DE4341924A1 - Circuit for generating pulse currents in lightning simulations - Google Patents

Abstract

An oscillator is connected to a pulse current generator and consists of serially connected elements, i.e. a high voltage rectifier diode (D), charging resistance (RI), damping resistance (Rd), circuit inductance (L), triggerable high voltage radio path (SF), test object, parallel high voltage part (Zh) and low voltage (Zn) part of a potential divider for measuring the voltage on the test object and a pulse current capacitor (C) connected in parallel with the test object. A metal oxide varistor (MOV) or other element connected into the serial oscillator circuit prevents the oscillator from swinging through at a current null transition. Several pulse current circuits can be used to produce a pulse current with a longer return half-crest-value time.

Description

Es ist bekannt, daß bei einem Blitzeinschlag nicht ein einzelner Blitzstoßstrom zur Erde fließt, sondern eine Folge von Blitzstoßströmen, sogenannte Folgeblitze auftreten (vergleiche Baatz, H.: Mechanismus des Gewitters und Blitzes. Grundlagen des Blitzschutzes von Bauten. VDE-Schriftenreihe No. 34).It is known that a lightning strike does not occur single lightning impulse current flows to earth, but one Sequence of lightning impulse currents, so-called subsequent flashes occur (see Baatz, H .: Mechanism of the storm and lightning. Basics of lightning protection of buildings. VDE publication series No. 34).

Blitzschutzeinrichtungen müssen so dimensioniert werden, daß sie den Beanspruchungen durch den in der Natur vorkommenden Blitzen standhalten. Das erfordert eine dementsprechende Berücksichtigung während der technischen Entwicklung. Zur Bestätigung der Funktion eines Blitzschutzgerätes verläßt man sich nicht allein auf die Grundlagen und die Dimensionierung per Computer, sondern prüft ein Produkt im Labor durch Beanspruchung mit einem künstlich erzeugten Blitzstoßstrom. Wegen der oben genannten Komplexität des Blitzstromverlaufes in der Natur hat man sich bisher in den internationalen Normen darauf geeinigt, einen einzelnen Teilstrom mit definierten Zeitkennwerten im Labor zu erzeugen (VDE 0432; VDE 0675; VDE 0185; VDE Verlag GmbH., Berlin 12 und Offenbach). Dabei werden Stoßströme mit den Zeitkenn­ werten T1/T2 (T1 bedeutet Stirnzeit, T2 bedeutet die Rückenhalbwertzeit des Stoßstromes) von 4/10 µs und 8/20 µs erzeugt. Die Höhe des Stoßstromes richtet sich dabei nach den einzelnen speziellen Gerätenormen und liegt bei 20 bis 100 kA. Dabei ist man sich darüber im klaren, daß nur ein Teilaspekt des gesamten Blitzgeschehens im Labor simuliert wird.Lightning protection devices must be dimensioned so that it can cope with the stresses caused by nature withstand the lightning that occurs. That requires one corresponding consideration during the technical Development. To confirm the function of a Lightning protection devices are not to be relied on alone the basics and dimensioning by computer, but tests a product in the laboratory by stress with an artificially generated lightning impulse current. Because of the complexity of the lightning current curve in  nature has so far become international Standards agreed to use a single substream generate defined time parameters in the laboratory (VDE 0432; VDE 0675; VDE 0185; VDE Verlag GmbH., Berlin 12 and Offenbach). Here, surge currents are identified with the time value T1 / T2 (T1 means front time, T2 means Back half-life of the surge current) of 4/10 µs and 8/20 µs generated. The level of the surge current depends on this according to the individual special device standards and lies at 20 to 100 kA. It is clear that that only a partial aspect of the entire flash in the Laboratory is simulated.

Verschiedene Versuche wurden unternommen, mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand die echte Natur des Blitzes im Labor zu simulieren (Feser, K. et.al. : Simulation of multiple lightning strokes in laboratory. Third international symposium on high voltage engineering Milan 28.-31. Aug. 1979). Various attempts have been made with economically justifiable effort the real nature of the To simulate lightning in the laboratory (Feser, K. et.al.: Simulation of multiple lightning strokes in laboratory. Third international symposium on high voltage engineering Milan 28th-31st Aug. 1979).  

