Prüfgeneratoren zur Simulation von Blitzimpulsströmen im Labor und ihre Wechselwirkung mit den Prüfobjekten

Die vorliegende Arbeit behandelt die mathematische Beschreibung und Analyse von elektrischen Schaltungen zur Erzeugung von impulsförmigen Strömen. Der Schwerpunkt liegt auf der reproduzierbaren Nachbildung von Blitzstromkomponenten, wie diese für die Untersuchung von Blitzwirkungen und von Überspannungs-Schutzeinrichtungen benötigt werden. Als Blitzstromkomponenten werden die Erst- und Folgeblitzstoßströme und der Blitzlangzeitstrom betrachtet, für die in Standards repräsentative Stromformen eingeführt wurden. Die Grundformen von Stoßstromkreisen mit Kondensatoren als primärem Energiespeicherelement werden analytisch beschrieben. Aperiodische Impulsströme (10/350 µs, 1/200 µs) oder schwingende Stoßströme (8/20 µs) können mit gedämpften CLR-Reihenkreisen erzeugt werden. Zur Dimensionierung der Generatoren werden die Schaltungselemente aus Bestimmungsgleichungen berechnet. Veränderungen zu vorgegebenen Stromformen treten bei Variationen der Schaltungselemente oder angeschlossener Prüfobjekte auf. Abweichungen von Dimensionierungswerten dürfen Grenzen nicht überschreiten, damit die Impulsstromkenngrößen Scheitelwert, Stirn- und Rückenhalbwertszeit, Ladung und Spezifische Energie die Toleranzen einhalten. Ein umfangreicher Vergleich von CLR-Reihenkreis und Crowbar-Stoßkreis zeigt in Abhängigkeit vom Charakter der Belastung (Impedanz, Lichtbogen, Varistor) die unterschiedlichen Rückwirkungen auf den Stromverlauf. Die Erzeugung von Langzeitströmen wird am Beispiel von Kettenleitern und von stark bedämpften CLR-Kreisen betrachtet. Speziell ausgelegte Generatorschaltungen sind geeignet, weitere Stromformen, wie unipolare Stoßströme der Form 8/20 µs oder Sinushalbwellenströme, zu liefern. Untersucht wird, wie ein Generator als Kombinationsstoßkreis mit geringem Umgestaltungsaufwand aufgebaut werden kann, um die zwei häufig benötigten, aber deutlich unterschiedlichen Stromformen 10/350 µs und 8/20 µs zu erzeugen.