DE19639023A1

DE19639023A1 - Impulsspannungsgeneratorschaltung

Info

Publication number: DE19639023A1
Application number: DE19639023A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Dr Ing Wolf
Original assignee: Haefely Trench AG
Current assignee: Trench Switzerland AG
Priority date: 1996-09-23
Filing date: 1996-09-23
Publication date: 1998-03-26
Also published as: ATE212446T1; ES2171989T3; US6211683B1; EP0927358A1; EP0927358B1; AU4109397A; WO1998013701A1; CN1231729A; DE59706196D1; CN1141592C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Impulsspan nungsgeneratorschaltung zum Erzeugen von Blitzimpulsspan nung zum Prüfen der Kapazität eines Prüflings, wie sie im Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 definiert ist.

Zur Prüfung von Objekten, die elektrisch eine Kapazität dar stellen, werden in großem Ausmaß Impulsspannungsgeneratoren eingesetzt. Die verwendeten Impulsspannungsgeneratoren sind im allgemeinen in der seit 1924 bekannten Marxschen Verviel fachungsschaltung mit mehreren aufladbaren Stufen aufgebaut, bei der jede Stufe in Serie geschaltet eine Stoßkapazität und ein Schaltorgan, insbesondere eine Schaltfunkenstrecke, zu der Stoßkapazität und dem Schaltorgan parallel geschaltet einen Parallelwiderstand sowie hierzu in Serie geschaltet einen Seriewiderstand aufweist und zwei Stufen so miteinan der verbunden sind, daß sie parallel geschaltet aufladbar und in Serie geschaltet entladbar sind.

Beim Prüfen der Kapazität eines Prüflings werden an die letzte Stufe der Impulsspannungsgeneratorschaltung im all gemeinen der Prüfling selbst sowie ein kapazitiver Impuls spannungsteiler angeschlossen, der die beim Entladen der Stufen erzeugte Blitzimpulsspannung auf Werte reduziert, die von den Meß- und Aufzeichnungsgeräten verarbeitet wer den können. Die Kapazitäten des Prüflings und des Impuls spannungsteilers sowie die vorhandenen Streukapazitäten bilden zusammen die Belastungskapazität der aus dem Impuls spannungsgenerator, Impulsspannungsteiler, Prüfling und den Verbindungsleitungen bestehenden Prüfschaltung, die außer dem aufgrund der räumlichen Ausdehnung der gesamten Prüfan ordnung eine unvermeidliche Induktivität aufweist. Die Be lastungskapazität bildet zusammen mit dieser Induktivität einen Schwingkreis, der durch die Seriewiderstände der ver schiedenen aufladbaren Stufen, die auch als Stirn-, Front- oder Dämpfungswiderstände bezeichnet werden, gedämpft wird. Die Seriewiderstände dienen zusätzlich zur Dämpfung, auch noch zum Einstellen der Stirnzeit der zu erzeugenden Span nungsimpulse. Um eine gewünschte Stirnzeit zu erreichen, müssen die Seriewiderstände desto kleiner gewählt werden, je größer die Belastungskapazität ist.

Die Impulsspannungsgeneratoren werden üblicherweise dazu eingesetzt, Normblitzimpulsspannung 1,2/50 gemäß IEC 60-1 (1989) zu erzeugen, d. h. Spannungsimpulse mit einer Stirn zeit von 1,2 µs + 30% und einer Rückenhalbwertszeit von 50 µs + 20%. Um die vorgegebene Stirnzeit einzuhalten, müssen die Seriewiderstände bei großen Belastungskapazi täten so klein gewählt werden, daß die erzeugte Blitz Im pulsspannung gedämpft schwingt. Die Norm IEC 60-1 läßt ein Überschwingen von maximal 5% gegenüber dem nicht oszillie renden Spannungsverlauf zu. Daraus folgt, daß die theore tisch maximale Belastungskapazität, im folgenden als Grenz belastungskapazität bezeichnet, eines Impulsspannungsgene rators sich ergibt, wenn die Seriewiderstände das Über schwingen gerade auf 5% begrenzen und die Stirnzeit die obere Toleranzgrenze von 1,56 µs erreicht. Eine Vergrößerung der Seriewiderstände würde das Überschwingen ver ringern, aber gleichzeitig die Stirnzeit vergrößern, wäh rend eine Verkleinerung der Seriewiderstände die Stirnzeit verkürzen, aber das Überschwingen vergrößern würde.

