DE1516960C - Verfahren zur synthetischen Prüfung von Leistungsschaltern - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur syntheti- ein geladener Kondensator mit dem Prüfling verschen Prüfung von Leistungsschaltern mit einem bunden wird und daß dann nach zwei oder drei niederohmigen Nebenschlußwiderstand, bei welchem Schwingungen der sich einstellenden Einschwingspander Prüfling zuerst mit einem über einen Hilfsschalter nung eine Wechselspannungsquelle hoher Spannung zugeführten Wechselstrom hoher Stromstärke (Hoch- 5 an den Prüfling gelegt wird. Um jedoch Stoßerscheistrom) und dann nach dem gleichzeitigen Öffnen nungen, welche sich im Augenblick' des Anschaltens des Hilfsschalters und des Prüflings mit einem aus der Wechsel-Hochspannung ergeben würden, zu vereinem geladenen Kondensator über eine Induktivität meiden, muß der Kondensator mit Hilfe eines Vakuum- und eine gezündete Funkenstrecke zugeführten kurzen schalters möglichst unmittelbar nach dem Anschalten Stromimpuls, dessen Maximum mit dem Nulldurch- io der Hochspannung abgeschaltet werden,
gang des Hochstroms zusammenfällt und der eine Die Erfindung geht von dieser Anordnung aus. Es der Polarität der letzten Halbwelle des Hochstroms liegt ihr die Aufgabe zugrunde, ein Prüfungsverfahren entsprechende Anfangspolarität hat, sowie mit einer auch für Leistungsschalter mit niederohmigen Nebendem Hochstrom um etwa 90° voreilenden Hoch- schlußwiderständen anzugeben, bei welchem der spannung, in welche der Stromimpuls ohne Über- 15 Prüfling in bekannter Weise am Ende der Belastung Schwingvorgänge übergeht, belastet wird. mit dem Hochstrom mit einem kurzen Stromimpuls

Die synthetische Prüfung von Leistungsschaltern belastet wird, an den sich glatt und ohne Überschwingmittels eines Wechselstroms hoher Stromstärke, eines vorgänge eine schließlich sinusförmig werdende Hoch-Hochstroms und einer anschließenden Hochspannung spannung anschließt, bei welchem aber das Abschalten ist in verschiedenen Formen bekannt. Angestrebt wird 20 des Kondensators nicht erforderlich ist.
ein Übergang vom Hochstrom zur Hochspannung, Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs welcher den beim Trennen eines Leistungsschalters genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unter natürlichen Bedingungen auftretenden Ver- die Hochspannung direkt an den Kondensator gelegt hältnissen möglichst weitgehend entspricht. und vor dem Ende des Stromimpulses zugeschaltet

Die deutsche Patentschrift 969 706 zeigt eine An- 25 wird. Die Hochspannung wird vorzugsweise durch

Ordnung, bei welcher sich zu Beginn einer Prüfung Herauftransformieren der den Hochstrom treibenden

der Hochstrom und ein aus einer Wechselspannungs- Spannung erzeugt.

quelle für die Hochspannung stammender Strom im Während bei der bekannten, zuletzt erläuterten Prüfling überlagern. Der Hochstrom und der Strom Anordnung die Hochspannung aus der Wechselder Hochspannungsquelle sind gegeneinander phasen- 30 spanmingsquelle'erst nach dem Nullwerden des Stromes verschoben, und zwar vorzugsweise um etwa 90°. im Prüfling, also nach Aufhören des durch den Kon-Dadurch ist erreicht, daß der Prüfling nach dem Öff- densator erzeugten Stromimpuls, angeschaltet wird, nen mit einer Hochspannung belastet wird, die die ist der Anschaltzeitpunkt der Wechselspannungsquelle Wiederkehrspannung darstellt und einige Mikro- beim erfindungsgemäßen Verfahren vor das Ende des Sekunden nach dem natürlichen, durch den Sinus- 35 Stromimpulses gelegt. Dadurch wird auf überraschend verlauf bedingten Nullwerden des Hochstromes auf- einfache Weise ein stoßfreies Anschalten der Wechseltritt. Der Verlauf der Spannung am Prüfling ist dabei Spannungsquelle beim erfindungsgemäßen Verfahren jedoch wegen der Belastungspause nicht glatt und ent- vor das Ende des Stromimpulses gelegt. Dadurch wird spricht daher dem Verlauf einer Einschwingspannung auf überraschend einfache Weise ein stoßfreies Anvvie sie 'unter natürlichen Bedingungen entsteht, nur 40 schalten der Wechselspannungsquelle möglich, ohne unvollkommen. daß der Kondensator abgeschaltet werden muß. Dies

