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Synthetische Prüfschaltung zur Prüfung der Ausschaltleistung von Hochspannungsschaltern
Zusatz zur Anmeldung: S 80764 IX d/21 e -Auslegeschrift 1 180841 Gegenstand der
Hauptpatentanmeldung S 80764 IX d/ 21 e ist eine synthetische Prüfschaltung zur
Prüfung der Ausschaltleistung von Hochspannungsschaltern mit einer Hochstrom- und
einer Hochspannungsquelle, 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
herangezogen wird. Gemäß der Hauptpatentanmeldung ist ein parallel zum Hilfsschalter,
gegebenenfalls in Reihe mit einem ohmschen Widerstand liegender Kondensator über
eine gesteuerte Schalteinrichtung und einen Widerstand (ohmschen und/oder induktiven)
mit der Hochspannungsquelle verbunden, und es wird die gesteuerte Schalteinrichtung
erst nach dem Nulldurchgang des Hochstromes geschlossen. Wird als Hochspannungsquelle
ein Kondensator verwendet, so muß dieser vor der Ausführung der Prüfung geladen
werden. Die dazu erforderliche zweipolige Ladeeinrichtung müßte, wenn sie unmittelbar
mit den beiden Klemmen des Kondensators verbunden würde, zweipolig gegen Erde isoliert
sein.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltung, bei der nur eine einpolige
Isolierung des Ladegerätes erforderlich ist. Gemäß der Erfindung ist nur eine Klemme
des als Hochspannungsquelle dienenden Kondensators unmittelbar mit dem einen Pol
einer Ladeeinrichtung verbunden, deren anderer Pol, ebenso wie die nicht mit dem
Hilfsschalter verbundene Klemme des zu prüfenden Schalters geerdet ist.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß nur eine Verbindung
zwischen einer Kondensatorklemme und dem einen Pol der Ladeeinrichtung zu erfolgen
braucht, da während der Aufladung des Kondensators vor Beginn der synthetischen
Prüfung die Verbindung der anderen Klemme des Kondensators mit dem zweiten Pol der
Ladeeinrichtung über den noch geschlossenen Hilfsschalter und den noch geschlossenen
zu prüfenden Schalter oder über letzten allein und Erde hergestellt wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Soweit die Teile mit denen der Hauptpatentanmeldung übereinstimmen, sind die gleichen
Bezugszeichen verwendet.
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In F i g. 1 ist mit 1 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 liegt
parallel zur Sekundärwicklung des Transformators 3 die Reihenschaltung aus einem
ohmschen Widerstand 7 und einem Kondensator 9. Der Generator 6 bildet mit dem Transformater
3 die Hochstromquelle, die den geforderten Ausschaltstrom für den zu prüfenden Schalter
bei einer gegenüber der Nennspannung des Schalters geringeren Spannung liefert.
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Der Hochspannungskreis besteht aus dem Kondensator 10, der die Hochspannungsquelle
bildet, dem Kondensator 13 und dem ohmschen Widerstand 14, deren Reihenschaltung
parallel zum Hilfsschalter 2 liegt, der gesteuerten Funkenstrecke 16 und der Drosselspule
15, an deren Stelle auch ein ohmscher oder ein ohmscher und induktiver Widerstand
treten kann. Die Funkenstrecke 16 besitzt eine Zündelektrode 17. Diese ist über
ein Steuergerät 18, z. B. einen Kondensator oder Gleichrichter, an einen ohmschen
Widerstand 20 angeschlossen. In Reihe zu diesem liegt eine Funkenstrecke 19. Diese
Reihenschaltung liegt parallel zu der Reihenschaltung aus dem zu prüfenden Schalter
1 und dem Hilfsschalter 2 derart, daß die eine (obere) Klemme des Widerstandes 20
mit der einen (oberen) Klemme des Hilfsschalters 2 verbunden ist. Die obere Klemme
des Kondensators 10 ist mit dem einen Pol der Ladeeinrichtung 21 dauernd verbunden,
die im Ausführungsbeispiel aus
dem Transformator 22, dem Kondensator
23 und den beiden Gleichrichtern 24 und 25 besteht. Die Gleichrichter und der Kondensator
sind in der bekannten Villard-Schaltung angeordnet. Die andere Klemme der Ladeeinrichtung,
d. h. im Ausführungsbeispiel die untere Klemme der Sekundärwicklung des Transformators
22, ist geerdet, ebenso die nicht mit dem Hilfsschalter verbundene Klemme des zu
prüfenden Schalters 1.