Eine Erhöhung der Grenzbelastungskapazität der Marxschen Vervielfachungsschaltung ist bisher immer auf dem Weg ver sucht worden, den Impulsspannungsgenerator durch geeignete Anordnung der aufladbaren Stufen so induktivitätsarm wie möglich zu konstruieren. Bekannt sind beispielsweise eine mäanderartige Anordnung der aufladbaren Stufen, eine Auf teilung des Stromes im Generator in zwei gegenläufige Stromwege oder eine räumlich sehr enge Anordnung aller Bauteile. Bei konventioneller offener Bauweise kann ein induktivitätsarmer Aufbau des Impulsspannungsgenerators jedoch nur einen Teil der gesamten Induktivität beeinflus sen, da die Größe der äußeren Schleife, bestehend aus Prüfling und Verbindungsleitung, durch die zur Spannungs beherrschung notwendigen Abstände und die geometrische Größe des Prüflings bestimmt ist. Verbesserungen sind hier nur noch in geringem Maße möglich.

Auf der Anwenderseite besteht aber der Bedarf nach Grenzbe lastungskapazitäten, die höher sind als die der bekannten Marxschen Vervielfachungsschaltungen, z. B. bei der Prüfung von SF₆-isolierten Anlageteilen. Auch bei der Transformato renprüfung wird der Impulsspannungsgenerator häufig mit Wicklungskapazitäten belastet, die keine normgerechte Stirn zeit mehr zulassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Im pulsspannungsgeneratorschaltung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der eine höhere Grenzbelastungskapazität erreichbar ist als mit vergleichbaren bekannten Schaltun gen.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Impulsspan nungsgeneratorschaltung gelöst, wie sie im unabhängigen Pa tentanspruch 1 definiert ist. Im unabhängigen Patentan spruch 9 ist ein erfindungsgemäßer Schaltungszusatz defi niert, mit dem die Grenzbelastungskapazität einer Impuls spannungsgeneratorschaltung der eingangs erwähnten Art ver größerbar ist. Bevorzugte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß eine Impuls spannungsgeneratorschaltung zum Erzeugen von Blitzimpuls spannung zum Prüfen der Kapazität eines Prüflings, mit einer einzigen oder mehreren aufladbaren Stufen, wobei an die einzige bzw. die letzte Stufe eine Belastungskapazität anschließbar ist, mit einem Schaltungszusatz zur Verrin gerung des Überschwingens der Impulsstirnen der Blitzim pulsspannung bei der Belastungskapazität versehen ist, der eine Kompensationskapazität und dazu parallel geschaltet zumindest einen Entladewiderstand oder eine Entladefunken strecke aufweist. Die bzw. jede aufladbare Stufe der Im pulsspannungsgeneratorschaltung umfaßt in Serie geschaltet eine Stoßkapazität und ein Schaltorgan, zu der Stoßkapa zität und dem Schaltorgan parallel geschaltet einen Paral lelwiderstand sowie hierzu in Serie geschaltet einen Serie widerstand, wobei zwei Stufen gegebenenfalls so miteinan der verbunden sind, daß sie parallel geschaltet aufladbar und in Serie geschaltet entladbar sind.

Der Schaltungszusatz reduziert nicht die Ursache des Über schwingens, sondern kompensiert das Überschwingen der Span nung an der Belastungskapazität, d. h. insbesondere am Prüf ling. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, während des Überschwingens an der Belastungskapazität, eine Span nungsverringerung zu erreichen, die nach Abklingen des Über schwingens aufgehoben wird. Das Überschwingen wird nicht allgemein reduziert, sondern so kompensiert, daß am Prüf ling keine Spannungsüberhöhung auftritt.

Aufgrund der Verringerung des Überschwingens der Impuls stirnen der Blitzimpulsspannung bei der Belastungskapazität ist die Grenzbelastungskapazität bei der erfindungsgemäßen Impulsspannungsgeneratorschaltung wesentlich höher als bei den bisher bekannten Schaltungen, d. h. es können wesentlich höhere Prüflingskapazitäten geprüft werden.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Impulsspannungsgene ratorschaltung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich nungen und anhand von fünf Ausführungsbeispielen detaillier ter beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschema einer ersten Schaltung mit einer aufladbaren Stufe und einem Schaltungszusatz mit Entladewiderstand;

Fig. 2 ein Prinzipschema einer zweiten Schaltung mit zwei aufladbaren Stufen und einem Schaltungszusatz mit Entladewiderstand;

Fig. 3 ein Prinzipschema einer dritten Schaltung mit zwei aufladbaren Stufen, wobei jeder Stufe ein Schal tungszusatz mit Entladewiderstand zugeordnet ist;

Fig. 4 ein Prinzipschema einer vierten Schaltung mit einer aufladbaren Stufe und einem Schaltungszusatz mit Entladefunkenstrecke;

Fig. 5 ein Prinzipschema einer fünften Schaltung mit zwei aufladbaren Stufen und einem vorgeschalteten Schal tungszusatz mit Entladefunkenstrecke;

Fig. 6 eine Frontansicht eines erfindungsgemäßen Impuls spannungsgenerators mit Schaltungszusatz in Form eines externen Zusatzes und Impulsspannungsteilers;

Fig. 7 eine Draufsicht auf den Impulsspannungsgenerator mit Schaltungszusatz und Impulsspannungsteiler von Fig. 6 und

Fig. 8 einen Horizontalschnitt durch einen erfindungsge mäßen Impulsspannungsgenerator mit den einzelnen aufladbaren Stufen zugeordneten Schaltungszusät zen.

Fig. 1

Die dargestellte Prüfschaltung umfaßt eine Impulsspan nungsgeneratorschaltung mit einer einzigen aufladbaren Stu fe 1 und einem Schaltungszusatz 5 sowie eine Belastungska pazität 4. Die aufladbare Stufe 1 weist in Serie geschaltet eine Stoßkapazität 11 und eine Schaltfunkenstrecke 12, zu der Stoßkapazität 11 und der Schaltfunkenstrecke 12 paral lel geschaltet einen Parallelwiderstand 13 sowie hierzu in Serie geschaltet einen Seriewiderstand 14 auf.

Aufgrund der räumlichen Ausdehnung der Prüfanordnung ergibt sich eine unvermeidliche Eigeninduktivität 3 der Prüfschal tung, die zusammen mit der Belastungskapazität 4 einen Schwingkreis bildet, der durch den Seriewiderstand 14 ge dämpft wird.

Die Belastungskapazität 4 setzt sich zusammen aus der Kapa zität des Prüflings, der Kapazität eines kapazitiven Im pulsspannungsteilers, der die beim Entladen der Stufe er zeugte Blitzimpulsspannung auf von Meß- und Aufzeichnungs geräten verarbeitbare Werte reduziert, und auftretenden Streukapazitäten.

Der Schaltungszusatz 5 ist in Serie geschaltet zwischen der aufladbaren Stufe 1 und der Belastungskapazität 4 angeord net und umfaßt eine Kompensationskapazität 51 und dazu pa rallel geschaltet einen Entladewiderstand 52, der eine Ent ladewiderstandsinduktivität 53 mit sich bringt.

Zur Erzeugung von Blitzimpulsspannung wird die Stoßkapazi tät 11 mittels einer nicht dargestellten Ladeeinheit aufge laden und dann durch Zünden der Schaltfunkenstrecke 12 ent laden. Auf diese Weise wird ein Spannungsimpuls mit einem zunächst schnell ansteigenden (Stirnanstieg) und dann lang sam abfallenden (Rücken) Spannungsverlauf erzeugt, wobei während des Stirnanstiegs die Kompensationskapazität und die Belastungskapazität 4 aufgeladen werden. Das Abfallen, d. h. der Rücken des Spannungsimpulses, entsteht durch die gemeinsame Entladung der aufladbaren Stufe 1, des Schal tungszusatzes 5 und der Belastungskapazität 4 über den Pa rallelwiderstand 13.