In den letzten Jahren hat sich durch die Arbeiten der Hochschule der Bundeswehr in München eine Idee verbreitet, das gesamte komplexe Blitzgeschehen durch einen nach wie vor einzigen, jedoch neuen Stoßstrom mit den Zeitkennwerten 10/350 µs zu simulieren.In recent years, the work of University of the Bundeswehr in Munich spreads an idea the whole complex flash happening by one after as before, but new surge current with the Simulate time parameters of 10/350 µs.

In dieser Tabelle sind die Anforderungen für Stoßströme nach den zu erwartenden geänderten Normen aufgeführt.In this table are the requirements for surge currents listed according to the expected revised standards.

Dabei bedeutet:Here means:

i_max: Amplitude des Stoßstromes
Q: Ladung des Stoßstromimpulses
W/R: Grenzlastintegral des Stoßstromimpulses
di/dt: Zeitliche Änderung des Stoßstromes.i _max : amplitude of the surge current
Q: Charge of the impulse current pulse
W / R: limit load integral of the impulse current pulse
di / dt: temporal change of the surge current.

Die Erzeugung von unipolaren einmaligen Stoßströmen ist Stand der Technik und z. B. beschrieben in einer Arbeit von M. Modrusan (Modrusan, M.: Normierte Berechnung von Stoßstromkreisen für vorgegebene Impulsströme. Bull. SEV/VSE 67 (1976) 22, 20. Nov.).The generation of unipolar one-time surge currents is State of the art and z. B. described in one work by M. Modrusan (Modrusan, M .: Standardized calculation of Surge circuits for specified pulse currents. Bull SEV / VSE 67 (1976) 22, Nov. 20).

Die Erzeugung des Stoßstromes erfolgt in einem Stoßstrom­ generator gemäß Bild 1. Dies zeigt eine Prinzipschaltung zur Erzeugung eines unipolaren Stoßstromes mit einem Schwingkreis.The surge current is generated in a surge current generator according to Figure 1. This shows a basic circuit for generating a unipolar surge current with an oscillating circuit.

Dabei bedeutet:Here means:

HT: Hochspannungstransformator
D: Hochspannungsgleichrichterdiode
C: Stoßstromkondensator
RI: Ladewiderstand
Rd: Dämpfungswiderstand
L: Induktivität des Kreises (Aufbau und Zusatzinduktivität)
SF: Triggerbare Hochspannungsfunkenstrecke
PO: Prüfobjekt
S: Strommeßwiderstand
Zh: Hochspannungsteil eines Spannungsteilers zur Messung der Spannung am Prüfobjekt
Zn: Niederspannungsteil eines Spannungsteilers zur Messung der Spannung am Prüfobjekt
UL: Ladespannung.HT: high voltage transformer
D: High voltage rectifier diode
C: surge current capacitor
RI: load resistance
Rd: damping resistance
L: inductance of the circuit (structure and additional inductance)
SF: Triggerable high-voltage spark gap
PO: test object
S: current measuring resistor
Zh: High voltage part of a voltage divider for measuring the voltage on the test object
Zn: low-voltage part of a voltage divider for measuring the voltage on the test object
UL: charging voltage.

In dieser Schaltung wird zunächst der Kondensator C auf die für die Erzeugung eines gewünschten Stoßstromes notwendige Ladespannung UL aufgeladen und dann durch Zündung der triggerbaren Schaltfunkenstrecke SF auf das Prüfobjekt geschaltet. Dabei fließt der gewünschte Stoßstrom durch das Prüfobjekt und wird mittels Strommeß­ widerstand S gemessen. Die Spannung am Prüfobjekt PO wird mit einem Spannungsteiler gemessen.In this circuit, the capacitor C is first opened those for generating a desired surge current necessary charging voltage UL charged and then through Ignition of the triggerable switching spark gap SF on the Test object switched. The desired one flows Impulse current through the test object and is measured by means of current resistance S measured. The voltage at the test object PO is measured with a voltage divider.

