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Einrichtung zur synthetischen Schaltleistungsprüfung von Wechselstromschaltgeräten
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur synthetischen Schaltleistungsprüfung
von Wechselstromschaltgeräten mit einer Hochstromquelle für den Ausschaltstrom und
einer Hochspannungsquelle für die Einschwingspannung, wobei der Hochspannungskreis
eine Zündvorrichtung mit Mittelelektrode besitzt.
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Man wendet für die Prüfung von Schaltgeräten dann indirekte Prüfverfahren
an, wenn das Prüffeld eine Kurzschlußleistung besitzt, die kleiner als die anzuwendende
Schaltleistung ist. Hierzu gehören die synthetischen Schaltleistungsprüfungen, die
im Prinzip davon Gebrauch machen, daß der Ausschaltstrom und die Einschwingspannung
von verschiedenen Quellen zugeführt werden.
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Nach bekannten Verfahren wird dem Strom aus dem Hochstromkreis in
der Nähe seines Nulldurchganges ein Schwingstrom aus der Hochspannungsquelle überlagert.
Dabei kommt der Steuerung, welche eine zeitlich genaue Zuschaltung des Hochspannungskreises
zum Prüfschalter zu gewährleisten hat, eine entscheidende Rolle zu, da hiervon die
wirklichkeitsgetreue Beanspruchung des Prüflings in hohem Maße abhängt. Bei diesen
Steuerungen muß darauf geachtet werden, daß sie das Zuschalten der Hochspannungsquelle
durch eine Zündvorrichtung mit Hilfselektrode zu einem gewollten Zeitpunkt, z. B.
in der Nähe des Nulldurchganges des Hochstromes, insbesondere kurz vorher, mit einer
relativ kleinen Zeitstreuung erlauben. Die bekannten Steuerungen sind sehr aufwendig.
Sie verwenden einen vormagnetisierten Impulswandler, dessen Vormagnetisierung für
jede Stromform nue eingestellt werden muß. Die Übertragung zur Hilfsfunkenstrecke
erfolgt mittels Photoimpuls. Sie sind dadurch sehr störanfällig, so daß sich die
Prüfungen nur unter großen Schwierigkeiten durchführen lassen, insbesondere solche
mit stark unsymmetrischen Ausschaltströmen.
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Ferner ist eine Prüfschaltung bekanntgeworden, bei welcher die Einschwingspannung
nach dem Nulldurchgang des Hochstromes zunächst von der Hochstromquelle geliefert
wird, während der von der Hochspannungsquelle stammende Anteil der Einschwingspannung
erst zu einem späteren Zeitpunkt am Prüfling zur Wirkung kommt. Hierzu werden zwei
Funkenstrecken benötigt, wobei die eine mit einer gewissen Verzögerung gegenüber
der anderen gezündet wird. Die Anordnung erfordert einen ziemlichen Aufwand, da
das am geerdeten Strang des Prüfkreises liegende Steuergerät für die beiden Zündkreise
über doppelt vorhandene Übertragungsmittel mit den beiden auf Hochspannungspotential
befind-
lichen Funkenstrecken verbunden ist. Auch hier wird zur Ankopplung an den
Hochstromkreis ein vormagnetisierter Impulswandler verwendet, wodurch jeweils eine
entsprechende Neueinstellung der Vormagnetisierung hinsichtlich der Stromkurve erforderlich
wird. Durch diese umständlichen Einstellmaßnahmen wird die Prüfung kompliziert und
zeitraubend.
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Es wird nun eine neue Einrichtung vorgeschlagen, die hier Abhilfe
schafft. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die Mittelelektrode über einen
Hochspannungskoppelkondensator, einen Zündtransformator und eine Steuerimpulsquelle
mit einem Analogrechengerät zur zeitgesteuerten Auslösung des Steuerimpulses in
Verbindung steht und die Eingangsseite des Analogrechengerätes an den Hochstromkreis
angekoppelt ist, wobei das Analogrechengerät so ausgebildet ist, daß der Steuerimpuls
mit vorgegebener Zeitvoreilung, bezogen auf den Nulldurchgang des Ausschaltestromes,
auf die Zündvorrichtung einwirkt.
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Die Erfindung wird in der zweckmäßigen Kombination bekannter Elemente
gesehen, durch die sich in überraschender Weise eine einfache, sehr genau arbeitende
Steuerung verwirklichen läßt.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung.
Der zu prüfende Schalter ist mit 1 bezeichnet. Im Hochstromkreis befinden sich außerdem
der Hilfsschalter 2 und der Transformator 3, über den der Generator 4 angeschlossen
ist. Im Generatorkreis
liegt der Hilfsschalter 5. Der Hochspannungskreis
enthält den Kondensator 6, die Zündvorrichtung7, die aus einer Zündfunkenstrecke
mit Mittelelektrode besteht, und die Induktivität 8. Parallel zum Prüfschalter liegt
ein Widerstand 9 und zu diesem in Reihe der Kondensator 10. Mit 11 ist ein Analogrechengerät
bezeichnet, das einerseits über den Wandler 18 mit dem Hochstromkreis und andererseits
über die Steuerimpulse 12, den Zündtransformator 13, den Hochspannungskoppelkondensator
14 und die Widerstände 15, 16 mit der Zündfunkenstrecke 7 in Verbindung steht. Der
Kondensator 6 ist über den Schalter 17 mit dem nicht näher dargestellten Ladekreis
verbunden.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Dem Prüfschalter
1 wird der Hochstrom aus dem Generator4 über den Transformator3 bei geschlossenen
Hilfsschaltern 5 und 7 zugeführt.
