CN105579813A - 用于测试变压器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测试变压器(62)的方法，该变压器包括第一电感(90、92)和与第一电感(90、92)电隔离的第二电感(88)，所述第一电感和第二电感相应地在第一开关电路和在第二开关电路中连接，该方法包括：-在第一开关电路中在第一开关电路点与第二开关电路点(106)之间施加直流电压(112)；-在第一或第二开关电路中量取在两个开关电路点(114、106)之间的测试电压(122)，其中，这两个开关电路点(114)之一不同于第一开关电路点和第二开关电路点(106)；以及-基于直流电压(112)和测试电压(122)的比较来测试变压器(62)。

Description

用于测试变压器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于测试变压器的方法、用于实施所述方法的控制装置以及变压器。
背景技术
由文献DE4425903C3和EP238922B1已知如下变压器，该变压器作为位置传感器根据线性位移测量的原理基于永磁线性无接触移动——所谓的PLCD——工作。这样的位置传感器也作为线性感应位置传感器——所谓的LIPS——已知。
发明内容
本发明的任务在于，在整体上改进变压器。
该任务通过独立权利要求的特征解决。优选改进方案是从属权利要求的对象。
按照本发明的一个方面包括一种用于测试变压器的方法，该变压器包括第一电感和与第一电感电隔离的第二电感，所述第一电感和第二电感相应地在第一开关电路和在第二开关电路中连接，该方法包括如下步骤：在第一开关电路中在第一开关电路点与第二开关电路点之间施加直流电压；在第一或第二开关电路中量取在两个开关电路点之间的测试电压，其中，这两个开关电路点之一不同于第一开关电路点和第二开关电路点；以及基于直流电压和测试电压的比较来测试变压器。
提出的方法基于如下考虑，具有两个电隔离的电感的变压器在物理上有条件地仅能以交流电压运行，因为直流电压通过电隔离不能在两个电感之间传输。在此，提出的方法以如下认识开始，即施加在两个电感上的直流电压不允许对变压器的功能——即在两个电感之间传输交流电压——具有影响。另一方面，施加在两个电感之一上的直流电压在该电感的相应开关电路中在确定的连接点上导致可预测的直流电压电位。因此可以监控电路点的可预测的直流电压电位。如果例如两个电感基于短路相互电连接，那么在监控的电路点上的直流电压电位有别于可预测的直流电压电位，从而可以清楚地识别到故障。
在此应将电路点理解为在第一或第二电路中的下述的点，该点在施加电压给该电路时电位是不同的。
在所提出方法的一种改进方案中，在变压器的测试中，如果在测试电压与直流电压之间检测的传输性能有别于在变压器无故障运行中在测试电压与直流电压之间预定的传输性能，那么识别到故障。通过传输性能的监控，上述可预测的直流电压电位不固定于一个确定值并且可以因此也当直流电压按照温度或寿命变化时也可以被检验。
原则上该方法在施加直流电压和量取测试电压方面可以任意地设计，其中，直流电压例如施加在变压器的第一电感上，而测试电压在变压器的第二电感上量取。特别是在如下情况下，即提出的方法用于用作位置传感器的变压器时，如果第一线圈用作次级线圈，则直流电压的施加和测试电压的量取在第一线圈的侧上是特别有利的。通过这种方式可以不仅确定到初级线圈的短路而且还确定到其它次级线圈的短路，它们在线性位置传感器中是必要的，以便由要确定的位置产生具有交流电压的线性输出信号。
在所提出方法的一个特别的改进方案中，在第一开关电路中的第一电感附加地是预定传输性能的测试开关电路的一部分，该测试开关电路具有至少一个将第一电感借助于直流电压连接到固定电位的电阻，其中，直流电压和测试电压被相应地施加到测试开关电路并且在测试开关电路中量取。该改进方案基于如下考虑，即电感由直流电压方面来看是短路并且在故障的另外的电阻时如果施加直流电压那么导致非常高的直流电流。因此在特别的改进方案的范围中提出，第一电感通过电阻、例如分压电阻基于直流电压连接到预定电位并且将通过第一电感的直流电流保持尽可能小。