Auf der Basis dieser Schaltung werden heute von zahlreichen Unternehmen Impulsgeneratoren zur Stoßstromerzeugung angeboten, mit denen in den Industriebetrieben die Stoßstromprüfung von Blitz­ schutzeinrichtungen nach geltenden Normen durchgeführt werden. Based on this circuit, today numerous companies for pulse generators Surge current generation offered with those in the Lightning surge current testing for industrial companies protective devices carried out according to applicable standards become.  

Dieser Typ von Stoßstromgenerator wird wirtschaftlich eingesetzt für solche Stoßströme, bei denen das Verhältnis von Rückenhalbwertzeit T2 zur Stirnzeit T1 zwischen 2 und 3 liegt.This type of surge current generator becomes economical used for such surge currents where the ratio from back half-life T2 to forehead time T1 between 2 and 3 lies.

Dadurch wird durch das Überschwingen eine gute Ausnutzung des Kreises, d. h. ein hoher Stoßstrom erreicht.This ensures good exploitation due to the overshoot of the circle, d. H. a high surge current is reached.

Mit diesem bekannten Prinzip der Stoßstromerzeugung lassen sich sowohl Trennfunkenstrecken als auch Metalloxidvaristoren ohne Probleme prüfen. Insbesondere bei Metalloxidvaristoren zeigt sich wegen des im Kreis vorhandenen Dämpfungswiderstandes Rd kaum eine Rückwirkung des dynamischen Widerstandes eines Metalloxidvaristors auf die Stromform. Dies ist gerade bei dem in einem späteren Abschnitt beschriebenen Verfahren eine Einschränkung.With this known principle of surge current generation isolating spark gaps as well Check metal oxide varistors without problems. Especially in the case of metal oxide varistors is shown in the circle existing damping resistance Rd hardly a reaction the dynamic resistance of a metal oxide varistor on the current form. This is the one in one procedure described in later section Limitation.

Es stellt sich die Frage, ob mit diesem Prinzip auch eine Stoßstromanlage mit den Zeitkennwerten 10/350 µs gebaut werden kann, die derzeit in den internationalen Normengremien diskutiert wird. Dazu sind in den folgenden Bildern die Dimensionierungskriterien nach den bereits veröffentlichten Grundlagen von M. Modrusan (Modrusan, M.: Normierte Berechnung von Stoßstromkreisen für vorgegebene Impulsströme. Bull. SEV/VSE 67 (1976) 22, 20. Nov.) vom Verfasser dieser Anmeldung auf die Stoßstromform 10/350 µs erweitert worden. Die Bilder 2 und 3 zeigen die grafische Darstellung der Dimensionierung für einen angenommenen typischen Fall der Ladung des Stoßkondensators auf 100 kV.The question arises whether this principle can also be used to build a surge current system with time parameters of 10/350 µs, which is currently being discussed in the international standards committees. For this purpose, in the following pictures the dimensioning criteria according to the already published basics of M. Modrusan (Modrusan, M .: Standardized calculation of surge circuits for given impulse currents. Bull. SEV / VSE 67 (1976) 22, Nov. 20) by the author of these Registration expanded to the 10/350 µs surge current form. Figures 2 and 3 show the graphical representation of the dimensions for an assumed typical case, the charge of the surge capacitor to 100 kV.

Dabei ist in Bild 2 die Dimensionierungsgrundlage für Stoßstromgeneratoren mit der Stoßstromform 10/350 µs dargestellt. Es wird eine Ladespannung von 100 kV angenommen. Figure 2 shows the dimensioning basis for surge current generators with a surge current shape of 10/350 µs. A charging voltage of 100 kV is assumed.

In Bild 3 ist der Zusammenhang von notwendiger Kapazität C und Ladung Q in Abhängigkeit von der Höhe des gewünschten Stoßstromes (Scheitelwert) dargestellt. Figure 3 shows the relationship between the required capacitance C and charge Q as a function of the level of the desired surge current (peak value).

