DE2233154A1

DE2233154A1 - Vorrichtung zum messen der isolationsund spannungsfestigkeits-eigenschaften von gegenstaenden

Info

Publication number: DE2233154A1
Application number: DE19722233154
Authority: DE
Inventors: Mitsutaka Kaneka; Hifumi Nitta
Original assignee: Chubu Seiki Co Ltd
Current assignee: Chubu Seiki Co Ltd
Priority date: 1971-07-13
Filing date: 1972-07-06
Publication date: 1973-01-25
Also published as: FR2145536B1; FR2145536A1; GB1343591A; DE2233154B2

Description

PATENTANWÄLTE

DR. CLAUS REINLÄNDER

DIPL-ING. KLAUS BERNHARDT

D · 8 MÜNCHEN 60
THEODOR-STORM-STRASSE 18a 2233154

212/2

Chubu Seiki Kabuabiki Kaisha No. 1, Kibukicbo, Kasugai-sbi Aichi-ken, Japan

,OA aa

Vorrichtung zum Messen der Isolations- und Spannungsfestigkeits~Eigenschaften von Gegenstandan

Priorität: 13. Juli 1971 Japan 52023/71

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Isolations- und Spannungsfestigkeits-Eigenschaften von zu messenden Gegenständen, die einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandeln und einen Spannungsanstieg erzeugen kann, wodurch die Isolations- und Spannungsfestigkeits-Prüfungen des zu messenden Gegenstandes in einfacher und zuverlässiger Weise ausgeführt werden können.

Bisher ist es üblich, die Iaolationsverringerung einea Hochspannungskabels usw. mit Hilfe der Messung des IsolationsWiderstandes mittels eines Kurbelinduktors, mit Hilfe der Messung von tan S oder der Messung der Korona, usw. zu messen. Solche bekannten Meßverfahren verwenden jedoch eine Meßvorrichtung, die im Betrieb beschwerlich und schwierig ist« und als Ergebnis konnte diese Vorrichtung nicht allgemein verwendet werden.

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Ein Verfahren zum Messen eines Leekstromes mittels einer Hocbgleishapannung ist auch vorgeschlagen worden. Dieses Verfahren erfordert ^eöoeh die Verwendung einer sehr stabilen Hochgleichspannung mit dem Ergebnis, daß die Meßvorrictitung is ihrer Abmessung groß und im Betrieb beschwerlich wird« Deshalb ist ein solches bekanntes Verfahren nicht allgemein verwendet worden.

Das Verfahren sum Messen eines leckstroms mittels der Hochgleiobsp&üming hat sich als aas wirkungsvollste Verfahren zum Massen der Isolatiensvarschlechterung eines HoehspEBntmgskabsle iieiemtisgesiellt. Dieses bekannte Verfahren verwendet ©ine Vorrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, die eine elektrische Versorgungsquelle mit technischer Frequenz 1 und einen veränderbaren Widerstand 2 enthält, der parallel zur Quelle 1 geschaltet ist, Zwischen das eine Ende des Widerstands 2 und den Sekundäranschluß 3 ist die Primärwicklung 4a eines Transformators 4 geschaltet. Parallel au den Anschlüssen der Sekundärwicklung 4b des Transformators ist ein Gleichrichterkreis geschaltet, der aus einer Diode 5 und einem Kondensator 6 besteht. Eine Hochgleichspannung in der Größenordnung von 10 bis 15 kV wird an dem Kondensator erhalten. Diese Hochgleichspannung wird den zu prüfenden Gegenständen zugeführt und der Leckstrom wird gemessen.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, erfordert eine solche bekannte Vorrichtung die Verwendung einer elektrischen Versorgungs.quelle mit ITetzfrequens und dies hat die Nachteile, daß die Vorrichtung Eicht als tragbares Gerät geeignet ist, daß der zn installierende Platr beschränkt ist und da@ eine Änderung der Spannung der Ve^atsrgungsquelle direkt die Gleichspannung beeinflußt, dii dem zu

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messenden Gegenstand zugeführt wird, wodurch Fehler in den Meßergebnissen erhalten werden.

