DE1200942B

DE1200942B - Synthetic test circuit for testing the breaking capacity of high-voltage switches

Info

Publication number: DE1200942B
Application number: DES84021A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hauw-Hian Tan
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-03-06
Filing date: 1963-03-06
Publication date: 1965-09-16

Description

Synthetische PrüfschaItung zur Prüfung der Ausschaltleistung von Hochspannungsschaltern Zusatz zur Anmeldung: S 80764 IX d/21 e -Auslegeschrift 1 180 841 Gegenstand der Hauptpatentanmeldung ist eine synthetische Prüfschaltung mit einer Hochstrom-und einer Hochspannungsquelle, bei der im Anschluß an den Nulldurchgang des Hochstromes zunächst der Hochstromkreis die wiederkehrende Spannung liefert und bei der erst nach dem Nulldurchgang des Hochstromes die Hochspannungsquelle zur Bildung der wiederkehrenden Spannung herangezogen wird. Gemäß der Hauptpatentanmeldung ist ein Kondensator, der gegebenenfalls in Reihe mit einem ohmschen Widerstand parallel zu dem in Reihe mit dem zu prüfenden Schalter liegenden Hilfsschalter liegt, über eine als gesteuerte Funkenstrecke ausgebildete Schalteinrichtung und einen Widerstand (ohmschen und/oder induktiven) mit der Hochspannungsquelle, z. B. einem geladenen Kondensator, verbunden, und es wird diese Funkenstrecke nach dem Nulldurchgang des Hochstromes in Abhängigkeit von der wiederkehrenden Spannung des Hochstromkreises gezündet. Hierzu liegt parallel zu der Reihenschaltung aus zu prüfendem Schalter und Hilfsschalter die Reihenschaltung einer Funkenstrecke und eines ohmschen Widerstandes.Synthetic test circuit for testing the breaking capacity of high-voltage switches Addition to registration: S 80764 IX d / 21 e - Auslegeschrift 1 180 841 subject of Main patent application is a synthetic test circuit with a high current and a high voltage source in which, following the zero crossing of the high current first of all the high-current circuit supplies the recurring voltage and in the first after the zero crossing of the high current the high voltage source to form the recurring Voltage is used. According to the main patent application, a capacitor is which may be in series with an ohmic resistor in parallel with the in series with the switch to be tested lying auxiliary switch, via a controlled one Spark gap formed switching device and a resistor (ohmic and / or inductive) with the high voltage source, e.g. B. a charged capacitor, connected, and this spark gap is dependent upon the zero crossing of the high current ignited by the returning voltage of the high current circuit. This is parallel the series connection to the series connection of the switch to be tested and the auxiliary switch a spark gap and an ohmic resistor.

Sobald die wiederkehrende Spannung einen bestimmten Wert erreicht, wird diese Funkenstrecke durchschlagen, und die plötzlich an dem Widerstand auftretende Spannung wird über ein Steuergerät der Zündelektrode der gesteuerten Funkenstrecke zugeführt.As soon as the recurring voltage reaches a certain value, will break through this spark gap, and the one that suddenly appears at the resistor Voltage is generated via a control unit of the ignition electrode of the controlled spark gap fed.