Man erkennt in Bild 3, daß zur Erzeugung eines Stoßstromes mit einem Scheitelwert von 100 kA ein Kondensator (mehrere parallel geschaltete Kondensatoren) mit einer Gesamtkapazität von 500 µF notwendig ist. It can be seen in Figure 3 that a capacitor (several capacitors connected in parallel) with a total capacitance of 500 µF is required to generate a surge current with a peak value of 100 kA.

Aus diesem Grunde wurden an anderer Stelle bereits Überlegungen angestellt, wie mit einfacheren Verfahren die Erzeugung einer Stoßstromform 10/350 µs ermöglicht werden könnte.For this reason, have been elsewhere Considerations like with simpler procedures enables the generation of a 10/350 µs surge current form could be.

Eine Technik zur effizienten Erzeugung von Stoßströmen mit einer gegenüber der Stirnzeit großen Rückenhalbwert­ zeit ist das im Bild 4 dargestellte Prinzip (Zischank, W.: A surge current generator with a double-crowbar spark gap for the simulation of direct lightning stroke effects. Fifth international Symposium on high voltage engineering. Braunschweig 24.-28. Aug. 1987). Dies betrifft die Erzeugung von unipolaren Stromimpulsen in einem Stromkreis mit Abschneidefunkenstrecke (Crow Bar - Prinzip).A technique for the efficient generation of surge currents with a back half-life that is large compared to the forehead time is the principle shown in Figure 4 (Zischank, W .: A surge current generator with a double-crowbar spark gap for the simulation of direct lightning stroke effects. Fifth international Symposium on high voltage engineering. Braunschweig Aug. 24-28, 1987). This applies to the generation of unipolar current pulses in a circuit with a cut-off spark gap (crow bar principle).

Bild 4 zeigt eine Prinzipschaltung zur Erzeugung eines unipolaren Stoßstromes mit einem Schwingkreis und einem nachgeschalteten Abschneidekreis (Crowbar-Prinzip). Figure 4 shows a basic circuit for generating a unipolar surge current with an oscillating circuit and a downstream cut-off circuit (crowbar principle).

Dabei bedeutet:Here means:

HT: Hochspannungstransformator
D: Hochspannungsgleichrichterdiode
C: Stoßstromkondensator
RI: Ladewiderstand
Rd: Dämpfungswiderstand
Li: Induktivität des Kreises (Aufbauinduktivität)
Lo: Externe Induktivität zur Impulsformung
SF1: Triggerbare Hochspannungsfunkenstrecke Stoßauslösung
SF2: Triggerbare Hochspannungsfunkenstrecke Abschneide­ funkenstrecke
PO: Prüfobjekt
S: Strommeßwiderstand
Zh: Hochspannungsteil eines Spannungsteilers zur Messung der Spannung am Prüfobjekt
Zn: Niederspannungsteil eines Spannungsteilers zur Messung der Spannung am Prüfobjekt
UL: LadespannungHT: high voltage transformer
D: High voltage rectifier diode
C: surge current capacitor
RI: load resistance
Rd: damping resistance
Li: inductance of the circuit (structure inductance)
Lo: External inductance for pulse shaping
SF1: Triggerable high-voltage spark gap shock triggering
SF2: Triggerable high-voltage spark gap
PO: test object
S: current measuring resistor
Zh: High voltage part of a voltage divider for measuring the voltage on the test object
Zn: low-voltage part of a voltage divider for measuring the voltage on the test object
UL: charging voltage

