DE1068808B - Schutzanordnung gegen bei Kippschwingungen auftretende Lber spannungen m Spannungswandlern ms besondere kapazitiven Spannungswand lern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 21 e 33

INTERNAT. KL. G Ol Γ

PATENTAMT

S61097VIIIc/21e

ANMELDETAG: 22. DEZEMBER 1958

BEKANNTMACHUNG
DEB ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 12. NOVEMBER 1959

Zur Vermeidung bzw. Dämpfung von Kippschwingungen bei Wandlern ist es bekannt, so abgestimmte und damit frequenzabhängige Schaltelemente zu verwenden, daß diese für, die Betriebsfrequenz eine zu vernachlässigende Bürde des Wandlers und unter- oder oberhalb der Betriebsfrequenz eine erhebliche Dämpfung darstellen. Mit zunehmender Dämpfung ergibt sich allerdings eine nicht mehr zu vernachlässigende Verfälschung des Übersetzungsverhältnisses infolge der Änderung desselben für die dritte, fünfte usw. Oberwelle, was auch durch teilweise angewendete Kompensationsschaltungen nicht ausreichend berichtigt werden kann.

Weiterhin ist es bekannt, zur Lösung der obigen Aufgabe Induktivitäten mit einem scharfen Knick in der Magnetisierungskennlinie zu verwenden, die im Nennbetrieb im geraden Teil der Kennlinie arbeiten, also für den Wandler keine wesentliche Bürde darstellen, dagegen bei den bei Kippschwingungen auftretenden Überspannungen auf Grund ihres Sättigungsverhaltens als zusätzliche Belastung wirken. Zur Kompensation der Stromaufnahme einer solchen Induktivität im Nennbetrieb hat man zu dieser einen Kondensator parallel geschaltet.

Die Erfindung geht einen anderen Weg, der weitestgehende Frequenzunabhängigkeit gewährleistet. Sie beruht auf dem Gedanken, das verschiedene Verhalten zweier Induktivitäten, z. B. der Resonanzdrossel und des induktiven Spannungswandlers, im Überspannungsbereich zur Erzielung einer wirksamen Zusatzbürde auszunutzen.

Die Schutzanordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch den den induktiven Wandler durchfließenden Strom magnetisierbare Eisenwege, die zwei gegeneinandergeschaltete \¥icklungen aufweisen, vorgesehen sind, z. B. zwei Schenkelkerne oder ein Mantelkern des induktiven Wandlerteils bzw. einer im Zwischenkreis eines kapazitiven Wandlers liegenden Drossel (z.B. Resonanzdrossel), und daß für diese Eisenwege Magnetmaterial mit derart voneinander verschiedenen magnetischen Eigenschaften gewählt und/oder Luftspalte bzw. magnetische Nebenschlüsse derart angeordnet sind, daß erst bei Überspannungen, die den etwa 1,2fachen Wert der Nennspannung überschreiten, zwischen den beiden Wicklungen eine Differenzspannung entsteht, die zusammen mit dem Widerstand der gegeneinandergeschalteten Wicklungen eine zusätzliche Bürde für den Wandler ergibt.

In der Fig. 1 sind zur Erläuterung der Schutzanordnung gemäß der Erfindung zwei Kerne, nämlich K₁ und K₂, gezeigt, die mittels der Primärwicklung P des induktiven Wandlers Sp_w magnetisiert werden; der Wicklung 5" wird die Sekundärspannung für Schutzanordnung

gegen bei Kippschwingungen auftretende Überspannungen in Spannungswandlern, insbesondere kapazitiven

Spannungswandlern

Anmelder: Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München, München 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Hans Klingler, Hamburg, ist als Erfinder genannt worden

die Bürde B entnommen. Die Kerne K₁ und K₂ sind in ihren magnetischen Daten so gewählt, daß ihr Verhalten bis zur etwa l,2fachen Nennspannung (U_n) nahezu gleich ist. Dieses magnetische Verhalten läßt sich dadurch erreichen, daß für die beiden Kerne verschiedene Magnetmaterialien verwendet werden oder/ und durch die Anordnung von Luftspalten oder anderen magnetischen Nebenschlüssen die gewünschte Charakteristik erreicht wird. Eine zusätzliche Beeinflussung ist auch durch Verwendung einer zusätzlichen spannungs-, strom- oder frequenzabhängigen Bürde in einem der Kreise möglich.