Gemäß der Erfindung ist die eine Elektrode der gesteuerten Funkenstrecke unmittelbar mit der einen Klemme des Hilfsschalters verbunden und besitzt eine Zündelektrode. Ferner liegt im Hochstromkreis die Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes und einer Funkenstrede parallel zum Hilfsschalter und dem zu prüfenden Schalter derart, daß die eine Klemme des ohmschen Widerstandes mit der genannten Elektrode der Funkenstrecke verbunden ist. An diesen Widerstand wird die Zündelektrode iiber ein Steuergerät, z. B. einen Kondensator oder Gleichrichter, angeschlossen. Potentialschwankungen an der mit der Zündelektrode versehenen Elektrode der gesteuerten Funkenstrecke infolge von Anderungen der Lichtbogenspannungen haben daher keinen Einfluß auf das Zusammenwirken von dieser Elektrode und der Zündelektrode. Damit wird die Sicherheit des Ansprechens erhöht, und es kann der Abstand zwischen der Elektrode und ihrer Zündelektrode verringert werden, was sich wieder günstig auf die Verkleinerung der Streuung auswirkt. According to the invention, one electrode is the controlled spark gap directly connected to one terminal of the auxiliary switch and has an ignition electrode. Furthermore, an ohmic resistor and are connected in series in the high-current circuit a spark speech parallel to the auxiliary switch and the switch to be tested in such a way that that the one terminal of the ohmic resistance with the said electrode of the spark gap connected is. The ignition electrode is connected to this resistor via a control unit, z. B. a capacitor or rectifier connected. Potential fluctuations on the electrode of the controlled spark gap provided with the ignition electrode changes in the arc voltages therefore have no effect on the Interaction between this electrode and the ignition electrode. This will make the security the response increases, and there can be the distance between the electrode and its Ignition electrode can be reduced, which again has a beneficial effect on the downsizing of the Scattering affects.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel 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 Begrenzungs-Drosselspule 4 und einen Schalter 5 an den Generator angeschlossen ist. Im Hochstromkreis liegen parallel zur Sekundärwicklung des Transformators 3 ein ohmscher Widerstand 8 und die Reihenschaltung aus einem Kondensator 9 und einem ohmschen Widerstand 7. Der Generator 6 bildet mit dem Transformator3 die Hochstromquelle, die den geforderten Ausschaltstrom für den Schalter bei einer gegenüber der Nennspannung des Schalters geringeren Spannung liefert. An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. With 1 is the one to be tested Switch, with 2 the auxiliary switch in series with it designated. This series connection is parallel to the secondary winding of a transformer 3, its primary winding via a limiting choke coil 4 and a switch 5 is connected to the generator. In the high-current circuit are parallel to the secondary winding of the transformer 3 an ohmic resistor 8 and the series connection of one Capacitor 9 and an ohmic resistor 7. The generator 6 forms with the transformer 3 the high-current source that provides the required breaking current for the switch in the event of a supplies a lower voltage compared to the nominal voltage of the switch.

Der Hochspannungskreis besteht aus dem geladenen Kondensator 10, der die Hochspannungsquelle bildet, dem Kondensator 13, dem ohmschen Widerstand 14, der Drosselspule 15 und der gesteuerten 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 14 geschaltet sein. In Reihe mit der Drosselspule 15 kann noch ein ohmscher Widerstand liegen. Die Funkenstrecke 16 besitzt eine Zündelektrode 17, die in der linken Hauptelektrode der Funkenstrecke 16 angeordnet ist. Sie ist über ein Steuergerät 18 an eine einstellbare Anzapfung des Widerstandes 20 angeschlossen, der in Reihe mit der Funkenstrecke 19 parallel zu der Reihenschaltung aus Prüflingl und Hilfsschalter 2 liegt. Im Gegensatz zu der Schaltung nach der Hauptpatentanmeldung ist jedoch die eine Klemme des Widerstandes 20 mit der oberen Klemme des Hilfsschalter 2 verbunden, an die auch die mit der Zündelektrode versehene linke Hauptelektrode der gesteuerten Funkenstrecke 16 angeschlossen ist. The high voltage circuit consists of the charged capacitor 10, which forms the high voltage source, the capacitor 13, the ohmic resistor 14, the choke coil 15 and the controlled spark gap 16. The series connection composed of capacitor 13 and ohmic resistor 14 is parallel to auxiliary switch 2. Optionally, an inductance in series with the capacitor 13 and the ohmic resistor 14 be connected. In series with the choke coil 15 can still there is an ohmic resistance. The spark gap 16 has an ignition electrode 17, which is arranged in the left main electrode of the spark gap 16. she is connected via a control device 18 to an adjustable tap of the resistor 20, which is in series with the spark gap 19 parallel to the series connection of test object and auxiliary switch 2 lies. In contrast to the circuit after the However, the main patent application is one terminal of the resistor 20 with the upper one Terminal of auxiliary switch 2 connected to which also the one provided with the ignition electrode left main electrode of the controlled spark gap 16 is connected.

Potentialschwankungen der oberen Klemme des Schalters 2 infolge von Änderungen der Lichtbogenspannungen haben somit keinen Einfluß auf das Zusammenwirken der linken Hauptelektrode und der Zündelektrode.Potential fluctuations of the upper terminal of the switch 2 as a result of Changes in the arc voltages therefore have no effect on the interaction the left main electrode and the ignition electrode.

Zur Prüfung werden die Schalter 1 und 2 geschlossen. Hierauf wird der geöffnete Schalter 5 geschlossen. 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. Switches 1 and 2 are closed for testing. Then will the open switch 5 is closed. Then the two switches get 1 and 2 the switch-off command. They are fed by a current from the high current source is supplied, but the voltage is lower than the rated voltage of the switch. At the first or one of the following zero crossings of the high current, the contacts have the switch has reached the extinguishing distance, this being ensured in a manner known per se must be that up to this point in time the arcs burn in both switches.

