DE817476C - Kurzschlusswindungspruefgeraet - Google Patents

Kurzschlusswindungspruefgeraet

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DE817476C
DE817476C DEP14117A DEP0014117A DE817476C DE 817476 C DE817476 C DE 817476C DE P14117 A DEP14117 A DE P14117A DE P0014117 A DEP0014117 A DE P0014117A DE 817476 C DE817476 C DE 817476C
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DE
Germany
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yoke
bridge
voltage
test
magnetic
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Expired
Application number
DEP14117A
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English (en)
Inventor
Herbert Dipl-Ing Baehring
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Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Original Assignee
Fernseh GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/62Testing of transformers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Description

  • Kurzschlußwindungsprüfgerät Es sind bereits Kurzschlußprüfvouichtungen bekannt, die ein magnetisches Doppeljoch verwenden, bei dem auf jedem Jochschenkel eine Spule sitzt.
  • Diese Spulen liegen im allgemeinen in einer elektrischen Brückenschaltung, in der das Anzeigeinstrument zwischen zwei Punkten gleichen Potentials liegt. Wird der Widerstand eines Zweiges durch eine Kurzschlußwicklung geändert, so zeigt dies das Instrument an.
  • Derartige Kurzschlußprüfer haben jedoch den Nachteil, daß sie auch einen Kurzschluß anzeigen, wenn die Brückenschaltung durch größere Eigenkapazität der Prüfspule aus dem Gleichgewicht gebracht wird.
  • Dieser Nachteil wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung beseitigt.
  • Das erfindungsgemäße Kurzschlußwindungsprüfgerät wurde auf Grund von Versuchen entwickelt und benutzt im wesentlichen eine spezielle Meßschaltung zur Anzeige von etwaigen Kurzschlüssen im Prüfobjekt in Verbindung mit einem speziell ausgeführten magnetischen dreischenkligen Kern, im folgenden als Brückenjoch bezeichnet, auf welchen das zu untersuchende Prüfobjekt zwecks Vornahme der Prüfung aufgebracht wird.
  • Erfindungsgemäß wird eine Kurzschlußwirdungs prüfeinrichtung mit einem magnetischen Brückenjoch, bei dem der Steg durch Wechselstrom erregt wird und die zu prüfende Spule auf einem Jochschenkel sitzt, derart ausgebildet, daß die Kurzschlußanzeige mittels eines Strommeßgerätes erfolgt, das in dem über eine Wicklung des Steges geführten Ausgangsstromkreis einer Verstärkerröhre liegt, während das Steuergitter der Verstärkerröhre durch die Differenzspannung zweier Spulen, die auf den Jochschenkeln beider Zweige des Brückenjoches sitzen, so gesteuert wird, daß im Leerlauf während der positiven Anodenspannungshalbwelle die Gitterspannungskurve einen in Richtung positiver Werte ansteigenden Verlauf hat und die Bemessung der Zweige des Brückenjoches so gewählt ist, daß die Gitterspannung bei Leerlauf der Prüfspule eine gegenüber der Anodenspannung um vorzugsweise 90° nacheilende Phase aufweist. Zweckmäßigerweise werden die Brückenzweige der magnetischen Brücke durch je einen Jochbügel magnetisch geschlossen und ein einstellbarer Luft spalt derart angeordnet, daß der raagnetische Widerstand des nicht die Prüfspule enthaltenden Brückenzweiges einstellbar ist. Weiterhin ist es zweckmäßig, im Steg einen Luftspalt anzuordnen, dessen magnetischer Widerstand größer, insbesondere mehr als doppelt so groß ist wie der magnetische Widerstand des Luftspaltes, welcher in dem magnetischen Brückenzweig liegt, der nicht die Prüfspule trägt. Es ist ferner günstig, wenn die Erregung des Joches durch einen Wechselstrom von vorzugsweise etwa 500 Hz erfolgt, welcher durch einen Rückkopplungsgenerator erzeugt wird, dessen Anoden- und Gitterwicklung den Steg des magnetischen Brückenjoches umschließen. Zur Erzielung einer hohen Anzeigeempfindlichkeit des Kurzschlußwindungsprüfgerätes sollen die Elektrodenspannungen der in die Meßeinrichtung eingeschalteten Verstärkerröhre derart eingestellt sein, daß im Leerlauf, also wenn im Prüfobjekt kein Kurzschluß vorhanden ist, die Verstärkerröhre gerade knapp geöffnet ist. Aus demselben Grund ist es vorteilhaft, durch entsprechende Bemessung der Anodenwindungszahl, der Luftspalte und durch zusätzliches Parallelschalten von Kapazitäten zu den Teilspulen Oberwellen solcher Amplitude und Phasenlage zu erregen, daß die Steuerspannung bei Leerlauf der Prüfspule im wesentlichen parallel zu der Sperrspannungskurve verläuft.
  • Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figuren näher beschrieben. Es zeigt Fig. I schematisch Aufbau und Schaltung eines erfindungsgemäßen Kurzschlußwindungsprüfgerät s, wobei alle zum Verständnis der Erfindung unwesentlichen Einzelheiten fortgelassen sind, Fig. 2 die an den Spulen des Kurzschlußwindungsprüfgeräts auftretenden Spannungsverläufe bei verschiedener Belastung der Prüfspule, Fig. 3ª den anzustrebenden Spannungsverlauf an den Elektroden einer Pentode, Fig. 3 b den anzustrebenden Spannungsverlauf an den Elektroden einer Triode.
  • Der in Fig. I dargestellte dreischenklige magnetische Kern, das Brückenjoch, besteht aus den durch einen Luftspalt s1 getrennten Stegteilen I mit den vier Jochschenkeln 2, 3, 4 und 5 sowie den beiden Außenschenkeln oder Jochbügeln 6 und 7. Zwischen dem Jochschenkel 5 und dem Jochbügel 7 befindet sich ein einstellbarer Luftspalt s2. Auf dem Steg befindet sich die von einem sinusförmigen Wechselstrom von 500 Hz durchflossene Erregerwicklung I, ferner die Anodenwicklung II. Auf dem Schenkel 4 ist die zu untersuchende Prüfspule 8, beispielsweise ein Transformatorwickel, der auf das Vorhandensein von Kurzschlußwindungen geprüft werden soll. Die Belastung, welche durch die gegebenenfalls vorhandenen Kurzschlußwindungen auftritt, ist symbolisch durch den Widerstand R angedeutet. Auf den Jochschenkeln 4 und 5 befinden sich ferner die beiden Wicklungen IIIa und Ilib, welche gleiche Windungszahl haben und derart gegeneinander geschaltet sind daß bei gleicher Durchflutung der Schenkel die in den beiden Spulen induzierten Spanmingen sich nahezu kompensieren. Diese beiden Spulen lila und IIIb liegen im Steuergitterkreis der Verstärkerröhre IO, in deren Anodenkreis die auf dem Steg I befindliche Anodenwicklung II sowie das Anzeigeinstrument 1 r eingeschaltet sind.
  • Durch die Erregerwicklung I wird in dem Steg I ein magnetischer Kraftfluß 01 erzeugt, welcher sich entsprechend den magnetischen Widerständen auf die beiden magnetischen Zweige verteilt, welche einerseits aus den Jochschenkeln 2 und 4 und dem Jochbügel 6, andererseits aus den Jochschenkeln 3 und 5 und dem Jochbügel 7 bestehen. Das Joch ist hinsichtlich der beiden magnetischen Zweige nicht symmetrisch aufgebaut. Durch entsprechende Einstellung des Luftspaltes s2 wird der magnetische Widerstand der beiden Brückenzweige einander gleich gemacht. In den beiden Brückenzweigen entstehen jedoch verschieden große Verluste, was zur Folge hat, daß durch Gegeneinanderschaltung der Spulen IIIa und IIIb am Steuergitter der Verstärkerröhre In eine nicht kompensierte restliche Steuerwechselspannung llgL entsteht.
