DE1265295B - Schaltungsanordnung fuer Spannungswandler, insbesondere kapazitive Spannungswandler, bei der zum Schutz gegen Kippschwingungen ein Belastungswiderstand zeitweise eingeschaltet wird - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung für Spannungswandler, insbesondere kapazitive Spannungswandler, bei der zum Schutz gegen Kippschwingungen ein Belastungswiderstand zeitweise eingeschaltet wird Beispielsweise bei kapazitiven Spannungswandlern, welche aus einem kapazitiven Spannungsteiler und einem induktiven Mittelspannungsteil bestehen, treten bekanntlich unter besonderen Schaltbedingungen (primärseitig oder sekundärseitig) sogenannte Ferroresonanzen, auch Kippschwingungen genannt, auf. Dies ist dadurch bedingt, daß im Kreis des kapazitiven Spannungswandlers ein nicht lineares Schaltungsglied in Form des induktiven Mittelspannungswandlers vorhanden ist. Die Kippschwingungen treten dann auf, wenn die Induktion des Mittelspannungswandlers infolge der vorerwähnten Schaltvorgänge in das Sättigungsgebiet des Eisens hineinkommt. Mit dem Auftreten dieser Kippschwingungen und der damit verbundenen Sättigung des Eisenkerns sind erhöhte Magnetisierungsströme in der Primärwicklung des Wandlers verknüpft.
• Um die unerwünschen Ferroresonanzerscheinungen zum Abklingen zu bringen, ist es unter anderem bekannt, den Wandler beim Auftreten dieser Erscheinungen mittels ohmscher Widerstände stark zu belasten. Zahlreiche Versuche haben gezeigt, daß die Belastung ein Vielfaches der in bezug auf die Klassengrenze zulässigen Bürde sein muß. Der erforderliche Belastungswiderstand müßte demzufolge eine so große Zusatzbürde darstellen, daß die Klassengrenze des Wandlers bei dieser Belastung in unzulässiger Weise überschritten wird. Damit entsteht die Forderung, den Belastungswiderstand, der bei Auftreten von Kippschwingungen zugeschaltet wird, nach Abklingen derselben wieder abzuschalten. Hierzu kann ein schnell arbeitendes Relais dienen. Bei Verwendung der üblichen Belastungswiderstände tritt aber der Fall ein, daß, wenn der Belastungswiderstand nach dem Abklingen der z. B. durch Einschaltvorgänge hervorgerufenen Kippschwingungserscheinungen vom Wandler abgeschaltet wird, ein Schaltungsvorgang entsteht, der dem Öffnen eines sekundärseitigen Kurzschlusses nahekommt. Es würden somit auch durch einen solchen sekundärseitigen Schaltvorgang Ferroresonanzen ausgelöst werden. Diesen Nachteil zeigt auch eine bekannte Schutzschaltung, bei der als Zusatzbürde entweder ein Tiefpaß, Widerstände oder Drosseln bzw. Kondensatoren unter Verwendung eines Zeitrelais eine gewisse Zeit wirksam gemacht werden.
• Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung ein Belastungswiderstand verwendet, dessen Widerstandswert sich infolge seiner Temperaturabhängigkeit vom Zeitpunkt seiner Einschaltung bis zum Zeitpunkt seiner Wiederabschaltung mindestens im Verhältnis von 1 : 5, vorzugsweise 1 : 10, erhöht. Der Belastungswiderstand weist also eine derartige Charakteristik auf, daß er in seinem ohmschen Wert beim Einschalten möglichst niedrig liegt, also eine große Zusatzbelastung für den Wandler darstellt, und bis zum Wiederabschalten einen hohen Wert erreicht hat, also als niedrige Belastung des Wandlers wirkt. Widerstände mit der beschriebenen Charakteristik sind z. B. in Form von Eisenwiderständen mit sogenannten Ommeteisen bekannt.
• Zweckmäßig ist es, den Belastungswiderstand, insbesondere wenn dieser ein Eisenwiderstand mit Ommeteisen ist und daher in seiner Belastungsfähigkeit begrenzt ist, nur so lange eingeschaltet zu halten, bis die gewünschte Bedämpfung und damit das Abklingen der Kippschwingungen erreicht ist.
