DE2233154B2 - Vorrichtung zum messen der isolations- und spannungsfestigkeits-eigenschaften eines gegenstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Isolations- und Spannungsfestigkeits-Eigenschaften eines zu messenden Gegenstandes durch eine hohe Gleichspannung mit einem Hochspannungserzeugungskreis zum Umsetzen einer hohen Wechselausgangsspannung in eine hohe Gleichspannung, die an den zu messenden Gegenstand angelegt wird.

Ein Verfahren zum Messen eines Leckstroms mittels einer hohen Gleichspannung zum Ermitteln der Isolationsverschlechterung eines Hochspannungskabels verwendet eine Vorrichtung, wie sie in F i g. 1 gezeigt ist, die eine elektrische Spannungsquelle 1 mit Netzfrequenz 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 zu den Anschlüssen der Sekundärwicklung 46 des Transformators ist ein Gleichrichterkreis geschaltet, der aus einer Diode 5 und einem Kondensator 6 besteht. Eine hohe Gleichspannung in der Größenordnung von 10 bis 15 kV wird an dem Kondensator 6 erhalten. Diese hohe Gleichspannung wird den zu prüfenden Gegenständen zugeführt und der Leckstrom wird gemessen.

Wegen der elektrischen Spannungsquelle mit Netzfrequenz hat die Vorrichtung nach F i g. 1 die Nachteile, daß sie nicht als tragbares Gerät geeignet ist und nicht überall eingesetzt werden kann und daß eine Änderung der Spannung der Quelle direkt die Gleichspannung beeinflußt, die dem zu messenden Gegenstand zugeführt wird, wodurch Fehler in den Meßergebnissen erhalten werden. Auch führen die Verwendung eines Transformators und eines spannungsfesten Kondensators zu einem großen Piatzbedarf und hohem Gewicht der Vorrichtung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau und einfacher Handhabung fehlerfrei arbeitet. Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs.

An sich ist es bekannt, zum Umsetzen einer niedrigen Gleichspannung in eine hohe Gleichspannung eine Transistorschaltung mit Transformator und Kondensator zu verwenden (französische Patentschrift 11 37 316), Diese bekannte Anordnung dient jedoch zum Erzeugen von Impulsen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist geeignet für

ίο die Messung der Isolationsverringerung von Kabeln, Generatoren, Transformatoren usw. und für die Spannungsfestigkeitsprüfungen, wobei die Vorrichtung

kleine Abmessungen und geringes Gewicht hat, als transportables Gerät geeignet ist, leicht und einfach zu

betreiben ist und fehlerfrei arbeitet.

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

Fig. 1 ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Messen eines Leckstroms mittels einer hohen Gleichspannung und

F i g. 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Messen der Isolations- und Spannungsfestigkeits-Eigenschaften gemäß der Erfindung.

In Fig.2 bezeichnet 11 eine Speicherbatterie. Der negitivc Anschluß der Batterie 11 ist direkt mit dem bewegbaren Anschluß eines Umschalters 12 verbunden. Dieser bewegbare Anschluß kann mit einem festen Anschluß 12a oder 126 verbunden werden. Der feste Anschluß 126 ist direkt mit dem negativen Ausgangsan-Schluß 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 14ö eines Transformators 14 angeschlossen, dessen Primärwicklung 14a mit einer Wechselversorgungsquelle verbunden ist. Wenn der bewegbare Anschluß des Umschalters 12 zu dem festen Anschluß 126 geschlossen wird, wird die Wechselversorgungsspannung über den Transformator 14 an den Gleichrichterkreis 13 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 Oszillatortransistors 18 verbunden ist.

Der Emitter des Oszillatortransistors 18 ist direkt mit dem festen Anschluß 12a des Umschalters 12 verbunden, während die Basis über die Sekundärwicklung 176 des Oszillatortransformators 17 und einen Kondensator 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 16 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 20 und 21 ist an einen Verbindungspunkt der Sekundärwicklung 17ö und des Kondensators 19 angeschaltet, wodurch ein Sperroszillatorkreis erhalten es 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 Oszillatorkreis nicht auf einen Sperroszillatorkreis beschränkt und ein Multivibrator oder irgendwelche anderen Oszillatorkreise können als Uszillatorkreis verwendet werden.

Die Zahl der Windungen der Tertiärwicklung 17c des Oszillatortransformators 17 ist größer als die der Primärwicklung 17a und parallel zu der TerciärwicKlung 17c sind die Eingangsanschlüsse eines Hochgleichspannungs-Erzeufeungskreises 22 angeschlossen. Der Hochgleichspannungs-Erzeugungskreis 22 enthält Dioden 23 und 24 und Kondensatoren 25 und 26 und bildet einen Doppelweggleichnchserkreis, der eine Gleichausgangsspannung der Größenordnung von z. B. 20 kV erhalten kann. Als Hochgleichspannungs-Erzeugungskreis 22 kann auch ein Spannungskreis usw. verwendet werden. Der positive Ausgangsanschluß PX des Hochgleichspannungs-Erzeugungskreises 22 ist über ein Amperemeter 27 mit einem Meßanschluß 28 verbunden, der geerdet ist.