Die Funktion dieser Schaltung ist folgendermaßen: Nach Aufladen des Kondensators C wird zunächst die Schaltfunkenstrecke SF1 gezündet. Die im Kondensator gespeicherte Energie wird bei einem möglichst hohen Stromscheitelwert in die Induktivität Lo transferiert. Wenn die Spannung an C gerade zu Null wird, zündet die Funkenstrecke SF2. Die in der Induktivität gespeicherte Energie steht jetzt zur Pulsformung zur Verfügung. Die Induktivität bildet mit dem Widerstand des Prüfobjektes und den Bahnwiderständen von Zuleitung und Spule ein Verzögerungsglied erster Ordnung. Die Folge ist ein Abklingen des Stromes mit der durch den Quotienten aus Induktvität Lo und Bahnwiderstand gegebenen Zeitkonstanten. Durch geeignete Dimensionierung der Spule mit der Induktivität Lo und kleinen Widerständen im Prüfobjekt (z. B. bei Luftfunkenstrecken) läßt sich mit der Schaltung nach Bild 4 ein Stoßstrom bis 200 kA erzeugen. Die notwendige Größe des Kondensators C ist dabei in der gleichen Größenordnung wie in dem im vorhergehenden Abschnitt beschriebenen Verfahren des Schwingkreises. Der Nachteil dieser Schaltung besteht jedoch in der Empfindlichkeit der Kurvenform des Stoßstromes auf den Widerstand des Prüfobjektes. So können noch Luftfunkenstrecken mit relativ kleinen Funkenwiderständen mit diesem Prinzip bei einer Stromform 10/350 µs geprüft werden. Die Prüfung von Metalloxidvaristoren führt mit der Crowbar-Technik jedoch zu den bekannten Schwierigkeiten, da der dynamische Widerstand der Halbleiterwerkstoffe zu groß wird.The function of this circuit is as follows: After the capacitor C has been charged, the switching spark gap SF1 is ignited. The energy stored in the capacitor is transferred to the inductance Lo at the highest possible current peak value. When the voltage at C just becomes zero, the spark gap SF2 ignites. The energy stored in the inductance is now available for pulse shaping. The inductance forms a first-order delay element with the resistance of the test object and the path resistances of the lead and coil. The consequence is a decay of the current with the time constant given by the quotient of inductance Lo and rail resistance. By suitable dimensioning of the coil with the inductance Lo and small resistances in the test object (e.g. for air spark gaps), a surge current of up to 200 kA can be generated with the circuit according to Figure 4. The necessary size of the capacitor C is of the same order of magnitude as in the method of the resonant circuit described in the previous section. The disadvantage of this circuit, however, is the sensitivity of the curve shape of the surge current to the resistance of the test object. This way, air spark gaps with relatively small spark resistances can still be tested using this principle with a current shape of 10/350 µs. The testing of metal oxide varistors with the crowbar technique leads to the known difficulties, however, since the dynamic resistance of the semiconductor materials becomes too great.

Dadurch entsteht eine Rückwirkung mit der Folge, daß die Stoßstromform stark von der Form 10/350 µs abweicht. Versuche in Anlagen mit Crowbar-Technik haben dies bestätigt.This creates a retroactive effect with the consequence that the surge current shape differs greatly from the 10/350 µs shape. Tests in systems with crowbar technology have this approved.

Da die Überspannungsschutzeinrichtungen auf der Basis von Metalloxid für den inneren Blitzschutz Stand der Technik sind und auch die Weiterentwicklung der Metalloxidvaristoren eine Anwendung auch für höchste Stoßströme erwarten läßt, gilt es, eine technische Lösung zu finden, die Nachteile der bisherigen Lösungen vermeidet. Because the surge protectors based on of metal oxide for internal lightning protection Are technology and also the further development of Metal oxide varistors are also used for the highest Impulse currents can be expected, it is a technical solution to find the disadvantages of previous solutions avoids.  

Nachstehend ist eine neue Methode zur Erzeugung von Stoßströmen angegeben.Below is a new method for creating Surge currents specified.

In Tabelle 2 sind die bisherigen und die neue technische Lösung zur Erzeugung von Stoßströmen miteinander verglichen. Im folgenden wird die neue Lösung näher beschrieben.Table 2 shows the previous and the new technical ones Solution for generating surge currents with each other compared. In the following the new solution becomes closer described.

