Lehrstuhl für Hochspannungstechnik Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Technische Universität Dortmund Prof. Dr.-Ing. Frank Jenau Versuchsanleitung Zum Praktikumsversuch Messen und Erzeugen hoher Wechsel- und Stoßspannungen / Hochspannungsmesstechnik BENT 03 / Labor für Wirt.-Ing.
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Lehrstuhl für Hochspannungstechnik Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Technische Universität Dortmund
Prof. Dr.-Ing. Frank Jenau
Versuchsanleitung
Zum Praktikumsversuch
Messen und Erzeugen hoher Wechsel-
und Stoßspannungen /
Hochspannungsmesstechnik
BENT 03 / Labor für Wirt.-Ing.
Messen und Erzeugen hoher Wechsel- und Stoßspannungen / Hochspannungsmesstechnik Versionsinfo: 2.1
Vor Betreten einer Hochspannungsanlage muss sich durch Inaugenscheinnahme davon überzeugt werden, dass alle Leiter, die Hochspannung (Spannungen über 250 V) anneh-men können und im Berührungsbereich liegen, geerdet und dass alle Einspeisungen un-terbrochen sind.
Alle Hochspannungsanlagen müssen durch metallische Absperrgitter gegen unbeabsich-tigtes Eindringen in den Gefahrenbereich abgesichert sein.
Es ist verboten, während des Betriebes leitende Gegenstände durch die Absperrung der Anlage zu stecken.
Bei Hochspannungsanlagen ist jede Tür mit Sicherheitsschaltern zu versehen, die beim Öffnen der Tür alle Einspeisungen der Versuchsanlage unterbrechen.
Der Betriebszustand der Anlage muss durch eine rote Lampe (Anlage eingeschaltet) und durch eine grüne Anlage (Anlage ausgeschaltet) angezeigt werden.
Eine Versuchsanlage darf erst dann in Betrieb genommen werden, wenn eine von der Lehrstuhlleitung beauftragte Person den Schaltungsaufbau überprüft und die Erlaubnis zur Inbetriebnahme gegeben hat.
Im Falle eines elektrischen Unfalls ist sofort die Anlage allpolig abzuschalten und bei Be-wusstlosigkeit des Verunglückten der Notarzt zu benachrichtigen.
1.4 Fünf Sicherheitsregeln
Bei Arbeiten an elektrischen Anlagen gelten in Deutschland bestimmte Regeln, welche in den
sogenannten Fünf Sicherheitsregeln nach Normenreihe DIN VDE 0105 zusammengefasst
sind:
1. Freischalten 2. Gegen Wiedereinschalten sichern 3. Spannungsfreiheit feststellen 4. Erden und kurzschließen 5. Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken
Diese Regeln müssen vor dem Arbeiten mit elektrischen Anlagen angewendet werden.
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Prüftransformatoren werden entweder in Kesselbauweise oder in Isoliermantelbauweise her-
gestellt. Als Isolierstoff wird für beide Bauarten vorwiegend Mineralöl verwendet.
Bei der Kesselbauweise werden die aktiven Teile (Kern und Wicklung) von einem auf Erdpo-
tential liegenden, metallischen Gehäuse umgeben, das eine günstige Oberflächenselbstküh-
lung ermöglicht. Nachteilig ist jedoch der große Aufwand für die Durchführung1 bei hohen
Spannungen.
Bei der Isoliermantelbauweise werden die aktiven Teile mit einem Isolierrohr umgeben. Ein
Transformator dieser Ausführung enthält meist viel Öl und besitzt daher für Erwärmungsvor-
gänge eine große thermische Zeitkonstante. Die Wärmeabfuhr über den Isoliermantel ist da-
rum sehr gering. Von Vorteil ist, dass keine Durchführungen benötigt werden.
2.4 Betriebsverhalten von Prüftransformatoren
Das Betriebsverhalten von Prüftransformatoren ist mit dem üblichen Transformatorersatz-
schaltbild nur sehr unvollkommen zu erfassen, da die Eigenkapazität Ci der Hochspannungs-
wicklungen das Verhalten wesentlich beeinflusst. Zusätzlich stellt der angeschlossene, meist
kapazitive Prüfling ZP‘ (vgl. Abbildung 6) eine äußere Belastung Ca dar. Vereinfachend findet
sich eine Darstellung dieses Sachverhalts in Abbildung 5.
