DE1125070B - Schutzschaltung fuer kapazitive Spannungswandler - Google Patents

Description

• Schutzschaltung für kapazitive Spannungswandler Bei kapazitiven Spannungswandlern, welche aus einem kapazitiven Spannungsteiler und einem induktiven Zwischenkreis mit Zwischenspannungswandler 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 nichtlineares Schaltungsglied in Form des induktiven Zwischenspannungswandlers vorhanden ist. Die Kippschwingungen treten dann auf, wenn die Induktion des Zwischenspannungswandlers infolge der vorerwähnten Schaltvorgänge in das Sättigungsgebiet des Eisens hineinkommt. Mit dem Auftreten dieser Kippschwingungen und der damit verbundenen Sättigung des Eisenkernes sind erhöhte Magnetisierungsströme in der Primärwicklung des Wandlers verknüpft.
• Auf Grund dieser Erkenntnis ist die Schutzschaltung gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß mit der Primärwicklung und der Sekundärwicklung des Zwischenspannungswandlers je eine Wicklung eines Differentialwandlers oder eine Wicklung jeweils eines von zwei in Differentialschaltung betriebenen Hilfswandlern in Reihe geschaltet ist, wobei ein Widerstand, der infolge eines bei Auftreten von Kippschwingungen erhöhten Magnetisierungsstromes im Zwischenkreis unter dem Einfluß einer in einer weiteren Wicklung des Differentialwandlers induzierten oder einer der Differentialschaltung der Hilfswandler entnommenen Spannung steht, als Dämpfungswiderstand wirkt.
• Eine vorübergehende Einschaltung von Dämpfungswiderständen zum Schutz gegen Kippschwingungen ist bereits bekannt, und zwar erfolgt dies beispielsweise dadurch, daß bei Auftreten von unterfrequenten Kippschwingungen ihrenScheinwiderstand ändernde Schaltglieder den Dämpfungswiderstand wirksam werden lassen.
• Es ist eine Schutzschaltung vorgeschlagen worden, die zum Schutz gegen bei Kippschwingungen auftretende Überspannungen in Spannungswandlern, und zwar insbesondere kapazitiven Spannungswandlern, Verwendung finden ,soll. Diese Anordnung enthält zwei durch den den induktiven Wandler durchfließenden Strom magnetisierbare Eisenwege, die zwei gegeneinandergeschaltete Wicklungen aufweisen. Diese Eisenwege sind beispielsweise zwei Schenkelkerne oder ein Mantelkern des induktiven Wandlerteiles bzw. einer im Zwischenkreis eines kapazitiven Wandlers liegenden Drossel, beispielsweise der Resonanzdrossel. Für diese Eisenwege soll Magnetmaterial mit derart voneinander verschiedenen magnetischen Eigenschaften gewählt und/oder sollen Luftspalte bzw. magnetische Nebenschlüsse derart angeordnet sein, daß erst bei Überspannungen, die den etwa 1,2fachen Wert der Nennspannung überschreiten, zwischen den beiden Wicklungen eine Differenzspannung entsteht. Zusammen mit dem Widerstand der gegeneinandergeschalteten Wicklungen ergibt die Differenzspannung eine zusätzliche Bürde für den Wandler.
• Bei dieser vorgeschlagenen Anordnung wird also die Gegenläufigkeit der beiden Flüsse durch gegeneinandergeschaltete Wicklungen erreicht, und die erforderliche Differenz der Flüsse ergibt sich allein durch die unterschiedlichen Eigenschaften der beiden den gegeneinandergeschalteten Wicklungen zugeordneten Eisenwege.
• Demgegenüber geht die Erfindung einen anderen Weg, indem sie die vorübergehende Einschaltung eines Dämpfungswiderstandes nicht von der Frequenzänderung, sondern von der Änderung des Magnetisierungsstromes im Zwischenkreis abhängig macht.