Die Tabelle 2 zeigt einen Vergleich der Eigenschaften verschiedener bekannter Verfahren zur Stoßstromerzeugung und den Vorschlag für eine neue Lösung.Table 2 shows a comparison of the properties various known methods for generating surge current and the proposal for a new solution.

Ziel der neuen Lösung ist die Erfüllung der folgenden Anforderungen.The aim of the new solution is to meet the following Conditions.

• - Erfüllung der Forderungen in Tabelle 1- Fulfillment of the requirements in table 1
• - Prüfung von Metalloxidvaristoren mit hohen Stoßströmen bis 200 kA ohne Rückwirkung auf die Kurvenform des Stoßstromes. - Testing of metal oxide varistors with high surge currents up to 200 kA without affecting the curve shape of the Surge current.  
• - Es soll möglich sein, das tatsächliche Geschehen in einem Blitz als eine Folge von einzelnen Stoßstrom­ impulsen nachzubilden, wobei die Impulsform der einzelnen Impulse einzeln einstellbar und die zeitliche Abfolge ebenfalls mit guter Reproduzierbarkeit einstellbar ist.- It should be possible to see the actual happening in a flash as a result of single surge current simulate pulses, the pulse shape of the individual impulses individually adjustable and the temporal Sequence also with good reproducibility is adjustable.
• - Der Aufwand an Energiespeichern soll wirtschaftlich vertretbaren Aufwand nicht übersteigen.- The effort in energy storage should be economical not exceed reasonable effort.

Die Überlegungen, die zur neuen Lösung geführt haben, gehen von der Tatsache aus, daß in einem elektrischen Schwingkreis die Stromamplitude von der Kreisdämpfung abhängt. Je kleiner die Kreisdämpfung, desto höher ist auch der Stromscheitelwert, allerdings ist dann von Nachteil, daß der Kreis stark schwingt und daher die Erzeugung eines Impulses mit langer Rückenhalbwertzeit wie bei 10/350 µs nicht möglich ist.The considerations that led to the new solution start from the fact that in an electrical Resonant circuit the current amplitude from the circuit damping depends. The smaller the circular damping, the higher also the current peak value, but is then from Disadvantage that the circle swings strongly and therefore the Generation of a pulse with a long back half-life as is not possible with 10/350 µs.

Es gilt also, den Vorteil der hohen Stromamplitude zu nutzen und den Nachteil des starken Schwingens zu beseitigen. Dann kann mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand ein hoher Stoßstrom erzeugt werden. Die Lösung dieses Problems ist die in Bild 5 vorgeschlagene Schaltung.So it is important to take advantage of the high current amplitude and eliminate the disadvantage of strong oscillation. Then a high surge current can be generated with economically justifiable effort. The solution to this problem is the circuit suggested in Figure 5.

Dabei bedeutet:Here means:

HT: Hochspannungstransformator
D: Hochspannungsgleichrichterdiode
C: Stroßstromkondensator
RI: Ladewiderstand
Rd: Dämpfungswiderstand
L: Induktivität des Kreises (Aufbau und Zusatz­ induktivität)
SF: Triggerbare Hochspannungsfunkenstrecke
PO: Prüfobjekt
S: Strommeßwiderstand
Zh: Hochspannungsteil eines Spannungsteilers zur Messung der Spannung am Prüfobjekt
Zn: Niederspannungsteil eines Spannungsteilers zur Messung der Spannung am Prüfobjekt
MOV: Metalloxidvaristor
i(t): Strom
UL: LadespannungHT: high voltage transformer
D: High voltage rectifier diode
C: current flow capacitor
RI: load resistance
Rd: damping resistance
L: inductance of the circuit (construction and additional inductance)
SF: Triggerable high-voltage spark gap
PO: test object
S: current measuring resistor
Zh: High voltage part of a voltage divider for measuring the voltage on the test object
Zn: low-voltage part of a voltage divider for measuring the voltage on the test object
MOV: metal oxide varistor
i (t): current
UL: charging voltage

Bild 6 zeigt eine Prinzipdarstellung für einen Stoßstromverlauf in einem Schwingkreis mit einem Metall­ oxidvaristor (kein Unterschwingen des Stromes) und ohne Metalloxidvaristor (Unterschwingen des Stromes). Figure 6 shows a basic diagram for a surge current curve in a resonant circuit with a metal oxide varistor (no undershoot of the current) and without a metal oxide varistor (undershoot of the current).

