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Pruefkreise zur Nachbildung der TRV (engl. Transient Recovery Voltage, transiente wiederkehrende Spannung) fuer sehr hohe Spannungen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000021816D
Original Publication Date: 2004-Mar-25
Included in the Prior Art Database: 2004-Mar-25
Document File: 2 page(s) / 290K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei Schaltvorgaengen tritt ausser bei der Unterbrechung eines rein ohmschen Wechselstromes immer eine transiente, d.h. kurzzeitige, wiederkehrende Spannung, die TRV ueber dem Schalter auf. Die TRV ist eine Folge von energetischen Ausgleichsvorgaengen, die nach der Stromunterbrechung an beiden Schalterpolen unabhaengig voneinander auftreten. Nach dem Abklingen dieser Ausgleichsvorgaenge tritt nur mehr die netzfrequente Spannung ueber den Schalterpolen auf. Da die TRV, die sofort nach der Unterbrechung des Stromes im Stromnulldurchgang auftritt, sehr steil ansteigt und damit die noch mit Restplasma gefuellte Schaltstrecke dielelektrisch beansprucht, ist sie fuer die Schaltgeraetehersteller und fuer die Netzbetreiber von besonderer Bedeutung. Um das Verhalten der TRV zu untersuchen, werden Pruefkreise zu deren Nachbildung aufgebaut. Nach neuen Vorschriften muessen Schalter auch fuer sehr hohe Spannungen geprueft werden. Bei den bisher gebraeuchlichen Ausfuehrungen eines fuer solche Pruefungen genutzten Weilkreises bedeutet dies einen grossen Aufwand, da hierbei grosse Kapazitaeten fuer hohe Spannungen benoetigt werden. Auch durch den Raumbedarf koennen Schwierigkeiten entstehen.

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Pruefkreise zur Nachbildung der TRV (engl. Transient Recovery Voltage, transiente wiederkehrende Spannung) fuer sehr hohe Spannungen

Idea: Dr. Bernd-Ulrich Habedank, DE-Berlin

Bei Schaltvorgaengen tritt ausser bei der Unterbrechung eines rein ohmschen Wechselstromes immer eine transiente, d.h. kurzzeitige, wiederkehrende Spannung, die TRV ueber dem Schalter auf. Die TRV ist eine Folge von energetischen Ausgleichsvorgaengen, die nach der Stromunterbrechung an beiden Schalterpolen unabhaengig voneinander auftreten. Nach dem Abklingen dieser Ausgleichsvorgaenge tritt nur mehr die netzfrequente Spannung ueber den Schalterpolen auf. Da die TRV, die sofort nach der Unterbrechung des Stromes im Stromnulldurchgang auftritt, sehr steil ansteigt und damit die noch mit Restplasma gefuellte Schaltstrecke dielelektrisch beansprucht, ist sie fuer die Schaltgeraetehersteller und fuer die Netzbetreiber von besonderer Bedeutung. Um das Verhalten der TRV zu untersuchen, werden Pruefkreise zu deren Nachbildung aufgebaut. Nach neuen Vorschriften muessen Schalter auch fuer sehr hohe Spannungen geprueft werden. Bei den bisher gebraeuchlichen Ausfuehrungen eines fuer solche Pruefungen genutzten Weilkreises bedeutet dies einen grossen Aufwand, da hierbei grosse Kapazitaeten fuer hohe Spannungen benoetigt werden. Auch durch den Raumbedarf koennen Schwierigkeiten entstehen.

Es werden zwei Moeglichkeiten vorgeschlagen, die durch geeignete Veraenderung des Pruefkreises die Moeglichkeit bieten, auch mit kleinen Kapazitaeten hohe Spannungen zu erreichen, sodass alle Pruefanforderungen erfuellt werden.

1. Moeglichkeit:

Fuer die 2-Parameter-TRV sind zwei Werte vorgegeben: die Tangentensteigung des Stromes und der Scheitelwert. Die Lage des Maximums ist zwar ebenfalls gegeben, aber nur als obere Grenze. Wenn die Ladekapazitaet Cl festliegt, gibt es noch drei freie Parameter: Die Hauptinduktivitaet Lh, die Belastungskapazitaet Cz und der Widerstand Rz. Ausserdem ist die Ladespannung waehlbar. Damit laesst sich jede Spannungsform nachbilden. Der Quotient aus Ladespannung und Hauptinduktivitaet ist gleich der Ableitung des Stromes nach der Zeit im Nullpunkt, also der "Stromsteigung" im Nullpunkt. Dies begrenzt den Wert der Induktivitaet nach oben und erschwert die Nachbildung der TRV fuer hohe Spannungen oder macht sie sogar unmoeglich. Um dies zu umgehen, wird eine andere Induktivitaet fuer die erste Halbwelle verwendet als fuer den restlichen Verlauf. Das wird durch folgendes Verfahren erreicht:

Es werden zwei Induktivitaeten parallel geschaltet, eine davon in Reihe mit einer Diode (Abb. 1, links). Die Polung der ersten Stromhalbwelle entspricht der Durchlassrichtung der Diode, so dass beide Induktivitaeten wirksam sind. Es ergibt sich also ein kleiner Wert der resultierenden Induktivitaet. Die nachfolgende Halbwe...