1 Eine Durchführung (Wanddurchführung / Transformatordurchführung) hat die Aufgabe einen auf hochspannungs-potential befindlichen Leiter durch eine häufig auf Erdpotential befindliche Wand zu führen. Dies hat elektrisch sicher und ohne Entladungen zu erfolgen. An diese besondere Art eines Isolationssystems werden meist besondere Anforderungen (Platzrestriktionen, Teilentladungen, Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen) gestellt.
Abbildung 4 Kesselbauweise (links) und Isolierbauweise (rechts) von Prüftransformatoren (Quelle: [ 7 ] )
Maximal zulässiger Dauerstrom des Transformators: N
NN U
SI =250 mA.
Der Trafo wird thermisch überlastet, obwohl eine reine Leistungsbetrachtung „grünes Licht“
gegeben hätte.
2.5 Messung von Hochspannungen
Das Betriebsverhalten von Prüftransformatoren macht aufgrund der kapazitiven Spannungs-
überhöhung eine direkte Messung der Hochspannung erforderlich. Im Rahmen des Prakti-
kums werden die Scheitelspannungsmessung mit Kugelfunkenstrecke, die Scheitelspan-
nungsmessung nach Chubb-Fortescue und der kapazitive Spannungsteiler behandelt. Aus
historischen Gründen soll die Spannungsmessung mittels elektrostatischem Voltmeter zumin-
dest ergänzend aufgeführt werden.
2.5.1 Scheitelspannungsmessung mit der Kugelfunkenstrecke
Die Messung mit einer Kugelfunkenstrecke basiert auf der Annahme, dass in einer bekannten
Elektrodenanordnung der Durchschlag der Luftstrecke bei gleichen äußeren Rahmenbedin-
gungen stets beim selben Spannungswert erfolgen wird. Im Rahmen einer Messung werden
Kugelfunkenstrecken mit bekannten Durchmessern einge-
setzt. Dann wird entweder der Abstand festgehalten und
die Spannung gesteigert bis es zum Durchschlag kommt,
oder die Kugeln werden langsam zusammengefahren und
der Kugelabstand bei Durchschlag gemessen. Mit Hilfe
des Abstandes lässt sich aus Tabellenwerken die theore-
tische Durchbruchspannung der Anordnung bestimmen
und es kann auf die angelegte Spannung geschlossen
werden.
Da in Gasen der Durchschlag einer Elektrodenanordnung
stets im Scheitel der anliegenden Spannung auftritt2, kann
mittels einer Messfunkenstrecke der Scheitelwert hoher
Wechsel – und Stoßspannungen in atmosphärischer Luft
bestimmt werden. Die Durchschlagsspannungen sind für
verschiedene Kugeldurchmesser in Abhängigkeit von der
Schlagweite s aus Tabellen zu ermitteln (vgl. Tabelle 1).
2 Allgemeiner gesprochen lässt sich sagen, dass Mechanismen, die zu einem Durchschlag führen können, meist bei der maximalen Feldstärke starten. Aufgrund von Lawinenlaufzeiteffekten kann es ebenfalls zu Spannungszu-sammenbrüchen kommen, die nicht mit dem Scheitelwert zusammen fallen. Diese Besonderheiten werden jedoch in diesem Praktikum vernachlässigt.
D
s
10 cm …
Spalte 1 Spalte2 …
0,5 cm 16,8 kV 16,8 kV …
1,0 cm 31,7 kV 31,7 kV …
1,5 cm 45,5 kV 45,5 kV …
2,0 cm 59,0 kV 59,0 kV …
3,0 cm 84,0 kV 85,5 kV …
4,0 cm 105 kV 109 kV …
5,0 cm 123 kV 130 kV …
… … … …
Tabelle 1 Beispiel für die Bestimmung
einer Durchschlagspannung in Abhän-
gigkeit des Kugeldurchmessers (D) und
der Schlagweite (s)
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Toleranz der Rückenhalbwertszeit ± 20% ± 60 %Tabelle 2 Normative Kenngrößen für genormte Blitz- und Schalstoßspannungen
In selbiger Normenreihe sind Vorgaben hinsichtlich der atmosphärischen Korrektur, der Aus-
wertung und der Messsysteme fixiert.
