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Verfahren und Einrichtung zur Prüfung von Isolierungen mit Gleichspannung
Vor der Inbetriebnahme elektrischer Maschinen wird seit langem der Isolationswiderstand der Wicklung gemessen. Hiemit sollen Erdschlüsse festgestellt und Durch- und Überschläge als Folge von Verschmutzungen und zu hohen Feuchtigkeitsgehaltes vermieden werden. Die Betriebsfähigkeit wird hiebei nach einem bestimmten Mindest-Isolationswiderstand, der aus den Daten der Maschinen berechnet wird, beurteilt.
In den letzten Jahren wurden verschiedene Gleichspannungs-Prüfverfahren entwickelt. Bei einem dieser Verfahren werden der Feuchtigkeitsgehalt und Verschmutzungsgrad der Isolierung nicht nach dem Absolutwert des Isolationswiderstandes beurteilt, sondern nach dem Verhältnis der zu verschiedenen Zeiten nach Anlegen der Messspannung an das Prüfobjekt gemessenen Nachladeströme.
Bei diesem Verfahren wird das Prüfobjekt an eine konstante Gleichspannung von etwa 500 bis 2000 V gelegt und der aufgenommene Strom mit einem Strommesser gemessen. Dieser setzt sich aus drei Anteilen zusammen : einem kapazitiven Ladestrom IC (Influenzstrom, der nach einem Bruchteil einer Sekunde abgeklungen ist und nicht weiter interessiert), einem mit der Zeit abnehmenden Absorptionsstrom IA, der durch die Polarisation des Dielektrikums im elektrischen Feld verursacht
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steigt, kann direkt nur durch genügend langes Abwarten, bis der Gesamtstrom sich nicht mehr ändert, gemessen werden. Er kann auch rechnerisch aus dem Zeitverlauf des Nachladestromes IN = f (t) bestimmt werden.
Um schneller und einfacher ein Mass für die Grösse des Isolationsstromes Ii zu erhalten, ist es bekannt, dessen Anteil am Nachladestrom zu ermitteln, indem man eine Nachladezahl N
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Messzeit von 1 bis 10 min stärker als bei einem hohen Anteil des Isolationsstromes Ii. Das heisst, im ersten Fall ergibt sich eine grosse, im zweiten Fall eine kleine Nachladezahl. Da, wie bereits erwähnt, der Isolationsstrom Ii infolge von Feuchtigkeit und Verschmutzungen des Prüfobjektes stark ansteigt, sind niedrige Nachladezahlen N = 1 - 2 ein Kennzeichen für eine feuchte und/oder verschmutzte Isolation, während eine trockene und saubere Isolierung hohe Nachladezahlen bis zu N = 10 zeigt.
Um die Nachladezahl zu erhalten, ist es also notwendig, den Nachladestrom IN zweimal zu messen und diese daraus zu berechnen. Hiebei treten folgende Schwierigkeiten auf : Übliche Strommesser haben im günstigsten Fall Messbereiche, die im Verhältnis 1 : 3 gestuft sind. Bei vielen elektronischen
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hochempfindlichen A- und nA-Metern sind die Messbereiche oft im Verhältnis 1 : 10 gestuft.
Dabei können sich in ungünstigen Fällen so grosse Messfehler ergeben, dass die aus der errechneten Nachladezahl N gezogenen Schlüsse auf die Betriebsfähigkeit falsch sind und ernste Folgen haben können, indem z. B. eine nicht betriebstüchtige Maschine eingeschaltet wird und ein Durchschlag eintritt.
Wenn z. B. die Ströme IN1 und IN10 mit einem Instrument der Kl. 2,5 mit linearem Skalenverlauf gemessen werden und der Wert IN10 dicht über dem nächstkleineren Messbereich liegt, so kann im ungünstigsten Fall bei einem Sollwert von N = 2 der Fehler A N = 0, 75 betragen, wenn die Strommessbereiche 1 : 10 gestuft sind. Der Fehler verringert sich auf A N = 0,22, wenn die Messbereiche enger, nämlich 1 : 3 gestuft sind. Auch diese Unsicherheit ist in Grenzfällen noch zu gross. Bei dieser Betrachtung sind mögliche Ablesefehler sogar noch unberücksichtigt geblieben.
