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Anordnung zur Feststellung eines Wirkstromanteiies im Strom einer
Wicklung
Die Wicklungen von Transformatoren und Drosseispulen müssen auf Windungsschluß
geprüft werden. Zu diesem Zweck kann man die Tatsache benutzen, daß bei einem Windungsschluß
sich die Stromaufnahme der Wicklung ändert, da zu dem Magnetisierungsstrom noch
ein Wirkstromanteil kommt. Man kann die Wicklung mit ihrem eigenen Kern mimittelbar
von der Spannung erregen und den aufgenommenen Strom messen. Besonders zweckmäßig
ist es jedoch, bei Prüfung grol3er Stückzahlen die zu prüfende Wicklung mit einer
besonderen Erregerwicklung zu koppeln, die von der Spannung erregt wird, indem man
auf den Kern der Erregerwicklung die zu prüfende Wicklung aufschiebt. Hat die zu
prüfende Wicklung keinen Windungsschluß, so wird nur der Magnetisierungsstrom von
der Erregerwicklung aufgenommen.
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Liegt aber ein Windungsschluß vor, so ergibt sich eine Vergrößerung
der Stromaufnahme. Um den Windungssohluß festzustellen, kann man die Stromaufnahme
messen, beispielsweise mit Hilfe eines Strommessers. Dies ist jedoch ungenau, da
insbesondere bei Wicklungen mit hohem Widerstand sich die Stromzunahme bei einem
Windungsschluß nur ungenügend bemerkbar macht und da der Wirkstromanteil und der
Magnetisierungsstrom um go0 verschoben sin!d. Eine andere Möglichkeit besteht in
der oszillographischen Beobachtung der Stromkurve. Dies erfordert jedoch einen verhältnismäßig
großen Aufwand.
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Gemäß der Erfindung wird bei einer Anordnung zur Feststellung des
Wirk-stromanteils im Strom einer Wicklung eine Röhre, vorzugsweise eine Gasentladungsröhre,
vorgesehen, deren Gitter eine der Stromaufuahme der Wicklung proportionale Spannung
unter Hinzufügung einer Sperrspannung zugeführt wird und deren Anodenspannung der
Spannung an der Wicklung frequenzgleich ist. Durch entsprechende Wahl der Phasenverschiebung
zwischen der Anodenspannung und der an der Wick-
lung liegenden
Spannung kann man erreichen, daß bei fehlerlosem Zustand kein Strom oder nur ein
kleiner Strom durch die Röhre fließt, daß aber, wenn infolge eines Windungsschlusses
ein Wirkstrom auftritt, der Strom über die Röhre einsetzt oder stark vergrößert
wird.
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Besonders zweckmäßig ist es, die Spannung an der Wicklung so hoch
zu wählen, daß im Magnetisierungsstrom eine starke dritte Harmonische auftritt.
Vorzugsweise wird dann die Anodenspannung der Röhre gegenüber der Spannung der Wicklung
um 600 verschoben, da dann die Gitterspannung gegenüber der Anodenspannung eine
solche Lage hat, daß die Entladungsröhre bei Einsetzen eines Wirkstromes zündet.
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Ein Ausführungsbeispiel zeigt die Zeichnung.
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In Fig. 1 ist mit I eine Erregerwicklung bezeichnet, die inReihe
mit einem einstellbaren Widerstand 3 geschaltet ist. Mit2 ist die auf Windungsschluß
zu prüfende Wicklung bezeichnet, die auf den Kern der Erregerwicklung I aufgeschoben
und damit mit dieser magnetisch gekoppelt wird. Die Wicklung 1 mit dem Widerstand
3 liegt an der Spannung RT eines Drehstromnetzes. Mit 4 ist ein gittergesteuertes
Gasentladungsrohr bezeichnet, das an der Spannung SR liegt, die um 600. gegenüber
der Spannung TR voreilt. In Reihe mit dem Gaseutladungsrohr liegt ein Strommesser
5. Die an dem Widerstand 3 auftretende Spannung wird in Reihe mit einer Sperrspannungsquelle
6 dem Gitter der Gasentladungsröhre zugeführt.