按照本发明的另一方面，实施装置设立为，实施所提出的方法之一。
在所提出实施装置的一个改进方案中，提出的实施装置具有存储器和处理器。因此提出的方法之一以计算机程序的形式在存储器中存储并且处理器设定用于当计算机程序被从存储器加载到处理器中时实施该方法。
按照本发明的另一方面，计算机程序包括程序代码机构，以便当计算机程序在计算机或提出的装置之一上执行时实施所提出方法之一的所有步骤。
按照本发明的另一方面，计算机程序产品包含程序代码，该程序代码在计算机可读的数据载体上存储并且当在数据处理机构上执行时实施提出所提出方法之一。
按照本发明的另一方面，变压器包括：第一开关电路，具有第一电感；第二开关电路，具有与第一电感电隔离并且与第一电感耦合的第二电感；以及所提出的实施装置。
在一个改进方案中，所提出的变压器包括包含第一电感的测试开关电路，该测试开关电路具有至少两个电阻用于施加直流电压和量取测试电压，其中，测试开关电路具有与接地装置电去耦的元件、特别是电容器。第二电阻除了上述第一电阻之外是可选择的并且可以为了实现本改进方案也被省去。通过与接地装置的电隔离，测试开关电路从交流电压的角度来看被接地，从而从交流电压的角度仅仅存在第一开关电路，然而测试开关电路不存在。
如果电隔离元件是电容器，那么开头所述的方法应当在以变压器传输具有高频率——例如在kHz范围中或之上的频率——的交流电压时在实施装置中实施。通过这种方式可以对于电容器选择小的电容，从而可以忽略电容器的无功阻抗。
在所提出变压器的一个附加的改进方案中，电阻构成分压器，其中第一电感串联连接在两个电阻之间。通过这种方式可以通过两个电阻的适合的大小来确定上述传输性能并且在上述条件下——即测试电压应至少在一个电路点上量取，没有直流电压施加在该电路点上——存在显著不同于其他电路点的第三电路点，测试电压可以在其上被量取。
在所提出变压器的一个特别的改进方案中，两个电阻中的第一电阻由第一电感看去与接地装置对置地布置，并且在第一电阻与第一电感之间布置有变压器抽头。通过这种方式可以通过第一电阻同时影响变压器的输入或输出电阻，以便将在变压器上存在的信号(该信号被输送给变压器或从变压器导出)优化地与连接在变压器上的电路交换。
为此，第一电阻优选是高欧姆的。术语高欧姆涉及电子构件、电路或测量装置的前述输入或输出电阻，亦即在变压器的情况下。说明：变压器的由连接在变压器上的电路看去的电阻超过确定的电阻值。通常，如果电阻超过两位数的千欧值，亦即超过10千欧姆，那么人们称之为高欧姆的。高欧姆向上是不受限的。
在所提出方法的一个特别优选的改进方案中，两个电阻中的第二电阻与用于输出直流电压的电压源串联地连接，该电压源并联于电容器。通过该第二电阻可以因此将上述固定电位施加在变压器的第一电感上，以便以特别有利的方式按照本发明以直流电压监控变压器的短路和断路。
附图说明
本发明的上述特征、特性和优点以及实现的方式和方法结合实施例的以下描述更清楚和更显著容易理解，各实施例结合附图进一步阐明，其中：
图1示出具有位移传感器的串列主缸的透视图；以及
图2示出图1的位移传感器的侧截面图；
图3示出来自图2的位移传感器的一部分的透视图；
图4示出来自图3的位移传感器的透视图；
图5示出来自图4的电路的直流电压等效电路；
图6示出在第一故障情况下来自图4的电路的直流电压等效电路；
图7示出在第二故障情况下来自图4的电路的直流电压等效电路；以及
图8示出在第三故障情况下来自图4的电路的直流电压等效电路。
在附图中相同的技术元素设有相同附图标记并仅仅一次进行描述。
具体实施方式
参照图1，图1示出具有行车制动器4和驻车制动器6的车辆2的原理图。
车辆2具有底盘8，该底盘在未进一步示出的道路上在四个车轮10上通过未进一步示出的发动机可驱动地滚动。在各个车轮10上在本实施方案中抗转动地固定制动盘12，在其上可以施加还要描述的相对于底盘8抗转动地固定的制动执行机构，以便将车轮10以自身已知的方式刹住并且将车辆2从行驶中制动或者固定在静止状态。
