DE1269719B - Capacitive voltage converter with a protection device against stall oscillations, especially for network protection purposes - Google Patents

Capacitive voltage converter with a protection device against stall oscillations, especially for network protection purposes

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DE1269719B DE19601269719 DE1269719A DE1269719B DE 1269719 B DE1269719 B DE 1269719B DE 19601269719 DE19601269719 DE 19601269719 DE 1269719 A DE1269719 A DE 1269719A DE 1269719 B DE1269719 B DE 1269719B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

GOIrGOIr

Deutsche Kl.: 21 e - 33German class: 21 e - 33

Nummer: 1269 719Number: 1269 719

Aktenzeichen: P 12 69 719.7-35File number: P 12 69 719.7-35

Anmeldetag: 10. November 1960Filing date: November 10, 1960

Auslegetag: 6. Juni 1968Opening day: June 6, 1968

Die Hauptpatentanmeldung M 33510IX d/21 e (deutsche Auslegeschrift 1055 681) bezieht sich 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.The main patent application M 33510IX d / 21 e (German Auslegeschrift 1055 681) refers to a capacitive voltage converter, consisting of capacitive voltage divider and connected inductive medium voltage circuit, which latter a transformer, possibly an upstream choke, as well as a protective device against Contains breakdown vibrations due to ferroresonance.

Ein Beispiel eines solchen Spannungswandlers ist in der F i g. 1 schematisch dargestellt. An seinem kapazitiven Spannungsteiler C1, C2 ist der schon erwähnte induktive Mittelspannungskreis angeschlossen, welcher hier aus der DrOSSeISpUIeL1, dem Transformator T und der Schutzeinrichtung Z1, Z2, F gegen Kippschwingungen infolge Ferroresonanz (bei Nennfrequenz und bei Unterharmonischen) besteht. Wie in den Fig. 1 und 2 der Hauptpatentanmeldung bereits gezeigt, können ebenfalls andere Anordnungen der Impedanzen Z1 und Z2 getroffen sein.An example of such a voltage converter is shown in FIG. 1 shown schematically. The aforementioned inductive medium-voltage circuit is connected to its capacitive voltage divider C 1 , C 2 , which consists of the DROSSE COIL 1 , the transformer T and the protective device Z 1 , Z 2 , F against breakover oscillations due to ferroresonance (at nominal frequency and with sub-harmonics). As already shown in FIGS. 1 and 2 of the main patent application, other arrangements of the impedances Z 1 and Z 2 can also be made.

Im Zusammenwirken der eisenhaltigen Induktivitäten mit den Kapazitäten der nicht mit der erwähnten Schutzeinrichtung Z1, Z2, F ausgerüsteten kapazitiven Spannungswandler können stationäre Schwingungserscheinungen auftreten, welche unter dem Begriff der Ferroresonanz bekannt sind. Diese Schwingungserscheinungen werden angefacht durch Schaltvorgänge im Netz oder durch Unterbrechung eines Kurzschlusses auf der Sekundärseite des Transformators. Die Frequenz der auftretenden Schwingungen ist gleich der aufgedrückten Netzfrequenz oder kleiner.In the interaction of the ferrous inductances with the capacities of the capacitive voltage converters not equipped with the protective device Z 1 , Z 2 , F mentioned, stationary oscillation phenomena can occur, which are known as ferroresonance. These vibration phenomena are fueled by switching operations in the network or by interrupting a short circuit on the secondary side of the transformer. The frequency of the vibrations that occur is equal to or less than the applied network frequency.