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Vor der Vornahme eines Versuches mit der synthetischen Prüfschaltung
wird der Kondensator 10 aufgeladen. Hierzu wird in bekannter Weise die Primärspannung
des Transformators 22 stetig erhöht, bis der KondensatorlO die erforderliche Spannung
besitzt.
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Die Verbindung der unteren Klemme des Kondensators mit dem zweiten
geerdeten Pol der Ladeeinrichtung erfolgt im Ausführungsbeispiel über den noch geschlossenen
Schalter 1 bzw. über den noch geschlossenen Schalter 2 und die Sekundärwicklung
des Transformators 3 und Erde. Die Ladeeinrichtung braucht daher nur einpolig gegen
Erde isoliert zu sein. Die Messung der Gleichspannung erfolgt über einen einpolig
geerdeten Strommesser27, der über einen Widerstand 26 an die obere Klemme des Kondensators
10 angeschlossen ist. Wenn der Kondensator 10 aufgeladen ist, wird der Primärkreis
des Transformators 22 unterbrochen, und die synthetische Prüfung kann beginnen.
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Hierzu 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, deren
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 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. zehn- oder hundertmal größer wählen 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 Schalter
1, 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 (einschließlich der Streuinduktivität
des Generators und Transformators) und die Kapazität des Kondensators 9, die Dämpfung
im wesentlichen durch den ohmschen Widerstand 7. 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 17 zugeführt, so daß die Funkenstrecke
16 durchschlägt.
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Es entsteht nunmehr in dem Hochspannungskreis eine Schwingung. Durch
den Schwingstrom wird die Spannung an der Reihenschaltung von Kondensator 13 und
Widerstand 14 zunächst vermindert und dann in ihrer Richtung umgekehrt, so daß sie
die gleiche Richtung wie die wiederkehrende Spannung des Hochstromkreises am Schalter
1 hat. 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 Widerstand 14 und der wiederkehrenden Spannung
des Hochstromkreises. Man erreicht dieselben Spannungsverhältnisse wie sie in den
F i g. 2 und 3 der Hauptpatentanmeldung dargestellt sind.
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In F i g. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Die der F i g. 1 entsprechenden Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Zum Unterschied von der Anordnung nach Fig. 1 liegt die Reihenschaltung
aus Induktivität 15 und der Funkenstrecke 16 einerseits an dem Verbindungspunkt
zwischen dem Hilfsschalter und dem zu prüfenden Schalter und andererseits an der
unteren Klemme des Kondensators 10, die unmittelbar mit dem einen Pol der Ladeeinrichtung
21 verbunden ist, deren anderer Pol (obere Klemme der Sekundärwicklung des Transformators
22) geerdet ist. Die Ladeeinrichtung ist wieder in der bekannten Villard-Schaltung
geschaltet. Ein Strommesser 27 ist wieder mit der einen Klemme geerdet und mit der
anderen Klemme über einen Widerstand 26 mit der unteren Klemme des Kondensators
10 verbunden, so daß der Ausschlag des Strommessers 27 ein Maß für die Spannung
des Kondensators 10 ist. Die Aufladung des Kondensators erfolgt vor dem Versuch
mit der synthetischen Prüfschaltung über die noch geschlossenen Schalter 1 und 2
bzw. über die Sekundärwicklung des Transformators 3 und Erde und die Verbindung
zwischen der einen (unteren) Klemme des Kondensators mit dem einen Pol der Ladeeinrichtung.
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Im übrigen ist die Wirkungsweise die gleiche wie die der Schaltung
nach F i g. 1.