Darüber hinaus erfordert die Schaltungsanordnung nach Pig. 1 die Verwendung des Transformators 4 und des spannungsfesten Kondensators 6, die ein großes Volumen und hohes Gewicht haben..

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Vorrichtung vermeidet.

Die Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten Vorrichtung zum Hessen der Isolations- und Spannungsfestigkeits-Eigenschaften von zu messenden Gegenständen, wobei eine Batteriespannung in eine Wechselspannung mittels eines Oszillators ungesetzt wird, dessen Ausgang verstärkt und in eine Hochgleichspannung umgesetzt wird. Die Vorrichtung ist geeignet für die Verwendung von Messungen der Isolationsverringerung von Kabeln, Generatoren, Transformatoren usw. und zur Verwendung in Spannungsfestigkeitsprüfungen mittels einer Hochgleichspannung, wobei die Vorrichtung kleine Abmessung und geringes Gewicht bat, als transportables Gerät geeignet ist, leicht und einfach zu betreiben ist und verhindert, daß eine Messung aufgrund der Ladung der elektrischen Versorgungsquellenspannung fehlerhaft wird.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der sind

Fig. 1 ein Schaltbild einer bekannten Vorrichtung zum Messen einee Leckstroms mittels einer Hochgleichspannung und

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Fig. 2 ein Schaltbild einer Aueführungsform der Vorrichtung zum Messen der Isolations- und Spannungsfest igkeits-Eigenschaften gemäß der Erfindung.

In Fig. 2 bezeichnet 11 eine Speicherbatterie. Der negative Anschluß der Batterie 11 ist direkt mit dem bewegbaren Anschluß eines Umschalters 12 verbunden. Dieser bewegbare Anschluß kann mit einem festen Anschluß 12a oder 12b verbunden werden. Der feste Anschluß 12b ist direkt mit dem negativen Ausgangeanschluß eines Gleichrichterkreises 13 verbunden, dessen positiver Ausgangsanschluß mit dem positiven Anschluß der Batterie 11 verbunden ist.

Die Eingangsanschlüsse des Gleichrichterkreises 13 sind an die Sekundärwicklung Hb eines Transformators 14 angeschlossen, dessen Primärwicklung Ua mit einer Wechselversorgungsquelle verbunden ist. Wenn der bewegbare Anschluß des Umschalters 12 zu dem festen Anschluß 12b geschlossen wird, wird die Wechselversorgungsspannung über den Transformator 14 an den Gleichrichterkreis angelegt. Die gleichgerichtete Spannung wird der Batterie 11 zugeführt, um diese zu laden.

Die positive Elektrode der Batterie 11 ist über einen veränderbaren Widerstand 15 mit der Basis eines Transistors 16 verbunden, der die Spannung einstellen kann. Der Kollektor des Transistors 16 ist direkt mit der positiven Elektrode der Batterie 11 verbunden, während der Emitter über die Primärwicklung 17a eines Oszillatortransformators 17 mit dem Kollektor eines Oszillatortransietors 18 verbunden ist.

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Der Emitter des Oszillatortransistors 18 ist direkt mit dem festen Anschluß 12a des Umschalters 12 verbunden, während die Basis über die Sekundärwicklung 17b des Oszillatortransformators 17 und einen Sondensator 19, der den Oszillatortransistor 18 schützen kann» mit dem festen Anschluß 12a des Umschalters 12 verbunden ist. Die Basis des Oszillators 18 ist des weiteren von dem festen Anschluß 12a über reihengeschaltete Widerstände 20 und 21 mit einem Verbindungspunkt zwischen der Primärwicklung 17a und dem Emitter des Transistors verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 20 und 21 ist an einen Verbindungspunkt der Sekundärwicklung 17b und des Kondensators 19 angeschaltet, wodurch ein Sperroszillatorkreis erhalten wird, der hauptsächlich aus dem Oszillatortransistor 18 und dem Oszillatortransformator 17 besteht. Der Sperroszillatorkreis ist wegen der Einfachheit der Darstellung als Oszillatorkreis beschrieben, jedoch ist der Oszillatorkreia nicht auf einen Sperroszillatorkreis beschränkt und ein Multivibrator oder irgendwelche anderen Oszillatorkreise können als Oszillatorkreis verwendet werden.