• In der Fig. 1 ist ein Schaltungsbeispiel für eine Schutzschaltung gemäß der Erfindung dargestellt, bei der ein Differentialwandler zur vorübergehenden Einschaltung eines Dämpfungswiderstandes verwendet wird. Der kapazitive Spannungswandler besteht in bekannter Weise aus dem kapazitiven Spannungsteiler Ci/Cz und dem Zwischenkreis, der die ResonanzdrosselL und den ZwischenspannungswandlerTr enthält. In Reihe mit der Primärwicklung des Zwischenspannungswandlers Tr ist die Wicklung W1 des Differentialwandlers K und in Reihe mit der Sekundärwicklung des Zwischenspannungswandlers Tr die Wicklung W2 des Differentialwandlers K in Reihe geschaltet. Die Bürde des Meßkreises ist durch den Widerstand R1 gegeben. Der Differentialwandler K besitzt noch als dritte Wicklung die Wicklung W3, an die der Dämpfungswiderstand R2 angeschlossen ist. Im normalen Betriebsfall heben sich die durch die Wicklung W1 und die Wicklung W2 fließenden Ströme bezüglich der Amperewindungen gegenseitig auf. Durch die Wicklung W1 fließt außerdem der im normalen Betriebszustand sehr geringe Magnetisierungsstrom für den Kern des Zwischenspannungswandlers Tr, der in dem Kern des Differentialwandlers K eine dementsprechend geringe Induktion hervorruft. Der Dämpfungswiderstand R., erhöht dann praktisch nicht den Innenwiderstand des kapazitiven Spannungswandlers.
• Im Zustand der Ferroresonanz steigt der Magnetisierungsstrom des Zwischenspannungswandlers Tr und demzufolge der Strom durch die Wicklung W1 des Differentialwandlers K so stark an, daß die durch die Wicklung W1 des Differentialwandlers K hervorgerufenen Amperewindungen nicht mehr durch die der Wicklung W2 des Differentialwandlers K kompensiert werden. Dadurch erfolgt eine starke Erregung des Differentialwandlers K, die eine Spannung in der Wicklung W3 des Differentialwandlers K induziert. Der somit von Strom durchflossene Dämpfungswiderstand R2 erhöht dann den Innenwiderstand des kapazitiven Wandlers erheblich.
• In der Fig. 2 ist die Verwendung zweier in Differentialschaltung betriebener Hilfswandler T1 und T, gezeigt, die aus der in der Fig. 2 ersichtlichen Weise an Stelle des Differentialwandlers K der Fig.1 in Reihe mit dem Zwischenspannungswandler Tr eingeschaltet .sind. Bei diesem Beispiel wird bei Auftreten eines erhöhten Magnetisierungsstromes aus der Differentialschaltung eine Spannung entnommen, so daß der somit von Strom durchflossene Dämpfungswiderstand R2 den Innenwiderstand des kapazitiven Wandlers erheblich erhöht.
• Der Dämpfungswiderstand R2 kann, wie dies bei Schutzschaltungen an sich bekannt ist, ein vom Strom abhängiger Widerstand sein.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schutzschaltung für kapazitive Spannungswandler, die sich aus einem kapazitiven Spannungsteiler und einem induktiven Zwischenkreis mit Zwischenspannungswandler zusammensetzen; wobei zum Schutz gegen Kippschwingungen ein Dämpfungswiderstand zeitweise wirksam wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Primärwicklung und der Sekundärwicklung des Zwischenspannungswandlers je eine Wicklung eines Differentialwandlers oder eine Wicklung jeweils eines von zwei in Differentialschaltung betriebenen Hilfswandlern in Reihe geschaltet ist, wobei ein Widerstand, der infolge eines bei Auftreten von Kippschwingungen erhöhten Magnetisierungsstromes im Zwischenkreis unter dem Einfluß einer in einer weiteren Wicklung des Differentialwandlers induzierten oder einer der Differentialschaltung der Hilfswandler entnommenen Spannung steht, als Dämpfungswiderstand wirkt.
2. 2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungswiderstand ein stromabhängiger Widerstand ist. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1068 808.