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 1 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 Drosselspule4 teinscllließlich der Streuinduktivität des Generators und Transformators) 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 hat, also nach dem Nulldurchgang des Hochstromes, beispielsweise kurz vor Erreichen ihres ersten Maximums, schlägt die Funkenstrecke 19 durch, und es entsteht am Widerstand 20 impulsartig eine Spannung. Dieser Impuls wird über das Steuergerät 18 der Zündelektrode zugeführt, so daß die Funkenstrecke 16 überschlägt.It now occurs after the zero crossing of the high current on both of them Switches 1 and 2 on the recurring voltage of the high current circuit. She shares on the two switches 1 and 2 in proportion to the capacitance of the capacitor 13 to the self-capacitance of the switch 1. One becomes the capacitance of the capacitor 13 much larger, e.g. B. make 10 or 100 times larger than the self-capacitance of switch 1, so that the recovery voltage of the high-current circuit almost completely is on switch 1. By appropriate selection of the voltage of the high-current circuit, d. H. the voltage of the secondary winding of the transformer, the frequency and attenuation of the high-current circuit is achieved that the returning voltage at the switch, which is supplied by the high-current circuit has the required course, d. H. a Course, as he z. B. prescribed by test regulations or requirements of the consumer will. The frequency of the high current circuit is essentially determined by the Inductance of the choke coil4 including the leakage inductance of the generator and transformer) and the capacitance of the capacitor 9, the attenuation essentially through the ohmic resistors 7 and 8. As soon as this recurring voltage one has reached a certain value, so after the zero crossing of the high current, for example shortly before reaching its first maximum, the spark gap breaks through 19, and it arises at the resistor 20 in a pulsed manner a tension. This impulse is via the Control unit 18 is fed to the ignition electrode, so that the spark gap 16 flashes over.

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 wie der kehrenden Spannung an dem Schalter 1 hat, zunächst vermindert und dann in ihrer Richtung umgekehrt, so daß sie die gleiche Richtung wie die wiederkehrende Spannung des Hochstromkreises hat. An oscillation now arises in the high-voltage circuit. By the oscillating current is the voltage across the series circuit of capacitor 13 and Resistor 14, which controls the direction of the as well as the returning voltage on the switch 1 has, first diminished and then reversed in their direction, so that they are the same Direction as the recurring voltage of the high-current circuit has.

Die Kondensatoren 13 und 10, die Induktivität 15 und die Höhe und Polarität der Ladespannung des Kondensators 10 werden so bemessen, daß man den geforderten weiteren Verlauf der wiederkehrenden Spannung, wie in der Hauptpatentanmeldung beschrieben, an dem Schalter 1 erhält. Diese Spannung ist gleich der Summe der Spannung an der Reihenschaltung von Kondensator 13 und Widerstandl4 und der wiederkehrenden Spannung des Hochstromkreises. Man erreicht dieselben Spannungsverhältnisse, wie sie in den F i g. 2 und 3 der Hauptpatentanmeldung dargestellt sind.The capacitors 13 and 10, the inductor 15 and the height and Polarity of the charging voltage of the capacitor 10 are dimensioned so that the required further course of the recurring voltage, as described in the main patent application, at the switch 1 receives. This voltage is equal to the sum of the voltage across the Series connection of capacitor 13 and resistor 14 and the returning voltage of the high current circuit. The same tension is achieved as in the F i g. 2 and 3 of the main patent application are shown.

Die Zündelektrode 17 kann über das Steuergerät auch mit der unteren Klemme des Widerstandes 20 verbunden sein. The ignition electrode 17 can also be connected to the lower one via the control unit Terminal of the resistor 20 be connected.

Claims

Claim: Synthetic test circuit for testing the breaking capacity of high voltage switches according to patent application S80764IXd / 21e, in which a parallel to the auxiliary switch, possibly in series with an ohmic resistor Capacitor via a switching device designed as a controlled spark gap and a resistor (ohmic and / or inductive) with the high voltage source is connected, and the spark gap as a function of the returning voltage of the high current circuit is ignited, d a d u r c h marked that the one electrode the spark gap is directly connected to one terminal of the auxiliary switch is that the ignition electrode cooperates with this electrode that in the high-current circuit the series connection of an ohmic resistor and a second spark gap parallel to the two switches, one terminal of the resistor with the one terminal of the auxiliary switch is connected, and that the ignition electrode over a control unit with the ohmic one in series with the second spark gap Resistance is connected.