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Einrichtung für die Untersuchung und Prüfung von Hochspannungsgeräten
Für
die Untersuchung und Prüfung von Hochspannungsgeräten, wie Überspannungsableitern,
Isolatoren, Durchführungen, Kabeln usw., ist es vorteilhaft, die durch Blitzschläge
hervorgerufenen elektrischen Beanspruchungen künstlich nachahmen zu können. Es kommt
dabei darauf an, einen sehr hohen Spannungsstoß und unmittelbar im Anschluß daran
einen sehr starken, kurzzeitig fließenden Strom, der möglichst schnell seinen Höchstwert
erreichen und dann aperiodisch abklingen soll, herzustellen. Zur Herstellung des
Spannungsstoßes kann man in bekannter Weise eine Batterie von Kondensatoren verwenden,
die in Parallelschaltung aufgeladen und danach in Reihenschaltung entladen werden.
Der Energieinhalt eines solchen Spannungsstoßgenerators ist jedoch sehr gering.
Zur Erzeugung starker Stromstöße bedient man sich in bekannter Weise einer Batterie
aus parallel geschalteten Kondensatoren. Diese besitzen einen sehr großen Energieinhalt,
aber nur eineverhältnismäßiggeringe Spannung. Es wurde nun bereits vorgeschlagen,
zwecks Nachahmung von Blitzströmen eine solche Spannungsstoßbatterie und eine Stromstoßbatterie
in der Weise zusammenarbeiten zu lassen, daß die Entladung der Spannungsstoßbatterie
gleichzeitig zur Einleitung der Entladung der Stromstoßbatterie über eine für beide
Batterien gemeinsame Prüfstrecke benutzt wird. Dabei sind naturgemäß
Prüfstrecke
und Stromstoßlbatterie,parallel miteinander zu der Spannungsstoßbatterie in Reihe
ange ordnet. Der Entladungsweg der Spannungsstoßbatterie soll aber von der Stromstoßbatterie
zunächst vollständig getrennt sein, um zu verhindern, daß die gesamte Energie der
Spannungsstoßbatterie in die Stromstoßbatterie abgeleitet wird; erst nach überschlag
der für beide Batterien gemeinsamen Prüfstrecke soll der Entladungsstromkreis der
Stromstoß batterie geschlossen werden, wodurch deren Entladung über die Prüfstrecke
eingeleitet wird. Als selbsttätiges Schaltelement dient hierbei ein äußerst dünner
Widerstandsdraht (sogenannter Mikrosekundenschalter). Dieser Widerstandsdraht stellt
für den Spannungsstoß einen praktisch unüherwindlichen Widerstand dar. Er wird jedoch
sofort, nachdem der Spannungsstoß die Prüfstrecke überschlagen hat, durch den Entladungsstrom
der Stromstoßbatterie zum Verdampfen gebracht, worauf die weitere Entladung der
,Stromstoßbatterie über den dabei gebildeten Lichtbogen und den Überschlaglichtbogen
an der Prüfstrecke nachfließen kann.
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Die Erfindung betrifft eine andere noch einfachere Anordnung für
das Zusammenarbeiten eines Spannungsstoßgenerators und eines Stromstoßgenerators.
Sie beruht auf der durch zufällige Beobachtung gewonnenen Erkenntnis, daß man parallel
geschaltete Funkenstrecken durch Beanspruchen mit einer im Vergleich zu ihrer Überschlagspannung
hohen Stoß spannung, d. h. durch sogenanntes Uberschießen, ohne weiteres zum gleichzeitigen
Ansprechen bringen kann. Diese Erkenntnis wird erfindungsgemäß in der Weise nutzbar
gemacht, daß die Prüfstrecke und eine zusätzliche Luftfunkenstrecke parallel zueinander
im Entladungskreis der Spannungsstoßhatterie und in Reihe miteinander im EntladuDgskreis
der Stromstoß batterie angeordnet werden.
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Im folgenden sind die Erfindungsmerkmale und ihre Vorteile im einzelnen
an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben und erläutert In Fig. I der schematischen
Zeichnungen ist X die Spannungsstoßbatterie, Y die Stromstoßbatterie. a ist die
beiden Batterien gemeinsame Prüfstrecke, an welcher der zu untersuchende Gegenstand
ange ordnet wird, b die parallel dazu liegende zusätzliche Funkenstrecke. Die aufgeladene
Stromstoßbatterie Y vermag infolge ihrer geringen Spannung die Funkenstrecken a,
b nicht zu überschlagen.
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Werden diese aber mittels der Spannungsstoßbatterie überschossen und
auf diese Weise gleichzeitig durch Lichtbögen überbrückt, so kann sich über den
auf diese Weise hergestellten Strompfad der Stromstoß aus der Batterie Y entladen.
