AT390683B - Einrichtung zur pruefung von lackisoliertem draht - Google Patents

Description

Nr. 390 683

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Prüfung von lackisoliertem Draht mit einer zu ihm rotationsymmetrisch ausgebildeten und eine, eine geringe elektrische Durchschlagsspannung aufweisenden Gasatmosphäre besitzenden Elektrode umgeben ist und zwischen Draht und Elektrode ein Potentialunterschied gegeben ist.

Die bei elektrischen Maschinen, Transformatoren, Drossel- und Magnetspulen und in einer großen Zahl weiterer Einrichtungen zur Anwendung kommenden lackisolierten Drähte, müssen hohen Anforderungen hinsichtlich Durchschlagsfestigkeit, Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit, mechanischer Festigkeit, aber auch Gleichmäßigkeit all dieser Eigenschaften über ihre Länge genügen. Zur Überprüfung der einzelnen Eigenschaften und Parameter sind in den technischen Regelwerken Vorschriften festgelegt worden.

Durch Vordringen der Lackdrähte im Bereich der Energietechnik zu immer höheren Leistungen und durch das Bemühen der Hersteller um immer geringere Ausfallquoten, ist ein Parameter in letzter Zeit besonders wesentlich geworden: die sogenannte Hochspannungsfehlerzahl. Dafür sind noch keine einheitlichen Vorschriften gültig und die Meßmethoden sind uneinheitlich. Aber gerade die Hochspannungsfehlerzahl ist sehr von der Drahtproduktion abhängig und kann große Schwankungen aufweisen, so daß bei Drähten mit kritischer Anwendung die Überprüfung auf Hochspannungsfehler wesentlich ist.

Ein Hochspannungsfehler ist eine örtlich begrenzte, oft punktförmige Stelle an der Lackisolation, die im Kugelbad oder im Elektrolyttauchbad bei geringen Spannungen nicht angezeigt wird, da an sich keine direkte Blankstelle vorliegt. Bei Anlegen höherer Spannung kommt es an derartigen Stellen jedoch zum Durchbruch, dessen Spannung signifikant unter dem Minimum der Durchschlagsfestigkeit des übrigen Lackdrahtes unter Berücksichtigung von Auftragstoleranz und Exzentrizität liegt

Das Feststellen von Hochspannungsfehlem mittels Twist, das ist die verdrillte Drahtprobe, bringt eine um Zehneipotenzen zu geringe Fehlerzahl. Die Begründung ist, daß beim Twist nur eine Linienberührung stattfindet und nur in deren unmittelbarer Umgebung, also längs eines schmalen Bandes entlang der Oberfläche, Fehler angezeigt werden, und dies bei mäßiger Spannung auch nur dann, wenn zwei Fehlerstellen räumlich einander sehr nahe zu liegen gekommen sind. Die tatsächliche Fehlerzahl ist mittels Twist nicht erkennbar.

Eine verschärfte Prüfung ist mittels bifilar gewickelter Probespule möglich. Im Inneren einer Spule kann nämlich die, infolge des hohen elektrischen Feldes zwischen den beiden auf verschiedenem Potential liegenden Leitern gebildete, ionisierte Luft nicht sofort in die umgebende nichtionisierte Luft abwandem, so daß ein Überschlag auch dann stattfindet, wenn die beiden Fehlerstellen einige Entfernung zueinander haben. Zugleich steigt bei einer Spule aufgrund der räumlich dichten Packung der Leiter die statistische Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Fehlerpaaren innerhalb der Überschlagdistanz. Trotzdem ist auch diese Messung noch mit der Ungenauigkeit einer zufallsbedingten, größeren oder kleineren Luftstrecke behaftet, deren Spannung sich der eigentlichen Durchbruchspannung an der Fehlerstelle des Ladeauftrages überlagert

Eine weitere Verschärfung der Prüfung tritt dann ein, wenn mit nur einem Prüfling ein blanker Draht mitgewickelt wird. Damit entfällt nämlich die zufällige Bildung von Fehleipaaren, und man kann annehmen, daß, angenommen in den äußeren Randzonen der Prüfspule, sämtliche Fehler am Prüfling zum Durchschlag führen, dessen Spannung nur mehr einen kleinen Teil zur Überwindung der ionisierten Luftstrecke enthält und daher eine brauchbare Größe für das Fehlemiveau darstellt.