Um die Normblitzimpulsspannung 1,2/50 gemäß IEC 60-1 (1989) zu erzeugen, muß der Seriewiderstand 14 zur Er reichung einer ausreichend kleinen Stirnanstiegszeit bei großen Belastungskapazitäten 4 so klein gewählt werden, daß die erzeugte Blitzimpulsspannung gedämpft schwingt, wobei ein Überschwingen von maximal 5% gegenüber dem nicht oszillierenden Spannungsverlauf zulässig ist, was die maxi mal zulässige Belastungskapazität 4 begrenzt.

Die Verringerung des Überschwingens der Impulsstirnen der erzeugten Blitzimpulsspannung bei der Belastungskapazität 4 wird vom Schaltungszusatz 5 im wesentlichen dadurch bewirkt, daß während des Stirnanstiegs eine Spannungsteilung zwi schen der Kompensationskapazität 51 und der Belastungskapa zität 4 besteht. Danach klingt das Überschwingen ab und die Kompensationskapazität 51 entlädt sich über den Entladewi derstand 52. Nach Entladung der Kompensationskapazität 51 ist die Spannungsteilung aufgehoben und die Spannung an der Belastungskapazität 4 ist dann die Differenz zwischen der oszillierenden Spannung über der Serieschaltung von Kompen sationskapazität 51 und Belastungskapazität 4 und der Im pulsspannung an der Kompensationskapazität 51.

Durch geeignete Wahl der Kompensationskapazität 51, des Ent ladewiderstands 52 und der Entladewiderstandsinduktivität 53 kann mit Hilfe des Schaltungszusatzes 5 die Grenzbelastungs kapazität der vorliegenden Impulsspannungsgeneratorschaltung etwa verdoppelt werden.

Für die gesamte weitere Beschreibung gilt folgende Festle gung. Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeu tigkeit Bezugsziffern enthalten, aber im unmittelbar zuge hörigen Beschreibungstext nicht erläutert, so wird auf de ren Erwähnung in vorangehenden Figurenbeschreibungen Bezug genommen.

Fig. 2

Die Impulsspannungsgeneratorschaltung weist bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel zwei aufladbare Stufen 1, 2 auf, die im wesentlichen entsprechend der in Fig. 1 dar gestellten und in diesem Zusammenhang erläuterten aufladba ren Stufe aufgebaut sind, wobei bei der zweiten aufladbaren Stufe 2 die Stoßkapazität mit 21, die Schaltfunkenstrecke mit 22, der Parallelwiderstand mit 23 und der Seriewider stand mit 24 bezeichnet sind.

Anstelle der Eigeninduktivität der ganzen Prüfschaltung sind hier die Eigeninduktivitäten 15, 25 der beiden auflad baren Stufen 1, 2 und die Eigeninduktivität 30 der äußeren Schleife, bestehend aus Schaltungszusatz 5, Prüfling, Im pulsspannungsteiler und Verbindungsleitungen, angegeben.

Die beiden aufladbaren Stufen 1, 2 sind einerseits über den Seriewiderstand 14 und anderseits über einen hochohmigen La dewiderstand 20 miteinander verbunden. Beim Aufladen werden sie parallel geschaltet mittels einer nicht dargestellten Ladeeinheit direkt bzw. über den Ladewiderstand 20 aufgela den. Nach Zünden der Schaltfunkenstrecken 12 und 22 werden sie in Serie geschaltet entladen, wobei die Verbindung zwi schen den beiden Stufen 1, 2 über den im Vergleich zum Lade widerstand 20 relativ niederohmigen Seriewiderstand 14 er folgt.

Die Verringerung des Überschwingens der Impulsstirnen der erzeugten Blitzimpulsspannung bei der Belastungskapazität 4 durch den Schaltungszusatz 5 erfolgt analog zu dem im Zu sammenhang mit Fig. 1 erläuterten ersten Ausführungsbei spiel.

