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Erzeugung hochfrequenter hoher Wechselspannungen

05.12.2019

Für die Erzeugung von sehr stabilen und sauberen Gleichspannungen über eine Million Volt wurde eine Erzeugungseinrichtung geschaffen, welche neue Kalibriermöglichkeiten für hochfrequente Wechselspannungen und Gleichspannungen über 1000 kV eröffnet.

 

Die Erzeugung von hohen Gleichspannungen geschieht über die Gleichrichtung von Wechselspannungen. Die Qualität der Gleichspannung hängt direkt mit der Frequenz und der Stabilität der speisenden Wechselspannung zusammen. In der Arbeitsgruppe 2.32 „Hochspannungsmesstechnik“ wurde eine neue Erzeugungseinrichtung für Spannungen bis 70 kV und 7,5 kHz aufgebaut, bestehend aus einem Transformator und einem Wechselrichter. Der Hochspannungstransformator ist in der Lage, Scheitelwerte bis 70 kV bei Frequenzen von 7,5 kHz zu generieren. Die besondere Herausforderung bestand dabei darin, die benötigte dielektrische Festigkeit in diesem Frequenzbereich zu erzielen. Ein Royer-Konverter erzeugt die gewünschte Signalform, welche dann über einen Ferritkern in die sekundäre Hochspannung gewandelt wird, welche wiederum über eine Greinacher-Kaskadenschaltung in präzise Gleichspannungen über 1000 kV gewandelt wird.

Der Vorteil der neuen Einrichtung gegenüber kommerziell erhältlichen Systemen für diesen Spannungsbereich, die allein netzfrequenzgespeist arbeiten, besteht in dem um mehr als zwei Größenordnungen verringerten Restwelligkeitsfaktor der Spannung. Zudem erlaubt die Regelung des Zwischenkreises eine weitere Stabilisierung der Ausgangsspannung, wodurch die Messunsicherheit bei Kalibrier- und Forschungsanwendungen weiter reduziert wird.

Die neue Erzeugungseinrichtung hochfrequenter hoher Wechselspannungen ist die Basis für die Generierung stabiler und präziser Gleichspannungen in kompakter Bauweise. Dies ist notwendig für Kalibrierungen von Messeinrichtungen, wie sie z. B. für die Erforschung und Entwicklung von Geräten in zukünftigen Mittelspannungsnetzen benötigt werden. Durch die hochfrequente Speisung sinken die Verluste und ermöglichen eine effiziente Energieverteilung in der Zukunft.