DE1269719B - Kapazitiver Spannungswandler mit einer Schutzeinrichtung gegen Kippschwingungen, insbesondere fuer Netzschutzzwecke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOIr

Deutsche Kl.: 21 e - 33

Nummer: 1269 719

Aktenzeichen: P 12 69 719.7-35

Anmeldetag: 10. November 1960

Auslegetag: 6. Juni 1968

Die Hauptpatentanmeldung M 33510IX d/21 e (deutsche Auslegeschrift 1055 681) bezieht sich auf einen kapazitiven Spannungswandler, bestehend aus kapazitivem Spannungsteiler und angeschlossenem induktivem Mittelspannungskreis, welch letzterer einen Transformator, eventuell eine diesem vorgeschaltete Drossel, sowie eine Schutzeinrichtung gegen Kippschwingungen infolge Ferroresonanz enthält.

Ein Beispiel eines solchen Spannungswandlers ist in der F i g. 1 schematisch dargestellt. An seinem kapazitiven Spannungsteiler C₁, C₂ ist der schon erwähnte induktive Mittelspannungskreis angeschlossen, welcher hier aus der DrOSSeISpUIeL₁, dem Transformator T und der Schutzeinrichtung Z₁, Z₂, F gegen Kippschwingungen infolge Ferroresonanz (bei Nennfrequenz und bei Unterharmonischen) besteht. Wie in den Fig. 1 und 2 der Hauptpatentanmeldung bereits gezeigt, können ebenfalls andere Anordnungen der Impedanzen Z₁ und Z₂ getroffen sein.

Im Zusammenwirken der eisenhaltigen Induktivitäten mit den Kapazitäten der nicht mit der erwähnten Schutzeinrichtung Z₁, Z₂, F ausgerüsteten kapazitiven Spannungswandler können stationäre Schwingungserscheinungen auftreten, welche unter dem Begriff der Ferroresonanz bekannt sind. Diese Schwingungserscheinungen werden angefacht durch Schaltvorgänge im Netz oder durch Unterbrechung eines Kurzschlusses auf der Sekundärseite des Transformators. Die Frequenz der auftretenden Schwingungen ist gleich der aufgedrückten Netzfrequenz oder kleiner.

Um Schwingungserscheinungen kleinerer Frequenz als die Netzfrequenz, welche unter den Begriff von Unterschwingungsresonanz bekannt sind, zu vermeiden, enthält die Schutzeinrichtung gemäß der Hauptpatentanmeldung eine Impedanz Z₂, die derart dimensioniert ist, daß sie für die Netzfrequenz praktisch rein ohmisch und für kleinere Frequenzen induktiv wirkt, so daß die Anfachung der Unterschwingungsresonanzen nicht mehr möglich ist, d. h., daß diese Impedanz Z₂ aus einem Parallelschwingkreis besteht, dessen Resonanzfrequenz gleich der Netzfrequenz ist, so daß sie für diese Netzfrequenz einen hohen praktisch rein ohmschen Widerstand und somit eine kleine Belastung des Wandlers darstellt. Diese Impedanz Z₂ wirkt dann für kleinere Frequenzen so induktiv, daß die tiefste Resonanzfrequenz des gesamten kapazitiven Spannungswandlers, d. h. der Serienschaltung der resultierenden Kapazität C₁ + C₂ mit der Drossel L₁ und der resultierenden Impedanz der Parallelschaltung der Bürde des Wandlers und der Impedanz Z₂, und zwar unabhängig von dem Sättigungszustand der Bürde, größer als ein Drittel Kapazitiver Spannungswandler mit einer
Schutzeinrichtung gegen Kippschwingungen,
insbesondere für Netzschutzzwecke

Zusatz zur Anmeldung: M 33510IX d/21 e-Auslegeschrift: 1055 681

Anmelder:

Micafil A. G., Zürich (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

8000 München, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Georges-Albert Gertsch, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 25. November 1959 (81087)

der Netzfrequenz ist, so daß die Anfachung der Unterschwingungsresonanzen nicht mehr möglich ist.

Eine derart dimensionierte Impedanz Z₂ verhindert einwandfrei die stationäre Unterschwingungsresonanz und hat sich somit beim kapazitiven Spannungswandler für Meßzwecke bestens bewährt.

Es hat sich nun gezeigt, daß eine derart dimensionierte Impedanz beim Wandler für Schutzzwecke nicht sehr geeignet ist, da sie zu verhältnismäßig lange anhaltenden Ausgleichsvorgängen führt, welche zu Fehlauslösungen der an die Wandler angeschlossenen Netzschutzrelais führen können.

Es ist weiterhin bekannt, daß sich auch spannungsabhängige ohmsche Widerstände allein zum Zweck des Ferroresonanzschutzes verwenden lassen. Diese Möglichkeit ist jedoch mit dem Nachteil einer thermischen Überlastung des Widerstandes verbunden (deutsche Auslegeschrift 1055120, Spalte 2, Zeile 52 ff.).

