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Verfahren zur Isolationsprüfung an elektrischen Geräten
Bei elektrischen
Geräten mit drei voneinander isolierten Teilen. z. B. Transformatoren mit zwei Wicklungen,
zweipolige Steckdosen usw., sind drei verschiedene Isolationsschichten bzw. Isolations,
strecken zu prüfen. Die Prüfspannungen für diese Isolationsstrecken sind bei manchen
Geräten untereinander gleich, z. B. bei Klein- und Schutztransformatoren nach VDE
0550. Bei anderen Geräten dagegen, z. B. bei Meßwandlern für Niederspannung, sind
die Prüfspannungen voneinander verschieden. In diesem Fall sind drei Prüfungen auszuführell,
und zwar ist die Isolation der Primärwicklung gegen den Kern, dann die Isolation
der Primärwicklung gegen die Sekundärwicklung zu messen. Beide Prüfungen werden
mit 3000 V riurchgefiihrt. hließlich ist als dritte Prüfung die Isolatioii der Sekundärwicklung
gegen den Kern mit 2000 V durchzuführen. Bisher erfolgen diese Prüfungen in der
Weise, daß z. B. bei einem Meßwandler zuerst die Isolation der Sekundärwicklung
gegen den Kern mit 2000 V geprüft wird. Dann werden Kern und Sekundärwickbung miteinander
verbunden, und mit 3000 V wird die Isolation der Primärwicklung gegen diese beiden
Teile gleichzeitig geprüft. Damit ist die Zahl der Prüfungen auf zwei reduziert.
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Die Erfindung bezweckt, die Prüfung mit Wechsel spannung an elektrischen
Geräten mit drei voneinander isolierten Teilen noch weiter zu vereinfachen. Erfindungsgemäß
wird vorgeschlagen, die erforderlichen drei Prüfungen mit Hilfe eines dreiphasigen
Spannungssystems gleichzeitig vor-
zunehmen. Dadurch läßt sich die
Zahl der Prüfungen auf eine einzige zurückführen, wodurch die Zeit für die sonst
notwendigen Umschaltungen wegfällt, so daß die Prüfung beschleunigt werden kann,
ohne daß aber die Prüfungsergebnisse verschlechtert werden. Bei Geräten mit durchwegs
gleichen Prüfspannungen für alle Isolationsstrecken muß das zur Prüfung verwendete
Spannungssystem symmetrisch sein, d. h. also, es muß aus drei gleich großen Spannungen
bestehen, die um je eine drittel Periode in der Phase gegeneinander verschoben sind.
Bei Geräten mit verschiedenen Isolationsstrecken müssen aber die Spannungen verschieden
groß sein und eine andere Phasenverschiebung haben. Es genügt, das dreiphasige Spannungssystem
mit zwei einphasigen Transformatoren zu erzeugen, die für ein geeignetes Übersetzungsverhältnis
ausgelegt und an Primärspannungen passender Phasenlage angeschlossen werden. Spannungen
beliebiger Phasenlage können von einem vorhandenen symmetrischen Drehstromnetz mit
Zwischentransformatoren jederzeit abgenommen werden.
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An Hand der Fig. I bis 6 wird die Erfindung im folgenden erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Vektordiagramm der für die Messung benötigten Spannungen;
Fig. 2 und 3 zeigen Schaltungen, die unter Benutzung der so zusammengesetzten Spannungen
arbeiten; Fig. 4 zeigt ein Vektordiagramm, das nach anderen Gesichtspunkten zusammengesetzt
ist, und die Fig. 5 und 6 geben die zur Erzeugung solcher Spannungen geeigneten
Schaltungen an.
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Zur Erläuterung der Erfindung wird davon ausgegangen, daß ein Niederspannungsmeßwandler
zweimal mit 3000 V und einmal mit 2000 V zu prüfen ist. Das Prüfspannungssystem
muß also die in Fig. I dargestellte Form haben. Das Spannungssystem besteht aus
den beiden Prüfspannungen von 3000 V. die einen Winkel von 390 miteinander einschließen
müssen, damit sich bei ihrer Addition die dritte verlangte Spannung von 2000 V ergibt.
Zur Verfügung steht im allgemeinen ein symmetrisches Drehstromnetz mit 3 X 380 V
verketteter Spannung, und daraus kann durch eine Schaltung nach Fig. 2 das gewünschte
Spannungsdreieck erzeugt werden. Zunächst wird von der verketteten Spannung zwischen
den Phasen R und T ein Spartransformator 3 gespeist, von dem durch geeignete Anzapfungen
Spannungen abgenommen werden, die einen Winkel von 390 miteinander einschließen.