Stoßspannungen werden üblicherweise mittels eines EDV-fähigen Messsystems erfasst und
durchlaufen verschiedene Analyseverfahren, mit denen die Qualität der Spannungsform er-
fasst und die Zeitparameter ausgewertet werden.
3 In [ 3 ] wird im Bereich der Blitzstoßspannungen üblicherweise von Frontzeiten und Rückenhalbwerts-zeiten gesprochen. Für Schaltstoßspannungen werden die Formulierungen Scheitelzeiten und Rücken-halbwertszeiten verwendet.
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Rückenzeitkonstante ∙ ∙ Tabelle 3 Näherungsgleichungen für die Berechnung von Stoßkreisen nach [ 6 ]
Mit Hilfe der Stirn- und Rückenzeitkonstanten lässt sich die theoretische Stirnzeit (TS) und die
theoretische Rückenhalbwertszeit (TR) für Blitzstoßspannungen mit: 2,96 ∙ sowie
0,73 ∙ berechnen. Bei anderen Stoßspannungsformen sei auf die Literatur z.B. [ 6 ] verwie-
sen.
3.3 Messung von Blitzstoßspannungen
3.3.1 Scheitelwertmessung mit kapazitivem Teiler
Oftmals werden bei Stoßspannungsaufbauten die Belastungskapazitäten als kapazitive Span-
nungsteiler ausgelegt. Dadurch wird eine direkte Messung der erzeugten Stoßspannung er-
möglicht. Bei derartigen Ausführungen ist zu berücksichtigen, dass die Messkabel zu den
meist hochohmigen Messgeräten mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen werden, um den
Spannungsverlauf reflexionsfrei messen und darstellen zu können. Diese Zusammenhänge
sind dann von besonderer Bedeutung, wenn aufgrund der Steilheit der zu messenden Impulse
die Betrachtungsgrenzen für quasistationäre Felder überschritten werden.4 Bei Übertretung
dieser Betrachtungsgrenzen wird es erforderlich den Wellencharakter der Messgrößen und
Felder Rechnung zu tragen (Berücksichtigung von Wellenausbreitungen und der resultieren-
den Wellenwiderstände, etc.).
4 Im Rahmen des Praktikums wird dieser Sachverhalt nur charakteristisch behandelt. Insbesondere sol-len jedoch die Anforderungen an korrekte hochspannungstechnische Messkreise aufgezeigt werden und können bei Bedarf im Rahmen des Praktikums diskutiert werden.
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4 Vorbereitende Aufgaben Die Seiten dieses Abschnitts sind vor dem Testat abzugeben. Die Bearbeitung fließt mit
in die Beurteilung des Praktikums ein. Da Sie Teile dieser Aufgaben zur Durchführung des
Praktikums und zur Anfertigung des Berichts benötigen, wird empfohlen die Lösungen eben-
falls für Ihre eigenen Unterlagen zu dokumentieren.
1. Lesen Sie die Praktikumsbeschreibung aufmerksam durch und bereiten Sie sich auf ein mündliches Testat zu Beginn des Praktikumstermins vor.
2. Gegeben sind folgende Spannungsteiler:
Leiten Sie für beide Teiler in Abbildung 24 das Spannungsübersetzungsverhältnis U1/U2 her. Die Angabe des Übersetzungsverhältnisses ist nicht ausreichend.
Lösung:
Abbildung 24 ohmscher und kapazitiver Spannungsteiler
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3. Welche Bauformen von Prüftransformatoren kennen Sie und welche Vor- bzw. Nach-teile bieten diese?