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Hierbei ist der Prüfschalter bereits geschlossen. Um den Verlauf der
Einschwingspannung möglichst genau der Wirklichkeit anzupassen, muß der Hochstromkreis
vor dem natürlichen Nulldurchgang des Stromes unterbrochen und der Hochspannungskreis
zuge-
schaltet werden. Der Hilfsschalter -2 öffnet gleichzeitig mit dem Prüfschalter
1, und die Zündfunkenstrecke 7 schaltet den Hochspannungskreis ein. Die Hochspannungsquelle
besitzt eine entsprechende Leistungsfähigkeit, die im wesentlichen durch die Größe
des Kondensators 6 bestimmt ist, da gegen Ende der Stromhalbwelle der Strom vom
Hochspannungskreis geliefert werden muß. Damit sich dieser Umschaltvorgang vom Hochstrom-
auf den Hochspannungskreis vor dem natürlichen Nulldurchgang des Hochstromes lückenlos
abspielen kann, ist es erforderlich, den Nulldurchgang zeitlich genau vorherzubestimmen.
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Das über den Stromwandler 18 an den Hochstromkreis angekoppelte Analogrechengerät
11 ist zu diesem Zweck so ausgebildet, daß es mehrere Differenzierverstärker und
einen Summierverstärker enthält. Dem Summierverstärker werden neben einer dem Ausschaltstrom
proportionalen Größe, die durch den Wandler 12 erzeugt wird, entsprechend der Anzahl
der vorgesehenen Differenzierverstärker weitere Größen eingegeben, derart, daß aus
der Eingangsfunktion I(t) für eine vorgegebene Zeitvoreilung z gemäß der Taylorschen
Reihenentwicklung:
eine zeitverschobene Ausgangsfunktion gebildet wird.
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Die Glieder z a 1(t), - Ï(t) usw. stellen die jeweiligen Beiträge
der Differenzierverstärker dar. Auf der Ausgangsseite des Summierverstärkers entsteht
somit eine Abbildung des Hochstromes, die zeitlich um das Intervall T vorverlegt
ist. Auf diese Weise wird also eine Vorausberechnung der Stromnulldurchgänge des
Hochstromes erreicht, wobei das Zeitintervallz an den Differenzierverstärkern eingestellt
werden kann.
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Die Genauigkeit der Vorherbestimmung läßt sich durch Vergrößerung
der Anzahl der Differenzierverstärker beliebig steigern. Sie ist von der Kurvenform
des Hochstromes praktisch unabhängig, da bei den Schalterprüfungen indem interessierenden
Strombereich vor dem Nulldurchgang stets ein monotoner Verlauf vorausgesetzt werden
kann. Dadurch ergibt sich auch die vorteilhafte Anwendung für Prüfungen mit unsymmetrischem
Ausschaltstrom. Das Ausgangssignal des Summierverstärkers wird in an sich bekannter
Weise gleichgerichtet und anschließend differenziert, wodurch sich sehr steile Signaländerungen
ergeben, die durch die Steuerimpulsquelle 12 zu Impulsen umgeformt werden und über
den Zündtransformator 13, den Hochspannungskoppelkondensator 14 und die Widerstände
15, 16 der Zündfunkenstrecke7 zugeführt werden. Durch das beschriebene Zusammenspiel
der Geräte 11, 12, 13, 14, 15 und 16 erfolgt somit mit einer vorgegebenen und ihrer
Größe nach am Analogrechengerät 11 einstellbaren Zeitvoreilung gegenüber dem Nulldurchgang
des Hochstromes durch die in ihrer Wirkungsweise an sich bekannte Zündfunkenstrecke
7 das Zuschalten der Einschwingspannung. Hierbei dienen der Widerstand 9 und der
Kondensator 10 in an sich bekannter Weise zur Einstellung des gewünschten Verlaufes
der Einschwingspannung.
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Die neue Einrichtung ist nicht auf das angegebene Ausführungsbeispiel
beschränkt. In einer Abänderung der Zeichnung kann der Wandler 18 durch einen
Shunt
ersetzt werden, an dem eine dem Hochstrom proportionale Spannung abgegriffen und
dem Analogrechengerüt 11 zugeführt wird.
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Die neue Einrichtung erlaubt in vorteilhafter Weise eine zeitgenaue
und vom Verlauf des Ausschaltstromes unabhängige Zuschaltung der Hochspannungsquelle,
insbesondere zu einem vor dem natürlichen Nulldurchgang des Ausschaltstromes wählbaren
Zeitpunkt. Die Zeitstreuung ist dabei auf ein Minimum einschränkbar und die Störanfälligkeit
gegenüber den bekannten Anordnungen äußerst gering. Sie stellt somit einen wesentlichen
technischen Fortschritt auf dem Gebiet der Leistungsschalterprüftechnik dar.