Der negative Ausgangsanschluß Pl des Hochgleichspannungs-Erzeugungskreises 22 ist über einen Widerstand 29 mit einem weiteren Meßanschluß 30 verbunden. Zwischen den Meßanschluß 30 und den positiven Ausgangsanschluß Pl ist ein Voltmeter 31 geschaltet. Der positive Ausgangsanschluß PX ist auch über den Kontakt 32a eines Relais 32 und einen Widerstand 33 mit dem negativen Ausgangsanschluß Pl verbunden.

Die Anschlüsse der Erregungsspule des Relais 32 sind direkt jeweils mit dem festen Anschluß 12a des Umschalters 12 und der positiven Elektrode der Batterie 11 verbunden. Der Kontakt 32a des Relais 32 kann geschlossen werden, wenn die Erregungsspule entregt wird. Um zu vermeiden, daß der Kontakt 32a aufgrund eines Lichtbogens verschlechtert wird, der erzeugt wird, wenn der Kontakt 32a geöffnet oder geschlossen wird, und um auch den Kontakt 32a gegen die Spannung zu schützen, ist der Kontakt 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 Meßanschlüsse 28 und 30 ein zu messender Gegenstand derart geschaltet, daß z. B. ein Hochspannungskabelanschiuß des Umschalters 12 zu dem festen Anschluß 12a geschlossen wird. Somit wird die Erregungsspule des Relais 32 von der Batterie 11 erregt, um den normalerweise geschlossenen Kontakt 32a zu öffnen, und die positive Elektrodenspannung der Batterie 11 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 17 an den Durchlaß von der Basis zum Emitter des Transistors 18 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 17£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 Tertia»wicklung 17c des Oszillatortransformators 17 induziert. Im nächsten Moment, wenn die Änderung des Stromflusses durch die Primärwicklung 17a verschwindet, wird die in der Sekundärwicklung YIb 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 Null 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 22 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

μ der veränderbare Widerstand 15 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 !6, um den Stromfluß durch die Primärwicklung 17a des Oszillatortransformators 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 Stromfluß durch das Amperemeter 27 einen größeren Wert als einen gegebenen Wert aufweist, zeigt dies, daß die Isolationseigenschaft des Gegenstandes verschlechtert ist. Die Vorrichtung nach der Erfindung macht es somit möglich, die Isolationseigenschaft oder die Spannungsfestigkeitseigenschaft des Gegenstandes zu messen.

Wenn der Isolationszustand des zu messenden Gegenstandes gut ist, nachdem die oben beschriebene Messung ausgeführt worden ist, wird eine Hochspannungsladung 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 ist 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 nach der Erfindung als tragbares Gerät zu vergrößern, kann die Batterie 11 erforderlichenfalls geladen werden. In einem solchen Falle wird die Primärwicklung 14a des Transformators 14 mit einer Wechselstromversor-

gungsquelie verbunden und der bewegbare Anschluß des Umschalters 12 wird zu dem festen Anschluß i2b geschlossen. Dann wird die Ausgangsspannung des Gleichrichterkreises 13 zwischen den Elektroden der Batterie 11 angelegt und als Ergebnis wird die Lebenszeit der Batterie 11 erhöht.

Wie vorstehend festgestellt worden ist, ist die Erfindung in der Lage, die Batteriespannung in eine Hochwechselspannung zu transformieren und dann diese Wechselspannung 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 und zuverläs-

sig im Betrieb ist und leicht in einer Zelle oder an einer Stange befestigt 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 sichel ausgeführt werden kann.

Zusätzlich erlaubt die Vorrichtung nach der Erfindung, daß die Meßspannung in Übereinstimmung mii den Arten der zu messenden Gegenstände eingestelli wird, und als Ergebnis kann die Isolationseigenschafi oder die Spannungsfestigkeitseigenschaft unabhängig von der Art der zu messenden Gegenstände gemesser werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Messen der Isolations- und Spannungsfestigkeits-Eigenschaften eines messenden Gegenstandes durch eine hohe G! „hspannung mit einem Hochspannungserzeugungskreis zum Umsetzen einer hohen Wechselausgangsspannung in eine hohe Gleichspannung, die an den zu messenden Gegenstand angelegt wird, gekennzeichnet durch einen Oszillatorkreis, der durch eine elektrische Quelle betrieben wird und einen Oszillatortransformator enthält, dessen Primärwicklung zwischen den Kollektor und den Emitter des Transistors geschaltet ist und dessen Sekundärwicklung mit dem einen Ende an die Basis des Transistors und mit dem anderen Ende an den Emitter des Transistors über einen Kondensator geschaltet ist und der eine Tertiärwicklung zum Erzeugen einer hohen Wechselspannung aufweist, und durch einen Entladungskreis, der ein Relais enthält, das einen Kontakt zum Verbinden des Ausgangs des Gleichspannungserzeugungskreises mit dem negativen Anschluß einer Batterie aufweist, um eine auf dem Gegenstand gespeicherte elektrische Ladung zu entladen, wenn die elektrische Quelle von der Batterie des Oszillatorkreises getrennt wird.