Planung und Aufbau eines 10-stufigen Miniatur-Marxgenerators

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Für die Verstärkung gilt allgemein (2.1)[2]: Abbildung 3: Marx-Generator-Schaltung [1] U0∑ = n · U0 Durch diesen Vorgang ist es möglich, große Spannungen und Ströme für einen kurzen Zeitraum zu generieren, ohne das Stromnetz zu belasten. Mit diesen simulierten Spannungen lassen sich nun Bauteile, Geräte oder Schutzeinrichtungen testen. (2.1) Da es sich in diesem Projektaufbau um einen zehnstufigen Marx-Generator handelt, gilt im Folgenden n = 10. 6
3. Dimensionierung und Beschaffung geeigneter Komponenten 3.1. Berechnung einer genormten Blitzstoßspannung „1,2/50“ Die Dimensionierung der zu verwendenden Bauteile im Marx-Generator ist von vielen Faktoren abhängig. Als erstes gilt es, die Stoßspannungsform zu definieren. Für Prüfungen in einem Labor oder Prüffeld werden aperiodische Spannungsverläufe vorgeschrieben [2]. Dies ist durch die IEC 60060-1 festgelegt. Bei Prüfungen außerhalb von Laboreinrichtungen, so genannten Vor-Ort-Prüfungen, können die idealisierten Spannungsformen oft nicht eingehalten werden. Es werden deshalb auch stark schwingende Impulsspannungen eingesetzt, die im Entwurf der neuen IEC 60060-3 durch ihre Einhüllende mit erheblich erweiterten Zeitparametern definiert werden sollen [2]. Da in diesem Bachelorprojekt ein Blitzstoß simuliert werden soll und es sich um einen Laboraufbau handelt, werden die Bauteile für eine aperiodische Blitzstoßspannung „1,2/50“ konfiguriert. Mit Blitzstoßspannungen werden reale Blitzstromverläufe simuliert. Die Überspannung wird durch den Scheitelwert Û, die Stirnzeit Ts und die Rückenhalbwertszeit Tr definiert. Für die genormte Blitzstoßspannung „1,2/50“ ist eine Stirnzeit von 1,2 µs (zulässige Abweichung ± 30 %) und eine Rückenhalbwertszeit von 50 µs (zulässige Abweichung ± 20 %) festgelegt [2]. Als CB wird die Parallelschaltung aus Prüflingskapazität und Spannungsteilerkapazität angesehen. Da für den grundlegenden Aufbau kein Prüfling verwendet wird, besteht im Folgenden die Belastungskapazität nur aus dem kapazitiven Spannungsteiler. Zur Berechnung des Marx-Generators werden die Bauteile der einzelnen Stufen zu einer resultierenden Größe verarbeitet. Für die Ausgangsspannung gilt (2.1). 7
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