Die Zahl der Windungen der Tertiärwicklung 17c des Oszillatortransformators 17 ist größer als die der Primärwicklung 17a und parallel zu der Tertiärwicklung 17c sind die Eingangeanschlüsse eines Hochglelchspannungs-Erzeugungskreises 22 angeschlossen. Der Hochgleichspannungs-Erzeugungskreis 22 enthält Dioden 23 und und Kondensatoren 25 und 26 und bildet einen Doppelweggleichrichterkreis, der eine Gleichausgangsspannung der Größenordnung von z.B. 20 kV erhalten kann. Als Hochgleichspannungs-Erzeugungskreis 22 kann auch ein

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Spannungekreis usw. verwendet werden« Der positive Ausgangsanschluß Pi des Boehgleichsp&nnungs-Erzeugungskreises 22 ist über ein Amperemeter 27 mit einem Meßanschluß 28 verbunden, der geerdet ist.

Der negative Awsgangsanechluß P2 des Koehglelchspannungs-Erzeugungskreises 22 ist über einen Widerstand 29 mit einem weiteres. Msianschluß 30 verbunden. Zwischen den MeßansohluB 30 und den positiven Ausgangsanschluß P1 ist ein Voltmeter 31 geschaltet* Der positive Ausgangsansöhluß P1 tat anoh über den loatakt 32a eines Relais und eines Wi«lgestand 33 ffiit ü@w negativen Ausgangsanscbluö P2 verbunden.

Die Anschlüsse der Irrggungaspule des Relais 32 sind direkt jeweils mit dem festen Anschluß 12a des Umschalters und der positiven Elektrode der Batterie 11 verbunden. Der Eontakt 32a des Relais 32 kann geschlossen werden, wenn die Erregungespule entregt wird. Um zu vermeiden, daß der Kontakt 32a aufgrund eines Lichtbogens verschlechtert wird, der erzeugt wird, wenn der Eontakt 32a geöffnet oder geschlossen wird, und um auch den Eontakt 32a gegen die Spannung zu schützen, ist der Eontakt 32a bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform in Isolieröl eingetaucht.

Die Arbeitsweise der wie oben beschrieben aufgebauten Vorrichtung nach der Erfindung wird nachfolgend erläutert. Zuerst wird zwischen die MeSansehlüsse 28 und 30 ein zu messender Gegenstand derart geschaltet, daß ζ·Β* ein HochspannungskabelanachluB des Umschalters 12 zu dem

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festen Anschluß 12a geschlossen wird. Somit wird die Erregungsspule des Relais 22 von der Batterie 11 erregt, um den normalerweise geschlossenen Eontakt 32a zu öffnen, und die positive Elektrodenspannung der Batterie wird Über den veränderbaren Widerstand 15 zur Basis des Transistors 16 gegeben. Als Ergebnis wird der Durchgang von dem Kollektor zum Emitter des !Transistors 16 leitend, wodurch die positive Elektrodenspannung der Batterie 11 der Primärwicklung 17a des Oszillatortransformators 17 zugeführt wird.

Gleichzeitig wird die Spannung, die von dem Verhältnis der Widerstandswerte der Widerstände 20 und 21 abhängt, über die Sekundärwicklung 17b des Oszillatortransformators an den Durchlaß von der Basis zum Emitter des Transistors angelegt. In diesem Zustand verursacht die an die Primärwicklung 17a des Oszillatortransformators 17 angelegte Spannung einen sehr geringen Stromfluß von der positiven Elektrode der Batterie 11 über den Durchlaß vom Kollektor zum Emitter des Transistors 16, die Primärwicklung 17a und den Durchlaß von dem Kollektor zum Emitter des Transistors 18 zur negativen Elektrode der Batterie 11. Die Änderung dieses sehr kleinen Stromes verursacht eine Spannung, die in der Sekundärwicklung 17b des Oszillatortransformators 17 in einer Richtung auf die Basis des Transistors 18 zu induziert wird, wodurch die Spannung daran angelegt wird. Gleichzeitig wird der Durchlaß vom Kollektor zum Emitter des Transistors 18 leitend und als Ergebnis wird die Spannung in der Tertiärwicklung 17c des Oezillatortransformators 17 induziert. Im nächsten Moment, wenn die Änderung des Stromflusses durch die Primärwicklung 17a verschwindet, wird die in der