Aus der britischen Patentschrift 662 549 ist es be- erspart einen zusätzlichen Schalter und den für die

kannt, die Hochspannung einem vor Beginn eines genaue zeitliche Steuerung dieses Schalters erforder-

Versuches aufgeladenen Kondensator zu entnehmen, liehen Aufwand. Die Wechselspannungsquelle wird

welcher kurz vor dem natürlichen Nullwerden des 45 so früh vor dem Ende des Stromimpuls angeschaltet,

Hechstroms an den Prüfling angeschaltet wird. Der daß der von ihr erzeugte, durch den Prüfling fließende

Kondensator erzeugt einen Stromimpuls, welcher das Strom am Ende des durch den Kondensator erzeugten

Nullwerden des Hechstromes zeitlich einschließt und, Stromimpulses einen Wert erreicht hat, welcher dem

da der Kondensator über eine Induktivität an den Quotienten aus der augenblicklichen Spannung der

Prüfling angeschlossen wird, beim Abreißen des 50 Wechselspannungsquelle und dem Wert des Neben-

Slromes im Prüfling in eine Einschwingspannung Schlußwiderstandes entspricht. Dann ergibt sich der

übergeht. Hier besteht jedoch der Nachteil, daß die gewünschte glatte und überschwingungsfreie Verlauf

Spannung relativ schnell abklingt und keinen sinus- der Hochspannung. Der Anstieg des von der Wechsel-

förniigen Verlauf annimmt, wie dies bei einem Einsatz Spannungsquelle erzeugten Stromes und damit auch

des Prüflings unter natürlichen Bedingungen der Fall 55 der genaue Zeitpunkt, zu welchem die Wechselspan-

wärc. Wenn darüber hinaus in dieser Anordnung nungsquelle vor dem Ende des Stromimpulses ange-

Prüflinge mit einem niederohmigen Nebenschluß- schaltet werden muß, hängt im wesentlichen vom

widerstand untersucht werden, würde die Spannung induktiven Innenwiderstand der Wechselspannungs-

am Prüfling äußerst stark gedämpft und sehr schnell quelle ab, einen bestimmten Nebeiischlußwiderstand

auf Null zurückgehen. Dies entspräche in keiner 60 vorausgesetzt. Der genaue Zeitpunkt läßt sich daher

Weise den natürlichen Bedingungen. Verschiedene mit Hilfe bekannter Verfahren zur Netzwerkanalyse

bekanntgewordene Abwandlungen der Schaltung der ermitteln.

britischen Palentschrift 662 549 haben den gleichen Die Erfindung ist mit weiteren Einzelheiten im

Nachteil. folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an

Hei einer Anordnung gemäß der britischen Patent- 65 einem Alisführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

schrift 05K 912 ist dieser Nachteil weitgehend dadurch F i g. 1 das Schaltbild einer synthetischen Prüf-

lieseitigt, dall, wie hei der zuvor beschriebenen An- schaltung zur Durchführung des erfindiingsgeniäßen

Ordnung, am finde der Belastung mit dem Ilochstrom Verfahrens,

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F i g. 2 ein für die Zeit nach dem Abschalten des Aus dem in F i g. 2 gezeigten Ersatzschaltbild, das

Hechstromkreises gültiges Ersatzschaltbild zu Fig. 1, für die Zeit nach dem Abschalten des Hochstrom-

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Strom- kreises gilt, läßt sich entnehmen, daß der Konden-

und Spannungsverlaufes in der Umgebung des Zeit- sator C₃ mit einem hochfrequenten Stromimpuls 7,

punktes der Stromunterbrechung im Prüfling. 5 entladen und anschließend mit der entgegengesetzten

Ein zu prüfender Leistungsschalter ist mit T be- Polarität wieder aufgeladen wird und daß ein Strom Γ zeichnet. Parallel zu. ihm liegt ein niederohmiger von 50 Hz zu fließen beginnt, den die Quelle S' mit Nebenschlußwiderstand R, der mit einem Hilfs- der Spannung V und der Eigeninduktivität L' verschalter Tr in Reihe geschaltet ist. Mit dem Hilfs- ursacht. Der dem Prüfling T und dessen Nebenschlußschalter Tr kann der Reststrom unterbrochen werden, io widerstand R zugeführte Gesamtstrom ist mit / der nach der Stromunterbrechung im Prüfling noch bezeichnet,
durch den Nebenschlußwiderstand fließt. Die Funkenstrecke P' wird in einem solchen vor-