Diese Spulenmethode fällt jedoch unter die nicht zerstörungsfreien Prüfmethoden und eignet sich, trotz aller Einfachheit und Unkompliziertheit in der Durchführung, nicht für eine laufende Kontrolle des Drahtes.

Es gibt Methoden zur laufenden, zerstörungsfreien Kontrolle des Drahtes, die aber aufgrund der physikalischen Gegebenheiten mit großen Ungenauigkeiten behaftet sind. Im wesentlichen arbeiten diese Verfahren mit Düsen, Blenden oder Rollen aus leitfähigem Material als Gegenelektrode, durch oder über die der Draht bewegt wird. Die Ungenauigkeit rührt daher, daß die Luftstrecke zwischen Gegenelektrode und Lackdraht, die noch dazu sehr unvollständig ionisiert ist, eine Durchschlagsspannung benötigt, die hoch ist im Vergleich zur Durchschlagsspannung der Fehlerstelle selbst.

Darüberhinaus ist aus der US-PS 4 151 461 ein Verfahren zur Prüfung von isoliertem Draht auf örtliche Schwachstellen im Isolationsauftrag bekannt. Bei diesem Verfahren wird durch eine aufwendige Anordnung mit Lackblechzylindem und Nadelelektroden, die mit Hochspannung beaufschlagt werden, eine ionisierte Gasatmosphäre erzeugt. Benötigt wird ein eigener Hochspannungsgenerator der festgesetzt Ionen aus der Luft erzeugt

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die wirtschaftlich in der Produktion als Endkontrolle oder in der Verarbeitung als Eingangskontrolle einsetzbar ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gasatmosphäre aus einem Edelgas gebildet ist und die Elektrode ein zylinderförmiges aus Metall bestehendes, in mindestens ein Isolierstück eingebettetes Röhrchen ist. Mit dieser Erfindung ist es erstmals möglich, eine genaue Aussage über die Hochspannungsfehlerzahl eines lackisolierten Drahtes zu geben. Damit kann die Qualität des produzierten Drahtes näher definiert werden. Die Erfindung baut auf der Grundidee auf, daß die Ionisierung der Meßstrecke durch die Meßspannung selbst erreichbar wird, unter Verwendung von Edelgasen, dessen physikalische Eigenschaften dies eben so einfach ermöglichen. Der Draht muß durch ein elektrisches Feld in einem gasförmigen Medium laufen, dessen Durchschlagsspannung klein ist gegenüber dem Durchschlagspegel an der Lackschicht selbst, so daß die Größe des mechanischen Abstandes und seine Schwankungen zwischen Draht und Gegenelektrode nur einen -2-

Claims (5)