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Sekundärwicklung 17b zu induzierende Spannung Null. Somit kehrt die an die Basis des Transistors 18 angelegte Spannung in den Zustand zurück, in dem der feste Kontakt 12a des Umschalters 12 offen ist, wodurch der Stromfluß durch die Primärwicklung 17a sehr schnell abfällt. Somit wird die Spannung, die in der Tertiärwicklung 17c induziert werden soll, auch Hull und .als Ergebnis wird ein Schwingungszustand aufrechterhalten, um eine Hochspannung an der Tertiärwicklung 17c zu erzeugen.

Die in der Tertiärwicklung 17c erzeugte Hochspannung wird mittels des Hochgleichspannungs-Erzeugungskreises in eine Hochgleichspannung gleichgerichtet, die dann an den zu messenden Gegenstand angelegt wird, der zwischen die Meßanschlüsse 28 und 30 geschaltet ist. In diesem Falle wird die zwischen die Meßanschlüsse 28 und 30 gelegte Spannung durch die Anzeige des Voltmeters 31 gelesen. Wenn die Spannung niedriger oder höher als ein gegebener Wert ist,, wird der veränderbare Widerstand während der Ablesung der Anzeige des Voltmeters 31 eingestellt, um die der Basis des Transistors 16 zugeführte Spannung zu ändern. Als Ergebnis wechselt der leitfähige Zustand in dem Durchlaß vom Kollektor zum Emitter des Transistors 16, um den Stromfluß durch die Primärwicklung 17a des Oszillatorträneformators 17 zu ändern. Somit wird auch die in der Tertiärwicklung 17c zu erzeugende Spannung geändert, um die zwischen den Meßanschlüssen 28 und 30 angelegte Spannung auf einen gegebenen Wert zu bringen. Wenn die gegebene Spannung dem zu messenden Gegenstand zugeführt wird, zeigt der Stromfluß durch das Amperemeter 27, ob die Isolationseigenschaft des Gegenstandes verschlechtert ist oder nicht. Wenn der

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Stromfluß durch, das Amperemeter 27 einen größeren Wert als einen gegebenen Wert aufweist» zeigt dies, daß die Iaolationseigenschaft des Gegenstandes verschlechtert ist. Die Vorrichtung nach der Erfindung macht es somit möglich, die Isolaticnseigenachaft oder die Spannungsfest igkeitseigenschaft des Gegenstandes zu messen.

Wenn der Isolationszustand des zu messenden Gegenstandes gut ist, nachdem die oben beschriebene Messung ausgeführt worden ist, wird eine Hoehspannungsladung in dem Gegenstand gespeichert, so daß es gefährlich ist, diesen Gegenstand zu berühren. Um eine solche Gefahr zu vermeiden, wird der bewegbare Anschluß des Umschalters 12 von dem festen Anschluß 12a geöffnet, sobald die oben beschriebene Messung ausgeführt worden 1st. Die Erregungsspule des Relais 32 wird somit entregt und als Ergebnis wird der Kontakt 32a geschlossen, um die Ladung des Gegenstandes nach Erde zu entladen, wodurch die oben beschriebene Gefahr vermieden ist.