Durch die schwache Dämpfung des Kreises wird eine hohe Stromamplitude erreicht. Das Durchschwingen wird durch die Serienschaltung eines Metalloxidvaristors in den Serienschwingkreis vermieden. Dies geschieht dadurch, daß ein Metalloxidvaristor bei hohen Stoßströmen einen kleinen dynamischen Widerstand aufweist, bei kleinen Strömen, d. h. im Nulldurchgang des Stromes jedoch einen sehr großen dynamischen Widerstand aufweist. Wie in Bild 6 in einer reinen Prinzipdarstellung gezeigt, schwingt der Strom ohne Metalloxidvaristor durch. Mit Metalloxid­ varistor wird im Nulldurchgang des Stromes der hohe dynamische Widerstand wirksam und ändert dadurch sofort die Dämpfung des Kreises, so daß kein Unterschwingen des Stromes mehr auftritt.Due to the weak damping of the circuit, a high current amplitude is achieved. The swinging is avoided by the series connection of a metal oxide varistor in the series resonant circuit. This is done in that a metal oxide varistor has a small dynamic resistance at high surge currents, but has a very large dynamic resistance at small currents, ie at the zero crossing of the current. As shown in Figure 6 in a purely schematic diagram, the current swings through without a metal oxide varistor. With metal oxide varistor, the high dynamic resistance takes effect at the zero crossing of the current and thereby immediately changes the damping of the circuit so that the current no longer undershoots.

Damit ist der erste Schritt der neuen Lösung erreicht. Der zweite Schritt besteht in der Erzeugung eines Stoß­ stromes 10/350 µs. Die sukzessive Nacheinanderschaltung von einzelnen Stoßströmen nach dem Prinzip in Bild 5 und 6 ermöglicht auch die Erzeugung einer Stoßstromform 10/350 µs dadurch, daß die Teilströme zeitversetzt geschaltet werden. Dieses Prinzip ist in Bild 7 gezeigt. Bild 8 zeigt eine Computersimulation von 3 Teilströmen.This is the first step in the new solution. The second step is to generate a surge current of 10/350 µs. The successive circuit succession of individual surge currents according to the principle in Figure 5 and 6 also enables the generation of a surge current waveform 10/350 characterized in that the partial streams are switched staggered in time. This principle is shown in Figure 7. Figure 8 shows a computer simulation of 3 partial streams.

In Bild 7 ist die Erzeugung eines Stoßstromes mit langer Rückenhalbwertzeit z. B.: 10/350 µs durch sukzessives Nacheinanderschalten einzelner Stoßströme aus Kreisen mit schwacher Dämpfung verdeutlicht. Figure 7 shows the generation of a surge current with a long back half-life, e.g. E.g .: 10/350 µs illustrated by successively switching individual surge currents from circles with weak damping.

Dabei bedeutet:Here means:

C: Stoßstromkondensator
Rd: Dämpfungswiderstand
L: Induktivität des Kreises (Aufbau und Zusatz­ induktivität)
SF1: Triggerbare Hochspannungsfunkenstrecke
T1: Triggerzeitpunkt der ersten Schaltfunkenstrecke SF1
SFn: Schaltfunkenstrecke des n-ten Kreises
Tn: Triggerzeitpunkt der n-ten Schaltfunkenstrecke SFn
PO: Prüfobjekt
S: Strommeßwiderstand
MOV: MetalloxidvaristorC: surge current capacitor
Rd: damping resistance
L: inductance of the circuit (construction and additional inductance)
SF1: Triggerable high-voltage spark gap
T1: trigger time of the first switching spark gap SF1
SFn: switching spark gap of the nth circuit
Tn: trigger time of the nth switching spark gap SFn
PO: test object
S: current measuring resistor
MOV: metal oxide varistor

Bild 8 zeigt die Computersimulation eines Stoßstrom­ generators bestehend aus drei nacheinander gezündeten Stoßstromkreisen. Figure 8 shows the computer simulation of a surge current generator consisting of three successively fired surge circuits.