Fig. 3

Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ist die Impulsspan nungsgeneratorschaltung ähnlich aufgebaut wie beim vorheri gen Ausführungsbeispiel. Der einzige Unterschied besteht darin, daß anstelle eines einzigen, außerhalb des eigent lichen Impulsspannungsgenerators angeordneten Schaltungszu satzes zwei entsprechend aufgebaute Schaltungszusätze 5, 5′ verwendet werden, die jeweils direkt einer der aufladbaren Stufen 1, 2 in Serie geschaltet nachgeordnet sind, wobei beim Schaltungszusatz 5′ die Kompensationskapazität mit 51′, der Entladewiderstand mit 52′ und die Entladewider standsinduktivität mit 53′ bezeichnet sind.

Die Verringerung des Überschwingens der Impulsstirnen der erzeugten Blitzimpulsspannung bei der Belastungskapazität 4 durch die Schaltungszusätze 5, 5′ erfolgt analog zu den vorherigen Ausführungsbeispielen.

Fig. 4

Das dargestellte, vierte Ausführungsbeispiel entspricht bis auf den Schaltungszusatz 6 dem ersten Ausführungsbeispiel.

Der Schaltungszusatz 6 weist hier eine Kompensationskapazi tät 61, die im allgemeinen größer ist als die in Fig. 1 dargestellte Kompensationskapazität 51, und dazu parallel geschaltet eine Entladefunkenstrecke 62, die zeitlich ver zögert zur Zündung der Schaltfunkenstrecke 12 triggerbar ist, auf.

Die Funktionsweise des Schaltungszusatzes 6 ist ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Während des Stirnanstiegs eines erzeugten Spannungsimpulses wird die Serieschaltung Kompensationskapazität 61 - Belastungskapazität 4 aufgela den. Es besteht eine Spannungsteilung zwischen der Kompen sationskapazität 61 und der Belastungskapazität 4, die das Überschwingen der Impulsstirn bei der Belastungskapazität 4 verringert. Etwa bei Erreichen des Scheitels wird dann die Entladefunkenstrecke 62 getriggert, wodurch die Kompensa tionskapazität 61 kurzgeschlossen und die Spannungsteilung aufgehoben wird.

Fig. 5

Das dargestellte, fünfte Ausführungsbeispiel entspricht bis auf den Schaltungszusatz dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Anstelle eines zwischen der zweiten aufladbaren Stufe 2 und der Belastungskapazität 4 angeordneten Schaltungszusatzes ist hier ein Schaltungszusatz 7 der ersten aufladbaren Stu fe 1 vorgeschaltet. Der Schaltungszusatz 7 weist in Serie geschaltet eine Kompensationsfunkenstrecke 73 und eine Kom pensationskapazität 71 und dazu parallel geschaltet einen Ladewiderstand 74 sowie eine Entladefunkenstrecke 72 auf.

Während des Aufladens der beiden aufladbaren Stufen 1, 2 wird die Kompensationskapazität 71 über den vorteilhafter weise hochohmigen Ladewiderstand 74 mitaufgeladen. Beim Entladen der aufladbaren Stufen 1, 2 wird die Kompensa tionskapazität 71 in einer ersten Phase durch Zünden, d. h. Triggern, der Kompensationsfunkenstrecke 73 so geschaltet, daß die Spannung der aufladbaren Stufen 1, 2 um die Span nung der Kompensationskapazität 71 reduziert wird. In einer zweiten Phase, die etwa bei Erreichen des Scheitels des er zeugten Spannungsimpulses beginnt, wird die Kompensations kapazität 71 durch Zünden der Entladefunkenstrecke 72 kurz geschlossen, wodurch die Spannungsreduzierung aufgehoben wird.

Fig. 6 und 7

Der dargestellte erfindungsgemäße Impulsspannungsgenera tor 100 weist einen Schaltungszusatz in Form eines externen Zusatzes 50 auf, der auch nachträglich an bereits vorhan dene Impulsspannungsgeneratoren angebracht werden kann. Am einen Ende des externen Zusatzes 50 ist ein herkömmlicher, hier nicht näher beschriebener, kapazitiver Impulsspan nungsteiler 200 zur Reduzierung der erzeugten Blitzimpuls spannung auf von nicht dargestellten Meß- und Aufzeich nungsgeräten verarbeitbare Werte angeschlossen.

