CH295420A - Kapazitiver Spannungswandler. - Google Patents

Description

      Kapazitiver        Spannungswandler.       Bei     kapazitiven    Spannungswandlern, be  stehend aus einem     kapazitiven        Spannungs-          teiler    und einem an diesen angeschlossenen  induktiven     Mittelspannungskreis,    der seiner  seits wieder aus Drossel und     Zwischenspan-          nungswandler    besteht,

   sind die Kapazitäten  des     Spannungsteilerkreises    einerseits und die       Induktivitäten    der Drossel und des     Zwischen-          spannimgswandlers    anderseits auf Grund  wellenresonanz (Nennfrequenz) abgestimmt.

    Bei höheren     Frequenzen    kann nun zwischen  der Eigenkapazität des     Zwischenspannungs-          wandlers    und der     Induktivität    der Drossel  spule oder umgekehrt zwischen der Kapazität  der Drossel und der     Induktivität    des     Zwi-          schenspannungswandlers    Resonanz entstehen,  die zu gefährlichen Überspannungen an die  sen Teilen führt, welche nur für den auf sie  entfallenden Spannungsanteil an der gesamten  Betriebsspannung isoliert sind.

   Die gleiche  Gefahr besteht auch,     wenn    im Betrieb Stoss  spannungen, Wanderwellen sowie Schwin  gungsvorgänge infolge     Netzoberwellen    oder       Abschaltschwingungen    auftreten.  



  Aufgabe der Erfindung ist es, den     Wand-          ler    gegen solche Überspannungen spannungs  sicher auszubilden. Diese Aufgabe wird da  durch gelöst, dass die     Parallelresonanzkreise,     welche einerseits aus den     Induktivitäten    und  den Kapazitäten der Drossel sowie der mit  ihr verbundenen Schaltelemente und ander  seits aus den     Induktivitäten    und den Eigen  kapazitäten des     Zwisehenspannungswandlers       sowie der mit diesem verbundenen Schaltele  mente gebildet werden, auf gleiche     Resonanz-          frequenz    und gleichen     Dämpfungsgrad    abge  stimmt sind,

   so dass die Spannungsverteilung  an Drossel und     Zwischenspannungswandler     bei allen Frequenzen und beim Auftreten von  Stoss- und 'Wanderwellen praktisch stets der       betriebsfrequenten        Spannungsverteilung    ent  spricht. Auf diese Weise werden alle Teile,  insbesondere diejenigen, die nur für betriebs  mässig kleine     Spannung    isoliert sind, vor ge  fährlichen Überspannungen geschützt. Zu  diesem Zwecke können im     Mittelspannungs-          kreis    zu der Drossel und zu dem     Zwischen-          spannungswandler    Kapazitäten parallel ge  schaltet sein.  



  Mit Vorteil wird die     Abgleichung    auf  Parallelresonanz so     vorgenommen,    dass der  aus den     Induktivitäten    und den Eigenkapazi  täten der Drossel gebildete Parallelresonanz  kreis durch eine zu der Drossel parallel ge  schaltete Kapazität auf die     Resonanzfrequenz     und den     Dämpfungsgrad    des durch die     In-          duktivitäten    und die     Eigenkapazitäten    des       Zwischenspannungswandlers    gebildeten Par  allelresonanzkreis abgestimmt wird.  



       Fig.    1 zeigt einen     kapazitiven    Spannungs  wandler ohne die erfindungsgemässe Ausbil  dung des     Mittelspannungskreises.    Mit     Sp    ist  der     kapazitive        Spannungsteiler    bezeichnet,  welcher der Einfachheit halber nur die beiden  Kapazitäten     C1    und C2 enthaltend darge  stellt ist. Der aus der Drossel     Dr    und dem           Zwischenspannungswandler    W bestehende       Mittelspannungskreis    ist an den     Kondensator     C2 angeschlossen.

   Punktiert sind die dabei  auftretenden Kapazitäten angedeutet.     C3     stellt die Eingangskapazität, C4 die Durch  gangskapazität,     C5    die Ausgangskapazität der  Drossel     Dr    dar.     C6    verkörpert die Eingangs  und Durchgangskapazität des     Zwischenspan-          nimgswandlers    W. Die angedeutete Kapazi  tätsverteilung ist die Ursache, dass bei Re  sonanzerscheinungen infolge zunehmender  Frequenz an den beiden Teilgliedern unzu  lässig hohe Überspannungen auftreten kön  nen.  



       Fig.    2 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei  welcher dieser Nachteil vermieden ist. Hier  sind parallel zu der Drossel     Dr    und zur     Hoch-          spannungswicklung    des     Zwischenspannungs-          wandlers    W die Kondensatoren     C7        und        C$     geschaltet. Der Kondensator     C7    wird bei den  in der Regel vorliegenden elektrischen Wer  ten der Kapazität und     Induktivität    der bei  den Schaltglieder gross sein im Verhältnis  zum Kondensator C8.

