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Anordnung zur Fortzündung des Lichtbogens bei synthetischen Prüfschaltungen.
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-----------------------------------------Bei synthetischen Prüfschaltungen
zur Prüfung des Ausschaltvermögens von Hochspannungsschaltern ist es bekanntlich
erforderlich, den-Lichtbogen in der zu prüfenden Schalter und gegebenenfalls auch
den Lichtbogen in dem in-Reihe zu diesem liegenden Hilfsschalter, der im folgenden
immer Blockierschalter genannt wird, solange fortzuzünden, bis der bzw. die Schalter
aie Löschentfernung erreicht haben; wobei im Anschluß an die letzte Stromhalbwelle
die Spannungsprüfung einsetzt. Es sind verschiedene Verfahren vorgeschlägen worden,
um eine Fortzündung
des Lichtbogens sicherzustellen. Z.B. hat man
im Nulldurchgang des Kurzschlu#stromes einen Spannungssto# auf den zu prüfenden
Schalter und den Blockierschalter gegeben, oder man hat die Frequenz der wiederkehrenden
Spannung des Hochstromkreises durch Abschaltung des diese Frequenz beeinflussenden
worden sators des Hoch stromkreises erhöht und hat diesen Kondensator erst in der
letzten Stromhalbwelle wieder sugeschalte.
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Die Erfindung geht einen anderen Xeg, un eine Fortzündung des Lichtbogens
bei synthetischen Prüfschaltungen zu erreichen.
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Gemäß der Erfindung liegt in Reihe zu dem zu prüfenden Schalter ein
weiterer Hilfsschalter, und parallel zu diesem liegt die Reinhenschaltung einer
Drosselspule, eines geladenen Kondensators und einer Schalteinrichtung, vorzugsweise
einer gesteuerten Funkenstrecke. Kurz vor dem Nulldurchgang des Kurzscblußstromes,
bei dem eine Fortzündung des Lichtbogens erzwungen werden soll, wird die Schalteinrichtung
eingeschaltet.
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Ss fließt nunmehr über die Kontakte des zusätzlichen schalters ein
Schwingstrom, der bei entsprechend gewählter Polarität der Ladung des Kondensators
das entgegengesetzte Vorzeichen besitzt wie der Kurzschlu#strom. Wenn der Strom
im Hilfsschalter zu Null wird, fließt der Schwinstrcm über den Hochstromkreis, den
zu prüfenden Schalter und den Elockierschalter weiter. Sobald der Stron in dem zu
prüfenden Schalter und dem Blockierschalter zu Null wird, schwingt an den Klemmen
des
zusätzlichen Hilfsschalters eine Spannung ein, die zusammen
mit der Ein-schwingspannung des Hochstromkreises auch an dem zu prüfenden Schalter
bzw. an der Reihenschaltung von Blockierschalter und zu prüfenden Schalter liegte
Man erreicht dadurch in relativ einfacher Weise eine Fortzündung des Lichtbogens
in dem zu prüfenden Schalter und gegebenenfalls des Licfitbogens im Blokkierschalter.
Die Steilheit der einschwingenden Spannung ist um so grö#er, je kapazitätsarmer
die Drosselspule gewickelt wird. Die Steilheit kann größer sein, als sie bei. einem
Abstandskurzschlu# auftreten würde. Die Einschwingfrequenz kann z.B. 100 Kilohertz
betragen. Die Höhe der Einschwingspannung kann durch die Ladespannung des Kondensators
eingestellt werden. Eine Verringerung des Kurzschlu#stromes durch die Fortzündeinrichtung
tritt nicht ein. Tritt der gewünschte Burchschlag in zu prüfenden Schalter bzw.
auch in Blockierschalter auf, so schließt sich eine zweite Schwingstromhalbwelle
an, unc es wird nunmehr der zusätzliche Hilfsschalter geschlossen oder-eine parallel
zu ihm liegende Schalt einrichtung. Die zweite Schwingstromhalbwelle geht dann in
eine weitere Halbwelle des Kurzscblußstromes über. Je nach der Art des zu prüfenden
Schalters. kann es genügen, das Verfahren gemäß der Erfindung nur In der vorletzten
Stromhalbwel£e anzuwenden. Man kann es aber, wenn erforderlich, auch bei früheren
Stromnulldurchgängen vorsehen.