Um Schwingungserscheinungen kleinerer Frequenz als die Netzfrequenz, welche unter den Begriff von Unterschwingungsresonanz bekannt sind, zu vermeiden, enthält die Schutzeinrichtung gemäß der Hauptpatentanmeldung eine Impedanz Z2, die derart dimensioniert ist, daß sie für die Netzfrequenz praktisch rein ohmisch und für kleinere Frequenzen induktiv wirkt, so daß die Anfachung der Unterschwingungsresonanzen nicht mehr möglich ist, d. h., daß diese Impedanz Z2 aus einem Parallelschwingkreis besteht, dessen Resonanzfrequenz gleich der Netzfrequenz ist, so daß sie für diese Netzfrequenz einen hohen praktisch rein ohmschen Widerstand und somit eine kleine Belastung des Wandlers darstellt. Diese Impedanz Z2 wirkt dann für kleinere Frequenzen so induktiv, daß die tiefste Resonanzfrequenz des gesamten kapazitiven Spannungswandlers, d. h. der Serienschaltung der resultierenden Kapazität C1 + C2 mit der Drossel L1 und der resultierenden Impedanz der Parallelschaltung der Bürde des Wandlers und der Impedanz Z2, und zwar unabhängig von dem Sättigungszustand der Bürde, größer als ein Drittel Kapazitiver Spannungswandler mit einer
Schutzeinrichtung gegen Kippschwingungen,
insbesondere für NetzschutzzweckeIn order to avoid oscillation phenomena of lower frequency than the mains frequency, which are known under the term of undershoot resonance, the protective device according to the main patent application contains an impedance Z 2 , which is dimensioned in such a way that it is practically ohmic for the mains frequency and inductive for lower frequencies So that the amplification of the undershoot resonances is no longer possible, that is, this impedance Z 2 consists of a parallel resonant circuit whose resonance frequency is the same as the mains frequency, so that it has a high, practically pure ohmic resistance for this mains frequency and thus a low load on the converter represents. This impedance Z 2 then acts so inductively for lower frequencies that the lowest resonance frequency of the entire capacitive voltage converter, ie the series connection of the resulting capacitance C 1 + C 2 with the choke L 1 and the resulting impedance of the parallel connection of the load of the converter and the impedance Z 2 , regardless of the saturation state of the burden, greater than a third capacitive voltage converter with a
Protective device against tilting vibrations,
especially for network protection purposes

Zusatz zur Anmeldung: M 33510IX d/21 e-Auslegeschrift: 1055 681Addition to registration: M 33510IX d / 21 e-Auslegeschrift: 1055 681

Anmelder:Applicant:

Micafil A. G., Zürich (Schweiz)Micafil A. G., Zurich (Switzerland)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,Dr.-Ing. E. Sommerfeld, patent attorney,

8000 München, Dunantstr. 68000 Munich, Dunantstr. 6th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Georges-Albert Gertsch, Zürich (Schweiz)Georges-Albert Gertsch, Zurich (Switzerland)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Schweiz vom 25. November 1959 (81087)Switzerland of November 25, 1959 (81087)

der Netzfrequenz ist, so daß die Anfachung der Unterschwingungsresonanzen nicht mehr möglich ist.the mains frequency, so that the amplification of the undershoot resonances is no longer possible.

Eine derart dimensionierte Impedanz Z2 verhindert einwandfrei die stationäre Unterschwingungsresonanz und hat sich somit beim kapazitiven Spannungswandler für Meßzwecke bestens bewährt.An impedance Z 2 dimensioned in this way perfectly prevents the steady-state undershoot resonance and has thus proven itself to be very effective in the case of capacitive voltage converters for measurement purposes.

Es hat sich nun gezeigt, daß eine derart dimensionierte Impedanz beim Wandler für Schutzzwecke nicht sehr geeignet ist, da sie zu verhältnismäßig lange anhaltenden Ausgleichsvorgängen führt, welche zu Fehlauslösungen der an die Wandler angeschlossenen Netzschutzrelais führen können.It has now been shown that such a dimensioned impedance in the converter for protection purposes is not very suitable, since it leads to comparatively long lasting equalization processes, which can lead to false tripping of the mains protection relays connected to the converters.

Es ist weiterhin bekannt, daß sich auch spannungsabhängige ohmsche Widerstände allein zum Zweck des Ferroresonanzschutzes verwenden lassen. Diese Möglichkeit ist jedoch mit dem Nachteil einer thermischen Überlastung des Widerstandes verbunden (deutsche Auslegeschrift 1055120, Spalte 2, Zeile 52 ff.).It is also known that voltage-dependent ohmic resistances alone are used Let the purpose of ferroresonance protection be used. However, this option has the disadvantage of a thermal overload of the resistor connected (German Auslegeschrift 1055120, Column 2, Line 52 ff.).