   Häufig     wird    es daher  auch genügen, nur     einen    zusätzlichen Kon  densator     C7    parallel zur Drossel     Dr    zu legen,  während als     Parallelkapazität    zum     Zwischen-          spannungswandler    W dessen Eigenkapazität  dient. Im übrigen wird man den Zwischen  spannungswandler hinsichtlich seiner Eigen  kapazität (Durchgangskapazität) nach     Mög-          lichkeit    kapazitätsarm ausbilden, um den zu  sätzlichen Aufwand zu verringern.  



  Ein weiteres     Ausführungsbeispiel    der Er  findung zeigt     Fig.    3. In dieser sind die Wick  lungen der Drosselspule     Dr    und des     Zwischen-          spannungswandlers    W als     LagenwicklLmgen     angedeutet.

   Damit der parallel zur Drossel  spule     Dr    zu schaltende zusätzliche Konden  sator     C7    noch kleiner gehalten werden kann,  sind an den     Hochspannungswicklungen    der  Drossel     Dr    und des     Zwischenspannungswand-          lers        W    und an der dazwischen liegenden Lei  tung Metallschirme     S    vorgesehen, welche die  Kapazitäten dieser Teile gegen Erde abfan  gen     und    durch entsprechenden     Anschluss    am       Anfang    der Drossel     Dr    parallel zu dieser  schalten.

      Um die Ausbildung von Resonanzerschei  nungen zu     verhindern,    wird man     zweckmässi-          gerweise    sämtliche Kondensatoren des gesam  ten     kapazitiven    Spannungswandlers in sich  durch entsprechende Bemessung der Folien       und    durch Wahl des     Folienmaterials    sowie  des Aufbaues     schwingungsfrei    (aperiodisch  gedämpft) ausbilden. Soweit dies beispiels  weise     für    die durch Schirme gebildeten Ka  pazitäten praktisch nicht möglich ist, werden  diese durch zusätzliche Widerstände     aperi-          odisch    gedämpft.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kapazitiver Spannungswandler, bestehend aus kapazitivem Spannungsteiler und ange schlossenem induktiven Mittelspannungskreis, der seinerseits aus Drossel und Zwischenspan- nungswandler besteht;

   wobei die Kapazität des Spannungsteilers einerseits und die Induktivi- täten der Drossel und des Zwischenspan- nungswandlers anderseits auf Grundwellen resonanz (Nennfrequenz) abgestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelreso- nanzkreise,

   welche einerseits aus den Induk- tivitäten und den Kapazitäten der Drossel so wie der mit -ihr verbundenen Schaltelemente und anderseits aus den Induktivitäten und den Eigenkapazitäten des Zwischenspannungs- wandlers sowie der mit diesem verbundenen Schaltelemente gebildet werden, auf gleiche Resonanzfrequenz Lind gleichen Dämpfungs- grad abgestimmt sind,

   so dass die Spannungs verteilung an Drossel und Zwischenspan- nitn.gswandler bei allen Frequenzen und beim Auftreten von Stoss- und Wanderwellen prak tisch stets der betriebsfrequenten Spannungs verteilung entspricht. UNTERANSPRÜCHE 1. Spannungswandler nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Drossel und zu dem Zwischenspannungswand- ler Kapazitäten parallel geschaltet sind. 2.

   Spannungswandler nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der aus den Induktivitäten und den Eigenkapazitäten der Drossel gebildete Parallelresonanzkreis durch eine zu der Drossel parallel geschaltete Kapazität auf die Resonanzfrequenz und den Dämpfungsgrad des durch die Induktivitäten und die Eigenkapazitäten des Zwischenspan- nungswandlers gebildeten Parallelresonanz kreis abgestimmt ist. 3.

   Spannungswandler nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass durch zusätzliche Metallschirme an den Hochspan nungswicklungen der Drossel und des Zwi- schenspannungswandlers die nach aussen (Erde) wirksamen Kapazitäten abgefangen und durch entsprechende Schaltung der Schirme zu Parallelkapazitäten zur Drossel gemacht sind. 4. Spannungswandler nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwi- schenspannungswandler hinsichtlich seiner Durchgangskapazität kapazitätsarm aufgebaut ist. 5.

   Spannungswandler nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass sämt liche Kondensatoren in sich durch entspre chende Bemessung der Folien und durch Wahl des Folienmaterials sowie des Aufbaues schwingungsfrei (aperiodisch gedämpft) aus gebildet sind. 6. Spannungswandler nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente, deren Kapazitäten praktisch nicht durch Bemessung in sich aperiodisch ausgebildet werden können, durch zusätzliche Widerstände aperiodisch gedämpft sind.