Der Impulsspannungsgenerator 100 ist in der Schaltung ge mäß dem zweiten Ausführungsbeispiel aufgebaut, aber mit vier anstatt nur zwei aufladbaren Stufen mit Stoßkapazi täten 101, 102, 103, 104 und Ladewiderständen 111, 112, 113. Die Lage der Schaltfunkenstrecken, Parallelwiderstände und Seriewiderstände ist in Fig. 6 strichpunktiert angedeu tet. In Fig. 7 ist die Schaltfunkenstrecke 124 der vierten Stufe sichtbar. Die Aufladung der Stoßkapazitäten 101, 102, 103, 104 erfolgt mit einer nicht dargestellten Lade einheit über einen Ladeeinheitanschluß 192. Ein Ladeschal ter 193 dient zur Entladung der Stoßkapazitäten 101, 102, 103, 104 beim Ausschalten des Impulsspannungsgenerators 100 oder Unterbruch einer nicht dargestellten Sicherheitsschal tung. Die einzelnen Schaltungselemente sind an senkrechten Tragprofilen 181 befestigt, die auf einem mit Rollen 183 versehenen Grundrahmen 182 angebracht sind. Oberhalb der obersten Stufe ist eine Abdeckplatte 184 angeordnet.

Der externe Zusatz 50 weist einen zweiteiligen Kompensa tionskondensator 510, d. h. Kompensationskapazität, und dazu parallel geschaltet einen zweiteiligen Entladewiderstand 520 auf, die an einem Traggestell 500 befestigt sind. Ein Entladewiderstandsteil ist beispielsweise als ein auf ein zylindrisches Isolierrohr in Kreuzwicklung gewickelter Drahtwiderstand ausgebildet. Ein modularer Aufbau des Kom pensationskondensators 510 und des Entladewiderstands 520 ermöglicht eine Anpassung an verschiedene Impulsspannungs generatoren einer Typenreihe. Das Traggestell 500 ist zwi schen einem der senkrechten Tragprofile 181 des Impulsspan nungsgenerators 100 und dem Impulsspannungsteiler 200 auf gehängt, könnte aber beispielsweise auch auf separaten Iso lierstützen gelagert sein.

Im folgenden ist für den obigen Impulsspannungsgenerator 100 ein konkretes Zahlenbeispiel angegeben. Der Impulsspan nungsgenerator 100 weist dabei eine Summenladespannung von 400 kV und eine Ladeenergie von 20 kJ auf und ist mit Se riewiderständen von 12 Ω je aufladbarer Stufe ausgerüstet. Die Anpassung an die Prüflingskapazität erfolgt mittels austauschbarer externer Seriewiderstände. Die Induktivität beträgt etwa 2,5 µH pro Stufe, während für die externe Ver bindung zum Prüfling eine Induktivität von 6 µH angenommen wird. Bei einer totalen Prüfschaltungsinduktivität von 16 µH könnte ohne externen Zusatz 50 eine maximale Bela stungskapazität (Kapazitäten des Prüflings und des Impuls spannungsteilers 200 und Streukapazitäten) von 15,5 nF normgerecht geprüft werden, wobei dann die externen Serie widerstände ausgeschaltet sind.

Die beiden Teile des Kompensationskondensators 510 des ex ternen Zusatzes 50 haben je eine Kapazität von 32 nF und sind für eine Impulsspannung von mindestens 150 kV ausge legt, was für den Kompensationskondensator 510 eine Kapazi tät von 16 nF ergibt. Der Entladewiderstand 520 beträgt ins gesamt 24 Ω und die sich durch die Wicklung ergebende Ent ladewiderstandsinduktivität 3 µH. Ferner gehören zum exter nen Zusatz 50 innere Seriewiderstände von 0,5 Ω je auf lad barer Stufe des Impulsspannungsgenerators, also insgesamt 2 Ω, und wahlweise zwei externe Seriewiderstände von 5 Ω und 10 Ω. Mit den innern Seriewiderständen und dem externen Se riewiderstand von 10 Ω kann der Impulsspannungsgenerator unter Erfüllung der Norm IEC 60-1 bis zu einer Belastungska pazität von 25 nF, mit den inneren Seriewiderständen und dem externen Seriewiderstand von 5 Ω bis zu einer Belastungska pazität von 31 nF und nur mit den inneren Seriewiderständen bis zu einer Belastungskapazität von 36 nF belastet werden.