Die Erfindung geht aus von einem kapazitiven Spannungswandler mit einer Schutzeinrichtung gegen Kippschwingungen, insbesondere für Netzschutzzwecke nach der Hauptpatentanmeldung, bei dem die Schutzeinrichtung zur Vermeidung von Kippschwingungen, deren Frequenz kleiner ist als die Netzfrequenz, eine Impedanz aufweist, die derart dimensio-The invention is based on a capacitive voltage converter with a protective device against Tilting vibrations, in particular for network protection purposes according to the main patent application, in which the Protective device to avoid stall oscillations whose frequency is lower than the mains frequency, has an impedance that is so dimensional

809 558/134809 558/134

niert ist, daß sie für die Netzfrequenz praktisch ohmisch und für kleinere Frequenzen induktiv wirkt.is ned that it is practically ohmic for the mains frequency and inductive for lower frequencies.

Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß der Impedanz eine zusätzliche bei kapazitiven Spannungswandlern zur Unterdrückung von Kippschwingungen an sich bekannte Impedanz solcher Bemessung vorgeschaltet ist, daß sie für hohe Spannungen einen kleinen Impedanzwert und für kleine Spannungen einen hohen Impedanzwert aufweist.The characteristic of the invention is that the impedance is an additional factor in capacitive voltage converters for the suppression of breakover oscillations known impedance of such a dimensioning it is connected upstream that it has a small impedance value for high voltages and for small voltages has a high impedance value.

Hierdurch wird der bei der zuletzt erwähnten bekannten Schaltung auftretende Nachteil der Überlastung des dort allein vorhandenen spannungsabhängigen Widerstandes vermieden.This eliminates the disadvantage of overloading that occurs in the known circuit mentioned last the voltage-dependent resistance that is present there alone is avoided.

Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden an Hand der F i g. 2 der Zeichnung erläutert. Embodiments of the invention are described below with reference to FIGS. 2 of the drawing.

Die erste Ausführungsform der Erfindung besteht darin, als diejenige Impedanz, die der auch schon bei der Hauptpatentanmeldung vorhandenen und für die Netzfrequenz praktisch ohmisch und für kleinere ao Frequenzen induktiv wirkende Impedanz vorgeschaltet ist, einen ohmschen spannungsabhängigen Widerstand zu verwenden.The first embodiment of the invention consists in the impedance that the already has in the main patent application and practically resistive for the network frequency and for smaller ao Frequencies inductively acting impedance is connected upstream, an ohmic voltage-dependent To use resistance.

Diese Schaltung ist in Fig. 2 veranschaulicht, in welcher die Kondensatoren C1 und C2, die Drossel L1, der Transformator T und die Impedanzen Z1 und Z2 mit der in F i g. 1 dargestellten Schaltung nach der Hauptpatentanmeldung übereinstimmen. Mit der Impedanz Z2, welche gemäß der Hauptpatentanmeldung für die Netzfrequenz praktisch ohmisch und für kleinere Frequenzen induktiv sein soll, ist ein ohmscher spannungsabhängiger Widerstand R in Reihe geschaltet, während die ausgezogen gezeichnete Impedanz Z3 und die punktiert gezeichnete Impedanz Z3 für diese Ausführungsform wegzudenken sind. Der ohmsche spannungsabhängige Widerstand R stellt also bei dieser Ausführungsform die zusätzliche Impedanz dar, welche der auch schon in der Hauptpatentanmeldung vorhandenen Impedanz Z2 vorgeschaltet ist.This circuit is illustrated in FIG. 2, in which the capacitors C 1 and C 2 , the inductor L 1 , the transformer T and the impedances Z 1 and Z 2 with the circuit shown in FIG. 1 circuit shown correspond to the main patent application. With the impedance Z 2 to be inductively virtually ohmic and for lower frequencies which according to the main patent application for the mains frequency, an ohmic voltage-dependent resistor R is connected in series, while the stripped drawn impedance Z 3 and the dotted lines drawn impedance Z 3 for this embodiment are to be imagined. In this embodiment, the ohmic voltage-dependent resistor R represents the additional impedance which is connected upstream of the impedance Z 2 already present in the main patent application.