• Daher weist die Schaltungsanordnung gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ein mit Ansprech- und Haltewicklung versehenes Relais auf, dessen Ansprechwicklung beim Auftreten von Kippschwingungen eine Einschaltung des Belastungswiderstandes und der Haltewicklung veranlaßt. welche sich nach Absinken des sie durchfließenden Stromes infolge Erhöhung des Belastungswiderstandes abschaltet und damit ein Wiederausschalten des Belastungswiderstandes herbeiführt. Das Relais wird also von dem bei Kippschwingungen auftretenden erhöhten Magnetisierungsstrom des induktiven Mittelspannungswandlers gesteuert. Führt man die Steuerung des Relais unter Vermittlung eines Differentialwandlers durch, so ist der Steuerstrom nicht von der Bürde des induktiven Mittelspannungswandlers, sondern nur vom Magnetisierungsstrom dieses Wandlers abhängig. Bei Auftreten von Kippschwingungen spricht das Relais infolge des erhöhten Magnetisierungsstromes an und schaltet den Belastungswiderstand in Reihe mit seiner Haltewicklung parallel zur Bürde. Sinkt der den Belastungswiderstand und damit auch die Haltewicklung durchfließende Strom infolge der Charakteristik des Belastungswiderstandes, so wird, sobald dieser Strom zur Aufrechterhaltung der Relaiserregung nicht mehr ausreicht, der Belastungswiderstand durch das Relais wieder abgeschaltet. Da somit die Abschaltung des Belastungswiderstandes erst erfolgt, wenn dieser einen hohen Widerstandswert erreicht hat, sind die sonst durch das Ausschalten des Belastungswiderstandes unter Umständen auftretenden Kippschwingungen vermieden.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt. Der kapazitive Spannungsteiler besteht aus den Teilkapazitäten 1 und 2. Der Mittelspannungskreis enthält die Resonanzdrossel 3 zur Abstimmung des gesamten Wandlers auf die Betriebsfrequenz, die Primärwicklung 4 des induktiven Zwischenspannungswandlers 5 mit nichtlinearer Stromspannungscharakteristik und die Primärwicklung 6 des Differentialwandlers 7. Die Sekundärwicklung 8 des Differentialwandlers 7 liegt in Reihe mit der Sekundärwicklung 9 des induktiven Zwischenspannungswandlers 5; die Sekundärwicklung 9 ist mit der Bürde 10 belastet. Außerdem besitzt der Differentialwandler 7 noch die Wicklung 11, welche zur Erregung der Ansprechwicklung 12 des Relais 13 dient. Das Relais 13 besitzt außerdem die Haltewicklung 14, welche nach Einschaltung des Belastungswiderstandes 15 die Erregung des Relais 13 bis zum Abklingen der Kippschwingungen aufrechterhält.
• Im normalen Betriebsfall ist der Strom Il gleich dem Strom T., unter Berücksichtigung des übersetzungsverhäftnisses. Diese Ströme fließen auch durch die Wicklungen 6 und 8 des Differentialwandlers 7; sie heben sich in diesem bezüglich der Amperewindungen gegenseitig auf. Durch die Wicklung 6 fließt außerdem der im normalen Betriebszustand sehr geringe Magnetisierungsstrom für den Kern des Wandlers 5, der in dem Kern des Differentialwandlers 7 eine dementsprechend geringe Induktion hervorruft, die entsprechend der Bemessung des Relais 13 dieses nicht zum Ansprechen bringt. Da die Ströme Il und I, der Bürde 10 proportional sind, heben sie sich bezüglich ihrer Amperewindungen unabhängig von der Größe der Bürde gegenseitig auf, bewirken also keine zusätzliche Magnetisierung des Kernes des Differentialwandlers 7. Im Zustand der Ferroresonanz steigt der Magnetisierungsstrom des Wandlers 5 und demzufolge der Strom durch die Wicklung 6 so stark an, daß die durch die Wicklung 6 hervorgerufenen Amperewindungen nicht mehr durch die der Wicklung 8 kompensiert werden. Die Folge davon ist eine starke Erregung des Differentialwandlers 7, die ihrerseits eine Spannung in der Wicklung 11 des Differentialwandlers 7 induziert, so daß das Relais 13 über die Wicklung 12 anspricht. Der Belastungswiderstand 15 wird zur Bürde 10 in Reihe mit der Haltewicklung 14 des Relais 13 parallelgeschaltet, so daß die Kippschwingungen erlöschen. Um zu verhindern, daß das Relais 13 aberregt wird, bevor der Belastungswiderstand 15 einen genügend hohen Wert erreicht, wird das Relais 13 über die Haltewicklung 14 durch den Dämpfungsstrom gehalten, und zwar so lange, bis der Belastungswiderstand 15 infolge seiner Charakteristik den Strom so weit vermindert, daß die Haltewicklung 14 das Relais 13 nicht mehr erregt halten kann und somit den Belastungswiderstand 15 wieder ausschaltet.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung für Spannungswandler, insbesondere kapazitive Spannungswandler, bei der zum Schutz gegen Kippschwingungen ein Belastungswiderstand zeitweise eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Belastungswiderstand verwendet wird, dessen Widerstandswert sich infolge seiner Temperaturabhängigkeit vom Zeitpunkt seiner Einschaltung bis zum Zeitpunkt seiner Wiederabschaltung mindestens im Verhältnis von 1:5, vorzugsweise 1:10, erhöht.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Ansprechünd Haltewicklung versehenes Relais verwendet wird, dessen Ansprechwicklung beim Auftreten von Kippschwingungen eine Einschaltung des Belastungswiderstandes und der Haltewicklung veranlaßt, welche sich nach Absinken des sie durchfließenden Stromes infolge Erhöhung des Belastungswiderstandes abschaltet und damit ein Wiederausschalten des Belastungswiderstandes herbeiführt.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechwicklung des Relais durch den bei Kippschwingungen auftretenden erhöhten Magnetisierungsstrom des Wandlers erregt wird.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom für das Relais einen Differentialwandler entnommen wird, dessen Primärwicklung bzw. Sekundärwicklung mit der Primärwicklung bzw. Sekundärwicklung des induktiven Wandlers in Reihe liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegechriften Nr. 1055 120, 1042100; deutsche Patentanmeldung L 29695 VIII c121 c, (bekanntgemacht am 16.4.1959).