Fig. 8

Der erfindungsgemäße Impulsspannungsgenerator 600 ist in der Schaltung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel aufge baut, aber vorteilhafterweise mit mehr als zwei aufladbaren Stufen. Die dargestellte Stoßkapazität 602 einer Stufe ist zweiteilig ausgebildet und mit einem Schaltungszusatz 70 der darunterliegenden Stufe verbunden. Der Schaltungszusatz 70 weist einen Kompensationskondensator 710, d. h. Kompensa tionskapazität, und dazu parallel geschaltet einen Entlade widerstand 720 auf, der beispielsweise als ein auf einen flachen Isolierkörper in Kreuzwicklung gewickelter Drahtwi derstand ausgebildet ist. Über Seriewiderstände 641 ist der Schaltungszusatz 70 mit einer Schaltfunkenstrecke 621 ver bunden. Mit 631 ist der der Schaltfunkenstrecke 621 zuge ordnete Parallelwiderstand bezeichnet, während der Ladewi derstand zum Aufladen der Stoßkapazität 602 nicht darge stellt ist. Für die Erdung des Impulsspannungsgenerators ist eine motorgetriebene Erdungseinrichtung 650 vorgesehen. Die einzelnen Schaltungselemente sind an einem Traggestell 680 befestigt, das vorzugsweise mit Rollen versehen ist.

Im folgenden ist für den obigen Impulsspannungsgenerator 600 ein konkretes Zahlenbeispiel angegeben. Der Impulsspan nungsgenerator 600 weist dabei zehn aufladbare Stufen mit einer Summenladespannung von 2000 kV und eine Ladeenergie von 200 kJ auf und ist mit Seriewiderständen 641 von 46 Ω, 30 Ω und 22 Ω je aufladbarer Stufe ausgerüstet. Die Anpas sung an die Prüflingskapazität erfolgt durch geeignete Kom bination der Seriewiderstände in jeder Stufe, wobei der kleinste realisierbare Seriewiderstand je Stufe bei Paral lelschaltung der drei Seriewiderstände 9,95 Ω beträgt. Je de Stufe weist dann eine Induktivität von etwa 3,5 µH auf, während für die externe Verbindung zum Prüfling eine Induk tivität von 18 µH angenommen wird. Bei einer totalen Prüf schaltungsinduktivität von 53 µH könnte ohne Schaltungszu satz 70 eine maximale Belastungskapazität (Kapazitäten des Prüflings und des Impulsspannungsteilers und Streukapazitä ten) von 3,85 nF normgerecht geprüft werden, wobei dann 3 Stufen mit einer Parallelschaltung der Seriewiderstände 46 Ω und 30 Ω und sieben Stufen allein mit dem Seriewider stand 22 Ω ausgerüstet sind, so daß der totale Seriewi derstand 159 Ω beträgt.

Der Kompensationskondensator 710 des Schaltungszusatzes 70 in jeder Stufe hat eine Kapazität von 50 nF und ist für eine Impulsspannung von 180 kV ausgelegt. Der Entladewider stand 720 beträgt in jeder Stufe 8 Ω und die sich durch die Wicklung ergebende Entladewiderstandsinduktivität 1,5 µH. Ferner gehören zum Schaltungszusatz 70 Seriewiderstände, mit denen sich ein totaler Seriewiderstand von 10 Ω, 20 Ω, 30 Ω, 55 Ω oder 70 Ω realisieren läßt. Damit kann der Im pulsspannungsgenerator unter Erfüllung der Norm IEC 60-1 bis zu einer Belastungskapazität von 10,5 nF belastet wer den.

Zu den vorbeschriebenen Impulsspannungsgeneratoren sind weitere konstruktive Variationen realisierbar. Insbesondere kann die Anzahl der aufladbaren Stufen problemlos variiert werden.