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In Fig. 2 ist die Spannung TR an der Wicklung I stark ausgezogen
und die SpannungSR iam Entladungsrohr, die der Spannung RT um 605° voreilt, gestrichelt
dargestellt.
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In Fig. 3 ist der Magnetisierungsstrom der Wicklung I für !den Fall
dargestellt, daß die Wicklung 2 keinen Windungsschluß besitzt. Die Spannung ist
dabei so hoch gewählt, daß, wie dargestellt, eine starke dritte Harmonische auftritt.
Diese Kurve des Stromes in Fig. 3 stellt auch gleichzeitig den Verlauf der Gitterspannung
dar, welche dieser Strom hervorruft. Eine kleine negative Vorspannung, die von der
Batterie geliefert wird und zur Folge hat, daß sich die Nullinie, wie gestrichelt
dargestellt, nach oben verschiebt, bewirkt, daß in dem Bereich, in welchem die Spannung
S-R positiv ist, die Gitterspannung negativ ist, so daß keine Zündung der Röhre
erfolgen kann. Tritt jedoch ein Windungsschluß in der Wicklung 2 auf, dann überlagert
sich dem Magnetisierungsstrom ein Wirkstrom, und man bekommt einen Stromverlauf,
wie er in Fig. 4 dargestellt ist. Dieser Stromverlauf entspricht auch der von diesem
Strom hervorgerufenen Gitterspannung, und man sieht, daß trotz der negativen Sperrspannung
die Gitterspannung in einem Teil des Bereiches, in welchem die Spannung S-R positiv
ist, ebenfalls positiv ist, so daß die Röhre zündet, das Anzeigeinstrument 5 spricht
daher an und zeigt den Windungsschluß an.
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Die Anordnung nach der Erfindung ist nicht nur für die Prüfung von
großen Stückzahlen von Wicklungen von Transformatoren und Drosselspulen auf Windungsschluß
anwendbar, sondern beispielsweise auch geeignet zur Feststellung des Isolationszustandes
eines Transformators1, einer Drosselspule oder eines anderen elektrischen Apparates.
Es wird dann in Reihe mit dem Widerstand 3 ein Prüftransformator geschaltet, an
dessen Sekundärwicklung das zu prüfende Gerät angeschlossen wird. Ein Isolationsfehler
führt dann, auch wenn kein Durchschlag erfolgt, zu einer Wirkstromaufnahme des Prüftransformators,
wodurch in ähnlicher Weise, wie oben für den Windungsschluß beschrieben, ein Ansprechen
des Gas entladungs rohres stattfindet.
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Der Strommesser im Anodenkreis des Gasentladungsrohres kann bei entsprechender
Eichung auch zur Feststellung der Größe des Isolationswiderstandes dienen. Die Frequenz
der Spannung für die Erregerwicklung bzw. den Prüftransformator bzw. die Wicklung
selbst kann man gleich der Frequenz der Spannung machen, für welche die zu prüfende
Wicklung oder das zu prüfende Gerät bestimmt ist, vorzugsweise wird man sie jedoch
höher machen, um bei der Prüfung eine höhere .Windungsspannung zu erreichen als
später im Betrieb.
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PATENTANSPRSCHE: I. Anordnung zur Feststellung des Wirkstromanteils
eines gegenüber der Spannung stark phasenverschobenen Stromes durch einen Prüfling,
insbesondere zur Feststellung eines Windungsschlusses in einer mit einer Wicklung
ferromagnetisch angekoppelten zu prüfenden leerlaufenden Wicklung oder zur Feststellung
des Isolationszustandes eines mit der erstgenannten Wicklung ferromagnetisch angekoppelten
Gerätes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Röhre, vorzugsweise eine Gasentladungsröhre,
vorgesehen ist, deren Gitter eine der Stromaufnahme der Wicklung proportionale Spannung
unter Hinzufügung einer Sperrspannung zugeführt wird und deren Anodenspannung der
Spannung an der Wicklung frequenzgleich ist.