4. Mit welcher Methode lässt sich die hochspannungsseitige Wicklungskapazität eines Prüftransformator bestimmen?
5. Welche beiden grundsätzlichen (vereinfachten) Versuche zur Bestimmung der Er-satzschaltbildgrößen kennen Sie und wie ist der grundsätzliche Ablauf? Skizzieren Sie die Versuchsbeschaltung.
Lösung:
Lösung:
Lösung (Teil 1):
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6. Eine Messkugelfunkenstrecke hat unter Normbedingungen eine Durchschlagsspan-nung von 76 kV. Aktuell herrschen in ihrem Labor folgende atmosphärischen Rahmenbedingungen: Temperatur: 28,8°C, Luftdruck: 1008,0 hPa, Luftfeuchte: 43% Welche Durchschlagsspannung ist mit Hilfe der vereinfachten atmosphärischen Kor-rektur nach Kapitel 2.5.1 bei diesen abweichenden Klimabedingungen zu erwarten?
7. Gegeben ist ein Transformator mit folgendem Typenschild:
Berechnen Sie die theoretischen Übersetzungsverhältnisse (üOS und üUS) des Trans-formators unter Berücksichtigung beider möglichen unterspannungsseitigen Span-nungen (220 V / 440 V).
Lösung (Teil 2):
Lösung:
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8. Welche Methoden kennen Sie um eine Messung von Hochspannung durchzuführen? Warum ist eine Messung der Hochspannung erforderlich und kann nicht mit Hilfe des Transformatorübersetzungsverhältnisses bestimmt werden?
Lösung:
Lösung:
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9. Führen Sie abschnittsweise eine lineare Regression6 zur Bestimmung der Durch-schlagspannung Ûd einer Messkugelfunkenstrecke mit einem Kugeldurchmesser von 10 cm durch. Nutzen Sie Tabelle 1 für betriebsfrequente Wechselspannungen im Be-reich von 0 bis 4 cm.
6 Bestimmung einer Geradengleichung, die die Abhängigkeit der Durchschlagsspannung vom Kugelab-stand unter atmosphärischen Normbedingungen ausdrückt.
Lösungen:
Durchschlagspannung Ûd für den Kugelabstand x im Bereich 0cm≤ x ≤0,5cm
Durchschlagspannung Ûd für den Kugelabstand x im Bereich 0,5cm≤ x ≤1,0cm
Durchschlagspannung Ûd für den Kugelabstand x im Bereich 1,0cm≤ x ≤1,5cm
Durchschlagspannung Ûd für den Kugelabstand x im Bereich 1,5cm≤ x ≤2,0cm
Durchschlagspannung Ûd für den Kugelabstand x im Bereich 2,0cm≤ x ≤3,0cm
Durchschlagspannung Ûd für den Kugelabstand x im Bereich 3,0cm≤ x ≤4,0cm
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10. Geben Sie eine mathematische Beschreibung zur Berechnung des arithmetischen Mittelwertes an (Literaturrecherche).
11. Geben Sie eine mathematische Beschreibung zur Schätzung der Standardabwei-chung aus einer Stichprobe an (Literaturrecherche).
12. Wozu werden Stoßspannungen im Labor erzeugt?
13. In der Praktikumsbeschreibung sind zwei Schaltungen zur Erzeugung von Stoßspan-
nungen gegeben. Welche Schaltung hat in der Theorie (bei Verwendung identischer Komponenten und der Annahme ) den höheren Ausnutzungsfaktor? Begrün-den Sie technisch argumentativ.
Lösung:
Lösung:
Lösung:
Lösung:
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5 Versuchsdurchführung und Messprotokoll Anhand eines Übersichtsschaltplanes für das Schaltpult und des Sicherheitskreises ist die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften zu überprüfen. Weiterhin ist der Versuchsaufbau auf die Gewährleistung der Sicherheit gegen elektrische Unfälle zu untersuchen.
5.1 Erzeugung von hohen Spannungen – Der Hochspannungstrans-
formator
Zunächst wird der im Labor befindliche Hochspannungstransformator betrachtet. Dieser ver-
fügt über folgendes Typenschild (vgl. vorbereitende Aufgaben):
5.1.1 Der Hochspannungstransformator – Typenschild
Berechnen Sie den maximal zulässigen Dauerstrom und vergleichen Sie diesen mit dem
Nennstrom des Transformators.