1. Nr. 390 683 unbedeutenden Einfluß auf die Aussagefähigkeit der Prüfung nehmen. Die Einrichtung ist äußerst einfach in der Herstellung und bedarf keines großen finanziellen Aufwandes. Mit dem erfindungsgemäßen Röhrchen, das die Gasatmosphäre begrenzt und durch das der zu prüfende Draht hindurchbewegt wird, sind optimal alle Bedingungen für die Prüfung zu erfüllen. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Elektrode ein zylinderförmiges, aus Metall bestehendes, in mindestens ein Isolierstück eingebettetes Röhrchen. Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die Isolierstücke zentrische Bohrungen zu dem Röhrchen auf. Diese zentrischen Bohrungen dienen einerseits der Führung des Drahtes und anderseits in beschränktem Ausmaß auch einer Widerstandsvergrößerung gegen das freie Abströmen des Gases. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist mindestens ein Isolierstück einen Anschluß für die Einbringung des Gases auf. Es ist überaus einfach die Gaszufuhr in dieser Art zu bewerkstelligen. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung, ist das für die Gasatmosphäre verwendete Gas Argon. Von allen in technischem Gebrauch stehenden preiswerten Gasen besitzt Argon, das auch in der Schweißtechnik zur Aufrechterhaltung von Lichtbögen bei kleinen und kleinsten Strömen unter atmosphärischen Druckverhältnissen verwendet wird, die kleinste Durchschlagsspannung. Bei praktischen Anwendungen liegt sie bei rund 1/5 des Wertes für Luft. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Argon beschränkt. Es könnten im Prinzip alle Inert- oder Edelgase, sofern sie eine geringe Durchschlagsfestigkeit aufweisen, Verwendung finden. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung liegt der Draht an Masse. Daraus ergibt sich ein geringer schaltungstechnischer Aufwand. An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert. Gemäß der Fig. bezeichnet (1) ein zylinderförmiges Metall-Röhrchen (1), das beiderseits von zentrischen Bohrungen (7), (8) in dem Isolierstück (2), flankiert ist, durch welche der zu prüfende Draht (4) kontinuierlich in Pfeilrichtung nach rechts gezogen wird. Das Isolierstück (2) besitzt einen Anschluß (5), durch welchen Argon zugeführt wird. Über den Anschluß (6) wird die Prüfspannung auf das Metall-Röhrchen (1) gegeben, welches die Elektrode bildet, während der zu prüfende Draht (4) an Massepotential liegt. Die zentrischen Bohrungen (7), (8) dienen der Führung des Drahtes (4) und in beschränktem Ausmaß auch einer Widerstandsvergrößerung gegen das freie Abströmen von Argon in die Umgebung, weshalb es sich bewährt hat, der Führungszone eine Länge von mindestens dem 50fachen Drahtdurchmesser auf jeder der beiden Seiten zu geben. Für den Innendurchmesser des Metall-Röhrchens hat sich ein Maß von 3 bis 4 mm plus Drahtdurchmesser bewährt. Damit entfällt auf die Argonstrecke eine Spannung von 600 - 800 V, bei der Schwankungen des Drahtabstandes einen vemachlässigbaren Einfluß bringen. Die Höhe der zweckmäßigerweise anzulegenden Prüfspannung hängt von der Dicke des Lackauftrages und den Qualitätsforderungen ab. Eine obere Grenze ist nach Berücksichtigung von zulässiger Exzentrizität des Lackauftrages, Toleranz der nominellen Lackauftragsdicke und der unteren Durchschlagsfestigkeit des verwendeten Lackes (Auftragsstoffes allgemein) ermittelbar. Die untere Grenze liegt bei obiger Anordnung um 1000 V. Der erfolgte Durchschlag muß im Strom begrenzt werden, da sonst keine zerstörungsfreie Werkstoffprüfung gegeben wäre. Zur Verarbeitung des Ereignisses stehen sämtliche heute bekannte Möglichkeiten der Meßtechnik offen, bis hin zu computergesteuerten Wickelmaschinen, welche bei einem Durchschlagsereignis ermitteln, ob die räumliche Lage, welche die Fehlerstelle bei Weiterlaufen des Wickelvorganges am Werkstück einnehmen wird, nicht in unzulässige Nähe einer vorangegangenen Fehlerstelle erfolgt. PATENTANSPRÜCHE 1. Einrichtung zur Prüfung von lackisoliertem Draht auf örtliche Schwachstellen im Isolationsauftrag, wobei der Draht mit einer zu ihm rotationsymmetrisch ausgebildeten und eine, eine geringe elektrische Durchschlagsspannung aufweisenden Gasatmosphäre besitzenden Elektrode umgeben ist und zwischen Draht und Elektrode ein Potentialunterschied gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasatmosphäre aus einem Edelgas gebildet ist und die Elektrode ein zylinderförmiges aus Metall bestehendes, in mindestens ein Isolierstück (2, 3) eingebettetes Röhrchen (1) ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstücke (2, 3) zentrische Bohrungen (7, 8) zu dem Röhrchen (1) aufweisen. -3- Nr. 390 683
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Isolierstück (2) einen Anschluß (5) für die Einbringung des Gases auf weist.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Gasatmosphäre 5 verwendete Gas Argon ist.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht an Masse liegt 10 Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-