  • Diese Spannung ist gegenüber der in der Wicklung II erregten Anodenspannung 110 um go" nacheilend phasenverschoben. Die allgemeine Form der an den beiden Spulen lila und IIIb entstehenden Spannung wird durch die Gleichungen (I) wiedergegeben: Hierbei bezeichnet 02 den Kraftfluß durch den Jochschenkel 5 und die Spule lila, 03 den Kraftfluß durch den Jochschenkel 4 und die Spule IIIb, F1 den Querschnitt des Luftspaltes sl, F2 den Querschnitt des Luftspaltes s2, R die Ohmsche Komponente des pselastullgswider standes , L4 die Induktivität der Prüfspule, M eine Konstante, wenn <P, 2 Mit dieser Gleichung (1) lassen sich die einzelnen Belastungsfälle übersehen. Sie sind in Fig. 2 graphisch dargestellt: Für Leerlauf (Ro aD) u)und 2 = 03 wiul 2L =j M ua ko (2) #gL eilt ZX, a um 90° nach.
  • Für galvanischen Kurzschluß (induktive Belastung: R4 # « &> L4) und q)2 = 03 wird U¢R eilt etwas weniger als I80° gegenüber 1ta nach.
  • Im Grenzfall wird - M Ua (I + k) Für kapazitive Belastung wird Solange 02 = #3, #² L C # I und so R4 < I-#²L4C ist, eilt U6,e weniger als go" gegenüber 11a nach.
  • Der Grenzfall: #gC mit #a in Phase wird jedoch nicht erreicht. Die Tendenz ist also die, daß bei induktiver Belastung (Kurzschluß) die Gitterspannung gegenüber der Leerlaufspannung eine nacheilende und bei kapazitiver Belastung (Eigenkapazität) eine voreilende Komponente erhält. Werden Gitter- und Anodenspannung so gewählt, daß im Leerlauf die Gitterspannungskurve einen in Richtung positiver Werte ansteigenden Wert während der positiven Anodenspannungswelle hat, und wird die Schirmgitterspannung Um oder bei Trioden die Gittervorspannung Us, der Röhre so gewählt, daß die Stromdurchlässigkeit der Röhre in der Nähe des Nulldurchganges der Anodenspannung einsetzt (Punkt a in Fig. 2 und3),so wird die Röhre sowohl bei Ohmscher als auch bei kapazitiver Belastung während der ganzen positiven Anodenspannungshalbwelle durchlässig, so daß der Stromanzeiger seinen größten Ausschlag anzeigt. Bei induktiver Belastung (Kurzschluß) dagegen wird die Röhre erst von dem Zeitpunkt b an geöffnet, so daß die Gesamtöffnungszeit und damit der Instrumentenausschlag zurückgeht. Würde die Ohmsche Spannungskomponente (Eisenverluste) fehlen, so würde eine Unterscheidung zwischen galvanischem und kapazitivem Kurzschluß nicht möglich sein.
  • Erst wenn bei kapazitiver Belastung die Parallelkapazität so groß wird, daß w2 L4 C g I wird, nähert sich uyc (I + k) M U", so daß eine Rückverschiebung der U¢c = Kurve eintritt und Öffnungszeit und Instrumentenausschlag zurückgehen. Aber auch in diesem Belastungsfall ist eine Beurteilung möglich, ob kapazitiver oder Ohmscher Kurzschluß vorliegt, und zwar durch langsames Anheben des Jochbügels des Jochzweiges, auf dem die Prüfspule sitzt. Durch Aufheben des Jochbügels wird sowohl #3 als auch L4 kleiner. Es wird also in der Gleichung (4) in einem Öffnungszustand des Joches und 11,co J ltako, d. h. daß #gC0 der Gitterspannung im Leerlauf gleichkommt und das Instrument Vollausschlag zeigt. Liegt dagegen keine kapazitive Belastung, sondern Kurzschluß vor, so wird sich bei Jochöffnung nach der Gleichung (3), da L4- o und q)3 kleiner wird als #2: uYR dem Wert - M lla nähern, d. h. Öffnungszeit und Instrumentausschlag werden kleiner. Somit ist eine Kurzschlußbeurteilung auch bei Spulen mit großer Eigenkapazität möglich. Eine Grenze ist dadurch gesetzt, daß der Wert bei vollkommen geöffnetem Joch auftritt. Praktische Grenzwerte lagen bei einer Spule mit 5000 Windungen, R = 600 fl bei einer Zusatzkapazität von 25 ooo pF.
