Einführung in Die Hochspannungs-Versuchstechnik: Lehrbuch Für Elektrotechniker

ISBN-13: 9783528038052 / Niemiecki / Miękka / 1972 / 223 str.

Dieter Kind

Opis

Die Hochspannungstechnik ist ein Gebiet der Elektrotechnik, dessen wissenschaft liche Grundlagen vor allem in der Physik liegen und das durch seine Anwendung eng mit der industriellen Praxis verbunden ist. Sie beschaftigt sich mit physikalischen Erscheinungen und technischen Problemen, die im Zusammenhang mit hohen Span nungen auftreten. Die Eigenschaften von Gasen und Plasmen sowie von flussigen und festen Isolier stoffen sind von grundsatzlicher Bedeutung fUr die Hochspannungstechnik. Da die physikalischen Erscheinungen in diesen Medien durch eine theoretische Behand lung trotz alier Fortschritte nur unvollstandig erfaEt werden konnen, steht das Experiment im Vordergrund der wissenschaftlichen Arbeit auf diesem Fachgebiet. Lehre und Forschung sind in der Hochspannungstechnik daher wesentlich auf die Versuchstechnik als Voraussetzung fur die Losung vieler Aufgaben angewiesen. Diese Erkenntnis liegt der Konzeption des vorliegenden Buches zugrunde. Es richtet sich in erster Linie an Studierende der Elektrotechnik und will dem Leser das wich. tigste Rustzeug fUr die experimentelle Behandlung von Fragen der Hochspannungs technik angeben. Dabei wurde versucht, aufwichtige praktische Aufgaben in Prof feldem und Laboratorien hinzuweisen und Losungswege aufzuzeigen. Es sollte da her auch dem bereits in der Praxis stehenden Ingenieur eine Hilfe bei seiner Arbeit sein konnen. Die theoretischen Betrachtungen werden im Zusammenhang mit ausftihrlich be schriebenen Versuchen eines Hochspannungspraktikums gebracht. Die Darstellung setzt Kenntnisse voraus, wie sie bei Studierenden der Elektrotechnik an einer Tech nischen Universitat im 3. Studienjahr erwartet werden dtirfen.