öi£ Fort zündung kann noch dadurch
erleichtert werden, daß die Steilheit des Schwingstromes im Nulldurchgang gegenüber
der Steilheit des Kurzschlußstromes im Nulldurchgang erhöht wird.
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Dies geschieht durch geeignete Wahl der Frequenz und amplitude des
Schwingstromes, der über den zu prüfenden Schalter, die Drosselspule und den Kondensator
fließt. Wird nämlich das Produkt aus Kreisfrequenz und Amplitude dieses Stromes
größer gemacht als das Produkt aus Kreisfrequenz und Amplitude des Kurzschlußstromes,
so ist die Steilheit, mit der der Schwingstrom durch itull geht, größer als die
Steilheit, mit der der Kurzschlußstrom durch Null geht.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung und
in vereinfachter Form ein Diagramm mit dem Strcm-und Spannungsverlauf dargestellt.
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Fig. 1 1 zeigt eine synthetische Prüfschaltung nach dem bekannten
Prinzip der gesteuerten Spannungsüberlagerung über die Schaltstrecke des Blockierschalters.
Der Hochstromkreis testeht in an sich bekannter Weise aus dem Generator 1, der über
eine Drosselspule 2 und einen Drauf-schalter 3-an die Primärwicklung eines Transformators
4 angeschlossen ist. Parallel zur Sekundärwicklung (Oberspannungswicklung) des Transfort.atcrs
liegt ein Kondensator 5. Durch diesen wird die Frequenz der Einschwingspannung des
Hochstromkreises bestimmt. An die Oberspannungswicklung
des Transformators
ist ferner die Reihenschaltung aus einem Blockierschalter 7 und dem zu prüfenden
Schalter 8 angeschlossen. Der Hochspannungskreis besteht in an sich bekannter Weise
aus dem geladenen Kondensator 9, einer Drosselspule 10, dem parallel zum Blockierschalter
7 liegenden Kondensator 6 und einer gesteuerten Funkenstrecke 11, die über eine
Steuereinrichtung 14 von der Spannung an einem ohmschen Widerstand 12-gezündet wird,
der in Reihe mit einer Me#funkenstrecke 13 parallel zur Oberspannungsseite des Transformators
4 liegt0 Die Reihenschaltung aus Kondensator 9, Drosselspule 10 und Funkenstrecke
11 liegt parallel zum Blockierschalter 7. Eine derartige synthetische Prüfschaltung
ist bekannt, eo daß sie keiner weiteren Erläuterung bedarf, vergl. beispielsweise
"ETZ-A" 1963, Seite 585, Bild 12 und den dazugehörigen Text.
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Geir.äß der Erfindung liegt in Reihe mit dem zu prüfenden Schalter
ein weiterer Hilfsschalter 1-5. Parallel zu diesem liegt die Reihenschaltung aus
einer Drosselspule 17, einer gesteuerten Funkenstrecke 19 und einem geladenen Kondensator
20. AuBerden liegt noch parallel zum Hilfsschalter 15 eine. gesteuerte Funkenstrecke
21 und ei-n-Schnellkurzschließer 22, die beide über ein Steuer, gerät 24 von der
Sekundärseite eines Stromwandlers 23 gesteuert werden, der in Reihe mit dem Kondensator
20 liegt. Die gesteuerte Funkenstrecke 19 wird über eine Steuereinrichtung 26 vom
Kurzschlußstron gesteuert (Stromwandler 25).
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Zu Beginn der Prüfung sind die Schalter 7, 8 und 15 geschlossen. Es
wird dann zur Prüfung der Draufschalter 3 geschlossen.
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Hierauf erhalten die Schalter 7, 8 und 15 den Ausschaltbefehl.
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Kurz vor dem z.B. vorletzten Stromnulldurchgang, bei dem die Fortzündung
einsetzen soll, wird die Funkenstrecke 19 gezündet.
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Dadurch fließt ein Schwingstrom is über den Lichtbogen des Schalters
15, der bei entsprechender ladung des Kondensators 20 im Schalter 15 das entgegengesetzte
Vorzeichen besitzt wie der über den Schalter 15 fließende Kurzschlußstrom.
