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Kapaziiver Spannungswandler
Bei kapazitiven Spannungssvandlern, lvelche
gemäß Fig. I aus einem kapazitiven Spannungsteiler T mit den Kapazitäten C1 und
C2 und einem an die Kapazität C2 angeschlossenen tittelspannungskrei 5 bestehen,
der sich seinerseits wieder aus einer Drossel Dr und einem Zwischenwandler W zusammensetzt,
sind die Kapazitäten des Spannungsteilers einerseits und die Induktivitäten der
Drossel und des Wandlers andererseits auf Grundwellenresonanz (Nennfrequenz) abgestimmt,
um den inneren Widerstand des Wandlers, gebildet durch die Summe der Teilkapazitäten
des Spannungiteilers, zwecks Abnahme hoher Meßleistung möglichst klein zu halten.
Bei höheren Frequenzen besteht nun die Gefahr, daß die Eigenkapazität Czci des Wandlers
W, welche in Fig. I parallel zu der Hochspannungswicklung des Wandlers liegend angedeutet
ist, mit der Drossel in Resonanz kommt und dadurch erhebliche Überspannungen hervorgerufen
werden, welche die Iosolation gefährden.
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Es ist schon bekannt, in Reihe mit der Drossel einen auf die Grundfrequenz
abgestimmten Resonanzkreis zu legen, dem ein Ohmscher Widerstand parallel geschaltet
ist, zum Zwecke, beim Auftreten von Überspannungen gezündete Schutzfunkenstrecken
mit Sicherheit wieder zu löschen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie außer
der Hauptdrossel noch eine zweite Drossel im zusätzlichen Resonanzkreis benötigt.
Vor allem ist aber bei der bekannten Anordnung nicht zu vermeiden, daß der Scheinwiderstand
an der aus Hauptdrossel und zusätzlichem Resonanzkreis gebildeten Schal-
tung
mit der Frequenz ständig zunimmt. rvodurcll der Übersetzungsfehler der Oberwellen
auf unzulässig große Werte ansteigen kann. Durch die Erfindung sollen die vorstehenden
Nachteile vermieden werden. Es soll möglichst ohneVersvendung einer zeiten Drossel
die Ausbildung einer Resonanzspannung bei ansteigender Frequenz verhindert, trotzdem
aber ein übermäßiges Anwaclsen des Scheinwiderstandes an der Drossel und damit bei
Belastung ein übermäßiges Ansteigen des Spannungsahfalles verhindert werden. so
daß auch bei höheren Frequenzen kein unzulässiger Übersetzungs fehler auftritt.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Drossel ein Dämpfungswiderstand
parallel geschaltet wird, dessen Einfluß auf die Drossel durch zusätzliche, mit
dem Widerstand in Reihe oder parallel liegende. frequenzal>hängige Schaltelemente
bei Nennfrequenz unwirksam ist. dagegen mit zunehmender Frequenz, ansteigend bis
zu einem Grenzwert. zur Wirkung kommt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die Drossel Dr mit einer
zusätzlichen Sekundärwicli. lung II versehen, die mit einem aus der Induktivität
L und der Kapazität C bestehenden Sperrkreis S für die Nennfrequenz und in Reihe
damit mit einem Dämpfungswiderstand r belastet ist. Bei der Nenn- oder Grundfrequenz
stellt der Sperrkreis demnach einen sehr hohen Widerstand dar; die Induktivität
der Drossel Dr wird dadurch kaum beeinflußt. Bei zunehmender Frequenz nimmt der
Widerstand des Sperrkreises ab; im Verhältnis dazu steigt der Anteil des Ohmschen
Widerstandes r. Da der Sperrkreis S und der Widerstand r als parallel geschaltet
zur Primärwicklung I der Drossel Dr angesehen werden können, steigt schließlich
der Einfluß des Widerstandes r so weit, daß der Gesamtwiderstand der Drossel und
des parallelen Widerstandes einem Grenzwert zustrebt, der nicht mehr überschritten
werden kann. Aus diese Weise wird die Ausbildung einer Resonanzspannung auch bei
zunehmender Frequenz verhindert; desgleichen wird ein übermäßig großer Spannungsabfall
bei Belastung vermieden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 liegt die frequenzabhängige
Schaltung. bestehend aus einem an der Drossel Dr abgegriffenen Wicklungsteil II
und dem zusätzlichen Kondensator C5, in Reihe mit der Drossel. Parallel zu der Anzapfung
der Drossel und dem Kondensator C3 liegt der Dämpfungswiderstand r. Der Kondensator
CQ ist abgestimmt, daß bei Nennfrequenz der Strom im Widerstand r ein Minimum wird,
d. h. der Gesamtwiderstand der Reihenschaltung der Wicklung II Dr und des Kondensators
C3 ist bei dieser Frequenz sehr klein. Im übrigen ist die ganze Schaltung so bemessen,
daß deren induktiver Widerstand bei Nennfrequenz gleich ist dem kapazitiven Widerstand
des Spannungsteilers cI c n um die Resonallzbedingung für die Grundfrequenz zu erfüllen.
