DE19726394A1 - Prüfverfahren zur Erkennung von Isolationsschwachpunkten und Isolationfehlern in Wicklungen und Wicklungssystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren zur Erkennung von Isolationsfehlern inner­ halb einer Wicklung oder in Wicklungssystemen.

Um die Isolationsgüte innerhalb einer Wicklung, also von Windung zu Windung, fest­ zustellen, sind besondere Anforderungen zu beachten.

Herkömmliche Meßmittel wie Isolations- oder Hochspannungsprüfgeräte sind hierfür nicht brauchbar, da die gesamte Wicklung für dieses Meßverfahren ein einheitliches Potential darstellt.

Auch mit einer Widerstandsmessung können, wenn überhaupt, nur sehr grobe Win­ dungsschlüsse festgestellt werden. Für eine wirkungsvolle Prüfung muß die Spule (Wicklung) so belastet werden, daß die Windungsspannung ein Vielfaches des normalen, bei Nennbetrieb vorhandenen Spannunspotentials beträgt. Ohne die Spule (Prüfling) dauerhaft zu schädigen, kann dieses nur mit einem kurzen Span­ nungsimpuls oder mit einer hochfrequenten Spannungsquelle erreicht werden.

Heute wird bei der Serienfertigung von Wickelgütern fast ausschließlich eine Stoß­ spannungsprüfung für das Überprüfen auf Windungsschlüsse verwendet. Bei diesem Prüfverfahren wird ein kurzer Spannungsimpuls auf die zu prüfende Wicklung gegeben, um so ein Spannungspotential zwischen den Windungen einer Spule zu erzeugen.

Um die Isolation der einzelnen Wicklungsdrähte mehr als bei bestimmungsgemäßer Benutzung zu beanspruchen, ist es wichtig, daß der Spannungsimpuls ein Viel­ faches der Nennspannung des Prüflings beträgt.

Anhand eines GUT-Prüflings wird der Zeitverlauf des Spannungsimpulses als ge­ dämpfte Schwingung aufgezeichnet.

Dieser Spannungsverlauf wird dann mit denen baugleicher Prüflinge verglichen. Fehlerhafte Prüflinge bewirken eine Veränderung des Schwingungsverlaufes.

Eine andere bekannte Methode der Windungsschlußprüfung ist das direkte Ein­ speisen einer sinusförmigen Spannung bei erhöhter Frequenz.

Um die Spule entsprechend zu stressen wird hierbei die Amplitude auf das 1,5 bis 2,5fache der Nennspannung erhöht.

Da dieses einen sehr hohen Strom zur Folge hätte, der die Wicklung stark erwärmt und somit schädigt, wird die Frequenz der Quelle auf das 2- bis 3fache der Nenn­ frequenz erhöht. Als Bewertungskriterium für die Qualität der Wicklungsisolation wird die Stromaufnahme herangezogen.

Dieses Prüfverfahren ermöglicht nur eine bedingte Stressung der Isolation und es können damit nur grobe Windungsschlüsse erkannt werden.

Das erfindungsgemäße Prüfverfahren arbeitet nach dem sogenannten Resonanzprüfverfahren

Mit diesem Prüfprinzip ist es möglich, die zu prüfende Wicklung mit dem Vielfachen seiner Nennspannung auch über längere Zeiträume zu stressen, ohne dabei die Wicklung zu schädigen oder übermäßig zu erwärmen.

Funktionsbeschreibung des neuen Prüfprinzips (Siehe Blockschaltbild 01AS2)

Mit einem Signalverstärker mit einstellbarer Amplitude, Frequenz und Kurvenform und einer nachgeschalteten, veränderbaren Kondensatorkombination wird der Prüf­ ling versorgt.

Diese Schaltungsanordnung ermöglicht es, einen Resonanzkreis zwischen Prüfling und Spannungsquelle aufzubauen.