在本实施方案中，行车制动器4在每个车轮10上具有各一个行车制动执行机构14，例如刹车瓦。这些行车制动执行机构14被串列主缸16通过液压管路18基于以制动踏板20可预定的行车制动请求22以自身已知的方式驱控。
本发明以下根据在串列主缸16中应用的具有变压器的位移传感器24进一步阐明。在此应指出的是，以下阐明是纯示例性的，并且本发明可用于任意变压器。
参照图2，图2示出具有位移传感器25的串列主缸16。
串列主缸16还具有压力活塞26，行车制动请求22可动地设置在壳体28中，其中压力活塞26与图1的制动踏板20以未进一步示出的方式连接。压力活塞26自身分为初级活塞30和次级活塞32，其中初级活塞30关闭壳体28的输入端，而次级活塞32将壳体28的内部空间分为初级腔34和次级腔36。在壳体28的输入端的区域中，在初级活塞30上设置次级套环38，该次级套环将壳体28的内部空间与环境空气隔离。朝壳体28的内部空间看去紧接着在次级套环38之后是初级套环40，该初级套环密封在初级活塞30与壳体28的壁之间的间隙。在次级活塞32上的压力套环42将初级腔34的压力和次级腔36的压力隔离。此外在次级活塞32上的另一初级套环40密封在次级活塞32与壳体28的壁之间的间隙。初级活塞30相对于次级活塞32通过第一弹簧44支撑，而次级活塞32相对于壳体底部通过第二弹簧46支撑。通过第一和第二连接端48、50可以相应地给初级腔34和次级腔36供以未示出的液压液体。
因为对于本领域内技术人员而言串列主缸的功能方式是已知的，所以省去对其的详细描述。
位移传感器24具有试件，该试件的形式为具有在其头端部上的传感器磁体54的滑板52，该试件朝图平面中看去可以推到还要描述的传感器开关电路56之下。为了推动滑板52，初级活塞30具有法兰58，滑板52相对地支承在其上。法兰58和初级活塞30因此共同形成测量对象，其位置通过位移传感器25的还要描述的传感器开关电路56确定。传感器开关电路56由在布线载体58——如引线框架、电路板或其他基底——上的多个印制导线形成。在具有传感器开关电路38的电路板58上可以为了保护例如免于污物而安放盖60。
参照图3，图3示出来自图2的位移传感器25。
位移传感器的传感器开关电路56包括变压器62。变压器62检测传感器磁体37的磁场64并且基于此输出未进一步提及的电气传感器信号给传感器开关电路56。该传感器信号由第一信号处理芯片66和第二信号处理芯片68转换为未进一步提及的测量信号，由该测量信号得知滑板52的位置并因此得知法兰58和初级活塞30的位置。如此产生的测量信号可以最后在位移传感器25的发送接口70上通过未进一步示出的电缆量取并且转发给未进一步示出的较高的信号处理单元，如例如在未进一步示出的车辆中的发动机控制器。
传感器开关电路56可以包括保护元件72用于保护两个信号处理芯片66、68例如免于过压。此外可以在传感器开关电路56与变压器62之间设置屏蔽板74，该屏蔽板屏蔽在传感器开关电路56与变压器62之间的电磁场并且如此避免传感器开关电路56对变压器62的影响。
在本实施方案中，变压器62通过形锁合部76在限定的位置上设置在布线载体58上。在此，保护壳78环绕布线载体58和变压器62。
在图4中示出变压器62的透视图。变压器62包括具有绕组空间的线圈架80，线圈架通过六个连接片82分为中间部段84和四个侧部段86。线圈架80承载沿在图4中不可进一步可见的芯延伸的初级线圈88，初级线圈在该情况下应假定为单层的。在初级线圈88的两个对置的边缘区域上，线圈架80承载密封缠绕的第一次级线圈90和第二次级线圈92用于测量感应电压，其中在初级线圈88的两个端部上成对地布置有各一个第一次级线圈90和第二次级线圈92。
线圈88、90、92能够通过连接引脚94与传感器开关电路56在布线载体58上电气接触。
具有变压器——如变压器62——的位移传感器25一般被称为差动变压器位移传感器。备选地，位移传感器25但是也可以仅仅以每个次级线圈在初级线圈的端部上构成，为此例如参照文献DE4425903C3和EP238922B1。