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In Fig. 2 sind der Kurzschlußstrom i und der Schwingstrom is darestelltO
Nach Zünden der Funkenstrecke 19 nimmt der Strom i15 im Lichtbogen des Schalters
15 ab, wie gestrichelt in Fig. 2 dargestellt. Sobald der Strom i15 im Schalter 15
Null geworden ist, fließt nun der Schwingstrom is über die oekun därwicklung des
Transformators 4, über die Reihenschaltung aus Blockierschaltér 7 und zu prüfendem
Schalter 8 und die Reihenschaltung von Drosselspule 17, Funkenstrecke 19 und Kondensator
20. Im Anschluß' an den Nulldurchgang dieses Stromes schwingt an den Klemmen des
Hilfsschalters 15 die Spannung u15 des Fortzündungskreises ein. Ihre Prequenz ist
durch die Größe der Drosselspule 7, ihre Eigenkapazität 18 und gegebenenfalls durch
die ßigenkapazität 16 des Schalters 15 und der parallel dazu liegenden Schalteinrichtungen
bestimmt. Die Amplitude ist durch die Höhe der Spannung des Kondensators 20 gegeben.
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Der Hilfsschalter 15 mu# so rechtzeitig seinen Ausschaltbefehl erhalten
und so gebaut sein, daß ein Lichtbogen in ihn brennt,. wenn die-erste HaLbwelle
des Schwingstromes über ihn fließt, und da# er bei Auftreten der Spannung u15 an
seinen Klemmen nicht wiederzündet. Die Spannung u15 tritt zusammen mit der Einschwingspannung
des Hochstromkreises auch an der Reihenschaltung aus Blockierschalter 7 und zu prüfendem
Schalter 8 auf, so daß der gewünschte Durchschlag in beiden Schaltern erfolgt. Es
schließt sich nunmehr eine zweite Halb;welle des Schwingstromes i an, Dieser wird
mit einem Stromwandler 23 gemessen und, sobald er einen bestimmten Wert erreicht
hat, wird-die Funkenstrecke 21 gezündet, und ein Schnellkurzscließer 22 erhalt ebenfalls
den Einschaltbefehl, um die Funkenstrecke-vom Kurzschlu#strom zu entlasten. Sobald
die unkenstrecke 21 gezündet hat, geht der Schwingstrom in die neue Kurzschlu#stromhalbwelle
über.
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Wie bereits erwähnt, kann die Fortzündung dadurch erleichtert werden,
daß die Steilheit des Schwingstromes im Nulldruchgang gegenüber der Steilheit d-es
Kurzschlu#stromes in Nulldurchgang erhöht wird. Dies geschieht dadurch, daß das
Produkt aus Kreisfrequenz und Amplitude des über den Prüfsohalter und die Drosselspule-17
und den Kondensator 20 fließenden Schwingstromes größer Gemacht wird als das Produkt
aus Kreisfrequenz, und Amplitude des Kurzschlu#stromes. Beispielsweise wird man
die
Frequenz dieses Schwingstromes zu 1000 Hertz wählen.
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Es ist nicht erforderlich, den Kurzschluß des Hilfsschalters 15 durch
eine gesteuerte Funkenstrecke 21 und einen Sosnellkurz schließer 22 in Abhängigkeit
von der zweiten halbwelle des Schwingstromes herbeizuführen. Man kann vielmehr sm
Schalter t5 lediglich einen normalen Schalter oder Kurzschließer parallel legen
und diesen durch die normale Programmsteuereinrichtung, die den Versuchsablauf steuert,
wahrend der zweiten Schwingstromhalbwelle einschalten.
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Eine derartige Schaltung ist im oberen Teil der Fig. 3 dargestellt.
Soweit die Teile mit denen der Fig. 1 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen
gewählt. An Stelle der Funkenstrecke 21 und des Schnellkurzschließers 22 tritt ein
normaler Kurzschlie#er 32, der, wie erwähnt, von dem programmsteuergerät, z.B. einer
Steuerwalze, so gesteuert wird, daß er in de. zweite bereich, in dem die zweite
Schwingstromhalbwelle auftritt, seine Kontakte schließt. Außer der Funkenstrecke
21 und dem Schnellkurzschließer 22 kommen auch der Stromwandler 23 und die Steurereinrichtung
24 in Fortfall.
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Es ist bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele angenommen worden,
daß die Fortzündeinrichtung in vorletzten Nulldurchgang des Kurzschlu#stromes eingesetzt
wird. Es ist jedoch, falls erforderlich, möglich, sie auch bei früheren Stromnulldurchgängen
einzusetzen.
