DE1256322B - Synthetic test circuit for testing high-voltage high-performance switches - Google Patents
Synthetic test circuit for testing high-voltage high-performance switchesInfo
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Description
Synthetische Prüfschaltung zur Prüfung von Hochspannungs-Hochleistungsschaltern Es sind synthetische Prüfschaltungen (vgl. den Aufsatz von Slamecka in der »ETZ-A«, 1963, S. 581 bis 586, Bilder 9 und 12) nach dem Prinzip der gesteuerten Spannungsüberlagerung bekannt. Bei diesen bekannten synthetischen Prüfschaltungen liefert zunächst der Hochstromkreis nach dem Nulldurchgang des Hochstromes die wiederkehrende Spannung, und es wird erst nach dem Nulldurchgang die Hochspannungsquelle wirksam, wodurch ohne spannungslose Pause der geforderte weitere Verlauf der wiederkehrenden Spannung erreicht wird.Synthetic test circuit for testing high-voltage high-performance switches They are synthetic test circuits (cf. the article by Slamecka in the "ETZ-A", 1963, pp. 581 to 586, Figures 9 and 12) based on the principle of controlled stress superposition known. In these known synthetic test circuits, the High current circuit after the zero crossing of the high current the returning voltage, and the high voltage source only becomes effective after the zero crossing, whereby without a tension-free break, the required further course of the recurring tension is achieved.
Die Hochspannungsquelle wird über eine Schalteinrichtung, sobald die vom Hochstromkreis erzeugte wiederkehrende Spannung einen bestimmten Wert erreicht hat, eine Drosselspule und einen ohmschen Dämpfungswiderstand an den zu prüfenden Schalter oder an den in Reihe mit dem zu prüfenden Schalter liegenden Hilfsschalter gelegt.The high voltage source is switched via a switching device as soon as the the recurring voltage generated by the high-current circuit reaches a certain value has, a choke coil and an ohmic damping resistor to the test Switch or to the auxiliary switch in series with the switch to be tested placed.
Gemäß der Erfindung wird parallel zur Drosselspule der ohmsche Dämpfungswiderstand geschaltet. According to the invention, the ohmic damping resistance is parallel to the choke coil switched.
Man erreicht dadurch gegenüber der bekannten Anordnung, wie Versuche gezeigt haben, in einfacher Weise einen noch glatteren Verlauf des ersten Spannungsanstiegs der wiederkehrenden Spannung, d. h., beim Zuschalten der Hochspannungsquelle tritt keine Anderung der Steilheit der wiederkehrenden Spannung an dem zu prüfenden Schalter ein. Ein ohmscher Widerstand parallel zur Drosselspule im Hochspannungskreis stellt eine neuartige Dämpfungsmethode im Hochspannungskreis dar, und zwar ist dieser Widerstand einerseits als Paralleldämpfung wirksam, andererseits sorgt er wegen Überbrückung der Drosselspule für eine aperiodische Aufladung des Kondensators, der parallel zum Hilfsschalter bzw. dem zu prüfenden Schalter liegt. Da ein aperiodischer Spannungsanstieg zuerst seine größte Steilheit, ein parallel gedämpfter Einschwingvorgang aber zuerst seine geringste Steilheit erreicht, ergibt sich am Anfang noch eine Steilheit der Einschwingspannung des Hochspannungskreises mit annähernd geradlinigem Verlauf. Durch diese neuartige Dämpfungsmethode wird, wie bereits erwähnt, erreicht, daß der Verlauf der Einschwingspannung verbessert wird, d.h., wenn die vom Hochspannungskreis gelieferte Einschwingspannung wirksam wird, hat diese eine große Anfangssteilheit, wodurch die gesamte Einschwingspannung, die aus der Einschwingspannung des Hochstromkreises und der des Hochspannungskreises gebildet wird, glatt verläuft.Compared to the known arrangement, this is how experiments are achieved have shown, in a simple manner, an even smoother course of the first voltage rise the recurring voltage, d. i.e. when the high voltage source is switched on no change in the steepness of the recurring voltage at the switch to be tested a. An ohmic resistor in parallel with the choke coil in the high-voltage circuit represents a new type of damping method in the high-voltage circuit, namely this resistance on the one hand effective as parallel damping, on the other hand it provides for bridging the choke coil for aperiodic charging of the capacitor, which is parallel to the auxiliary switch or the switch to be tested. There is an aperiodic increase in voltage first its greatest steepness, but a parallel damped transient process first reaches its lowest steepness, there is still a steepness of the at the beginning Settling voltage of the high-voltage circuit with an approximately straight course. As already mentioned, this novel damping method achieves that the curve of the settling voltage is improved, i.e. when the high voltage circuit supplied transient voltage becomes effective, it has a large initial steepness, thus the total settling voltage, which is the result of the settling voltage of the high-current circuit and that of the high voltage circuit is formed smoothly.