根据在图5中示出的电路图应首先阐明位移传感器25的功能。
为了运行位移传感器25，在变压器62的初级线圈上连接有包括电气的输入交流电压源96和两个相互相反连接的输入直流电压源98的串联电路。输入直流电压源98在初级线圈88的绕组端部上通过输入电阻100施加相同的电位102并且用于，使得没有直流电流能够流经初级线圈88，但是初级线圈88仍位于在限定的、固定的和低阻抗的相同电位上。
在此，输入交流电压源96的未进一步提及的交流电压在位移传感器25的变压器62中由初级线圈88传输给次级线圈90、92。
在位移传感器25的变压器62中，初级线圈88与第一次级线圈90同向耦合，这表示，初级线圈88和第一次级线圈90的绕组同向地缠绕。相对地，初级线圈88与第二次级线圈92反向耦合，亦即初级线圈88和第二次级线圈92的绕组反向缠绕。
第一次级线圈90在第一侧上通过第一接地电容器104与接地装置106连接，亦即与固定限定的电位连接，而第二次级线圈通过第二接地电容器104同样与接地装置106连接。在另一侧上，第一和第二次级线圈90、92与放大器108连接，在其未进一步提到的输出端上可以量取相对于接地装置106传输的交流电压，该交流电压是馈入初级线圈88并且传输给次级线圈90、92的交流电压。
在变压器62的运行中，在图2和3中示出的传感器磁体54通过滑板58沿线圈88、90、92运动，由此以自身已知的方式改变在线圈88、90、92之间的耦合系数。在预定的、由输入交流电压源96输出的交流电压中通过这种方式在放大器的输出端上使得传输的交流电压变化，从而基于传输的交流电压的变化可以检测传感器磁体54并因此滑板58的位置变化。对于线性位置传感器的功能方式的细节可以例如从上述文献得知。
对此的前提条件然而在于，变压器无关于在初级线圈88、第一次级线圈90与第二次级线圈92之间的电连接。而且在图5的电路图中首先应在次级侧在变压器62上不存在中断。这应在本实施方案的范围中以在次级侧在变压器62上连接的参考直流电压源110监控，该参考直流电压源输出参考直流电压112。次级线圈90、92中的每个在本实施方案中连接在第一分压器电阻116与第二分压器电阻118之间的分压器的中间抽头114上，其中第一次级线圈90和第二次级线圈92各分开一个第一分压器电阻116。参考直流电压源110在此并联连接到分压器116、118。
在中间抽头114上在本实施方案中连接监控或测试装置120，监控或测试装置执行测试或监控方法，以便监控在图5中示出的电路的电气断路或无意连接。
为此，测试装置120在中间抽头114上量取各一个测试直流电压122，测试直流电压是在中间抽头114上例如相对于接地装置106的电气直流电压电位。每个测试直流电压122以在图5中标明的传输性能124依赖于参考直流电压112。该关系在此对于如下情况——即在图5中示出的电路不具有以电气断路和无意电气连接的形式的故障——通过相应的分压器并且在此特别是通过各个分压器电阻116、118确定。
为了监控在图5中示出的电路，测试装置120因此可以除了测试直流电压124之外也接收参考直流电压112和预定的传输性能126。基于预定的传输性能126和参考直流电压112，测试装置120可以确定对于无故障情况的在图5中未进一步示出的测试直流电压并检验：是否测量的测试直流电压122与对于无故障情况的该测试直流电压一致。在故障情况下，如果那么测量的测试直流电压122有别于对于无故障情况的该测试直流电压，那么测试装置120可以输出故障信号128，通过故障信号例如可以在车辆2中输出警告指示。
在图6中示出来自图5的电路作为在无故障情况下的直流等效电路图，其具有用于电路的直流分量的确定大小的值。相对地，在图7至9中示出用于来自图5的电路的不同故障情景。在此作为故障情景应在图7中假定在次级线圈90、92之一中的电气断路130；在图8中在第一与第二次级线圈90、92之间的电连接132，以下称为次级侧短路132；在图9中在初级线圈88与次级线圈90、92之一之间的电连接134，以下称为变压器短路134。在图10中此外还示出对于来自图5的电路的直流等效电路图的确定大小的例子。