Durch die Erfindung werden diese Nachteile vermieden, und das Ausrechnen der Nachladezahl kann ausserdem ganz erspart werden.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung von Isolierungen mit Gleichspannung, bei welchem mittels eines Messinstrumentes das Verhältnis der zu einem ersten und einem zweiten Zeitpunkt nach Anlegen der Messspannung gemessenen Nachladeströme bestimmt wird. Die Erfindung besteht darin, dass dem Messinstrument ein Empfindlichkeitsregler zugeordnet ist und dass vom Zeitpunkt des Anlegens der Messspannung bis zum ersten Zeitpunkt die Empfindlichkeit des Messinstrumentes durch den Empfindlichkeitsregler stetig vergrössert wird und die Empfindlichkeit mit Eintritt des er-
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einen Schalter mit einem Messbereichwähler derart kombiniert, dass in der einen Schalterstellung der Empfindlichkeitsregler wirksam ist und in der andern Schalterstellung der absolute Nachladestrom gemessen wird.
Die Erfindung wird an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Nach der Fig. 1 ist dem zur Messung der Nachladezahl vorgesehenen Strommesser 10 ein Empfindlichkeitsregler P parallelgeschaltet. Zu Beginn der Messung wird der Regler P zweckmässig so eingestellt, dass hiedurch der Strommesser 10 um einen Messbereich unempfindlicher gemacht wird. Nähert sich der Nachladestrom IN im Laufe der ersten Minute dem Wert IN, wird der Regler P immer mehr zurückgestellt und dabei der Zeigerausschlag des Strommessers 10 auf dem Skalenendwert gehalten. Ist die erste Minute erreicht, wird der Regler P nicht mehr verändert. Nach weiteren 9 min wird dann N10 abgelesen. Es kann eine vorhandene Skala benutzt werden, wobei dann ohne Rücksicht darauf, dass der Stromwert absolut nicht stimmt, der Wert in Skalenteilen und daraus N berechnet wird.
Hiebei ist selbstverständlich vorausgesetzt, dass durch den Empfindlichkeitsregler die Skalenfunktion nicht verändert wird, also zwischen Strommessereingang und Regler P lineare Beziehungen bestehen.
Selbstverständlich kann dieser kontinuierliche Empfindlichkeitsregler auch mit einer Skala versehen werden, falls dies besonders gewünscht wird, obwohl es für die eigentliche Messaufgabe nicht notwendig ist.
Bei dieser Methode können auch alle andern Möglichkeiten benutzt werden, mit denen die Empfindlichkeit von Strommessern kontinuierlich und ohne Beeinflussung der Skalenfunktion verändert werden kann. Beispielsweise kann man bei elektronischen liA-und nA-Metern im Verstärkerteil die Empfindlichkeit beeinflussen.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung, die auf speziell für Nachlademessungen zugeschnittene Strommesser angewendet werden kann, erhält dieser nach der Fig. 2 zusätzlich oder an Stelle der u oder nA-Skala eine reziprok geteilte Skala, durch welche die Nachladezahl N ohne Rechnung gefunden und unmittelbar abgelesen werden kann. Gleichzeitig kann diese Skala auch für Widerstandsmessungen nach der Strommessermethode benutzt werden.
Um sich bei der Messung der Nachladezahl auch schnell über den absoluten Stromwert informieren zu können, wird gemäss einer weiteren Ausbildung der Empfindlichkeitsregler P abschaltbar gemacht. Die Fig. 3 zeigt die Eingangsschaltung eines Strommessers 10 mit einem Messbereichwäh- ler M, mit dem die Empfindlichkeit stufenweise geändert werden kann, einem kontinuierlichen Empfindlichkeitsregler P und einem Schalter S. In dessen Stellung 1 ist der kontinuierliche Empfindlichkeitsregler P zur Messung der Nachladezahl N wirksam (wobei die Ablesung entspre- chenddenAngabendesMessbereichwählers M nicht mehr stimmt). In der Stellung 2 des Schalters S
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kann der Nachladestrom absolut gemessen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Prüfung von Isolierungen mit Gleichspannung, bei welchem mittels eines Messinstrumentes das Verhältnis der zu einem ersten und einem zweiten Zeitpunkt nach Anlegen der Messspannung gemessenen Nachladeströme bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Messinstrument ein Empfindlichkeitsregler zugeordnet ist und dass vom Zeitpunkt des Anlegens der Messspannung bis zum ersten Zeitpunkt (1 min) die Empfindlichkeit des Messinstrumentes durch den Empfindlichkeitsregler stetig vergrössert wird und die Empfindlichkeit mit Eintritt des ersten Zeitpunktes nicht mehr verändert wird und mit Eintritt des zweiten Zeitpunktes (10 min) der dann vom Messinstrument angezeigte Wert abgelesen wird.