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.Circuit arrangement for voltage converters, especially capacitive ones
Voltage converter with a load resistor to protect against relaxation oscillations
is switched on temporarily, for example with capacitive voltage converters, which
consist of a capacitive voltage divider and an inductive medium voltage divider,
are known to occur under special switching conditions (primary or secondary)
so-called ferroresonances, also called breakover oscillations. This is because of it
requires that a non-linear circuit element in the circuit of the capacitive voltage converter
is available in the form of the inductive medium-voltage converter. The tilting vibrations
occur when the induction of the medium voltage converter as a result of the aforementioned
Switching processes come into the saturation area of the iron. With the appearance
these tilting vibrations and the associated saturation of the iron core
linked increased magnetizing currents in the primary winding of the converter.
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.To make the undesired ferroresonance phenomena subside,
it is known, among other things, to use the converter when these phenomena occur
to load ohmic resistances heavily. Numerous tests have shown that the
Load can be a multiple of the load permissible in relation to the class boundary
got to. The required load resistance would therefore have to be such a large additional burden
represent that the class limit of the converter with this load in impermissible
Way is exceeded. This creates the requirement that the load resistance,
which is switched on when tilting oscillations occur, after they have subsided
switch off again. A fast-working relay can be used for this purpose. Using
of the usual load resistances, however, the case occurs that if the load resistance
after the z. B. caused by switching processes tilting oscillation phenomena
is switched off by the converter, a switching process occurs, which leads to the opening of a
secondary-side short circuit comes close. It would therefore also be through such a
secondary-side switching process ferroresonances are triggered. This disadvantage
also shows a known protective circuit in which either a low-pass filter,
Resistors or chokes or capacitors using a timing relay a
be made effective for a certain period of time.
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.In order to avoid this disadvantage, a load resistor is used according to the invention
is used, the resistance value of which changes as a result of its temperature dependence on the
Time of switching on until the time of switching off at least
in a ratio of 1: 5, preferably 1:10. The load resistance points
thus such a characteristic that its ohmic value when switched on
is as low as possible, i.e. represents a large additional load for the converter,
and has reached a high value until it is switched off again, i.e. as a low load
of the converter acts. Resistors with the characteristics described are z. B.
known in the form of iron resistances with so-called Ommeteisen.
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.It is useful to reduce the load resistance, especially if this
is an iron resistance with Ommeteisen and therefore limited in its load capacity
is to keep it switched on until the desired damping and thus
the decay of the tilting vibrations has been reached.
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.The circuit arrangement therefore has according to a further embodiment
of the inventive concept on a relay provided with response and hold winding,
whose pickup winding is switched on in the event of breakover oscillations
Load resistance and the holding winding caused. which after sinking
of the current flowing through it switches off as a result of an increase in the load resistance
and thus causes the load resistor to be switched off again. The relay
is therefore affected by the increased magnetizing current that occurs with breakover oscillations
of the inductive medium voltage converter. One performs the control of the relay
through the intermediary of a differential converter, the control current is not
from
the burden of the inductive medium-voltage converter, but only from the magnetizing current
dependent on this converter. The relay speaks in the event of breakover oscillations
due to the increased magnetizing current and switches the load resistance
in series with its holding winding parallel to the burden. If the load resistance drops
and thus also the current flowing through the holding winding as a result of the characteristic
of the load resistance, as soon as this current is used to maintain the
Relay excitation is no longer sufficient, the load resistance through the relay again
switched off. Since the load resistor is only switched off,
if this has reached a high resistance value, they are otherwise by switching off
of the load resistance which may occur tilting vibrations avoided.
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.In the drawing, an embodiment according to the invention is shown. The capacitive voltage divider consists of the partial capacitances 1 and 2. The medium-voltage circuit contains the resonance choke 3 for tuning the entire converter to the operating frequency, the primary winding 4 of the inductive intermediate voltage converter 5 with non-linear voltage characteristics and the primary winding 6 of the differential converter 7. The secondary winding 8 of the differential converter 7 is in series with the secondary winding 9 of the inductive intermediate voltage converter 5; the secondary winding 9 is loaded with the burden 10. In addition, the differential converter 7 also has the winding 11, which is used to excite the response winding 12 of the relay 13 . The relay 13 also has the holding winding 14 which, after the load resistor 15 has been switched on, maintains the excitation of the relay 13 until the breakdown vibrations have subsided.
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.In normal operation, the current II is equal to the current T., taking into account the translation ratio. These currents also flow through the windings 6 and 8 of the differential converter 7; they cancel each other out in this with respect to the ampere turns. The magnetizing current for the core of the transducer 5, which is very low in the normal operating state and causes a correspondingly low induction in the core of the differential transducer 7, which, according to the dimensioning of the relay 13, does not respond to the relay 13, also flows through the winding 6. Since the currents II and I are proportional to the burden 10, they cancel each other out in terms of their ampere turns regardless of the size of the burden, so they do not cause any additional magnetization of the core of the differential converter 7. In the ferroresonance state, the magnetizing current of the converter 5 and increases consequently the current through the winding 6 increases so strongly that the ampere turns caused by the winding 6 are no longer compensated for by those of the winding 8. The consequence of this is a strong excitation of the differential converter 7, which in turn induces a voltage in the winding 11 of the differential converter 7, so that the relay 13 responds via the winding 12. The load resistor 15 is connected in parallel to the load 10 in series with the holding winding 14 of the relay 13 , so that the breakover oscillations are extinguished. In order to prevent the relay 13 from being de-energized before the load resistor 15 reaches a sufficiently high value, the relay 13 is held by the damping current via the holding winding 14 until the load resistor 15, due to its characteristic, has the current so far reduces the fact that the holding winding 14 can no longer keep the relay 13 energized and thus switches off the load resistor 15 again.