Um die Ausnutzung der Vorrichtung nacht der Erfindung als tragbares Gerät zu vergrößern, kann die Batterie 11 erforderlichenfalls geladen werden. In einem solchen falle wird die Primärwicklung 14a des Transformators mit einer Wechselstromversorgungsquelle verbunden und der bewegbare Anschluß des Umschalters 12 wird zu dem festen Anschluß 12b geschlossen. !Dann wird die Ausgangespannung des Gleichrichterkreises 13 zwischen den Elektroden d^r Batterie 11 angelegt und als Ergebnis wird Iiebens/sseit der Batterie 11 erhöht.

Wie vorstehend festgestellt worden 1st, ist die Erfindung In der lage, die Batteriespannung in eine Hochwechsel-Bpannung zu transformieren und dann diese Wechselspannung

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in eine Gleichspannung umzusetzen, die an dem zu messenden Gegenstand angelegt werden soll. Die Erfindung hat somit die Vorteile, daß der Meßfehler aufgrund einer Änderung der Versorgungsspannung zuverlässig verhindert werden kann, daß die Vorrichtung in der Abmessung klein und im Gewicht leicht gemacht werden kann und somit geeignet ist, als transportables Gerät aufgebaut zu werden, und daß die Vorrichtung einfach ναά zuverlässig im Betrieb ist und leicht in einer Zelle oder an einer Stange befeatlgt werden kann.

Darüber hinaus enthält die Vorrichtung nach der Erfindung einen Kreis zum Entladen einer elektrischen Hochspannungsladung, die auf den zu messenden Gegenständen gespeichert ist, nachdem die Messung ausgeführt worden ist. Es ist somit möglich, eine solche elektrische ladung automatisch zu entladen, sobald die Messung beendet ist, so daß die Messung sicher ausgeführt werden kann.

Zusätzlich erlaubt die Vorrichtung nach der Erfindung, daß die Meßspannung in Übereinstimmung mit den Arten der zu messenden Gegenstände eingestellt wird, und als Ergebnis kann die Isolationseigenschaft oder die Spannungsfestigkeitseigenschaft unabhängig von der Art der zu nessenden Gegenstände gemessen werden.

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Claims

1/ Tragbare Vorrichtung zum Messen der Isolations- und Spannungsfestigkeits-Eigenschaften eines zu messenden Gegenstandes durch eine Hochgleichspannung, gekennzeichnet durch einen Oszillatörkreis, der durch eine elektrische Quelle von einer Batterie zum Erzeugen eines hohen Wechselstromes betätigt wird und der eine veränderbare Ausgangsspannung aufweist, durch einen Hochgleichspannungs-Erzeugungskreis zum Umsetzen des hohen Wechselstromausgangs in eine

Hochgleichspannung, die dem. zu messenden Gegenstand zugeführt wird, und durch einen Entladungskreis, der parallel zu dem Gegenstand geschaltet ist, um eine auf dem Gegenstand gespeicherte elektrische ladung zu entladen® unmittelbar nachdem die Messung der Eigenschaft beendet worden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie eine Speicherbatterie ist, die mit der Basiselektrode eines Transistors Über einen veränderbaren Widerstand zum Steuern des Ausgange des Oszillatorkreises durch Ändern der Spannung, die an die Basiselektrode des Transistors angelegt ist, verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der .Oszillatorkreis einen Oszillatortransformator aufweist, der mit einer Primärwicklung, die zwischen die Kollektor- und Emitterelektroden eines Transistors geschaltet ist, mit einer Sekundärwicklung, deren eines Ende mit der Basiselektrode des Transistors und deren anderes Ende mit der Emitterelektrode über einen Kondensator und einen Widerstand verbunden sind, und mit einer Tertiärwicklung zum Erzeugen einer Hochwechselspannung verseben ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungekreis einen Kontakt aufweist, der parallel zum Ausgang des Hochgleichspannungs~Erzeugungskreises geschaltet und in einen Körper aus Isolieröl eingetaucht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Voltmeter parallel zum Ausgang des Hochgleichspannungs-Erzeugungskreises geschaltet ist und daß ein Amperemeter in Reihe zn dem Ausgang des Hochgleicbspannungs-Erizeugungskreises zum Bestimmen des Leckstroms geschaltet ist.

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