AT210519B - Kapazitiver Spannungswandler - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Kapazitiver Spannungswandler 
Gegenstand der Erfindung ist ein kapazitiver Spannungswandler, bestehend aus kapazitivem Spannungsteiler und angeschlossenem induktivem Mittelspannungskreis, welch letzterer einen Transformator, eventuell eine diesem vorgeschaltete Drossel, sowie eine Schutzeinrichtung gegen Kippschwingungen Infolge Ferroresonanz enthält. 



   Im Zusammenwirken der eisenhaltigen Induktivitäten mit den Kapazitäten können Schwingungserscheinungen auftreten, welche unter dem Begriff der Ferroresonanz bekannt sind. Diese werden angefacht durch Schaltvorgänge im Netz oder durch Unterbrechung eines Kurzschlusses auf der Sekundärseite des Transformators. Zum Teil handelt es sich dabei um stationäre Vorgänge verschiedener Frequenz, welche hohe Überspannungen an den Schaltelementen verursachen, die die Isolation gefährden und den Spannungswandler betriebsunfähig machen. Die Frequenz der auftretenden Kippschwingungen ist meistens gleich oder kleiner als die aufgedrückt Netzfrequenz. 



   Es ist bekannt, dass solche Schwingungen durch Seriewiderstände vollständig unterdrückt werden können. Dabei können diese Dämpfungswiderstände durch den Widerstand des Transformators bzw. dessen vorgeschaltete Drossel gebildet sein. Diese einfache Massnahme reduziert jedoch die Genauigkeit des Spannungswandlers ganz beträchtlich. 



   Eine Verbesserung der Schaltung mit Seriedämpfung kann dadurch erreicht werden, dass Spannungteiler und Transformator stark überdimensioniert werden und ein separater Dämpfungswiderstand vor den Transformator eingebaut wird, welchem ein dämpfungsarmer, auf die Netzfrequenz abgestimmter Schwingkreis parallel liegt. Für Kippschwingungen kleiner Frequenz bildet der Schwingkreis einen hohen Widerstand, so dass ihr Stromanteil gezwungen wird, den Dämpfungswiderstand zu durchfliessen. 



   Eine andere Methode zur Verbesserung der Messgenauigkeit bei Anwendung der Seriedämpfung besteht darin, dem Transformator aus einem Hilfstransformator eine   Zusatzspannung   aufzudrücken, welche proportional dem netzfrequenten Spannungsabfall im Dämpfungswiderstand, diesem aber entgegengesetzt ist. 



   Es sind aber auch Schutzeinrichtungen bei kapazitiven Spannungswandlern bekannt, bei denen ein Kondensator parallel zum Transformator vorgesehen ist bzw. ein Kondensator parallel zum Transformator und auch ein Kondensator parallel zur vorgeschalteten Drossel geschaltet ist. 



   Weiters ist es bekannt, Schutzfunkenstrecken bei Schutzeinrichtungen gegen Überspannungen   vorzu-   sehen. 



   Nach der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zum Schutze gegen netzfrequente Ferroresonanz eine Schutzeinrichtung vorgesehen ist, welche parallel zum Transformator (T) oder parallel zur   Serienschal-   tung von Transformator (T) und Drossel (L) geschaltet ist, wobei sie mindestens einen Kondensator enthält, dem eine selbstlöschende Schutzfunkenstrecke vorgeschaltet und eine Entladevorrichtung, insbesondere ein Entladewiderstand, parallelgeschaltet sind, wobei der Kondensator derart dimensioniert ist, dass der Primärstrom des Transformators bei brennender Schutzfunkenstrecke so klein bleibt, dass seine Induktivität über jenem Wert bleibt, bei dem Resonanz mit der resultierenden Kapazität   (C,   + C) des kapazitiven Teilers auftreten würde,

   und dass zum Schutze gegen Ferroresonanzfrequenzen   unterhalb   der Netzfrequenz eine weitere Schutzvorrichtung parallel zum Transformator oder parallel zur Serienschal- 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 tung von Transformator (T) und Drossel (L) vorgesehen ist, bei welcher mindestens einem Kondensator (C) eine Drosselspule (L) parallelgeschaltet Ist, wobei der der art gebildete Parallelschwingungskreis so dimen- 
 EMI2.1 
 ist. 



   Einige Ausfübrungsbeispiele   dererfindungsgemässenSchaltanordnung   sind in der Zeichnung dargestellt ; es zeigen Fig. 1-3 die Schaltschemas je eines Beispiels der erfindungsgemässen Schaltanordnung, und Fig. 4 und 5 je eine Ausführungsform der zur Vermeidung von Kippfrequenzen kleiner als Netzfrequenz vorgesehenen Impedanz. 