通过对于来自图5的电路的直流等效电路图在图6中示出的值，对于在中间抽头114上的测试直流电压122对于在图6至9中示出的情景按照以下表格产生数值：
情景 第一测试电压122 第二测试电压122
图6 3.37伏 1.26伏
图7 4.03伏 2.00伏
图8 2.51伏 2.51伏
图9 2.50伏 2.50伏
如从表格可见，测试电压122相对于来自图6的正常情况变化。更确切地说，如果可能甚至可以评价和说明故障，以便确定并且如果可能更换例如变压器62的有关的线圈。
如特别是由在图8和9中测试电压122的比较，电阻公差应尽可能狭窄，以便确保可靠的分析处理，因为测试电压122对于不同故障情况可能非常相互接近。

Claims (10)

1.一种用于测试变压器(62)的方法，该变压器包括第一电感(90、92)和与第一电感(90、92)电隔离的第二电感(88)，所述第一电感和第二电感相应地在第一开关电路和在第二开关电路中连接，该方法包括：
-在第一开关电路中在第一开关电路点与第二开关电路点(106)之间施加直流电压(112)；
-在第一或第二开关电路中量取在两个开关电路点(114、106)之间的测试电压(122)，其中，这两个开关电路点(114)之一不同于第一开关电路点和第二开关电路点(106)；以及
-基于直流电压(112)和测试电压(122)的比较来测试变压器(62)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在变压器(122)的测试中，如果在测试电压(122)与直流电压(112)之间检测的传输性能(124)有别于在变压器(62)无故障运行中在测试电压(122)与直流电压(112)之间预定的传输性能(126)，那么识别到故障(130、132、134)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在第一开关电路中的第一电感(90、92)附加地是预定传输性能(124)的测试开关电路的一部分，该测试开关电路具有至少一个将第一电感借助于直流电压(122)连接到固定电位(114)的电阻(116)，其中，直流电压(112)和测试电压(112)被相应地施加到测试开关电路并且在测试开关电路中量取。
4.一种用于实施根据上述权利要求中任一项所述的方法的装置(120)。
5.一种变压器(62)，包括：
-第一开关电路，具有第一电感(90、92)；
-第二开关电路，具有与第一电感(90、92)电隔离并且与第一电感(90、92)耦合的第二电感(88)；以及
-根据权利要求4所述的装置(120)。
6.根据权利要求5所述的变压器(62)，包括包含第一电感(90、92)的测试开关电路，该测试开关电路具有至少两个电阻(116、118)用于施加直流电压(112)和量取测试电压(122)，其中，测试开关电路具有与接地装置(106)电去耦的元件(104)、特别是电容器(104)。
7.根据权利要求6所述的变压器(62)，其中，电阻(116、118)构成分压器并且第一电感(90、92)串联连接在两个电阻(116、118)之间。
8.根据权利要求7所述的变压器(62)，其中，两个电阻(118)中的第一电阻由第一电感(90、92)看去与接地装置(106)对置地布置，并且在第一电阻(118)与第一电感(90、92)之间布置有变压器抽头(108)。
9.根据权利要求8所述的变压器(62)，其中，第一电阻(118)是高欧姆的。
10.根据权利要求8或9所述的变压器(62)，其中，两个电阻(116)中的第二电阻与用于输出直流电压(112)的电压源(110)串联地连接，该电压源并联于电容器(104)。
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