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Diese Spannungen haben, wie im Hinblick auf das ursprünglich symmetrische
Spannungsdreieck leicht einzusehen ist, den Betrag von 349 V. Diese beiden Spannungen
werden je für sich in den bei;den Transformatoren I, 2 auf 3000 V transformiert.
An den Sekundärwicklungen dieser Transformatoren stehen also die beiden gewünschten
Spannungen von 3000 V im Phasenwinkel von 390 zur Verfügung.
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Ihre Addition ergibt die dritte verlangte Spannung auf 2000 V. Die
Prüfschaltung ist nun in bezug auf Primär- und SekundärwicklungI, II und den Kern
des zu prüfenden Wandlers folgendermaßen getroffen: Die vom Transformator 2 gelieferte
Sekundiirspannung von 3000 V liegt zwischen der Primärwicklung 1 und der Sekundärwicklung
II des Meßwandlers. Die vom anderen Transformator I gelieferte Sekundärspannung
von 3000 V liegt zwischen der Primärwicklung und dem Kern des Meßwandlers. Die von
beiden Transformatoren durch Addition gelieferte Spannung von 2000 V liegt zwischen
der Sekundärwicklung II und dem Kern des Meßwandlers. Somit können, nachdem die
Anzapfungen des Spartraosformators einmal eingestellt sind, alle drei Prüfungen
an gleichartigen Meßwandlern serienweise in je einem Arbeitsgang gleichzeitig durchgeführt
werden.
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Bei dem vorstehenden Beispiel wurden die beiden Sl'annungen von 3000
V des Prüfspannungsdreiecks unmittelbar erzeugt und die Spannung von 2000 V durch
deren Addition gewonnen. Es ist ebensogut möglich, eine Spannung von 3000 V und
eine Spannung von 2000 V unmittelbar zu erzeugen und die dritte verlangte Spannung
von 3000 V durch deren Addition zu gewinnen. Die erforderliche Schaltung ist in
Fig. 3 dargestellt, die im Hinblick auf die vorstehend gegebenen Erläuterungen ohne
weiteres verständlich ist. Der erforderliche Spartransformator, mit dem die Phasenlageund
die Größe der Ausgangsspannungen eingestellt wird, ist in diesem Fall mit der Wicklung
des Transformators I vereinigt, der zur Herstellung der Prüfspannung von 2000 V
dient.
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Eine andere Möglichkeit, das Prüfspannungsdreieck zu bilden, ist
in Fig. 4 und 5 dargestellt. In diesem Fall wird die Prüfspannung von 2000 V mittels
eines Transformators erzeugt, und zwar setzt sie sich aus Spannungen von 2 X I000
V zusammen, die die Grundlinie des gleichschenkeligen Spannungsdreiecks bilden.
Ebenso wird die Mittelsenkrechte in Höhe von 2830 V mittels des Transformators 2
unmittelbar erzeugt. In diesem Fall werden zwei um eine viertel Periode phasenverschobene
Spannungen benötigt, so daß bei diesem Verfahren eine verkettete Spannung und eine
Mittelpunktsspannung des speisenden Drehstromnetzes herangezogen werden. Diese Methode
setzt daher voraus, daß außer den drei Phasenleitern auch der Mittelleiter des Drehstromnetzes
zur Verfügung steht.
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Bei manchen Geräten sind zwei von den drei Prüfspannungen erheblich
größer als dile dritte.
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Zum Beispiel ist bei Stromwandlern für I0000 V Betriebsspannung die
Isolation zwischen der Primärwicklung einerseits und der Sekundärwicklung mit Kern
und Gehäuse andererseits mit 42000V zu prüfen. Die Prüfung der Isolation zwischen
der Sekundärwicklung und dem Kern mit Gehäuse erfolgt dagegen nur mit 2000 V. In
solchen Fällen kann die Schaltung (Fig. 5) noch weiter vereinfacht werden, in der
Art, wie in Fig. 6 dargestellt.
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Die beiden großen Prüfspannungen sind in diesem Fall zwar nicht genau
gleich, jedoch ist ihr Unterschied sehr gering. Jedenfalls ist auch in diesem wie
in allen vorhergehenden Fällen die Durchführung aller drei Prüfungen gleiohzeitig
möglich unter
der Voraussetzung, daß das für die Prüfung notwendige
Spannungsdreieck durch eine der angegebenen Schaltungen hergestellt wird.
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PATENTANSPRECHE 1. Verfahren zur Isolationsprüfung mit Wechselspannung
an elektrischen Geräten mit drei voneinander isolierten Teilen, insbesondere von
Transformatoren und Wandlern, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderlichen drei
Prüfungen mit Hilfe eines dreiphasigen Spannungssystems gleichzeitig vorgenommen
werden.