Stichpunkte für Bericht / Messprotokoll:
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5.1.2 Der Hochspannungstransformator – Daten für das Ersatzschaltbild
a. Bestimmen Sie den ohmschen Widerstand der Hochspannungswicklung mit einem Digitalohmmeter. Hinweis für den Bericht / das Messprotokoll: Nennen Sie die Klem-men, zwischen denen Sie gemessen haben.
b. Bestimmen Sie den ohmschen Widerstand der Unterspannungswicklung Hinweis für den Bericht / das Messprotokoll: Nennen Sie die Klemmen, zwischen denen Sie ge-messen haben.
c. Bericht / Messprotokoll: Diskutieren Sie Möglichkeiten wie sich der Widerstandswert der Unterspannungswicklung exakter bestimmen lässt.
d. Bestimmen Sie experimentell unter Verwendung einer Strommesszange7 und mit Hilfe der vereinfachten Betrachtung des Kurzschlussversuches die relative Kurz-schlussspannung.
e. Bericht / Messprotokoll: Berechnen Sie mit Hilfe der obig bestimmten relativen Kurz-schlussspannung die Induktivität für das Kurzschlussersatzschaltbild.
f. Bestimmen Sie experimentell unter Verwendung einer Strommesszange8 und mit Hilfe der vereinfachten Betrachtung des Leerlaufversuchs den relativen Leerlauf-strom. Verwenden Sie abweichend vom Typenschild eine maximale Spannung der Unterspannungswicklung von 160 V.
g. Bericht / Messprotokoll: Berechnen Sie mit Hilfe des relativen Leerlaufstroms die Hauptinduktivität für das Leerlaufersatzschaltbild.
h. Bericht / Messprotokoll: Diskutieren Sie, warum derartige Messungen einen Prüftransformator nicht vollständig charakterisieren
7 Keysight N2780B AC/DC Current Probe 8 Keysight N2780B AC/DC Current Probe
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a. Bestimmen Sie für die unterspannungsseitigen Spannungen U1 = 25 V, 50 V, 75 V, 100 V jeweils den Durchbruchabstand der Kugelfunkenstrecke in cm. Es sind jeweils drei Messungen durchzuführen.
b. Bericht / Messprotokoll: Bestimmen Sie den Mittelwert und Standardabweichung der Messungen je Primärspannungsstufe.
c. Bericht / Messprotokoll: Nutzen Sie die Abstandsmittelwerte, um mit Hilfe der linearen Regression der Durchbruchspannung (siehe vorbereitende Aufgaben) die zugehöri-gen Durchbruchspannungen zu ermitteln.
d. Vermerken Sie die atmosphärischen Rahmenbedingungen e. Bericht / Messprotokoll: Korrigieren Sie die berechneten Mittelwerte der Durchbruch-
spannungen auf die aktuell im Labor vorliegenden Bedingungen. Nutzen Sie das ver-einfachte Verfahren.
f. Bericht / Messprotokoll: Stellen Sie die Ergebnisse in einem Diagramm dar. Hierbei ist auf der x-Achse die Primärspannung in Volt und auf der y-Achse die gemessene Hochspannung abzutragen. Zeichen Sie zusätzlich die Hochspannung, die sich rech-nerisch mit Hilfe des Übersetzungsverhältnisses ergeben würde ein. (Übersetzungs-verhältnis: siehe vorbereitende Aufgaben.) Hinweis: Beachten Sie, dass Sie mit der Kugelfunkenstrecke den Scheitelwert der Hochspannung erfassen, wobei Ihre Messung auf der Unterspannungsseite den Ef-fektivwert abbildet.
