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Gerät zur Prüfung von Spulen auf Windungsschluss mit magnetischer Ankopplung des Prüflings
Die bekannten Verfahren zur Windungsschlussprüfung (vgl. ATM 3526-1 und 3526-2) be- stehen im allgemeinen aus einer WechselstromBrücken-oder Differentialschaltung, welche bei fehlerfreiem Prüfling auf Null abgeglichen ist.
Der Prüfling wird dabei entweder unmittelbar als Brückenzweig geschaltet, wobei dann eine gleiche, als einwandfrei bekannte Vergleichsspule erforderlich ist, oder aber er wird magnetisch mit einer in der Brücke befindlichen Spule gekoppelt.
In beiden Fällen bewirkt ein Windungsschluss im Prüfling eine Scheinwiderstandsänderung eines Brückenzweiges. Dadurch wird die Brücke aus dem Gleichgewicht gebracht, was von einem Nullindikator angezeigt wird. Meist wird die Netzwechselspannung als Messspannung verwendet, doch werden zur Erzielung einer etwas besseren Empfindlichkeit auch Tonfrequenzspannungsquellen (etwa zwischen 400 und 5000 Hz) verwendet. Je höher die Frequenz der Messspannung wird, um so empfindlicher wird zwar die Brückenschaltung gegen Windungsschlüsse, um so störender machen sich aber auch die Wicklungskapazitäten des Prüflings bemerkbar, welche gleichfalls eine Änderung des Scheinwiderstandes bewirken und so einen Windungschluss vortäuschen.
Nur durch umständliche Abgleichvorgänge können solche Anzeigen von wirklichen Windungsschlussanzeigen unterschieden werden.
Es sind auch Schaltungen mit einem rückgekoppelten Röhrengenerator bekannt. Der Prüfling wird galvanisch mit einer eingebauten Kapazität und einer magnetisch mit dem Oszillatorschwingungskreis gekoppelten Induktivität zu einem Messkreis zusammengeschaltet und die Oszillatorfrequenz auf dessen Resonanzfrequenz abgestimmt. Durch Messung des Gitterstromes kann auf die Güte des Prüflings geschlossen werden ; so ist auch ein etwa vorhandener Windungsschluss erkennbar.
Demgegenüber weist ein erfindungsgemässes Gerät zur Feststellung von Windungsschlüssen in Spulen, welche keinen geschlossenen metallischen Wickelkörper und keinen Eisenkern enthalten, folgende Vorteile auf : Die erzielbare Empfindlichkeit ermöglicht auch bei den dünnsten technisch verwendeten Kupferdrähten (etwa 25 ; j, Durchmesser) bzw. Drähten aus Widerstandsmaterial die eindeutige Anzeige einer einzigen Kurzschlusswindung. Die Spulenkapazitäten täuschen keine Fehleranzeige vor und beeinflussen in keiner Weise den Messvorgang. Die Anzeige erfolgt unmittelbar durch ein Gleichstrominstrument, ohne dass irgendwelche Einstellungen oder Abgleiche notwendig sind, was ein rasches Arbeiten ermöglicht.
Eine weitere Bedienungserleichterung ergibt sich dadurch, dass der Prüfling nicht angeschlossen zu werden braucht, sondern nur auf ein Prüfjoch aufzuschieben ist. Schliesslich ist der Aufbau wesentlich einfacher als der von Brückenschaltungen hoher Empfindlichkeit, welche ausser der eigentlichen Brücke noch einen Tonfrequenzgenerator und zur Erzielung einer besseren Empfindlichkeit einen Verstärker für den Nullzweig verwenden.
Die Erfindung verwendet eine Elektronenröhre, welche in bekannter Weise durch induktive Rückkopplung als selbsterregter Schwingungserzeuger geschaltet ist. Koppelt man den Prüfling auf magnetischem Wege mit der Induktivität des Parallelresonanzkreises, so bewirkt eine im Prüfling enthaltene Kurzschlusswindung eine Erhöhung der Dämpfung dieses Schwingungskreises und damit eine Verringerung seines Resonanzwiderstandes. Da dieser Schwingungskreis in der genannten Schaltung an der Anode der Röhre liegt, stellt sein Resonanzwiderstand zugleich den Arbeitswiderstand der Röhre dar, durch seine Verringerung wären die Bedingungen für die Selbsterregung nicht mehr erfüllt, die Schwingungen würden abklingen.
