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Synthetisches Leistungsprüffeld

Für die Untersuchungen an Leistungsschaltern steht im elenia das synthetische Leistungsprüffeld zur Verfügung.

Das synthetische Leistungsprüffeld umfasst einen Hochstrom- und einen Hochspannungsprüfkreis, die kombiniert oder einzeln verwendet werden. Der Hochstromkreis erzeugt eine 10 ms-Halbwelle und der Hochspannungskreis eine transiente Wiederkehrspannung. Hier können Prüfobjekte mit bis zu 63 kA (RMS) und 140 kV (TRV) belastet werden. Die relevanten Messdaten wie Strom, Spannung und Kontaktabstand werden von einem Transientenrekorder aufgezeichnet.

Bei den untersuchten Prüfkörper handelt es sich um Leistungsschalter in einem demontierbaren Vakuumgefäß. Diese Sonderanfertigung ermöglicht die optische und thermografische Untersuchung der verwendeten Schaltkontakte. 

Synthetisches Leistungsprüffeld
Prinzipschaltbild des Labors

Das abgebildete Prinzipschaltbild des Labors zeigt alle wichtigen Erzeugungs- und Messeinrichtungen. Bei den Prüfungen wird der Versuchsschalter durch den Draufschalter mit einer 10 ms Stromhalbwelle belastet. Bei Stromnull kommt eine Belastung durch die transiente Wiederkehrspannung hinzu.

Schaltbild LPF
Hochstromkondensatorbank (1)

Zur Erzeugung einer 10 ms – Halbwelle ist eine Kondensatorbank mit darauf abgestimmten Spulenpaketen vorhanden.

Kennzahlen der Hochstromerzeugung:

  • Max. Ladespannung 3 kV
  • Max. Stromscheitelwert 89 kA
  • 168 ölisolierte Wickelkondensatoren
Hochspannungskondensatorbank (2)

Zur Betrachtung der Spannungsfestigkeit besteht die Möglichkeit eine transiente Wiederkehrspannung zu erzeugen.

Kennzahlen der Hochspannungserzeugung:

  • Max. Ladespannung 100 kV
  • Max. Spannungsscheitelwert 140 kV
  • Einschwingfrequenz bis 1 kHz
Versuchsschalter (3)

Zur Beobachtung von Ausschaltversuchen ermöglicht diese demontierbare Einzelanfertigung die Betrachtung der Kontakte aus drei Perspektiven.

Eigenschaften des Versuchsschalters:

  • Druck 1 · 10-6 mbar
  • Kontakthub variabel von 10 – 15 mm
  • Öffnungsgeschwindigkeit 1,6 m/s (bei 12 mm)
Strom und Spannungsmessung (4)

Zur Messung des Stroms und der Spannung steht ein Stromshunt und ein Hochspannungstastkopf zur Verfügung (PDF).

Informationen zur Messung:

  • Strommessungen bis 500 kA und einer
    Erfassung von Anstiegszeiten bis 0,3 µs
  • Kurzzeitige Spannungsmessungen bis 6 kV Erfassung von Anstiegszeiten bis 0,9 ns
Hochgeschwindigkeitskamera (5)

Zur optischen Untersuchung des Plasmas im Prüfling steht eine High-Speed-Kamera von Redlake zur Verfügung (PDF).

Produktinformation der Kamera:

  • Maximale Auflösung von 512 x 512 Pixel
  • Schwarz-Weiß Aufnahmen
  • Maximale Bildfrequenz von 200 kfps
  • Minimale Belichtungszeit von 1 µs
Thermografie-Kamera (6)

Zur Bestimmung der Oberflächentemperatur wird die Strahldichte mit einer Thermografiekamera aufgenommen (PDF).

Produktinformation der Kamera:

  • Wellenlängenbereich von 0,9 bis 1,7 µm
  • Variable Aufnahmefrequenz bis 11 kHz
  • Integrationszeit von 400 ns bis 1 s
Messdatenerfassung (7)

Zur Übertragung der Messdaten stehen Lichtwellenleiter und zur Erfassung ein Transientenrekorder zur Verfügung (PDF).

Produktinformation des Transientenrekorders:

  • HBM GEN7t
  • 4 optische Messkanäle
  • 16-bit Auflösung
  • Max. Abtastrate von 1 MHz

Kontaktperson:

  • Benjamin Weber
  • Timo Meyer
  • Karen Flügel
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