Der Prüfling ist über einen Blockierschalter A an bestimmten Zeitpunkt?' vor dem Zeitpunkt/₀ geeine Hochstromquelle S niedriger Spannung mit der zündet, daß bis zum Zeitpunkt t₀ der Strom /' auf Induktivität Ls angeschlossen, die einen hohen, be- 15 einen Wert I₀ angestiegen ist, dsr dem nach dem Zeittriebsfrequenten Strom durch den Prüfling treibt. Der punkt t_Q, d. h/ nach der endgültigen Stromunter-Prüfling liegt ferner in einem Hochspannungskreis brechung im Prüfling erforderlichen Wert des Stromes/ mit einem Kondensator C₃, der in nicht gezeigter durch den Nebenschlußwidsrstand R entspricht (vgl. Weise vor Beginn einer Prüfung auf eine vorbestimmte F i g. 3). Der Anfangswert E der Spannung V_s am Spannung E aufladbar ist, die etwas höher als der 20 Kondensator C₄- muß derart sein, daß die Kondeh-Spitzenwert der betriebsfrequenten Wiederkehrspan- sätorspannung V_s nach ihrer Umkehr nach der Entnung ist, die nach der Stromunterbrechung an den ladung auf den Wert der betriebsfrequenten Wechsel-Prüfling angelegt wird. Der Kondensator C_s ist über spannung V der Quelle S' ansteigt, ohne daß die eine Funkenstrecke P und eine Induktivität L parallel Einschwing- und die anschließende Wiederkehrzum Prüfling geschaltet. Die Funkenstrecke P ist 25 spannung V störende Überschwingungen zeigen,
mittels eines nicht gezeigten Zeitgebers in einem vor- Die Größe der Zeitspanne zwischen /' und t₀ bestimmten Zeitpunkt triggerbar bzw. zündbar, was richtet sich weitgehend nach der Induktivität L' der die Entladung des Kondensators C₅ mit einem über Quelle S'. Der Wert E der Spannung, auf die der den Prüfling T fließenden, hochfrequenten Strom- Kondensator C_s zu Beginn einer Prüfung aufgeladen impuls bewirkt. Die Induktivität L bildet mit einem 30 werden muß, hängt unter anderem von den Verlusten zweiten Kondensator C_n der parallel zum Prüfling T in den beiden Entladungswegen über L und U ab; bei liegt, einen abgestimmten Kreis, der nach der Strom- einem asymmetrischen Strom würde sich diese Spanunterbrechung im Prüfling einen Strom im Neben- nung außerdem nach dem Grad der Asymmetrie schlußwiderstand R aufrechterhält und dadurch eine richten. Die Größe dsr Zeitspanne zwischen t' und t₀ Spannung am Prüfling erscheinen läßt. . 35 und die Spannung E können berechnet und/oder mit

Zur Erzeugung der betriebsfrequenten Wieder- Hilfe eines Netzwerkanalysator ermittelt werden, der

kehrspannung ist ein weiterer Hochspannungskreis zur Nachahmung von Stoßerscheinungen geeignet ist.

mit einem Transformator Q vorgesehen, dessen Pri- Der Wert der Induktivität L', der im wesentlichen

märwicklung an die Hochstromquelle S angeschlossen durch die Reaktanzen der Hochstromquelle S und

ist, während die Sekundärwicklung über eine zweite 40 des Transformators Q bestimmt ist, wird so klein wie

Funkenstrecke P' parallel zum Kondensator C₅ ge- möglich gehalten. Bevorzugt wird ein Wert, bei dem