Dies wird jedoch dadurch verhindert, dass aus der Anodenwechselspannung automatisch eine Gleichspannung gewonnen und dem Steuergitter so zugeführt wird, dass bei Verringerung der Anodenwechselspannung der Arbeitspunkt der Röhre in ein Gebiet grösserer Steilheit verschoben wird, in dem die Bedingungen für die Selbsterregung wiedergegeben sind. Diese Gleichspannung kann z. B. durch Audiongleichrichtung an der Generatorröhre selbst oder aber auch durch einen beliebigen anderen Gleichrichter erzeugt werden.
Die Verschiebung des Arbeitspunktes macht sich natürlich durch ein Ansteigen des Anodengleichstromes bemerkbar. Es ruft also eine an die
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Schwingkreisinduktivität des Generators angekoppelte Kurzschlusswindung eine erhöhte Anodengleichstromaufhahme hervor. Diese Änderung des Anodengleichstromes ist in ihrer
Grösse vom Ausmass der durch die Kurzschlusswindung verursachten zusätzlichen Dämpfung abhängig. Leztere ist z. B. bei Ankopplung einer Kurzschlusswindung aus dem weiter oben bereits erwähnten Kupferdraht mit einem Durchmesser von zw sehr gering, so dass auch die relative Änderung des Anodenstromes in diesem Fall sehr klein ist.
Um sie dennoch eindeutig zur Anzeige bringen zu können, ist es notwendig, den von der Röhre in ungedämpft schwingendem Zustand aufgenommenen Anodengleichstrom zu kompensieren, so dass als Anzeigeinstrument ein genügend empfindliches Messgerät Verwendung finden kann.
Die Fig. 1 zeigt die Schaltung eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemässen Gerätes, wobei die Gittervorspannung durch Audiongleichrichtung von der als Generator arbeitenden Röhre erzeugt wird. An der Anode der Röhre 1 liegt der Parallelresonanzkreis, bestehend aus dem Kondensator 2 und der Spule 3. Diese ist auf einem Eisenkern 4 aufgebracht, der auch die Rückkopplungswindungen 5 trägt und auf den der Prüfling 6 aufzuschieben ist. Die Audion-Gitterkombination besteht wie üblich aus Kondensator 7 und Gitterableitwiderstand 8. Der von der Röhre im Schwingzustand aufgenommene Anodenstrom muss kompensiert werden, um die durch das Aufbringen einer Kurzschlusswindung eintretende geringe Strom- änderung durch einen Strommesser entsprechender Empfindlichkeit zur Anzeige bringen zu können.
Die Kompensation erfolgt dadurch, dass mittels der Widerstände 9, 14, 15 ein mit dem Anodenstrom gleich grosser Strom erzeugt und in umgekehrter Richtung über das Instrument 9 geschickt wird.
Die Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens. Dieses unterscheidet sich von dem obigen nur durch die Art der Erzeugung der Gittervorspannung, u. zw. wird die erforderliche Wechselspannung über den Kondensator 11 der Anode der Generatorröhre entnommen. Mittels eines Gleichrichters 12 (z. B. Trockengleichrichter, Diode od. ähnl.) wird die zur Verlagerung des Arbeitspunktes der Generatorröhre nötige Gleichspannung an dem Widerstand 13 erzeugt.
PATENTANSPRÜCHE : l. Gerät zur Prüfung von Spulen auf Windungsschluss mit magnetischer Ankopplung des Prüflings, dadurch gekennzeichnet, dass der Windungsschluss als zusätzliche Dämpfung in den Schwingungskreis eines selbsterregten Röhrengenerators gekoppelt wird und dass die zur Aufrechterhaltung des Schwingzustandes erforderliche Steilheitsänderung durch Verlagerung des Arbeitspunktes der Generatorröhre mittels einer aus der Anodenwechselspannung gewonnenen Gleichspannung erzielt wird, wobei die mit der Änderung des Arbeitspunktes verbundene Erhöhung der Anodengleichstromaufnahme zur Anzeige herangezogen wird.