DE202009001837U1 - Mobile standard lightning impulse generator - Google Patents
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Abstract
Prüfvorrichtung
für elektrische Geräte und Maschinen, mit einem
Marx-Generator zur Erzeugung genormter Blitzstoß- und Schaltstoßspannungen,
wobei der Marx-Generator eingangsseitig einen Ladewiderstand (RL) und einen mit dem Ladewiderstand (RL) verbundenen Stoßkondensator (CS) und ausgangsseitig einen ohmschen Spannungsteiler
(RD, RE) und einen
mit dem ohmschen Spannungsteiler (RD, RE) verbundenen Belastungskondensator (CB) aufweist,
gekennzeichnet durch
einen
mittels des Ladewiderstands (RL) mit dem
Stoßkondensator (CS) verbundenen
DC/DC-Konverter (1) zum Aufladen des Stoßkondensators (CS),
wobei der Stoßkondensator
(CS) mit dem ohmschen Spannungsteiler (RD, RE) über
eine Hochspannungsschalteinheit (2) elektrisch verbunden ist.Testing apparatus for electrical equipment and machines, with a Marx generator for generating standardized lightning impulse and switching impulse voltages, wherein the Marx generator on the input side a charging resistor (R L ) and a charging resistor (R L ) connected to the surge capacitor (C S ) and the output a ohmic voltage divider (R D , R E ) and a load capacitor (C B ) connected to the ohmic voltage divider (R D , R E ),
marked by
a by means of the charging resistor (R L) to the surge capacitor (C S) connected to the DC / DC converter (1) to charge the surge capacitor (C S),
wherein the surge capacitor (C S ) is electrically connected to the resistive voltage divider (R D , R E ) via a high voltage switching unit (2).
Description
Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für elektrische Geräte und Maschinen, mit einem Marx-Generator zur Erzeugung genormter Blitzstoß- und Schaltstoßspannungen, wobei der Marx-Generator eingangsseitig einen Ladewiderstand RL und einen mit dem Ladewiderstand RL verbundenen Stoßkondensator CS und ausgangsseitig einen ohmschen Spannungsteiler RD, RE und einen mit dem ohmschen Spannungsteiler RD, RE verbundenen Belastungskondensator CB aufweist.The invention relates to a test device for electrical appliances and machines, having a Marx generator for generating standardized lightning impulse and switching surge voltages, wherein the Marx generator on the input side a charging resistor R L, and an output connected to the load resistor R L surge capacitor C S and the output side, an ohmic voltage divider R D , R E and has a connected to the resistive voltage divider R D , R E load capacitor C B.
Als
Stoßspannung bezeichnet man in der Hochspannungstechnik
Spannungen, deren Anstieg [Stirn der Stoßspannung] bis
zu einem Scheitelwert U ^ wesentlich steiler verläuft als
deren Abfall [Rücken der Stoßspannung]. In der
allgemeinen Theorie werden drei Typen von Stoßspannungen
unterschieden; die sog. Rechteck-Stoßspannung, Keil-Stoßspannung
und doppelexponentielle Stoßspannung. Letztere lässt
sich durch zwei e-Funktionen darstellen und dient vorzugsweise für
Prüfzwecke mit einem genormten Amplituden-Zeitverlauf.
Bei stoßweiser Spannungsbeanspruchung ergeben sich für
dasselbe Betriebsmittel andere Überschlags- und Durchschlagsspannungen
als bei Belastung durch Wechsel- oder Gleichspannungen. Letztere
würden als Prüfspannungen zu falschen Sicherheitsaussagen führen.
Die doppelexponentiellen Stoßspannungen werden zur Nachbildung
der Beanspruchung bei äußeren, durch Blitzeinschläge
verursachte und bei inneren, durch Schaltvorgänge ausgelöste, Überspannungen
genutzt. Folglich lassen sich diese Stoßspannungen in Blitz-
und Schaltstoßspannungen unterteilen. Die unterschiedlichen
Verläufe sind in der VDE 0432, Teil 2, durch bestimmte
Zeitparameter für Stirn und Rücken festgelegt
[für den Blitzstoßspannungsverlauf s.
Für Schaltstoßspannungen gilt eine ähnliche Herangehensweise. Da die Stirnanstiegszeit wesentlich langsamer als bei der Blitzstoßspannung verläuft, wird mit der Zeitmessung bereits im Koordinatenursprung begonnen, und die im Scheitelwert U ^ endet. Das Messintervall wird als Scheitelwertzeit Tcr bezeichnet. Für Prüflinge, die mit Schaltstoßspannungen getestet werden, wird häufig die Form 250/2500 verwendet, was aussagt, dass die Scheitelwertzeit Tcr = 250 μs und die Rückenhalbwertzeit Th, die vom Koordinatenursprung bis auf den ½-fachen Scheitelwert gemessen wird [s. Blitzstoßspannung], 2500 μs beträgt. Da der Scheitelpunkt einer Schaltstoßspannung ziemlich symmetrisch verläuft, kann die Scheiteldauer Td benutzt werden. Sie charakterisiert im Kurvenverlauf den Zeitraum zwischen den beiden Werten 0,9 U ^.For switching impulse voltages a similar approach applies. Since the forehead rise time is much slower than for the lightning impulse voltage, the time measurement is already started in the coordinate origin, and ends in the peak value U ^. The measurement interval is referred to as the peak time T cr . For samples tested with switching impulse voltages, the 250/2500 is often used, which implies that the peak time T cr = 250 μs and the half-life time T h measured from the origin of the coordinates to ½ times the peak value [s. Lightning impulse voltage], 2500 μs. Since the vertex of a switching surge voltage is fairly symmetrical, the peak duration T d can be used. It characterizes the period between the two values 0.9 U ^ in the course of the curve.
