wird diese Schalteinrichtung erst
nach dem Nulldurchgang des Hochstromes geschlossen. Diese Schaltung hat den Vorteil,
daß der Hochstromkreis auch nach der Zuschaltung der Hochspannungsquelle noch wesentlich
zur Bildung der wiederkehrenden Spannung beiträgt, so dal3 der Höchstwert der wiederkehrenden
Spannung größer ist als der Wert, der erreicht würde, wenn die Hochspannungsquelle
allein wirksam wäre.
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Man kommt daher mit einer kleineren Hochspannungsquelle aus als bei
der eingangs erwähnten bekannten Prüfschaltung oder kann mit einer gleich
großen
Hochspannungsquelle den Schalter mit einer höheren wiederkehrenden Spannung prüfen.
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In F i g. 1 der Zeichnung ist ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Mit 1 ist der zu prüfende Schalter, mit 2 der mit ihm in Reihe liegende
Hilfsschalter bezeichnet. Diese Reihenschaltung liegt parallel zur Sekundärwicklung
eines Transformators 3, dessen Primärwicklung über eine Begrenzungsdrosselspule
4 und einen Schalter 5 an den Generator 6 angeschlossen ist Im Hochstromkreis liegen
parallel zur Sekundärwicklung des Transformators 3 die Reihenschaltung aus einem
Kondensator 9 und einem ohmschen Widerstand 7 und ein ohmscher Widerstand 8. Der
Generator 6 bildet mit dem Transformator 3 die Hochstromquelle, die den geforderten
Ausschaltstrom für den Schalter bei einer gegenüber der Nennspannung des Schalters
geringeren Spannung liefert.
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Der Hochspannungskreis besteht aus dem geladenen Kondensator 10,
der die Hochspannungsquelle bildet, dem Kondensator 13, dem ohmschen Widerstand
14, der Drosselspule 15-und der Funkenstrecke 16. Die Reihenschaltung aus Kondensator
13 und ohmschem Widerstand 14 liegt parallel zum Hilfsschalter 2. Gegebenenfalls
kann noch eine Induktivität in Reihe zu dem Kondensator 13 und dem ohmschen Widerstand
geschaltet werden. In Reihe mit der Drosselspule 15 kann noch ein ohmscher Widerstand
liegen. Die Funkenstrecke 16 besitzt eine Zündelektrode 17, die über ein Steuergerät
18, z. B. einen Kondensator, an einen ohmschen Widerstand 20 angeschlossen ist,
der über eine Funkenstrecke 19 parallel zur Sekundärwicklung des Transformators
3 liegt.
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Zur Prüfung werden die Schalter 1 und 2 geschlossen. Hierauf wird
der geöffnete Schalter 5 geschlossen.
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Dann erhalten die beiden Schalter 1 und 2 den Ausschaltbefehl. Sie
werden von einem Strom gespeist, der von der Hochstromquelle geliefert wird, dessen
Spannung aber geringer ist als die Nennspannung des Schalters. Beim ersten oder
einem der folgenden Nulldurchgänge des Hochstromes haben die Kontakte der Schalter
die Löschdistanz erreicht, wobei in an sich bekannter Weise dafür gesorgt werden
muß, daß bis zu diesem Zeitpunkt die Lichtbögen in beiden Schaltern brennen. Es
tritt nunmehr nach dem Nulldurchgang des Hochstromes an den beiden Schaltern 1 und
2 die wiederkehrende Spannung des Hochstromkreises auf. Sie teilt sich auf die beiden
Schalter Y und 2 im Verhältnis der Kapazität des Kondensators 13 zur Eigenkapazität
des Schalters 1 auf. Man wird die Kapazität des Kondensators 13 wesentlich größer,
z. B. 10-oder 100mal größer machen als die Eigenkapazität des Schalters 1, so daß
die wiederkehrende Spannung des Hochstromkreises fast vollständig an dem Schalter
1 liegt. Durch entsprechende Wahl der Spannung des Hochstromkreises, d. h. der Spannung
der Sekundärwicklung des Transformators, der Frequenz und Dämpfung des Hochstromkreises
wird erreicht, daß die wiederkehrende Spannung am Schalterl, die vom Hochstromkreis
geliefert wird, den geforderten Verlauf besitzt, d. h. einen Verlauf, wie er z.