Hierzu wird zunächst mit einer kleinen Spannungsamplitude die Frequenz so lange verändert, bis sich ein Maximum zwischen der Spannung U2 zu U1 einstellt. Durch Veränderung der Kapazität (P2), die wahlweise in Reihe oder parallel zum Prüfling verschaltet werden kann, ist eine weitere Abstimmung zur Anpassung auf die Induktivität der verschiedenen Prüflinge möglich.

Wenn nach dieser Methode der optimale Q-Faktor ermittelt ist, (der Q-Faktor er­ möglicht eine Aussage über die Güte des Schwingkreises) wird die Amplitude (U1) langsam erhöht, bis sich am Prüfling die vorgegebene Prüfspannung (U2) einstellt. Dieses Abstimmen, auch als Lernmodus bezeichnete Vorgang, wird rechnerge­ steuert, vollautomatisch durchgeführt.

Die hierbei ermittelten Werte für Amplitude U1 und U2, Signalform, Koppelkapazität sowie Q-Faktor werden in einem Datensatz in Verbindung mit den Prüflingsdaten inclusive einer zulässigen Toleranzgrenze abgespeichert.

Mit diesem Meßverfahren lassen sich selbst die kleinsten Abweichungen baugleicher Wickelgüter untereinander feststellen.

Besonders bei kleineren Wickelgütern mittlerer und höherer Induktivität wurden bereits hervorragende Prüfergebnisse erzielt.

Wesentliche Vorteile des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens zu bereits bekannten Prüfgeräten:

• - Wesentlich einfacher und somit kostengünstiger in der Herstellung als Prüfgeräte, die nach dem Stoßspannungsprinzip arbeiten.
• - Bei kleinen Prüflingen mit hoher Induktivität wird eine bessere Prüftiefe als mit den bisher bekannten Prüfmitteln erreicht.
• - Einfache, unkomplizierte Handhabung ohne spezielle Fachkenntnisse durch auto­ matische Gut-/Fehlerbewertung.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß das erfindungsgemäße Prüfverfahren für den Anwender erhebliche wirtschaftliche Vorteile und bessere Prüfqualität bietet.

Claims (8)

1. Prüfverfahren zur Erkennung von Isolationsschwachpunkten und Isolationsfehlern in Wicklungen und Wicklungssystemen. Hierbei wird einer in Amplitude, Kurven­ form und Frequenz verstellbaren Spannungsquelle (P1) eine Kapazität (P2) nach­ geschaltet und in Verbindung mit dem Prüfling so abgestimmt, daß sich die Spannung (U2) im Verhältnis zu (U1) in einem Maximum befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei für die Ermittlung des Spannungsmaximums (U2:U1 = Faktor Q), (U1) zunächst klein gehalten wird. Erst nach dem Ermitteln des maximalen Q-Faktors wird die Spannung (U1) in der Amplitude so lange erhöht, bis die gewünschte U2-Spannung erreicht ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die der Spannungsquelle (P1) nachgeschaltete Kondensatorkombination P2 in Reihe oder parallel zum Prüfling verschaltet sein kann.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei für die Bewertung der Isolationsqualität des Prüflings, der mit einem oder mehreren Gut-Mustern ermittelte Q-Wert als Re­ ferenz herangezogen wird. Bei fehlerhafter Isolation eines Prüflings weicht der Q-Faktor vom Referenzwert ab.
Die Bewertung dieser Abweichung dient zur GUT/Fehler-Aussage.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 4 wobei die Ermittlung des max. Q-Faktors mittels einer automatisch ablaufenden Programmfolge durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Ermittlung (U1) zunächst möglichst klein gehalten wird und erst nach Finden des max. Q-Faktors erhöht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei für die Ermittlung, die Frequenz der Span­ nungsquelle (P1) langsam hochgefahren wird. Dieser Vorgang wird mit verschie­ denen Kondensatorkombinationen (P2) wiederholt, bis das höchste (Q) ermittelt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die für die Bewertung eines bestimmten Prüf­ lingstyps gelernten Prüfparameter unter einer Datensatznummer abgespeichert, und für wiederholende Prüfprozesse immer wieder herangezogen werden können.