Kreis 1 wird so dimensioniert, daß die Front des gewünschten Stoßstromes mit einer Stirnseite von 10 µs erreicht wird. Circuit 1 is dimensioned so that the front of the desired surge current is reached with an end face of 10 µs.

Kreis 2 wird so optimiert, daß der Einbruch der einhüllenden Kurve (Stromsumme) möglichst nahe an die Form 10/350 µs herankommt.Circuit 2 is optimized in such a way that the dip in the envelope curve (current sum) comes as close as possible to the 10/350 µs shape.

Kreis 3 wird, wie Kreis 2 auf die Rückenhalbwertzeit optimiert.Circle 3 , like Circle 2, is optimized for the back half-life.

Das Beispiel in Bild 8 zeigt lediglich das Prinzip in Form einer Rechnersimulation eines 4-stufigen Stoßstrom­ generators für den Stoßstrom 10/350 µs. Die Feinarbeit führt zu einer Verbesserung der Kurvenform. Untersuchungen haben ergeben, daß mit 4 Kreisen bereits eine gute Kurven­ form erreicht wird. Als weiteres Beispiel zeigt Bild 9 den Verlauf einer 4-stufigen Anlage mit optimierten Kreisdaten. In diesem Beispiel wurde auch gezeigt, daß die notwendige Kapazität der Speicherkondensatoren nur 64% der notwendigen Kapazität eines konventionellen Stoßstromkreises gemäß Bild 1 entspricht.The example in Figure 8 only shows the principle in the form of a computer simulation of a 4-stage surge current generator for the surge current 10/350 µs. The fine work leads to an improvement in the curve shape. Studies have shown that a good curve shape is already achieved with 4 circles. As another example, Figure 9 shows the course of a 4-stage system with optimized circle data. In this example it was also shown that the required capacitance of the storage capacitors only corresponds to 64% of the required capacitance of a conventional surge circuit as shown in Figure 1.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Stoßstromes mit einem Schwingkreis, der mit einem Stoßstrom­ generator gekoppelt ist und aus seriell geschalteten Elementen, nämlich Hochspannungsgleichrichterdiode, Ladewiderstand, Dämpfungswiderstand, Induktivität des Kreises, triggerbarer Hochspannungsfunkenstrecke, Prüfobjekt, parallel dazu geschaltetem Hochspannungs­ teil und Niederspannungsteil eines Spannungsteilers zur Messung der Spannung am Prüfobjekt, sowie einem parallel zum Prüfobjekt geschalteten Stoßstromkonden­ sator besteht, dadurch gekennzeichnet, daß in diesen Serienschwingkreis ein Metalloxidvaristor oder ein anderes Element eingeschaltet ist, mittels dessen ein Durchschwingen des Schwingkreises im Nulldurch­ gang des Stromes unterbunden ist.1.Circuit arrangement for generating a surge current with a resonant circuit, which is coupled to a surge current generator and from series-connected elements, namely high-voltage rectifier diode, charging resistor, damping resistor, inductance of the circuit, triggerable high-voltage spark gap, test object, high-voltage part connected in parallel and low-voltage part of a voltage divider for Measurement of the voltage on the test object, as well as a surge current capacitor connected in parallel to the test object, characterized in that a metal oxide varistor or another element is switched on in this series resonant circuit, by means of which oscillation of the resonant circuit is prevented in the zero crossing of the current. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Erzeugung eines Stoßstromes mit langer Rückenhalbwertzeit mehrere sukzessive nach­ einander schaltbare Stoßstromkreise in die Schaltung integriert sind.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized records that to generate a surge current with long back half-life several successively mutually switchable surge circuits in the circuit are integrated.