Bericht / Messprotokoll:
25 V 50 V 75 V 100 V
V mm V mm V mm V mm
V mm V mm V mm V mm
V mm V mm V mm V mm
Atmosphärische Rahmenbedingungen:
Temperatur:
Luftdruck:
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a. Bestimmen Sie für die unterspannungsseitigen Spannungen U1 = 25 V, 50 V, 75 V, 100 V jeweils den Ladestrom des Kondensator.
b. Bericht / Messprotokoll: Berechnen Sie den Scheitelwert der Hochspannung c. Bericht / Messprotokoll: Stellen Sie die Ergebnisse in einem Diagramm dar. Hierbei
ist auf der x-Achse die Primärspannung in Volt und auf der y-Achse die gemessene Hochspannung abzutragen. Zeichen Sie zusätzlich die Hochspannung, die sich rech-nerisch mit Hilfe des Übersetzungsverhältnisses ergeben würde ein. (Übersetzungs-verhältnis: siehe vorbereitende Aufgaben.) Hinweis: Beachten Sie, dass Sie mit der Kugelfunkenstrecke den Scheitelwert der Hochspannung erfassen, wobei Ihre Messung auf der Unterspannungsseite den Ef-fektivwert abbildet.
Stichpunkte für Bericht / Messprotokoll:
25 V 50 V 75 V 100 V
V mA V mA V mA V mA
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a. Berechnen Sie das Übersetzungsverhältnis des genutzten kapazitiven Teilers und konfigurieren Sie das DMI entsprechend. Ermitteln Sie den zu wählenden Messein-gang.
b. Messen Sie für die unterspannungsseitigen Spannungen U1 = 25 V, 50 V, 75 V, 100 V jeweils die Hochspannung.
c. Bericht / Messprotokoll: Stellen Sie die Ergebnisse in einem Diagramm dar. Hierbei ist auf der x-Achse die Primärspannung in Volt und auf der y-Achse die gemessene Hochspannung abzutragen. Zeichen Sie zusätzlich die Hochspannung, die sich rech-nerisch mit Hilfe des Übersetzungsverhältnisses ergeben würde ein. (Übersetzungs-verhältnis: siehe vorbereitende Aufgaben.)
5.2.4 Diskussion
a. Bericht / Messprotokoll: Diskutieren Sie die Messverfahren und deren Ergebnisse. Welches Messverfahren würden Sie in der Praxis einsetzen und warum. Was muss man unter Berücksichtigung einer Prüflingskapazität berücksichtigen?
Stichpunkte für Bericht / Messprotokoll:
25 V 50 V 75 V 100 V
R.M.S. in kV
Peak in kV
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5.3.1 Versuchsdurchführung und Bestimmung der Zeitparameter
a. Berechnen Sie die Anzahl an notwendigen Gleichrichterdioden unter der Annahme, dass der Prüftransformator mit oberspannungsseitiger Nennspannung betrieben wird.
b. Berechnen Sie die Teilungsverhältnisse der ohmschen und kapazitiven Teiler. c. Bei einer Ladespannung des Kondensators von 20 kV soll ein Impuls bei der Auflö-
sung (1 V/Div vertikal, 10 µs /Div horizontal) nicht abgeschnitten dargestellt werden. Welches Tastkopfverhältnis ist hierfür nötig? Gehen Sie von insgesamt 8 zur Verfü-gung stehenden vertikalen Sektionen aus.
d. Realisieren Sie den Schaltungsaufbau gemäß Abbildung 26 (Grundschaltung 2). e. Oszillographieren Sie einen Impuls bei einer Ladespannung des Kondensators von
20 kV und erfassen Sie den Impulsscheitel ebenfalls mit dem DMI. f. Bericht / Messprotokoll: Werten Sie den Impuls hinsichtlich seiner Zeitparameter aus.
Hierfür gilt folgendes Vorgehen: Lesen Sie die *.csv Daten in einer Tabellenkalkulation ein und stellen
Sie diese mit der richtigen horizontalen Zeitbasis (µs) dar. Die vertikale Skalierung kann in Volt verbleiben. Hinweis: Bei Excel funktioniert dies über: Daten (Externe Daten abrufen) Aus Text CSV Datei auswäh-len und dem Dialog folgen. Beim Dialog folgendes beachten: Datentyp: Getrennt Trennzeichen: Komma (klicken Sie nicht „Fertig stellen“ sondern „weiter“) Wählen Sie alle Spalten manuell aus (SHIFT gedrückt halten und Spalten anklicken) und im oberen Teil des Dialogs „Weitere…“ anklicken – Dezimal und 1000er Trenn-zeichen entsprechend der Datenlage anpassen. Weiter Hilfestellungen zu diesem Thema finden sich bei geeigneter Recherche.