Die Bemessung des Dämpfungswiderstandes parallel zur Drosselspule richtet sich nach der gewünschten Dämpfung bzw. dem gewünschten Über- schwingfaktor der vom Hochspannungskreis gelieferten Einschwingspannung. Wie bereits erwähnt. liegt bei den bekannten Schaltungen mit gesteuerter Spannungsüberlagerung parallel zu dem Schalter, an welchen die Hochspannungsquelle über die Drosselspule und die Schalteinrichtung angeschlossen wird ein Kondensator in Reihe mit einem ohmschen Widerstand. Es ist zweckmäßig, bei der Schaltung nach der Erfindung diesen ohmschen Widerstand möglichst klein zu machen, so daß der Überschwingfaktor der wiederkehrenden Spannung im wesentlichen nur durch den parallel zur Drosselspule liegenden ohmschen Dämpfungswiderstand und den gegebenenfalls in Reihe zur Drosselspule liegenden ohmschen Widerstand bestimmt wird. Vorteilhaft ist es, keinen ohmschen Widerstand in Reihe mit dem Kondensator zu schalten und dafür einen ohmschen Widerstand in eine der Verbindungsleitungen zwischen Schalter und Kondensator zu legen und die Hochspannungsquelle über die Drosselspule und die Schalteinrichtung an den Kondensator anzuschließen. The dimensioning of the damping resistance parallel to the choke coil depends on the desired damping or the desired over- vibration factor the settling voltage supplied by the high-voltage circuit. As already mentioned. is parallel in the known circuits with controlled voltage superimposition to the switch to which the high voltage source via the choke coil and the Switching device is connected a capacitor in series with an ohmic Resistance. It is expedient to use this ohmic circuit in the circuit according to the invention Make resistance as small as possible, so that the overshoot factor of the recurring Voltage essentially only through the ohmic one lying parallel to the choke coil Damping resistance and the ohmic, possibly in series with the choke coil Resistance is determined. It is advantageous not to have an ohmic resistor in series to switch with the capacitor and put an ohmic resistor in one of the Lay connecting lines between switch and capacitor and the high voltage source to be connected to the capacitor via the choke coil and the switching device.
Durch diesen ohmschen Widerstand wird der Kondensator, wenn der Schalter bei der Prüfung versagt, vor einem zu hohen Entladestrom geschützt. Die Dämpfung des Spannungsverlaufs am Schalter wird durch diesen Widerstand nicht beeinflußt.This ohmic resistance makes the capacitor when the switch failed during the test, protected from excessive discharge current. The cushioning the voltage curve at the switch is not influenced by this resistance.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.
In F i g. 1 wird die Hochspannungsquelle über eine Drosselspule und eine gesteuerte Funkenstrecke nach dem Nulldurchgang des Hochstromes an den Hilfsschalter angeschlossen. Mit 1 ist der zu prüfende Schalter, mit 2 der mit ihm in Reihe liegende Hilfsschalter bezeichnet. Diese Reihenschaltung liegt parallel zur Sekundärwicklung eines Transformators 3. In Fig. 1 is the high voltage source via a choke coil and a controlled spark gap after the zero crossing of the high current to the auxiliary switch connected. With 1 is the switch to be tested, with 2 the one in series with it Designated auxiliary switch. This series connection is parallel to the secondary winding a transformer 3.