  • Um die Empfindlichkeit des Gerätes zu erhöhen, wird auch der Steg des Joches mit einem Luftspalt s1 versehen, so daß der magnetische Widerstand des Steges größer, z. B. doppelt so groß ist als der eines Schenkels. Es wird in diesem Fall, so daß bei Kurzschluß in der Gleichung (3) die ausschlagändernde Komponente gegenüber bei einem Steg ohne Luftspalt (k = o) um 65°lo ansteigt.
  • Eine weitere Empfindlichkeitssteigerung wird dadurch erreicht, daß durch geeignete Wahl von nl, n2 und n3, des Luftspaltes s2 und durch Parallelschaltung von Kapazitäten zu den Teilspulen in der Gitterspannung die Oberwellen so ausgebildet werden, daß die Leerlaufspannung 1!1S,L möglichst lange parallel zu der Sperrspannungskurve S (in Fig. 3) verläuft.
  • Hierbei ist unter Sperrspannung die Gitterspannung zu verstehen, bei der der Stromdurchgang gesperrt wird. Bei Trioden und Pentoden verläuft diese Sperrspannung verschieden infolge des verschiedenen Durchgriffes der Anodenspannung. Der entsprechende Kurvenverlauf ist in Fig. 3ª für Schirmgitterröhren und Fig. 3 b für Trioden dargestellt. Durch eine Kurzschlußwicklung wird nämlich nicht nur die Phase der Gitterspannung geändert, sondern durch Verringerung der Teilspannung an n3 die Gesamtspannung an n2 und n3 vergrößert, derart, daß die Gitterspannung über einen größeren Zeitabschnitt dicht oberhalb der Sperrspannungskurve s verläuft (Kurve ¢L in Fig. 3a und 3b). Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Leerlaufgitterspannung wird bei geringer Amplitudenänderung der Gitterspannung eine nahezu gleichzeitige Sperrung der Verstärkerröhre über einen großen Bereich a-b der Sperrspannungskurve s und damit ein starker Stromrückgang erreicht. Daß beide Jochzweige durch einen Bügel magnetisch geschlossen werden, bringt außer der oben beschriebenen Möglichkeit der Prüfung von Spulen mit großer Eigenkapazität den Vorteil, daß nur sehr wenig Kraftlinien radial durch die Prüfspule treten, wodurch auch die Prüfung von Spulen ermöglicht wird, die als Schutzwicklung eine Folie besitzen.
  • Das Prüfgerät kann auch anstatt zur Prüfung von Spulen zur Prüfung von fertig'gewickelten Ankern benutzt werden, wenn diese magnetisch in den Prüfzweig des Joches eingeschaltet werden. Zu bemerken ist noch, daß bei einer Umpolung der Gitter- oder Anodenspannung bei umgekehrten Ausschlagsrichtungen des Instrumentes eine kapazitive Belastung angezeigt wird, eine induktive dagegen nicht.
  • Bei einem gemäß den vorstehenden Lehren ausgeführten Gerät wird die Prüfung auf Kurzschluß folgendermaßen vorgenommen: Der Jochbügel 6 ist abnehmbar bzw. beweglich angeordnet und liegt mit einem durch einen Anschlag genau festgelegten sehr kleinen Luftspalt auf den Jochschenkeln 4 und 2.
  • Bei aufgelegtem Jochbügel und ohne daß sich eine Prüfspule auf dem Jochschenkel befindet, wird der vom Instrument II angezeigte Strom abgelesen bzw. durch eine nicht dargestellte Regeleinrichtung auf einen bestimmten Sollwert eingestellt. Nun wird der Jochbügel 6 abgenommen, die zu prüfende Spule aufgeschoben, der Jochbügel wieder aufgesetzt und der vom Meßinstrument II angezeigte Strom abgelesen.