Wenn die Schalter 22 und 15 eine sehr kleine Eigenzeit besitzen, wurde man beim
ersten Stronnuldurchgang, bei dem eine Fortzündung erforderlich ist, genauso verfahren,
wie in Fig. 1 beschrieben. Gegebenenfalls könnte man noeh die Funkenstrecke 21 in
Fortfall kommen lassen. Bei den folgenden zweiten Stromnulldurchgang des Kurzschlu#stromes,
bei dein fortgezündet werden -soll, würde die Wirkungsweise der Schalter 22 und
15 dadurch vertauscht werden, daß der Schalter 22 so rechtzeitig den Ausschaltbefehl
erhält, daß ein Lichtbogen in ihn brennt, wenn die erste Schwingstromhalbwelle über
ihn flie#t, und daß er bei Auftreten der Einschwingspannung U15 an seinen Klemmen
nicht zündet, während die Steurereinrichtung 24 den Einschaltbefehl auf den Hilfsschalter
15 so rechtzeitig gibt, daß er in der zweiten Schwingstromhalbwelle schlie#t. Außerdem
muß man dafür sorgen, daß beim zweiten Stromnulldur,chgang des Kurzschlu#stromes
der Kondensator 20 umgeladen ist.
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Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn bei zwei aufeinanderfolgenden
Nulldurchgängen des Kurzschlu#stromes fortgezündet werden soll, eine zweite Zündvorrichtung
vorzusehen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Es ist eine zweite Fortzündeinrichtung
vorgesehen, die-genauso aufgebaut ist, wie sie im oberen Teil der Fig. 3 dargestellt
ist. Die Teile der Fortzündeinrichtung im unteren Teil der Fig. 3 sind mit den gleichen
Bezugszeichen versehen wie die entsprechenden Teile der Fortzündeinrichtung
im
oberen Teil der Fig. 3. Sie sind, lediglich zusätzlich mit einem ' versehen. Um
diese zweite Fortzündeinrichtung wirksam werden zu lassen, wird die Verbindung zwischen
den Klemmen a und b gelöst, und die Klemmen a und a' und die Klemmen b und b' werden
miteinander verbunden. Bei dem ersten Stromnulldurchgang, bei dem fortgezündet werden
soll, bleibt der Schalter 15' geschlossen, und die Anordnung arbeitet, wie vorher
beschrieben.
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Beim zweiten Stromnulldurchgang, bei den fortgezündet werden soll,
ist der Schalter 32 geschlossen, und der Schalter 15' bekommt so rechtzeitig den
Ausschaltbefehl und ist so gebaut, daß, wenn der Schwingstrom über ihn fließt, bereits
ein Lichtbogen in ihm brennt und wenn an ihm die Spannung u15 auftritt, er nicht
durchzündet. Die Funkenstrecke 19' wird kurz-vor den zweiten Nulldurchgang des Kurzschlu#stromes
gezündet. Der Schalter 32' wird in der zweiten Schwingstromhalbwelle geschlossen.
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Sind bei drei oder mehreren Stromnulldurchgängen Scrtaiancungen erforderlich,
so kann man die Anordnung entsprechend vervielfachen.
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Auch die Anordnung nach Fig. 1 kann für die Fortzündung in cntsprechender
Weise ergänzt werden.
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Die Spannungsprüfung des zu prüfenden Schalters 8 erfolgt im Anschlu#
an die letzte Stromhalbwelle und braucht nicht näher erläutert zu worden, weil die
bschriebene synthetische Prü£-schaltung,
wie eingangs erwähnt,
bekannt ist. Die Erfindung kann auch bei einer anderen bekannten synthetischen Prüfschaltung
mit Spannungsüberlagerung angewendet werden. Sie kann aberaucn bei den bekannten
Prüfschaltungen mit Stromüberlangerung vorgesehen werden, vergl. z.B. "ETZ-A" 1963,
Seite 581 bis 5b6.
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Im Ausführungsbeispiel ist angenommen worden, daß der Blockierschalter
und der zu prüfende Schalter gleichzeitig den Ausschaltbefehl erhalten. Man kann
aber auch in bekannter Weise den Blockierschalter geschlossen halten und ihn erst
in der letzten Stromhalbwelle öffnen. dadurch wird die für die Fortzündung erforderliche
Energie-verringert oder bei gleicher energie die Wirksamkeit der Fortzündeinrichtung
erhöht.
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3 Figuren 7 Ansprüche