Stoßspannungen der entsprechenden Zeitverläufe und der erforderlichen Stoßenergie werden heute vorrangig durch Kondensatorentladungen in entsprechenden Schaltungen erzeugt. Ein Ausführungsbeispiel ist der sog. Marx-Generator, ein von dem Ingenieur Otto Marx im Jahre 1923 vorgeschlagener Hochspannungsgenerator. Er basiert auf der Idee, eine größere Anzahl von Kondensatoren in Parallelschaltung mit Gleichspannung aufzuladen und diese Kondensatoren dann schlagartig über Kugelfunkenstrecken in Serie zu entladen. Da sich bei der Aufladung mit einer konstanten Spannung die Ladeströme addieren, bei der anschießenden Reihenschaltung die Spannungen, erhält man einen Spannungspeak mit hoher Energie. Diese Ausführung ist nur für großräumige Prüfstationen praktikabel, für mobile Testsysteme für Norm-Blitzstoßspannungen ist dieses Verfahren wenig geeignet.Surges the appropriate time courses and the required Shock energy today is primarily due to capacitor discharges generated in corresponding circuits. An embodiment is the so-called Marx generator, one of the engineer Otto Marx im 1923 proposed high-voltage generator. He is based on the idea of a larger number of capacitors to charge in parallel with DC and these capacitors then suddenly discharge over bullet trains in series. Since the charging currents occur during charging with a constant voltage add, in the subsequent series connection, the voltages, you get a voltage peak with high energy. These Execution is only for large-scale Test stations practical, for mobile test systems for standard lightning impulse voltages is this procedure little suitable.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein mobiles Testsystem für Norm-Blitzstoßspannungen vorzuschlagen, das die eingangs erläuterten Bedingungen/Anforderungen zur Betriebsmittelprüfung erfüllt, leicht transportierbar ist und Scheitelwertspannungen von 15 kV bzw. 45 kV realisiert, sodass Betriebsmittel, die mit einer Nennspannung von 6,6 kV-Drehstrom arbeiten, geprüft werden können. Hierfür ist eine Vorrichtung mit kleinem Raumbedarf zur Bereitstellung einer hohen Ladespannung im Kilovoltbereich zu erstellen Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.task The invention is a mobile test system for standard lightning impulse voltages to suggest that the conditions / requirements explained in the introduction for equipment testing, easy to transport is and peak voltages of 15 kV and 45 kV realized, so that equipment with a rated voltage of 6.6 kV three-phase work, can be tested. Therefor is a device with a small footprint to provide a create high charging voltage in the kilovolt range The task is solved by the device having the features mentioned in claim 1. The dependent claims give advantageous embodiments of Invention.
Das Kernstück der Erfindung liegt im Austausch der Kugelfunkenstrecke durch eine entsprechend gewählte Anordnung.The The core of the invention is the replacement of the ball spark gap by a suitably chosen arrangement.
Zur Veranschaulichung wird die Erfindung im Folgenden anhand von Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigen:For illustrative purposes, the invention is illustrated below with reference to drawings. There at show:
Der
Stoßkondensator CS wird über
einen hochohmigen Ladewiderstand RL zeitlich
aufgeladen nach dem Verlauf der einfachen Funktionohne Begrenzung der Ladezeit.
Ein praktischer Richtwert für die Aufladezeit tLade wäre ca. 5- bis 8-mal RL·CS, um
den Stoßkondensator CS als aufgeladen
zu bezeichnen. Als Ladegenerator wird erfindungsmäßig
ein DC/DC-Konverter
Die
Stoßspannung uStoß(t)
am Ausgang des Gerätes wird durch Zünden der Kugelfunkenstrecke F
erzeugt. Erfindungsgemäß geschieht dies mit einer Black-Box,
die als elektronische Hochspannungsschalteinheit
- 11
- DC/DC-KonverterDC / DC converter
- 22
- HochspannungsschalteinheitHigh voltage switching unit
- FF
- KugelfunkenstreckeSphere gap
- CB C B
- Belastungskondensatorload capacitor
- CS C S
- Stoßkondensatorpulse capacitor
- RD R D
- Dämpfungswiderstanddamping resistor
- RE R E
- Entladewiderstanddischarge
- RL R L
- Lastwiderstandload resistance
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - CH 555107 [0002] - CH 555107 [0002]
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Effective date: 20120901 |