In der Fig. 2 ist der Verlauf der magnetischen Induktion B₁ und B₂ der beiden Kerne in Abhängigkeit vom Magnetisierungsstrom I μ durch gestrichelte Kurven dargestellt.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, sind auf die Kerne K₁ und K₂ die Wicklungen W₁ und W₂ aufgebracht, die so bemessen sind, daß bei ihrer Gegeneinanderschaltung gemäß den beiden ausgezogenen Kurven U₁ und U₂ in Fig. 2 keine Differenzspannung im Nennbetrieb (— l,2fach U_n) auftritt. Kleine nicht zu vermeidende Flußdifferenzen bzw. daraus resultierende Spannungsdifferenzen sind durch zwei gegeneinandergeschaltete Gleichrichter wirkungslos gemacht. Wie weiterhin aus der Fig. 2 zu ersehen ist, entsteht im Überspannungsbereich zwischen den beiden Wicklungen W₁ und W₂ eine Differenzspannung, durch die zusammen mit dem Widerstand der gegeneinandergeschalteten Wicklungen eine zusätzliche Bürde zum Schutz gegen bei Kippschwingungen auf tretende Überspannungen gegeben ist. Diese eben im Prinzip an Hand der Fig. 1 geschilderte Schutzanordnung kann

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bei kapazitiven Spannungswandlern in der aus der Fig. 3 ersichtlichen Weise zum Einsatz kommen. Für den an den kapazitiven Spannungsteiler angeschlossenen induktiven Wandler im Zwischenkreis ist ein Mantelkern verwendet, dessen Mittelschenkel die Primärwicklung P und die Sekundärwicklung 6' trägt, während die beiden gegeneinandergeschalteten Wicklungen W₁ und W₂ auf je einem Außenschenkel aufgebracht sind. Der eine Außenschenkel weist einen Luftspalt auf, wodurch das gewünschte verschiedene magnetische Verhalten erzielt ist. Die gleiche Wirkung wird auch dann erreicht, wenn z. B. zwei Schenkelkerne, einer mit und einer ohne Luftspalt, verwendet werden.

Die Schutzanordnung gemäß der Erfindung kann auch gemäß der Fig. 4 ausgebildet sein. Hier ist die Resonanzdrossel Dr mit zwei Kernen verschiedenen magnetischen Verhaltens (z. B. mit und ohne Luftspalt) ausgerüstet. Auf diese Kerne sind die beiden Wicklungen W₁ und W_% aufgebracht. Beide Wicklungen sind auch hier gegeneinandergeschaltet, wobei im Nennbereich die Resonanzdrossel Dr lediglich als Drossel wirkt, während sie im Überspannungsbereich als transformatorische Belastung wirksam ist. Selbstverständlich könnte man auch die Resonanzdrossel Dr mit einem Mantelkern ausrüsten, dessen einer Schenkel einen Luftspalt aufweist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schutzanordnung gegen bei Kippschwingungen auftretende Überspannungen in Spannungswandlern, insbesondere kapazitiven Spannungswandlern, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch den den induktiven Wandler durchfließenden Strom magnetisierbare Eisenwege, die zwei gegeneinandergeschaltete Wicklungen aufweisen, vorgesehen sind, z. B. zwei Schenkelkerne oder ein Mantelkern des induktiven Wandlerteils bzw. einer im Zwischenkreis eines kapazitiven Wandlers liegenden Drossel (z.B. Resonanzdrossel), und daß für diese Eisenwege Magnetmaterial mit derart voneinander verschiedenen magnetischen Eigenschaften, gewählt und/oder Luftspalte bzw. magnetische Nebenschlüsse derart angeordnet sind, daß erst bei Überspannungen, die den etwa l,2fachen Wert der Nennspannung überschreiten, zwischen den beiden Wicklungen eine Differenzspannung entsteht, die zusammen mit dem Widerstand der gegeneinandergeschalteten Wicklungen eine zusätzliche Bürde für den Wandler ergibt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen