DE2322623C3 - Anordnung zur Messung des Leistungsfaktors einer Ölprobe bzw. Verlustfaktors einer Ölprobe - Google Patents

Description

die Elektroden jeweils durch einen geeigneten Leiter mit einem Anschlußblock 24 verbunden, der außerhalb der Zelle so angeordnet ist, daß er einen entsprechenden Steckkontakt der Leiter aufnehmen kann. Die Zellenelektroden sind in eine geeignete (nicht dargestellte) Abdeckung einmontiert und können in eine zu untersuchende Ölprobe eingetaucht werden.

Zu der Brücke 14 gehören Eingangsanschlüsse 31 und 32, die jeweils mit dem betreffenden der End- ίο anschlüsse der Sekundärwicklung 35 eines Transformators 36 verbunden sind. Die Primärwicklung 37 dieses Transformators kann an eine geeignete (nicht dargestellte) Wechselstromquelle angeschlossen werden, die bei der Leistungsfaktormessung zur Speisung der ölzelle benutzt wird. Die Brücke ΐ.4 weist ferner Ausgangsanschlüsse 41 und 42 auf. Die Brücke besteht aus impedanzunveränderbaren Zweigen, wie beispielsweise Widerständen 44 und 45, die zwischen den Eingangsanschluß 32 und den Ausgangsanschluß ao 41 bzw. 42 gelegt sind, und aus impedanzveränderbaren Zweigen, wie beispielsweise Drehkondensatoren oder variablen Kapazitäten 46 und 47, die zwischen den Eingangsanschluß 31 und den Ausgangsanschluß 41 bzw. 42 gelegt sind. Die Anschlüsse 41 und 42 sind durch Leiter 51 bzw. 52 mit dem Eingangsdoppelanschluß eines Differenzverstärk<.rs 55 verbunden. Der Ausgang des Differenzverstärkers wird durch einen Leiter 57 dem einen Anschluß 58 eines Meßinstruments 60 zugeführt, dessen anderer Anschluß 59 an Erde gelegt ist. Auch der Anschluß 32 ist durch einen Leiter 63 geerdet.

Die Brücke ist mit einem Anschluß 64 leitend verbunden, der mit einem entsprechenden Steckkontakt 66 in Verbindung gebracht werden kann. Genauer gesagt, der Anschluß 31 ist durch einen Leiter 68 mit dem einen Kontakt der Steckverbindung 64 verbunden, der Anschluß 42 ist durch einen Leiter 69 mit einem zweiten Kontakt der Steckverbindung 64 verbunden, und der Anschluß 32 isl durch einen Leiter 70 mit einem dritten Kontakt der Steckverbindung 64 verbunden.

Wie der zeichnerischen Darstellung zu entnehmen ist, ist jede der Elektroden der Zelle 12 selektiv mit einem entsprechenden Kontakt der Steckverbindung 64 verbunden. Bei der dargestellten Ausführungs form ist die Mittelelektrode 17 der Zelle mit dem Ausgangsanschluß 42 der Brücke verbunden, und die Außenelektrode 19 der Zelle ist mit dem Eingangsanschluß 31 der Brücke verbunden, so daß die Elcktroden dem impedanzveränderbaren Zweig 47 der Brücke parallel geschaltet sind. Außerdem ist die Schutzelektrode 21 mit dem Eingangsanschluß 32 der Brücke leitend verbunden, der geerdet ist.

Beim Arbeiten mit der aus der Zelle und der Brücke bestehenden Anordnung werden die Zellenelcktrodcn unter Abklemmen der Leiter von der Steckverbindung 24 in die Probe des zu untersuchenden Öls eingetaucht. Die Brücke wird hierauf aus der Wechselstromquelle gespeist, und die imp·.:- danzveränderbaren Zweige, d. h. also die variablen Kapazitäten 46 und 47, werden abgeglichen, so daß sich das Meßinstrument auf Null einstellt. Hiermit ist gemeint, daß der Kondensator 47 fast auf die maximale Kapazität eingestellt wird, worauf der Kondensator 46 zum Abgleich so eingestellt wird, daß das Instrument den kleinstmöglichen Wert anzeigt. Der Kondensator 46 bleibt in dieser Einstellung belassen. Die Zelle wird dann elektrisch mit der Brücke verbunden, wodurch die Zellenelektroden erregt werden. Man nimmt hierauf eine Ablesung von dem Instrument 60 vor, die jetzt für den Strom / bezeichnend ist, der das öl zwischen der Mittelelektrode und der Außenelektrode der Zelle durchfließt. Schließlich wird die variable Kapazität 47 zur erneuten Nullanzeige des Instruments nachgestellt, was eine Ablesung I_x liefert. Das Verhältnis I_x zu / ist dem Leistungsfaktor der Ölprobe proportional. Durch Kalibrierung der instrumentskala in prozentualen Leistungsfaktoreinheiten entsprechend dem Ausschlag und durch Einstellung der Stromauslenkung / auf einen Festpunkt der Skala läßt sich also erreichen, daß man die Leistungsfaktoreinheiten unmittelbar von dem Instrument ablesen kann.

Es sei nun auf F i g. 2 Bezug genommen, in der eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, wobei gleichartige Bauteile der Schaltung jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind, die hier jedoch mit einem Indexstrich versehen sind. Die Ausführungsform der F i g. 2 unterscheidet sich von jener der F i g. 1 dadurch, daß zwischen der Zelle und der Brücke ein Triaxialkabel 16' vorgesehen ist und daß die Schutzelektrode auf dem gleichen Potential gehalten wird wie die Mitteielektrode. Dies wird durch Verwendung eines Operationsverstärkers 80 erreicht, der mit einem positiven Eingangsanschluß über einen Leiter 81 an den Ausgangsanschluß 42' der Brücke gelegt ist. Der Ausgangsanschluß 82 des Verstärkers 80 ist über einen Rückkopplungswiderstand 84 mit dem negativen Eingangsanschluß des Verstärkers verbunden. Der Ausgangsanschluß 82 ist über einen Leiter 85 und die innere Abschirmung des Triaxialkabels außerdem mit der Schutzeleklrode der Zelle verbunden. In der gezeigten Anordnung fungiert der Operationsverstärker 80 als Spannungsfolgeverstärker, so daß das Potential der Mittelelektrode dem Eingang des Verstärkers 80 zugeführt wird. Der Ausgang des Verstärkers folgt dieser Eingangsspannung, wodurch die Schutzelektrode auf dem gleichen Potential gehalten wird wie die Mittelelektrode. Dies wirkt sich dahingehend aus, daß die Effektivkapazität zwischen dem Innenleiter und der inneren Abschirmung des Triaxialkabels auf einen sehr niedrigen Wert herabgesetzt wird. Da die Effektivkapazität zwischen der Mittelelektrode und der inneren Abschirmung parallel zum Widerstand 45' der Brücke in Erscheinung tritt, werden durch diese Maßnahme die durch eine Kapazität dieser Art hervorgerufenen Meßfehler weitestgehend ausgeschaltet.

Aus dem Gesagten ist zu entnehmen, daß in den obigen Ausführungsformen eine sehr vorteilhafte ölleistungsfaktor-Meßzelle und eine Anordnung vorliegt, die tragbar ist und bei der eine Direktablesung des Leistungsfaktors bzw. Verlustfaktors der zu untersuchenden Ölproben möglich ist. Die Verwendung eines Differenzverstärkers im Ausgang der Brückenschaltung hat zur Folge, daß Spannungsstöße, die aus der Erregerquelle herrühren, ebenso beseitigt werden, wie auch Störungen im Instrumentausgang. Die Verwendung des Spannungsfolgers in Verbindung mit dem Triaxialkabel ist ebenfalls vorteilhaft, da hierdurch die Kapazität zwischen den betreffenden Elektroden verringert und die Genauigkeit des Meßinstruments aus den genannten Gründen erhöht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

1 2 Patentansprüche: P1 = , (1)

1. Anordnung zur Messung des Leistungsfaktors einer ölprobe bzw. Verlustfaktors einer öl- ^aa £₂

probe unter Verwendung einer Prüfzelle nut 5 W= = El₁₁ , (2)

einer Mittelelektrode, einer Schutzelektrode und &x

einer Außenelektrode, wobei diese Elektroden in ist folglich

eine Ölprobe eintauchbar sind, g e k e η η ζ e i c h - „ __ ■'χ /,>

»et durch einen in Verbindung mit der Zelle ' / '

(12) vorgesehenen Meßkreis mit einer Brücke io

(14) mit zwei aus einer Wechselstromquelle (36) .
iprisbaren Eingangsanschlüssen (31,32) und zwei worin R_x die Ohmschen Verluste in der Zelle und mit den Eingangsanschlüssen (31, 32) durch zwei im Öl bezeichnet, während Iχ den Verluststromfluß impedanzveränderbare Z-veige (46, 47) sowie durch die Zelle und durch das Öl bezeichnet. Der durch zwei impedanzunveränderbare Zweige (44, 15 Leistungsfaktor ist für Werte unter 10% ungefähr 45) verbundene Ausgangsanschlüsse (41, 42), gleich dem Verlustfaktor tand.
einen Differenzverstärker (55), wobei der Ein- Die nach dem Stand der Technik bekannten Meßgang dieses Differenzverstärkers (55) mit den geräte sind insofern mit gewissen Mangeln behaftet, Ausgangsanschlüssen (41, 42) der Brücke (14) als sie nicht tragbar sind. Auch kann man bei diesen elektrisch verbunden ist, ein mit dem Aus- *o Geräten eine ungenaue Anzeige erhalten bedingt gangsanschluß des Differenzverstärkers (55) ver- durch Netzspannungsstöße und regellose Schwankunbundenes Meßinstrument (60) und eine Verbin- gen, die in den Zellenstromkreisen auftreten und die dungsleitung (16, 24, 26, 64, 66) zum selektiven beispielsweise von der zur Stromzuführung zu dt 1 Anschalten der Mittelelektrode (17) der ^eIIe Zellenelektroden benutzten Spannungsquelle her-(12) und der Außenelektrode (19) in Parallel- »5 rührer, können. Störungen können in den Zellen auch schaltung zu den impedanzveränderbaren Zwei- durch regellose Schwankungen und1 Storspannungcn gen (46,47) der Brücke (14). verursacht werden, die in den die ölproben enthal-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- tenden Geräten auftreten.

kennzeichnet, daß die Verbindungsleitung ein lri- Die Erfindung hat demgemäß zur Aufgabe, ein

axialkabel (16') einschließt. 30 tragbares Meßgerät zur Messung des Leistungsfaktors

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- bzw. Verlustfaktors von ölproben zu schaffen, das kennzeichnet, daß die Schutzelektrode (21) an zur Verhinderung von Störungen durch Fremdquellen Erde gelegt ist. abgeschirmt ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- eine Anordnung der eingangs genannten Art, die gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker ein 35 kennzeichnet ist durch einen in Verbindung mil uer Operationsverstärker (80) ist, wobei zwischen Zelle vorgesehenen Meßkreis mit einer Brücke mit dem Ausgang und dem einen Eingang des Ope- zwei aus einer Wechselstromquelle speisbaren Einrationsverstärkers (80) ein Rückkopplungswider- gangsanschlüssen und zwei mit den Eingangsstand (84) liegt, während der andere Eingang des anschlüssen durch zwei impedanzveriinderbare Operationsverstärkers (80) mit der Mittelelek- 40 Zweige sowie durch zwei impedanzunveränderbare trode (17') der Zelle (12') verbunden ist und der Zweige verbundene Ausgangsanschlüsse, einen Diffe-Ausgang des Operationsverstärkers (80) mit der renzverstärker, wobei der Eingang dieses Differenz-Schutzelektrode (21') der Zelle (12') verbunden Verstärkers mit den Ausgangsanschlüssen der Drücke ist. elektrisch verbunden ist, ein mit dem Ausgangs-

5. Anordnung nach einem oder mehreren der 45 anschluß des Differenzverstärkers verbundenes Meß-Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß instrument und eine Vcrbindungsleitung zum selekdas Meßinstrument (60) in Leistungsfaktorein- tiven Anschalten der Mittelelektrode der Zelle und heiten direkt geeicht ist. der Außenelektrode in Parallelschaltung zu den impedanzveränderbaren Zweigen der Brücke.

50 Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Figuren beschrieben.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Darin zeigt

Messung des Leistungsfaktors einer Ölprobe bzw. F i g. 1 eine schematische Darstellung einer ersten

Verlustfaktors einer ölprobe unter Verwendung bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und

einer Prüfzelle mit einer Mittelelektrode, einer 55 Fig. 2 eine schematische Darstellung eirur anck-

Schutzelektrode und einer Außenelektrode, wobei ren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

diese Elektroden in eine Ölprobe eintauchbar sind. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform

Nach dem Stand der Technik sind verschiedene der Erfindung umfaßt eine allgemein mit der Bezugs-Anordnungen zur Messung des Leistungsfaktors von zahl 10 bezeichnete ölzellenanordnung zur Lei-Öl bekannt, beispielsweise also von Isolieröl, wie es 60 stungsfaktormessung eine Zelle 12 und eine Brücke in Transformatoren und in elektrischen Einrichtun-

14. Die Zelle und die Brücke sind selektiv durch gen sonstiger Art verwendet wird. Leiter miteinander verbunden, die allgemein mit der

Der Begriff ölleistungsfaktor bezeichnet in diesem Bezugszahl 16 bezeichnet sind.

Zusammenhang das Verhältnis der in der Zelle und Der schematischen Darstellung der Zelle in

in dem öl verbrauchten Wattleistung zu der von der 65 Fig. 1 ist zu entnehmen, daß diese eine Mittelelek-

Zelle und dem Öl aufgenommenen Gesamt-Volt- trodc 17 und eine Außenelektrode 19 einbegreift,

Amperezahl. Dies ist durch die folgende Gleichung zwischen denen eine Schutzelektrode 21 angeordnet

darzustellen: ist. Wie ferner aus der Darstellung hervorgeht, sind