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Bei wachsenden Frequenzen nimmt der Widerstand der aus dem Wicklungsteil
II Dr und dem Kondensator CQ bestehenden Schaltung zu, so daß der Einfluß des Ohmschen
Widerstandes r wächst. Dies wirkt sich infolge der trausfonnatorischen Ropplung
der Wicklung II der Drossel Dr mit der Wicklung I Dr dahin aus, daß der Widerstand
r als parallelliegend zu der ganzen Drossel angesehen werden kann. Der Gesamtwiderstand
der Schaltung strebt daher auch hier, bestimmt durch den festen Wert des Dämpfungswiderstandes
r, mit wachsender Frequenz einem Grenzwert zu. der nicht mehr überschritten werden
kann.
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Da bei der Schaltung nach Fig. 3 der Widerstand r und der Kondensator
CQ unmittelbar an der immerhin noch hohen Spannung der Kapazität C. des Spannungsteilers
liegen, wird vorteilhafterweise die Schaltung nach Fig. 3 in der Weise abgewandelt.
wie sie Fig. 4 zeigt. Diese letztere Schaltung ermöglicht es, den Kondensator C5
und den Dämpfungswiderstand r auf Erdpotential zu legen. Man erreicht dies dadurch,
daß der Kondensator C, über die Hochspannungswicklung des Wandlers W in Reihe mit
einer besonderen Sekundärwicklung II der Drossel Dr an Erde gelegt wird. Parallel
zum Kondensator C3 liegt, ebenfalls zwischen Erde und der Hochspannungswicklung
des Wandlers W, der Dämpfungswiderstand r. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie
die der Schaltung gemäß Fig. 3. Der Kondensator C5 ist so abgestimmt, daß bei Nennfrequenz
im Widerstand r ein Minimum an Strom fließt. Bei höheren Frequenzen nimmt der Widerstand
des Kondensators C3 und der Sekundärwicklung der Drossel Dr zu, wodurch der Einfluß
des Ohmschen, parallel zur Drossel Dr anzunehmenden Widerstandes r auf die Drossel
immer mehr wächst, und zwar so lange, bis er endlich bestimmend ist für den Gesamhviderstand
der Schaltung, der damit einen bestimmten endlichen Wert nicht überschreiten kann.
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PATENTANSPRCHE: 1. Kapazitiver Spannungswandler, bestehend aus einem
kapazitiven Spannungsteiler mit angeschlossenem induktiven Mittelspannungskreis.
der sich seinerseits wieder zusammensetzt aus einer Drossel und einem Zwischenwaudler,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drossel (Dr) ein Dämpfungswiderstand (r) parallel
geschaltet ist, dessen Einfluß auf die Drossel durch zusätzliche, mit dem Dämpfungswiderstand
in Reihe oder parallel liegende, frequenzabhängige Schaltelemente (Sperrkreis S,
Kondensator C3) bei Nennfrequenz unwirksam ist, dagegen mit zunehmender Frequenz,
ansteigend bis zu einem Grenzwert, zur Wirkung kommt.
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2. Kapazitiver Spannungswandler nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dämpfungswiderstand in Reihe mit einem auf die Grundfrequenz abgestimmten
Sperrkreis (S) die Belastung einer Sekundärwicklung bildet. mit der die Drossel
zusätzlich versehen ist (Fig. 2).