   Bei den gezeichneten Beispielen ist der kapazitive Spannungsteller lediglich durch die Kapazitäten   C und C   angedeutet. Die mit    R1   und R bezeichneten Schaltelemente sind die zu der Drossel    LI   und dem Transformator T zugehörigen Verlustwiderstände. 



   Die netzfrequénte Kippschwingung wird dadurch verhindert, dass auf der Primärseite des Transformators T oder vor der Drosselspule L1 eine selbstlöschende Funkenstrecke F angebracht wird, welcher eine Impedanz    Zl   vorgeschaltet ist, welche aus einem Kondensator   besteht ; zweckmässig   besteht sie aber aus der Serieschaltung einer Kapazität und einem Widerstand. Die Kapazität ist derart bemessen, dass der Strom bei angesprochener Funkenstrecke F so begrenzt wird, dass er die Induktivität des Transformators T nicht mehr auf seinen Resonanzwert herunterdrücken kann. Der Widerstand oder die Drossel verhindern eine periodische Entladung des Niederspannungskondensators des kapazitiven Tellers. Parallel mit dem Kondensator der Impedanz    Z   ist zweckmässig ein   Entladewiderstand   angebracht. 



   Kippfreque. nzen kleiner als die Netzfrequenz werden dadurch verhindert, dass parallel zum Trans- 
 EMI2.2 
 Wandlers darstellt. Für Kippfrequenzen kleiner als die Netzfrequenz wird die Impedanz Z induktiv, so dass deren Anfachung nicht mehr möglich ist. Die Impedanz Z kann, wie z. B. Fig. 4 zeigt, aus der Parallelschaltung eines Kondensators C und einer Drosselspule L2 bestehen; wie Fig. 5 zeigt, kann eine weitere Drosselspule L1 vorgeschaltet sein. 



   Es können verschiedene Anordnungen der Impedanzen   Z   und Z2 getroffen sein. So sind beim Bei- 
 EMI2.3 
 der Drosselspule   L1   und die Impedanz Z2 an einer Anzapfung des Transformators T angeordnet. 



   Es versteht sich, dass die Schutzeinrichtung auch nur aus der Funkenstrecke F mit seriegeschalteter Impedanz    Z,   bestehen kann, in welchem Fall sie nur zur Vermeidung von netzfrequentenKippschwingungen dient. Sollen nur Kippfrequenzen kleiner als die Netzfrequenz vermieden werden, können die Funkenstrecke F und die Impedanz    Zl   weggelassen sein ; die. Schutzvorrichtung besitzt in diesem Fall nur 
 EMI2.4 
 

**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Kapazitiver Spannungswandler, bestehend aus kapazitivem Spannungsteiler und angeschlossenem induktivem Mittelspannungskreis, welch letzterer einen Transformator (T), eventuell eine diesem verge- EMI2.5 infolge Ferroresonanz ent-enthält, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schutze gegen netzfrequente Ferroresonanz eine Schutzeinrichtung vorgesehen ist, welche parallel zum Transformator (T) oder parallel zur Serienschaltung von Transformator (T) und Drossel (L) geschaltet ist, wobei sie mindestens einen Kondensator enthält, dem eine selbstlöschende Schutzfunkenstrecke vorgeschaltet und eine Entladevorrichtung, insbesondere ein Entladewiderstand, parallelgeschaltet sind, wobei der Kondensator derart dimensioniert ist,

   dass der Pil- malstrom des Transformators bei brennender Schutzfunkenstrecke so klein bleibt, dass seine Induktivität EMI2.6 <Desc/Clms Page number 3> dass seine Resonanzfrequenz--- gleich der Netzfrequenz ist und dass er für kleinere Frequenzen so 2##L2C induktiv wirkt, dass deren Anfachung zu Ferroresonanz-Kippschwingungen nicht mehr möglich ist.

   2. Kapazitiver Spannungswandler nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Schutzeinrichtung gegen netzfrequente Ferroresonanz in Serie mit dem Kondensator ein Widerstand geschaltet EMI3.1 EMI3.2 wobei Lk die Induktivität des Entladekreises bedeutet.

   3. Kapazitiver Spannungswandler nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Schutzeinrichtung gegen Ferroresonanzfrequenzen unterhalb der Netzfrequenz dem Kondensator eine Drosselspule vorgeschaltet ist.

   4. Kapazitiver Spannungsteiler nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die tiefste Resonanzfrequenz der Serienschaltung des gegen Ferroresonanzfrequenzen unterhalb der Netzfrequenz gebildeten Parallelschwingungskreises (L2,C) mit der Drossel (L) und der resultierenden Kapazität (C1 + C) graser als ein Drittel der Netzfrequenz ist, so dass bei kleineren Frequenzen als die Netzfrequenz eine. Anfachung von Ferroresonanzkippschwingungen nicht mehr möglich ist.