Bestimmen Sie den Maximalwert des Impulses. Dieser liegt aufgrund der Messung mittels Tastkopf und Spannungsteiler im einstelligen Voltbereich.
Bestimmen Sie mit der Datenbasis die Zeitwerte zu denen die Sig-nalamplitude in der Stirn ca. bei 30% bzw. 90% des Maximalwertes ist, bestimmen Sie nach Abschnitt 3.1 die Stirnzeit.
Bestimmen Sie den ersten Zeitpunkt, zu welchem das Signal im Rü-cken auf 50% des Maximalwertes gesunken ist.
Stellen Sie das Signal geeignet dar und bestimmen Sie die Stirnzeit und Rückenhalbwertszeit grafisch.
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a. Welche Komponenten sind zu tauschen, um möglichst effizient den vorhandenen Schaltungsaufbau in einen Aufbau nach Grundschaltung 1 zu überführen?
b. Welches Vorgehen schlagen Sie vor, um experimentell den Ausnutzungsgrad =
beider Grundschaltungstypen an je drei Messungen zu je zwei Kondensatorladespan-nungen durchzuführen? Beachten Sie hierbei, dass bei Erhöhung der Kondensatorla-despannung der Abstand der Schaltfunkenstrecke manuell zu verändern ist.
c. Bestimmen Sie experimentell den Ausnutzungsgrad mit den Ladespannungen UL = 20 kV, 60 kV.
d. Bericht / Messprotokoll: Ermitteln Sie Standardabweichung und Mittelwert Ihrer Mess-daten und vergleichen Sie die Ausnutzungsgrade mit den Ausnutzungsgraden, die sich rechnerisch für beide Schaltungen ergäben.
Stichpunkte für Bericht / Messprotokoll:
Schaltungstyp /
Grundschaltung
Ladespannung in
kV
Impulsspannung
in kV
Ausnutzungsgrad
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6 Hinweise zum Bericht / Messprotokoll Neben den in Absatz 1.2.4 genannten Punkten sind im Rahmen des Praktikumsberichts fol-
gende Hinweise zu berücksichtigen:
Fachrichtung Wirtschaftsingenieurwesen:
Achten Sie auf die Form des Berichtes. Beachten Sie Formalitäten wie Inhaltsver-zeichnisse, Quellen-, Abbildungsverzeichnisse etc.
Strukturieren Sie Ihren Bericht angemessen. Hilfreich können hierbei die in dieser Be-schreibung gewählten Überschriften im Bereich der Versuchsdurchführung sein.
Präsentieren und beschreiben Sie die verwendeten Schaltungen und erklären Sie die Entstehung Ihrer Messergebnisse geeignet. Achten Sie darauf, dass Ihr Bericht eine geschlossen Berichtsform aufweist und hierbei nicht lediglich formlos die Fragen der Versuchsdurchführung beantwortet werden.
Fachrichtung Elektrotechnik- und Informationstechnik:
Achten Sie auf die Form des Messprotokolls, Beachten Sie Formalitäten wie Inhalts-verzeichnisse, Quellen-, Abbildungsverzeichnisse etc.
Strukturieren Sie Ihr Messprotokoll angemessen. Hilfreich können hierbei die in die-ser Beschreibung gewählten Überschriften im Bereich der Versuchsdurchführung sein.
Erklären Sie die Entstehung Ihrer Messergebnisse prägnant. Sofern sich Versuchs-aufbauten in dieser Beschreibung finden lassen, so ist ein Verweis zulässig. Eine Be-antwortung der Fragen in Form von 5.2.3 a. „Fließtext“ ist ausdrücklich zulässig.