Claims

1. Impulsspannungsgeneratorschaltung zum Erzeugen von Blitzimpulsspannung zum Prüfen der Kapazität eines Prüf lings, mit einer einzigen oder mehreren aufladbaren Stufen (1, 2), wobei die bzw. jede Stufe (1, 2) in Serie geschal tet eine Stoßkapazität (11, 21) und ein Schaltorgan, zu der Stoßkapazität (11, 21) und dem Schaltorgan parallel geschaltet einen Parallelwiderstand (13, 23) sowie hierzu in Serie geschaltet einen Seriewiderstand (14, 24) auf weist, gegebenenfalls zwei Stufen (1, 2) so miteinander verbunden sind, daß sie parallel geschaltet aufladbar und in Serie geschaltet entladbar sind und an die einzige bzw. die letzte Stufe (1, 2) eine Belastungskapazität (4) an schließbar ist, gekennzeichnet durch mindestens einen Schaltungszusatz (5, 5′, 6, 7) zur Verringerung des Über schwingens der Impulsstirnen der Blitzimpulsspannung bei der Belastungskapazität (4), der eine Kompensationskapazi tät (51, 51′, 61, 71) und dazu parallel geschaltet zumin dest einen Entladewiderstand (52, 52′) oder eine Entlade funkenstrecke (62, 72) aufweist.

2. Impulsspannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltorgan eine Schalt funkenstrecke (12, 22) verwendet wird.

3. Impulsspannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungszusatz (5, 6) bzw. mindestens einer der Schaltungszusätze (5, 5′) dem Seriewiderstand (14, 24) einer aufladbaren Stufe (1, 2) in Serie nachgeschaltet ist.

4. Impulsspannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 3 mit mehreren aufladbaren Stufen (1, 2), dadurch gekenn zeichnet, daß dem Seriewiderstand (14, 24) der letzten aufladbaren Stufe (1, 2) ein Schaltungszusatz (5, 5′, 6) in Serie nachgeschaltet ist.

5. Impulsspannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Seriewiderstand (14, 24) jeder aufladbaren Stufe (1, 2) ein Schaltungszusatz (5, 5′, 6) in Serie nachgeschaltet ist.

6. Impulsspannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. mindestens einer der aufladbaren Stufen (1) ein Schaltungszusatz (7) vorgeschaltet ist.

7. Impulsspannungsgeneratorschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungszusatz (7) in Serie geschaltet eine Kompensationsfunkenstrecke (73) und eine Kompensationskapazität (71) und dazu parallel geschal tet einen Ladewiderstand (74) sowie eine Entladefunken strecke (72) aufweist, derart, daß die Kompensationskapa zität (71) während des Aufladens der nachgeschalteten auf ladbaren Stufe (1) mitaufgeladen wird und beim Entladen der Stufe (1) in einer ersten Phase durch Zünden der Kompensa tionsfunkenstrecke (73) so geschaltet ist, daß die Span nung der aufladbaren Stufe (1) um die Spannung der Kompen sationskapazität (71) reduziert wird, und in einer zweiten Phase durch Zünden der Entladefunkenstrecke (72) kurzge schlossen ist.

8. Impulsspannungsgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit mindestens einem Schaltungszusatz (6, 7) mit einer Entladefunkenstrecke (62, 72), dadurch gekenn zeichnet, daß die Entladefunkenstrecke (62, 72) zeitlich verzögert zur Auslösung des Schaltorgans, insbesondere Zün dung der Schaltfunkenstrecke (12), der zugehörigen auflad baren Stufe (1) triggerbar ist.

9. Schaltungszusatz für eine Impulsspannungsgenera torschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß er eine Kompensationskapazität (51, 51′, 61, 71) und dazu parallel geschaltet zumindest einen Entla dewiderstand (52, 52′) oder eine Entladefunkenstrecke (62, 72) aufweist.

10. Schaltungszusatz nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß er in Serie geschaltet eine Kompensationska pazität (71) und eine Kompensationsfunkenstrecke (73) und dazu parallel geschaltet einen Ladewiderstand (74) sowie eine Entladefunkenstrecke (72) aufweist.