Die Primärwicklung dieses Transformators ist über eine Drosselspule 4 und einen Draufschalter s mit dem Generator 6 verbunden. Im Hochstromkreis liegt in an sich bekannter Weise parallel zur Sekundärwicklung des Transformators ein ohmscher Widerstand 8 und die Reihenschaltung aus einem Kondensator 9 und einem ohmschen Widerstand 7. Der Generator bildet mit dem Transformator 3 die Hochstromquelle. die den geforderten Ausschaltstrom für den zu prüfenden Schalter 1 bei einer gegenüber der Nennspannung des Schalters geringeren Spannung liefert. Der Hochspannungskreis besteht aus dem geladenen Kondensator 10, der die Hochspannungsquelle bildet, dem Kondensator 13, der parallel zum Hilfsschalter 2 liegt der Drosselspule 15, zu der erfindungsgemäß ein ohmscher Dämpfungswiderstand 21 parallel geschaltet ist, und der gesteuerten Funkenstrecke 16. Außerdem liegt im Ausführungsbeispiel noch in Reihe mit dem Kondensator 10 ein ohmscher Widerstand 22 von kleinem Ohmwert, der als Schutzwiderstand für den Kondensator 10 dient, wenn die Drosselspule 15 Erdschluß bekommt. In eine der Verbindungsleitungen zwischen Kondensator 13 und Hilfsschalter 2 ist ein Schutzwiderstand 23 eingeschaltet, und zwar im Ausführungsbeispiel zwischen den gemeinsamen Anschlußpunkt der Schalter 1 und 2 und der unteren Klemme des Kondensators 13 Man könnte ihn aber auch zwischen die obere Klemme des Hilfsschalters 2 und die obere Klemme des Kondensators 13 legen. Dieser Schutzwiderstand ist klein gegenüber dem bei der bekannten Schaltung, die durch die Erfindung verbessert wird, ange-wendeten ohmschen Widerstand in Reihe mit dem Kondensatorl3. Die Funkenstrecke 16 besitzt eine Zündelektrode 17. Sie ist in an sich bekannter Weise über ein Steuergerätl8 an einen Widerstand 20 angeschlossen, der in Reihe mit der Funkenstrecke 19 parallel zu der Reihenschaltung aus zu prüfendem Schalter 1 und Hilfsschalter 2 liegt.The primary winding of this transformer is via a choke coil 4 and a switch s with the generator 6 connected. In the high current circuit lies in a manner known per se in parallel with the secondary winding of the transformer an ohmic resistor 8 and the series connection of a capacitor 9 and a Ohmic resistance 7. The generator and the transformer 3 form the high-current source. which the required breaking current for the switch to be tested 1 at an opposite the rated voltage of the switch delivers a lower voltage. The high voltage circuit consists of the charged capacitor 10, which forms the high voltage source, the Capacitor 13, which is parallel to the auxiliary switch 2 of the inductor 15, to the according to the invention an ohmic damping resistor 21 is connected in parallel, and of the controlled spark gap 16. In addition, in the exemplary embodiment, FIG Series with the capacitor 10 is an ohmic resistor 22 of a small ohmic value, the serves as a protective resistor for the capacitor 10 when the inductor 15 earth fault receives. In one of the connecting lines between capacitor 13 and auxiliary switch 2, a protective resistor 23 is switched on, in the exemplary embodiment between the common connection point of switches 1 and 2 and the lower terminal of the capacitor 13 But it could also be placed between the upper terminal of auxiliary switch 2 and the place the upper terminal of the capacitor 13. This protective resistance is small compared to that used in the known circuit which is improved by the invention ohmic resistance in series with the capacitor 13. The spark gap 16 has an ignition electrode 17. It is in a manner known per se via a control unit 8 connected to a resistor 20 in series with the spark gap 19 in parallel to the series connection of switch 1 to be tested and auxiliary switch 2.
Zur Prüfung werden die Schalter 1 und 2 geschlossen. Hierauf wird der Schalter 5 geschlossen. Switches 1 and 2 are closed for testing. Then will the switch 5 is closed.
Dann erhalten die beiden Schalter 1 und 2 den Ausschaltbefehl. Sie werden von einem Strom durchflossen, der von der Hochstromquelle geliefert wird, dessen treibende Spannung aber geringer als die Nennspannung des Schalters ist. Beim ersten oder einem der folgenden Nulldurchgänge des Hochstromes haben die Kontakte der Schalter die Löschdistanz erreicht, wobei in an sich bekannter Weise dafür gesorgt werden muß, daß bis zu diesem Zeitpunkt die Lichtbögen in beiden Schaltern brennen.Then the two switches 1 and 2 receive the switch-off command. she are traversed by a current that is supplied by the high current source, but its driving voltage is lower than the nominal voltage of the switch. At the first or one of the following zero crossings of the high current, the contacts have the switch has reached the extinguishing distance, this being ensured in a manner known per se must be that up to this point in time the arcs burn in both switches.
Es tritt nunmehr nach dem Nulldurchgang des Hochstromes an den beiden Schaltern 1 und 2 die wiederkehrende Spannung des Hochstromkreises auf.It now occurs after the zero crossing of the high current on both of them Switches 1 and 2 on the recurring voltage of the high current circuit.