  • Zeigt nun das Instrument II denselben Ausschlag wie vorher ohne Prüfspule, so ist die Prüfspule frei von Kurzschlußwindungen. Ist der vom Meßinstrument angezeigte Strom größer geworden, dann rührt dies von der Eigenkapazität der zu prüfenden Spule her. Bei sehr großen Eigen kapazitäten der Spule wird zunächst ein geringerer Strom abgelesen. Erreicht bei langsamem Anheben des Jochbügels der Strom wieder seinen ursprünglichen Wert, so ist die geprüfte Spule frei von Kurzschlußwindungen. Geht dagegen der Anschlag zurück, so liegt Kurzschluß einer oder mehrerer Windungen vor.

Claims (7)

  1. PATENTANsPRÜcHE: I. Kurzschlußwindungsprüfgerät mit einem magnetischen Doppeljochkern (Brückenjoch), bei dem der Steg (I) durch Wechselstrom erregt wird und die Prüfspule auf einem Jochschenkel sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzscblußanzeige durch ein Strommeßgerät (11) erfolgt, das in dem über eine Wicklung (II) des Steges geführten Ausgangsstromkreis einer Verstärkerröhre (i o) liegt, während das Steuergitter der Verstärkerröhre durch die Differenzspannung zweier Spulen (lIla, IIIb), die auf den Jochschenkeln (4, 5) beider Zweige des Brückenjoches sitzen, so gesteuert wird, daß im Leerlauf der Prüfspule während der positiven Anodenspannungshalbwelle die Gitterspannungskurve einen in Richtung positiver Werte ansteigenden Verlauf hat und die Bemessung der Zweige des Brückenjochs so gewählt ist,daß die Gitterspannung eine gegenüber der Anodenspannung um vorzugsweise etwa go" nacheilende Phase aufweist.
  2. 2. Prüfgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zweige der magnetischen Brücke durch je einen Jochbügel (6, 7) magnetisch geschlossen werden und daß ein einstellbarer Luftspalt (s2) derart angeordnet ist, daß der magnetische Widerstand des nicht die Prüfspule (8) enthaltenden Brückenzweiges einstellbar ist.
  3. 3. Prüfgerät nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Widerstand eines im Steg (1) befindlichen Luftspaltes (sl) größer, insbesondere mehr als doppelt so groß ist wie der magnetische Widerstand des Luftspaltes (s2), welcher in dem magnetischen Brückenzweig liegt, der nicht die Prüfspule (8) trägt.
  4. 4. Prüfgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung des Joches durch einen Wechselstrom von vorzugsweise etwa 500 Hz, insbesondere von Sinusform erfolgt, welcher durch einen Rückkopplungsgenerator erzeugt wird, dessen Anoden- und Gitterwicklung den Steg (i) des magnetischen Brückenjoches umschließen.
  5. 5. Prüfgerät nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine derartige Einstellung der Elektrodenspannungen der Verstärkerröhre (io), daß im Leerlauf der Prüfspule (8) die Röhre gerade knapp geöffnet ist.
  6. 6. Prüfgerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise durch Bemessung der Anodenwindungszahl, der Luftspalte und durch Anordnung zusätzlicher Parallelkapazitäten zu den Teilspulen Oberwellen solcher Amplitude und Phasenlage erregt werden, daß die Leerlaufspannung 9 im negativen Gebiet im wesentlichen der Sperrspannungskurve (S) parallel läuft.
  7. 7. Prüfgerät nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einer Prüfspule (8) ein mit der Prüfspule bewickelter Anker magnetisch in den Prüfzweig des Joches geschaltet wird.
DEP14117A 1948-10-02 1948-10-02 Kurzschlusswindungspruefgeraet Expired DE817476C (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1008819B (de) * 1954-03-20 1957-05-23 Hoover Ltd Einrichtung zur Pruefung von Spulen auf Windungsschluss
DE1064627B (de) * 1957-10-05 1959-09-03 Bosch Gmbh Robert Geraet zum Pruefen von Anker- und Feldspulen elektrischer Maschinen auf Windungsschluss
DE1146583B (de) * 1959-01-07 1963-04-04 Tesla Np Schaltungsanordnung zum Feststellen kurzgeschlossener Windungen in Luftspulen

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