B. durch Prüfvorschriften oder Auflagen des Verbrauchers vorgeschrieben wird. Die
Frequenz des Hochstromkreises wird im wesentlichen bestimmt durch die Induktivität
der Drosselspule 4 und die Kapazität des Kondensators 9, die Dämpfung im wesentlichen
durch die ohmschen Widerstände 7 und 8. Sobald diese wiederkehrende Spannung einen
bestimmten Wert erreicht -also nach dem Nulldurchgang des Hochstromes-, beispielsweise
kurz vor Erreichen ihres ersten Maximums, schlägt die Funkenstrecke 19 durch, und
es entsteht schlagartig an dem Widerstand 20 eine Spannung. Diese wird über das
Steuergerät 18 der ZNndelektrode 17 zugeführt. wodurch die Funkenstrecke 16 durchschlagen
wird. Es entsteht nunmehr in dem Hochspannungskreis eine Schwingung. Durch den Schwingstrom
wird die Spannung an der Reihenschaltung von Kondensator 13 und Widerstand 14, die
die Richtung der wiederkehrenden Spannung an dem Schalter l hat, zunächst vermindert
und dann in ihrer Richtung umgekehrt, so daß sie die gleiche Richtung hat wie die
wiederkehrende Spannung des Hochstromkreises. Die Kondensatoren 13 und 10, die Induktivität
15 und die Höhe der Ladespannung des Kondensators 10 werden so bemessen, daS man
den geforderten weiteren Verlauf der wiederkehren den Spannung an dem Schalter 1
erhä.
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In F i g. 2 sind die Spannungsvethältnisse dargestellt, wobei angenommen
ist, daB die Kapazität des Kondensators 13 groß gegen die Eigenkapazität des Schalters
1 und klein gegen die Kapazität des Kondensators 10 ist, dessen Spannung mit ut0
bezeichnet ist. Vom Zeitpunkt to, in dem der Lochstrom ik Null wird, bis zum Zeitpunkt
t1 ist die wiederkehrende Spannung u1 am Schalter 1 praktisch gleich der wiederkehrenden
Spannung u3 des Hochstromkreises. Im Zeitpunkt t1, in dem die Funkenstrecke 16 durchschlägt,
wird an der Reihenschaltung
des Kondensators 13 und des Widerstandes 14 eine Spannung
u 2 aufgebaut-die vorher an dieser Reihenschaltung herrschende Spannung wurde vernachlässigt-,
die die gleiche Richtung wie die Spannung us besitzt. Von diesem Zeitpunkt t, an
addiert sich also die Spannung u2 zur wiederkehrenden Spannung u3 des Hochstromkreises.
Die wiederkehrende Spannung u1 am Schalter ist also von diesem Zeitpunkt an gleich
der Summe aus der Spannung u. und der wiederkehrenden Spannung3 des Hochstromkreises.
Sie ist also höher, als wenn nur die Spannung u2 allein wirksam wäre. Die Richtung
der Ladespannung l, o des Kondensators 10, die Richtung der nach der Zuschaltung
des Kondensators an der Reihenschaltung von Widerstand 14 und Kondensator 13 auftretenden
Spannungu2, die Richtung der wiederkehrenden Spannung Mg des Hochstromkreises und
die Richtung der wiederkehrenden Spannung u1 am Schalter l sind durch Pfeile in
F i g. 1 angegeben.
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Wird an Stelle der Induktivität 15 ein ohmscher Widerstand verwendet,
so verläuft die Spannung an der Reihenschaltung von Kondensator 13 und Widerstand
14 aperiodisch. Die wiederkehrende Spannung ul am Schalter ist jedoch auch hier
gleich der Spannung an der genannten Reihenschaltung, vermehrt um die wiederkehrende
Spannung u3 des Hochstromkreises.
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In F i g. 3 ist der Verlauf der Spannung ul und der Spannung U3 im
verkleinerten Maßstab dargestellt.
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Die Differenz beider ist gleich der Spannung u2, die nach Abklingen
der Schwingung nahezu gleich der Spannung uio ist.