Sie teilt sich auf die beiden Schalter 1 und 2 im Verhältnis der Kapazität des Kondensators 13 zur Eigenkapazität des Schalters 1 auf. Man wird die Kapazität des Kondensators 13 in bekannter Weise wesentlich, z.B. hundertmal größer machen als die Eigenkapazität des Schalters 1, so daß die wiederkehrende Spannung, die vom Hochstromkreis geliefert wird, praktisch vollständig am Schalter 1 liegt.It is divided between switches 1 and 2 in proportion to the capacity of the capacitor 13 to the self-capacitance of the switch 1. One becomes the capacity of the capacitor 13 in a known manner substantially, e.g. make a hundred times larger than the self-capacitance of the switch 1, so that the recurring voltage that is supplied by the high-current circuit, is practically completely on switch 1.
Durch entsprechende Wahl der Spannung des Hochstromkreises, d. h. der Sekundärwicklung des Transformators 3, der Frequenz und Dämpfung des Hochstromkreises, wird erreicht, daß die wiederkehrende Spannung am Schalter 1, die vom Hochstromkreis geliefert wird, den geforderten Anfangsverlauf besitzt, wie er durch Prüfvorschriften oder Auflagen des Verbrauchers vorgeschrieben wird.By appropriate choice of the voltage of the high-current circuit, i. H. the secondary winding of the transformer 3, the frequency and damping of the high-current circuit, it is achieved that the recurring voltage at switch 1, from the high current circuit is supplied, has the required initial course, as determined by test specifications or conditions imposed by the consumer.
Die Frequenz des Hochstromkreises wird im wesentlichen bestimmt durch die Induktivität der Drosselspule 4 einschließlich der Streuinduktivität des Transformators 3 und des Generators 6 und die Kapazität des Kondensators 9, während die Dämpfung im wesentlichen durch die ohmschen Widerstände 7 und 8 bestimmt wird. The frequency of the high current circuit is essentially determined by the inductance of the choke coil 4 including the leakage inductance of the transformer 3 and the generator 6 and the capacitance of the capacitor 9, while the attenuation is essentially determined by the ohmic resistors 7 and 8.
Sobald diese vom Hochstromkreis gelieferte wiederkehrende Spannung einen bestimmten Wert erreicht hat, also nach dem Nulldurchgang des Hochstromes, beispielsweise kurz vor Erreichen ihres ersten Maximums, schlägt die Funkenstrecke 19 durch, und es entsteht am Widerstand 20 impulsartig eine Spannung. Dieser Spannungsimpuls wird über das Steuergerät 18, z. B. einen Kondensator oder ein Ventil, der Zündelektrode 17 zugeführt, so daß die Funkenstrecke 16 durchschlägt. As soon as this recurring voltage supplied by the high current circuit has reached a certain value, i.e. after the high current has passed zero, for example, shortly before reaching its first maximum, the spark gap strikes 19 through, and there is a pulse-like voltage across resistor 20. This voltage pulse is via the control unit 18, for. B. a capacitor or a valve, the ignition electrode 17 supplied so that the spark gap 16 breaks down.
Der aufgeladene Kondensator 10 wird dadurch über die Parallelschaltung von Drosselspule 15 und ohmschem Dämpfungswiderstand 21 und den ohmschen Widerstand 22 an den Kondensator 13 angeschlossen. Die Ladung des Kondensators 10 wird dabei so getroffen, daß sich die vom Hochstromkreis herrührende Wiederkehrspannung und die am Kondensator 13 in Zusammenwirken mit den Elementen 10, 22, 15, 21 auftretende wiederkehrende Spannung zum gewünschten Verlauf addieren. Wie Versuche gezeigt haben, wird durch die Parallelschaltung des ohmschen Dämpfungswiderstandes 21 zur Drosselspule 15 erreicht, daß beim Zuschalten der Hochspannungsquelle keine Anderung der Steilheit der wiederkehrenden Spannung am Schalter auftritt, so daß auf einfache Weise ein glatter Anfangsverlauf der wiederkehrenden Spannung erreicht wird. The charged capacitor 10 is thereby connected via the parallel connection of choke coil 15 and ohmic damping resistor 21 and the ohmic resistance 22 connected to the capacitor 13. The charge on the capacitor 10 is thereby so taken that the return voltage resulting from the high current circuit and those occurring at the capacitor 13 in cooperation with the elements 10, 22, 15, 21 Add the recurring voltage to the desired curve. As experiments have shown becomes through the parallel connection of the ohmic damping resistor 21 to the choke coil 15 achieves that when the high voltage source is switched on, there is no change in the slope the recurring voltage at the switch occurs, so that a simple way smooth initial course of the recurring voltage is achieved.
Der Widerstand 23 schützt den Kondensator 13, wenn der Schalter 2 bei der Prüfung durchschlägt, da durch ihn der Entladestrom des Kondensators 13 begrenzt wird. The resistor 23 protects the capacitor 13 when the switch 2 breaks down during the test, since it causes the discharge current of the capacitor 13 is limited.
Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 ist der Hochspannungskreis parallel an den Hilfsschalter angeschlossen. Man kann den Hochspannungskreis aber auch in an sich bekannter Weise parallel zu dem zu prüfenden Schalter legen, wie es in Fig.2 dargestellt ist. Soweit die Teile mit denen der F i g. 1 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen gewählt. In the embodiment of FIG. 1 the high voltage circuit is in parallel connected to the auxiliary switch. You can also use the high voltage circuit in in a manner known per se parallel to the switch to be tested, as shown in FIG is shown. As far as the parts with those of the F i g. 1 match are the the same reference numerals are chosen.
Parallel zum Hilfsschalter 2 liegt ein Kondensator 13. Parallel zum zu prüfenden Schalter liegt ein Kondensator 24. Mit keinem der Kondensatoren ist, wie sonst üblich, ein ohmscher Widerstand in Reihe geschaltet, sondern zwischen dem Verbindungspunkt der Schalter 1 und 2 und dem Verbindungspunkt der Kc:'.densatoren 13 und 24 liegt ein Widerstand 23. An den Kondensator 24 ist über die Drosselspule 15, eine gesteuerte Funkenstrecke 16 mit der Zündelektrode 17 und den ohmschen Widerstand 22 der geladene Kondensator 10 angeschlossen. Parallel zur Drosselspule 15 liegt erfindungsgemäß ein obmscher Dämpfungswiderstand 21. Der Widerstand 23 schützt in der Schaltung nach dem Ausführungsbeispiel den Kondensator 24 vor einem zu hohen Entladestrom beim Versagen des zu prüfenden Schalters 1 bzw. den Kondensator 13 bei einem Versagen des Hilfsschalters 2. A capacitor 13 is parallel to the auxiliary switch 2 The switch to be tested has a capacitor 24. None of the capacitors as usual, an ohmic resistor connected in series, but between the connection point of switches 1 and 2 and the connection point of the Kc: '. capacitors 13 and 24 is a resistor 23. The capacitor 24 is connected to the choke coil 15, a controlled spark gap 16 with the ignition electrode 17 and the ohmic resistor 22 the charged capacitor 10 is connected. Is parallel to the choke coil 15 according to the invention an Obmsch damping resistor 21. The resistor 23 protects in the circuit according to the embodiment, the capacitor 24 from a too high Discharge current when the switch 1 to be tested or the capacitor 13 fails in the event of failure of the auxiliary switch 2.
Die Reihenschaltung aus Funkenstrecke 19 und ohmschem Widerstand 20 ist im Gegensatz zur Anordnung nach F i g. 1 so angeschlossen, daß die obere Elektrode mit der oberen Klemme des Schalters 2 verbunden ist. The series connection of spark gap 19 and ohmic resistor In contrast to the arrangement according to FIG. 1 connected so that the upper Electrode is connected to the upper terminal of switch 2.
Zur Prüfung sind zunächst die beiden Schalter geschlossen, die nach Schließen des Schalters 5 den Ausschaltbefehl erhalten. Nach Erreichen der Löschdistanz liefert nach dem Nulldurchgang des Stromes in an sich bekannter Weise zunächst der Hochstromkreis die wiederkehrende Spannung. Im Bereich des Maximums dieser Spannung schlägt die Funkenstrecke 19 durch, und es wird dadurch ein Spannungsimpuls auf die Zündelektrode 17 gegeben, so daß die Funkenstrecke 16 durchschlägt und jetzt der Hochspannungskreis im Zusammenwirken mit dem Hochstromkreis den gewünschten weiteren Verlauf der wiederkehrenden Spannung am Schalter 1 liefert. To test, the two switches that are closed after Closing the switch 5 received the switch-off command. After reaching the extinguishing distance delivers after the zero crossing of the current in a manner known per se, the High current circuit the recurring voltage. In the area of the maximum of this voltage the spark gap 19 breaks through, and a voltage pulse is generated as a result the ignition electrode 17 given so that the spark gap 16 breaks through and now the high-voltage circuit in cooperation with the high-current circuit the desired supplies further course of the returning voltage at switch 1.
Dadurch, daß der Dämpfungswiderstand 21 parallel zur Drosselspule 15 liegt. tritt praktisch keine Änderung der Steilheit im ersten Anstieg der wiederkehrenden Spannung am Schalter 1 auf.Because the damping resistor 21 is parallel to the choke coil 15 lies. there is practically no change in the slope in the first increase in the recurring Voltage at switch 1 on.
Claims (4)
Priority Applications (2)
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