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Eine solche Anordnung hat vor allem den Vorzug außerordentlicher
Einfachheit, da bei ihr Mikrosekundenschalter oder irgendwelche sonstigen nach jedem
Prüfvorgang zu erneuernden Teile nicht vorhanden zu sein brauchen Es kann bei ihr
weiter von besonderem Vorteil sein, an Stelle zweier gleichartiger Funken strecken
a, b (beispielsweise Spitzenfunkenstrecken) verschiedenartig ausgebildete Funkenstrecken
zu verwenden, z.B. eine Spitz-PlatteFunkenstreclte und eine Kugelfunkenstrecke.
Derartige Fundkenstreckenanordnungen haben bekanntlich ganz verschiedene StoßkennlinZien.
Verwendet man z. B. für die Prüfstrecke eine Spitz-P latte-Funkenstrecke bzw. ordnet
man als Prüfling einen einer solchen Funkenstrecke hinsichtlich seiner Stoßkennlinie
entsprechenden Gegenstand an (Stützer), während die andere Funkenstrecke als Elektroden
Kugeln von sehr großem Durchmesser erhält, so erreicht man, daß trotz Gleichzeitigkeit
des Ansprechens beider Funkenstrecken die Prüfstrecke verhältnismäßig lang und die
zusätzliche Funkenstrecke vergleichsweise sehr kurz sein kann.
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Das hat den Vorteil, daß die Spannung der Spannungsstoßbatterie weniger
hoch gewählt zu werden braucht, da man wegen des verschiedenartigen Charakters der
Stoßkennlinien beider Funkenstrecken erreichen kann, daß schon im Gebiet der Mindeststoßüberschlagspannung
oder wenig darüber beide Funkenstrecken gleichzeitig zum Ansprechen kommen und die
Entladung der Stromstoßbatterie einleiten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß
wegen des geringen Abstandes der Kugelelektroden auch bei Verwendung eines verhältnismäßig
langen Prüflings im Entladungsstromkreis der Stromstoßbatterie ein insgesamt kurzer
Funkenweg liegt; dadurch kann der Entladungswiderstand klein gehalten werden, ebenso
auch die Induktivität des Entladungskreises der Stromstoßbatterie.
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Ein weiteres Mittel, um möglichst gleichzeitiges, stabiles Ansprechen
der parallel geschalteten Funkenstrecken auch bei weniger starkem Uberschießen zu
gewährleisten, besteht darin, daß jeder Funkenstrecken auch bei weniger starkem
Überstand, Rb vorgeschaltet wird. Dabei ergibt sich allerdings zunächst eine Vergrößerung
des Gesamtwiderstandes im Entladungskreis der Stromstoßbatterie. Um dies zu vermeiden,
kann man, wie Fig. 3 andeutet, als Vorschaitwiderstand einen sehr dünnen, z. B.
0,04 mm ¢ konstanten hochohmigen Metalldraht w od. dgl. verwenden. Das stabile Ansprechen
der Funkenstrecken a, b wird durch den Spaannngsstoß hervorgerufen, solange der
Widerstandsdraht n, noch seinen hohen Ohmwert hat.
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Nach dem Überschlag beider Strecken wird der Metalldraht verdampft,
und über den dabei gebildeten Lichtbogen, dessen Widerstand sehr gering ist, fließt
dann die stromstarke Entladung der Stromstoßbatterie.
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Eine andere Möglichkeit ist in Fig. 4 dargestellt.
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Das stabile Ansprechen der beiden parallel geschalteten Funkenstrecken
a, b wird hier wiederum mit Hilfe vorgeschalteter Widerstände Ra, Rt erreicht. Diese
Widerstände können durch eine weitere Funkenstrecke c bei der Entladung der Stromstoßbatterie
überbrückt werden, die so eingestellt ist, daß sie von der verhältnismäßig geringen
Spannung der Stromstoßbatterie überschlagen werden kann, nachdem zuvor von der Spannung
stoßbatterie die beiden Funtkenstrecken a und b gleichzeitig zum Ansprechen gebracht
wurden.
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Ähnlich arbeitet auch die Anordnung nach Fig. 5.
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Hier ist an Stelle der Funkenstrecke c wiederum ein dünner Draht im
Entladungsstromkreis der Stromstoßbatterie vorgesehen, der zum Verdampfen gebracht
wird und dadurch den Widerstand des Entladungsstromkreises der Stromstoßbatterie
plötzlich stark verkleinert.
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An Stelle der Widerstände Ra, Rb kann man auch Kondensatoren verwenden,
deren Kapazität größer sein soll als die der Funkenstrecken ffi und b bzw. auch
c.
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Die Ausführungs- und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden
durch die hier behandelten Beispiele keineswegs erschöpft. Die Vorschläge der Erfindung
können auch unabhängig von diesen einzeln, gemeinsam oder in beliebigen Kombinationen
mit Vorteil verwendet werden.