Die Erfindung geht aus von einem kapazitiven Spannungswandler mit einer Schutzeinrichtung gegen Kippschwingungen, insbesondere für Netzschutzzwecke nach der Hauptpatentanmeldung, bei dem die Schutzeinrichtung zur Vermeidung von Kippschwingungen, deren Frequenz kleiner ist als die Netzfrequenz, eine Impedanz aufweist, die derart dimensio-

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niert ist, daß sie für die Netzfrequenz praktisch ohmisch und für kleinere Frequenzen induktiv wirkt.

Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß der Impedanz eine zusätzliche bei kapazitiven Spannungswandlern zur Unterdrückung von Kippschwingungen an sich bekannte Impedanz solcher Bemessung vorgeschaltet ist, daß sie für hohe Spannungen einen kleinen Impedanzwert und für kleine Spannungen einen hohen Impedanzwert aufweist.

Hierdurch wird der bei der zuletzt erwähnten bekannten Schaltung auftretende Nachteil der Überlastung des dort allein vorhandenen spannungsabhängigen Widerstandes vermieden.

Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden an Hand der F i g. 2 der Zeichnung erläutert.

Die erste Ausführungsform der Erfindung besteht darin, als diejenige Impedanz, die der auch schon bei der Hauptpatentanmeldung vorhandenen und für die Netzfrequenz praktisch ohmisch und für kleinere ao Frequenzen induktiv wirkende Impedanz vorgeschaltet ist, einen ohmschen spannungsabhängigen Widerstand zu verwenden.

Diese Schaltung ist in Fig. 2 veranschaulicht, in welcher die Kondensatoren C₁ und C₂, die Drossel L₁, der Transformator T und die Impedanzen Z₁ und Z₂ mit der in F i g. 1 dargestellten Schaltung nach der Hauptpatentanmeldung übereinstimmen. Mit der Impedanz Z₂, welche gemäß der Hauptpatentanmeldung für die Netzfrequenz praktisch ohmisch und für kleinere Frequenzen induktiv sein soll, ist ein ohmscher spannungsabhängiger Widerstand R in Reihe geschaltet, während die ausgezogen gezeichnete Impedanz Z₃ und die punktiert gezeichnete Impedanz Z₃ für diese Ausführungsform wegzudenken sind. Der ohmsche spannungsabhängige Widerstand R stellt also bei dieser Ausführungsform die zusätzliche Impedanz dar, welche der auch schon in der Hauptpatentanmeldung vorhandenen Impedanz Z₂ vorgeschaltet ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform soll die gemäß der Erfindung der Impedanz Z₂ vorzuschaltende zusätzliche Impedanz aus der Serienschaltung eines spannungsunabhängigen Widerstandest und eines spannungsabhängigen Widerstandes Z₃ bestehen, während die punktiert gezeichnete Impedanz Z₃ in F i g. 2 wegzudenken ist.

Bei der dritten Ausführungsform besteht die der Impedanz Z₂ vorzuschaltende Impedanz aus der Parallelschaltung eines spannungsunabhängigen Widerstandes R und eines spannungsabhängigen Widerstandes Z₃, welcher letztere in F i g. 2 punktiert dargestellt ist, während die ausgezogen gezeichnete ImpedanzZ₃ in Fig. 2 wegzudenken ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kapazitiver Spannungswandler mit einer Schutzeinrichtung gegen Kippschwingungen, insbesondere für Netzschutzzwecke, nach Patentanmeldung M 33510 IXd/21e (deutsche Auslegeschrift 1055 681) bei dem die Schutzeinrichtung zur Vermeidung von Kippschwingungen, deren Frequenz kleiner ist als die Netzfrequenz, eine Impedanz aufweist, die derart dimensioniert ist, daß sie für die Netzfrequenz praktisch ohmisch und für kleinere Frequenzen induktiv wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanz (Z₂) eine zusätzliche, bei kapazitiven Spannungswandlern zur Unterdrückung von Kippschwingungen an sich bekannte Impedanz solcher Bemessung vorgeschaltet ist, daß sie für hohe Spannungen einen kleinen Impedanzwert und für kleine Spannungen einen hohen Impedanzwert aufweist.

2. Kapazitiver Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschaltete Impedanz aus einem ohmschen spannungsabhängigen Widerstand (R) besteht.

3. Kapazitiver Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschaltete Impedanz aus der Serienschaltung eines spannungsunabhängigen Widerstandes (R) und eines spannungsabhängigen Widerstandes (Z₃) besteht.

4. Kapazitiver Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschaltete Impedanz aus der Parallelschaltung eines spannungsunabhängigen Widerstandes (R) und eines spannungsabhängigen Widerstandes (Z₃) besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 055 120.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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