Spis treści

1. Wissenschaftliche Grundlagen der Hochspannungs-Versuchstechnik.- 1.1. Erzeugung und Messung hoher Wechselspannungen.- 1.1.1. Kenngrößen für hohe Wechselspannungen.- 1.1.2. Schaltung von Prüftransformatoren.- 1.1.3. Aufbau von Prüftransformatoren.- 1.1.4. Betriebsverhalten von Prüftransformatoren.- 1.1.5. Hochspannungserzeugung mit Resonanzschaltungen.- 1.1.6. Scheitelwertmessung mit Kugelfunkenstrecken.- 1.1.7. Scheitelwertmessung mit Meßkondensatoren.- 1.1.8. Scheitelwertmessung mit kapazitiven Spannungsteilern.- 1.1.9. Effektivwertmessung mit elektrostatischen Spannungsmessern.- 1.1.10. Messung mit Spannungswandlern.- 1.2. Erzeugung und Messung hoher Gleichspannungen.- 1.2.1. Kenngrößen für hohe Gleichspannungen.- 1.2.2. Eigenschaften von Hochspannungsgleichrichtern.- 1.2.3. Die Einweg-Gleichrichterschaltung.- 1.2.4. Vervielfachungsschaltungen.- 1.2.5. Elektrostatische Generatoren.- 1.2.6. Messung mit Hochspannungswiderständen.- 1.2.7. Effektivwertmessung mit elektrostatischen Spannungsmessern.- 1.2.8. Spannungs- und Feldstärkemesser nach dem Generatorprinzip.- 1.2.9. Andere Verfahren zur Messung hoher Gleichspannungen.- 1.2.10. Messung der Überlagerungen.- 1.3. Erzeugung und Messung von Stoßspannungen.- 1.3.1. Kenngrößen für Stoßspannungen.- 1.3.2. Kapazitive Kreise zur Stoßspannungserzeugung.- 1.3.3. Berechnung einstufiger Stoßspannungskreise.- 1.3.4. Andere Wege zur Erzeugung von Stoßspannungen.- 1.3.5. Scheitelwertmessung mit der Kugelfunkenstrecke.- 1.3.6. Schaltung und Übertragungsverhalten von Stoßspannungsteilern.- 1.3.7. Experimentelle Bestimmung des Übertragungsverhaltens von Stoßspannungs-Meßkreisen.- 1.4. Erzeugung und Messung von Stoßströmen.- 1.4.1. Kenngrößen für Stoßströme.- 1.4.2. Energiespeicher.- 1.4.3. Entladekreise zur Erzeugung von Stoßströmen.- 1.4.4. Strommessung mit Meß widerständen.- 1.4.5. Strommessung unter Anwendung von Induktionswirkungen.- 1.4.6. Andere Arten der Messung von rasch veränderlichen transienten Strömen.- 1.5. Zerstörungsfreie Hochspannungsprüfungen.- 1.5.1. Verluste im Dielektrikum.- 1.5.2. Messung des Leitungsstromes bei Gleichspannung.- 1.5.3. Messung des Verlustfaktors bei Wechselspannung.- 1.5.4. Messung von Teilentladungen bei Wechselspannungen.- 2. Ausführung und Betrieb von Hochspannungs-Veisuchsanlagen.- 2.1. Abmessungen und technische Einrichtungen von Versuchsanlagen.- 2.1.1. Anlagen für ein Hochspannungspraktikum.- 2.1.2. Hochspannungs-Prüffelder.- 2.1.3. Hochspannungs-Laboratorien.- 2.1.4. Hilfseinrichtungen für größere Versuchsanlagen.- 2.2. Abgrenzung, Erdung und Abschirmung von Versuchsanlagen.- 2.2. 1 Abgrenzung.- 2.2.2. Erdungsanlagen.- 2.2.3. Abschirmung.- 2.3. Schaltungen für Hochspannungsversuche.- 2.3.1. Energieversorgungs- und Sicherheitskreis.- 2.3.2. Aufbau von Hochspannungsschaltungen.- 2.4. Bauelemente für Hochspannungsschaltungen.- 2.4.1. Hochspannungswiderstände.- 2.4.2. Hochspannungskondensatoren.- 2.4.3. Funkenstrecken.- 2.4.4. Hochspannungs-Baukasten.- 3. Hochspannungspraktikum.- 3.1. Versuch „Wechselspannungen“.- 3.1.1. Grundlagen: Sicherheitseinrichtungen — Prüftransformatoren — Scheitelwertmessung — Effektivwertmessung — Kugelfunkenstrecken.- 3.1.2. Durchführung.- 3.1.3. Ausarbeitung.- 3.2. Versuch „Gleichspannungen“.- 3.2.1. Grundlagen: Gleichrichterkennlinien — Überlagerungsfaktor — Greinacher-Verdoppelungsschaltung — Polaritätseffekt — Isolierschirme.- 3.2.2. Durchführung.- 3.2.3. Ausarbeitung.- 3.3. Versuch „Stoßspannungen“.- 3.3.1. Grundlagen: Blitzstoßspannungen — einstufige Stoßspannungsschaltungen — Scheitelwertmessung mit Kugelfunkenstrecken — Durchschlagswahrscheinlichkeit.- 3.3.2. Durchführung.- 3.3.3. Ausarbeitung.- 3.4. Versuch „Elektrisches Feld“.- 3.4.1. Grundlagen: Grafische Fekibestimmung — Modellmessunge Strömungsfeld — Feldmessungen bei Hochspannung.- 3.4.2. Durchführung.- 3.4.3. Ausarbeitung.- 3.5. Versuch „Flüssige und feste Isolierstoffe“.- 3.5.1. Grundlagen: Isolieröl und fester Isolierstoff — Leitfähigkeitsmessung — Verlustfaktormessung — Faserbrückendurchschlag — Wärmedurchschlag — Durchschlagsprüfung.- 3.5.2. Durchführung.- 3.5.3. Ausarbeitung.- 3.6. Versuch „Teüentladungen“.- 3.6.1. Grundlagen: Äußere Teilentladungen (Korona) — Innere Teilentladungen — Gleitentladungen.- 3.6.2. Durchführung.- 3.6.3. Ausarbeitung.- 3.7. Versuch „Durchschlag von Gasen“.- 3.7.1. Grundlagen: Townsend-Mechanismus — Kanal-Mechanismus — Isoliergase.- 3.7.2. Durchführung.- 3.7.3. Ausarbeitung.- 3.8. Versuch „Stoßspannungs-Meßtechnik“.- 3.8.1. Grundlagen: Vervielfachungsschaltung nach Marx — Stoßspannungsteiler — Stoßkennlinien.- 3.8.2. Durchführung.- 3.8.3. Ausarbeitung.- 3.9. Versuch „Transformatorprüfung“.- 3.9.1. Grundlagen: Vorschriften für Hochspannungsprüfungen — Isolationskoordination — Durchschlagsprüfung von Isolieröl — Transformatorprüfung mit Wechselspannung — Transformatorprüfung mit Blitzstoßspannung.- 3.9.2. Durchführung.- 3.9.3. Ausarbeitung.- 3.10. Versuch „Innere Überspannungen“.- 3.10.1. Grundlagen: Mittelpunktsverlagerung — Erdungsziffer — Magnetisierungskennlinie — Kippschwingungen — Subharmonische Schwingungen.- 3.10.2. Durchführung.- 3.10.3. Ausarbeitung.- 3.11. Versuch „WanderweUen“.- 3.11.1. Grundlagen: Blitzüberspannungen — Schaltüberspannungen — Über- spannungsableiter — Schutzbereich — Wellen in Wicklungen — Stoßspannungsverteilung.- 3.11.2. Durchführung.- 3.11.3. Ausarbeitung.- 3.12. Versuch „Stofeströme und Lichtbögen“.- 3.12.1. Grundlagen: Entladekreis mit kapazitivem Eneigiespeicher — Stoßstrommessung — Kraftwirkungen im magnetischen Feld — Wechselstromlichtbogen — Lichtbogenlöschung.- 3.12.2. Durchführung.- 3.12.3. Ausarbeitung.- Anhang 1 Sicherheitsvorschriften für Hochspannungsversuche.- Anhang 2 Berechnung der Kurzschlußimpedanz von Transformatoren in Kaskadenschaltung.- Anhang 3 Berechnung einstufiger Stoßspannungskreise.- Anhang 4 Berechnung der Impedanz von Flächenleitern.- Anhang 5 Statistische Auswertung von Meßergebnissen.- Schrifttum.- Sachwortverzeichnis.