Bei einer weiteren Ausführungsform soll die gemäß der Erfindung der Impedanz Z2 vorzuschaltende zusätzliche Impedanz aus der Serienschaltung eines spannungsunabhängigen Widerstandest und eines spannungsabhängigen Widerstandes Z3 bestehen, während die punktiert gezeichnete Impedanz Z3 in F i g. 2 wegzudenken ist.In a further embodiment, the additional impedance to be connected upstream of the impedance Z 2 according to the invention should consist of the series connection of a voltage-independent resistor test and a voltage-dependent resistor Z 3 , while the dotted impedance Z 3 in FIG. 2 is indispensable.

Bei der dritten Ausführungsform besteht die der Impedanz Z2 vorzuschaltende Impedanz aus der Parallelschaltung eines spannungsunabhängigen Widerstandes R und eines spannungsabhängigen Widerstandes Z3, welcher letztere in F i g. 2 punktiert dargestellt ist, während die ausgezogen gezeichnete ImpedanzZ3 in Fig. 2 wegzudenken ist.In the third embodiment, the impedance to be connected upstream of the impedance Z 2 consists of the parallel connection of a voltage-independent resistor R and a voltage-dependent resistor Z 3 , the latter in FIG. 2 is shown in dotted lines, while the unbroken impedance Z 3 in FIG. 2 can be imagined without it.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kapazitiver Spannungswandler mit einer Schutzeinrichtung gegen Kippschwingungen, insbesondere für Netzschutzzwecke, nach Patentanmeldung M 33510 IXd/21e (deutsche Auslegeschrift 1055 681) bei dem die Schutzeinrichtung zur Vermeidung von Kippschwingungen, deren Frequenz kleiner ist als die Netzfrequenz, eine Impedanz aufweist, die derart dimensioniert ist, daß sie für die Netzfrequenz praktisch ohmisch und für kleinere Frequenzen induktiv wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanz (Z2) eine zusätzliche, bei kapazitiven Spannungswandlern zur Unterdrückung von Kippschwingungen an sich bekannte Impedanz solcher Bemessung vorgeschaltet ist, daß sie für hohe Spannungen einen kleinen Impedanzwert und für kleine Spannungen einen hohen Impedanzwert aufweist.1. Capacitive voltage converter with a protection device against breakover oscillations, in particular for network protection purposes, according to patent application M 33510 IXd / 21e (German Auslegeschrift 1055 681) in which the protection device to avoid breakover oscillations, the frequency of which is lower than the mains frequency, has an impedance that is so is dimensioned so that it is practically ohmic for the mains frequency and inductive for lower frequencies, characterized in that the impedance (Z 2 ) is preceded by an additional impedance, known per se in capacitive voltage converters to suppress breakover oscillations, such that it is suitable for high Voltages has a small impedance value and for small voltages a high impedance value. 2. Kapazitiver Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschaltete Impedanz aus einem ohmschen spannungsabhängigen Widerstand (R) besteht.2. Capacitive voltage converter according to claim 1, characterized in that the upstream impedance consists of an ohmic voltage-dependent resistor (R) . 3. Kapazitiver Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschaltete Impedanz aus der Serienschaltung eines spannungsunabhängigen Widerstandes (R) und eines spannungsabhängigen Widerstandes (Z3) besteht.3. Capacitive voltage converter according to claim 1, characterized in that the upstream impedance consists of the series connection of a voltage-independent resistor (R) and a voltage-dependent resistor (Z 3 ). 4. Kapazitiver Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschaltete Impedanz aus der Parallelschaltung eines spannungsunabhängigen Widerstandes (R) und eines spannungsabhängigen Widerstandes (Z3) besteht. 4. Capacitive voltage converter according to claim 1, characterized in that the upstream impedance consists of the parallel connection of a voltage-independent resistor (R) and a voltage-dependent resistor (Z 3 ). In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 055 120.Considered publications:
German interpretation document No. 1 055 120. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 809 558/134 5.63 © Bmidesdruckerei Berlin809 558/134 5.63 © Bmidesdruckerei Berlin
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