schaltet ist. die Impedanz bei 50 Hz nicht größer ist als das 0,3fache

Das erfindungsgemäße Prüfungsverfahren geschieht des Wertes des Nebenschlußwiderstaiides R.
mit der beschriebenen Schaltung in folgenden Schritten. Der in F i g. 3 wiedergegebene Spaiinungs- und Zuerst wird der Kondensator C_s auf die vorbestimmte 45 Stromverlauf gilt für einen Fall, bei d;m der Wider-Spannung E aufgeladen. Dann wird der Prüfling T stand R einen solchen Wert hat, daß die. Einschwingmit einem hohen Strom von 50 Hz belastet, der aus spannung aperiodisch gedämpft wird und glatt und der Stromquelle 5 über den geschlossenen Blockier- ohne jede hochfrequente Spannungsschwingung in die schalter A zugeführt wird. Unter der Strombelastimg 50-Hz-Wiederkehrspannung übergeht. Ferner ist der wird das öffnen beider Schalter Λ und P in bekannter 50 Wert der Induktivität U so gewählt, daß die Funken-Weise zu einem solchen Zeitpunkt eingeleitet, daß strecke P' getriggert werden muß, bevor der hochwährend einer bestimmten Zeitspanne vor der end- frequente Stromimpuls dem Prüfling aus dem Kondengültigen Stromunterbrechung zum Zeitpunkt t_a ein sator C, durch das Zünden der Funkenstrecke P Lichtbogen an der Kontaktstelle des Prüflings T auf- zugeführt wird. Wie F i g. 3 erkennen l.ißt, steigt der tritt. Als nächstes wird in bekannter Weise kurz vor 55 Strom / im Zeitpunkt /₀ von 0 aus in negativer Richdem natürlichen Nulldurchgang des Hochstroms, bei tung phasengleich mit der am Prüfling liegenden welchem der bereits geöffnete Blockierschalter A den Spannung V an. Der genaue Wert /₀, der von dem Hochstrom unterbricht und dadurch den Hochstrom- Strom /' im Zeitpunkt /₀ erreicht worden sein muß, kreis vom Prüfling trennt, die Funkenstrecke P im damit danach ein gleichmäßiger Übergang in den Zeitpunkt t getriggert, um den Kondensator C₃ im- So Strom / erfolgt, kann dadurch erhalten werden, daß pulsartig über den Prüfling t', welcher vor dem Zeit- man den Verlauf der betriebsfreqiientcn Wiederkehrpunkt /₀ der endgültigen Stromunterbrechung im spannung V bis zum Zeitpunkt /₀ zurück projiziert Prüfling, also vor dem Ende des durch den Konden- und den so für t₀ erhaltenen Wert E_ü durch den Wert sator erzeugten Stromimpulses liegt, wird die Funken- des Nebenschlußwiderstaiules R teilt. Eine falsche strecke P' getriggert, wodurch der weitere, eine Hoch- 65 Wahl des Zeitpunktes t' für die Zündung der Funkenspannung mit der Frequenz von 50 Hz liefernde strecke P' würde einen nicht schwingungsfreien Ver-Hochspannungskreis mit dem Prüfling verbunden lauf von / und V ergeben,
wird. Für die in F i g. 3 gezeigten Kurven sind einigt;

vereinfachende Annahmen gemacht worden. Beispielsweise ist die vor dem Zeitpunkt t_Q der endgültigen Stromunterbrechung auftretende Bogenspannung am Prüfling T nicht dargestellt. Auch wurde die Wiederkehrspannung V als der Spannung V gleichend angenommen, obwohl sie wegen des Spannungsabfalls an den Induktivitäten L und L' tatsächlich etwas niedriger ist. Der Spannungsabfall an der Induktivität L ist jedoch sehr gering, und die bevorzugte Obergrenze von 0,3 für das Verhältnis der Impedanzen von L' und R gewährleistet, daß die Wiederkehrspannung V nicht geringer als etwa 0,9 V wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur synthetischen Prüfung von Leistungsschaltern mit einem niederohmigenNebenschlußwiderstand, bei welchem der Prüfling zuerst mit einem über einen Hilfsschalter zugeführten Wechselstrom hoher Stromstärke (Hochstrom) und dann nach dem gleichzeitigen öffnen des Hilfsschalters und des Prüflings mit einem aus einem geladenen Kondensator über eine Induktivität und eine gezündete Funkenstrecke zugeführten kurzen Stromimpuls, dessen Maximum mit dem Nulldurchgang des Hochstroms zusammenfällt und der eine der Polarität der letzten Halbwelle des Hochstroms entsprechende Anfangspolarität hat, sowie mit einer dem Hochstrom um etwa 90° voreilenden Hochspannung, in welche der Stromimpuls ohne Überschwingvorgänge übergeht, belastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannung direkt an den Kondensator gelegt und vor dem Ende des Stromimpulses zugeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannung durch Herauftransformieren der den Hochstrom treibenden Spannung erzeugt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen