DE949075C - Windungszahlpruefgeraet - Google Patents

Windungszahlpruefgeraet

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DE949075C
DE949075C DEL18770A DEL0018770A DE949075C DE 949075 C DE949075 C DE 949075C DE L18770 A DEL18770 A DE L18770A DE L0018770 A DEL0018770 A DE L0018770A DE 949075 C DE949075 C DE 949075C
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DE
Germany
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turns
coil
voltage
wattmeter
tester
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Expired
Application number
DEL18770A
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English (en)
Inventor
Alfred Tschappu
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Landis and Gyr AG
Original Assignee
Landis and Gyr AG
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Publication date
Application filed by Landis and Gyr AG filed Critical Landis and Gyr AG
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/20Measuring number of turns; Measuring transformation ratio or coupling factor of windings
    • 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
    • G01R31/327Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3277Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
    • G01R31/3278Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches

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

Description

  • Windungszahlprüfqerät Bei der Herstellung und Verwendung von Spulen für elektrische Geräte, wie z. B. Relais, Elektrizitätszähler usw., erweist es sich öfters als notwendig, die Anzahl der auf den Spulen aufgetragenen Windungen nachzuprüfen. Dazu dienen sogenannte Vindungsahlprüfgeräte. Bei der einfachsten Ausführung eines solchen Gerätes wird die zlu prüfende Spule über ein abnehmbares Joch eines U-förmigen Eisenkernes geschoben, der mit einer Erregerwicklung versehen ist. Als Anzeigegerät dient ein an die Klemmen der zu prüfenden Spule angeschlossener Spannungsmesser. Dieses Gerät setzt einen konstanten magnetischen Fluß im magnetischen Kreis voraus, damit die induzierte Spannung in der zu prüfenden Spule tatsächlich ihrer Windungszahl proportional ist. Da vor jeder Messung eine Prüfung des magnetischen Flusses stattfinden muß, ist dieses Gerät für Reihenprüfungen ungeeignet.
  • In der Fig. I der Zeichnung ist ein Windungszahlprüfgerät dargestellt, wie es heute zur Mes, sung der Windungszahl von Spulen verwendet wird. Auf dem U-förmigen Eisenkern I ist außer der Erregerwicklung 2, welche mit einem netzfrequenten Strom Je erregt wird und einen magnetischen Fluß #M erzeugt, noch eine als Normal: dienende Spule 3 mit WN Windungen aufgesetzt. Die zu prüfende Spule 4 mit Wp Windungen wird jeweils auf den freien Schenkel des U-förmigen Eisenkernes 1 aufgeschoben und hierauf der magnetische Pfad für den Fluß #M durch Aufsetzen des Joches 5 geschlossen. An den Klemmen 6, 7 der Normalspule 3 ist ein Spannungsteiler 8 mit dem Ohmschen Widerstand RN angeschlossen, dessen Abgriff g mit der einen Eingangsklemme 10 eines Verstärkers ii verbunden ist. Die Klemme 12 der Prüfspule 4 ist mit der Klemme 7 der Normalspule 3 und die Klemme 13 der Prüfspule 4 mit der anderen Eingangsklemme 14 des Verstärkers 11 verbunden. An den Verstärkerausgangsklemmen I5, I6 ist über einen Trockengleichrichter 17 in Vollwegschaltung ein Sapnnungsmesser 18 angeschlossen.
  • Wie aus der nachfolgenden Untersuchung des in der Fig. I dargestellten bekannten Windungszahlprüfgerätes hervorgeht, weist dieses erhebliche Nachteile auf.
  • Durch den Fluß #M wird in der Prüfspule 4 bei sinusförmiger Erregung die Wechselspannung Up = 4,44 f#p#M 10-8 induziert und in der Normalspule 3 die Wechselspannung UN = 4,44 fWX (tM 10-8.
  • Unter Vernachlässigung der magnetischen Streuung ist WN/wp = UN/UP und daraus wp = wn # (Up/UN). Am Spannungsteiler 8 kann eine variable Tellspannung UNI abgegriffen werden.
  • Die beiden Spannungen Up und UN1 werdeni einander entgegengeschlatet, so daß am Verstärkereingang die Differenz U derselben zur Wirkung kommt. Die verstärkte Difterenzspannung wird durch den Gleichrichter I7 gleichgerichtet und gelangt am Sapnnungsmesser I8 zur Anzeige.
  • Beim Gebrauch des Gerätes wird der Mittelabgriff g des Spannungsteilers 8 so stange verschoben, bis der Ausschlag am Spannungsmesser minimal wird. In diesem Fall sind die Beträge der beiden Spannungen Up und UN1 einander gleich und aus der Stellung des Mittelabgriffes g kann die Windungszahl wp festgestellt werden.
  • Dadurch, daß die Normalspule 3 mit dem Spannungsteiler 8 belastet wird, ergibt sich nun aber, daß der Fluß #M in dem der Normalspule 3 zugeordneten Kernteil ebenfalls entsprechend belastet wird, eo daß er, als Vektor betrachtet, seinem Erregerstrom um einen bestimmten Winkel a nacheilt. Bei der Prüfspule 4 findet ein ähnlicher Vorgang hingegen nicht statt, da diese wegen des hochohmigen Verstärkereinganges praktisch unbelastet ist. Wegen der im magnetischen Kreis auftretenden Streuung ergibt sich daraus, daß die Phasenlage des Flusses #M nicht mehr in allen Punkten des magnetischen Kreises dieselbe ist, sondern eine Funktion des Ortes. Diese Verhältnisse bedingen, daß die beiden transformatorisch induzieren Spannungen Up und UNi, die ihrem -magnetischen Fluß um 90° nacheilen, gegeneinander ebenfalls um einen kleinen Winkel ## phasenverschoben sind, wie dies in der Fig. 2, die ein Zeigerdiagramm für diese beiden Spannungen zeigt, angedeutet ist. Aus diesem Zeigerdiagramm geh, hervor, daß beim Einstellen des Spannungsteilers 8, beispielsweise auf die Teilspannungen UN11, UNI2 bzw. UN13, entsprechende Differenzspannungen # Ut, #U2, bzw. #U3 entstehen. Letztere lassen sich in eine Längskomponente in Richtung der Teilspannungen und in eine dazu senkrecht stehende Querkomponente zerlegen. Für die Teilspannung UNÜ ist die Differenzspannung gleich # U1. Ihre Längskomponente ist positiv und gleich UN11 - UN12 und ihre Querkomponente gleich # U2. Für UN12 gleich U, ist die Längskomponente gleich Null und die Querkomponente gleich d U2, während für die Teilspannung UN13 kleiner als Up die Längskomponente negativ und gleich UN13 - UN12 ist und die Querkomponente wieder gleich #U2. Bei der bekannten Schaltung gemäß Fig. I wird beim Abgleichen die Längskomponente der Differenzspannung zum Verschwinden und nur die Querkomponente zur Anzeige gebracht. Diese Methode hat den Nachteil, daß die Genauigkeit der Abgleichung verhältnismäßig gering ausfällt; denn die zugehörige Abgleichkurve, die in der Fig. 3 dargestellt ist, weist an der Abgleichstelie einen flachen Verlauf auf, der um so flacher ausfällt, je größer die Querkomponente der Differenzspannung ist.
  • Ein weiterer Nachteil des bekannten W'indungszahlprüfgerätes ergibt sich durch die Verwendung von Gleichrichtern, da diese für kleine Ströme unempfindlich sind. Je nachdem man das Ausschlagsminimum am Sapnnungsmesser 18 durch Vergrößerung oder durch Verkleinerung von UN1 einstellt, erhält man dadurch zwei verschiedene Stellungen für den Mittelabgriff g (s. Fig. 3), und man muß dann die richtige Windungszahl durch Mittelwertbildung ausrechnen. Dadurch geht für die Prüfung einer Spule verhältnismäßig viel Zeit verloren, und das bekannte W'indungszahlprüfgerät eignet sich nicht für Reihenprüfungen.
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Windungszahlprüfgerät ähnlicher Art wie das oben beschriebene Gerät mit Normalspule. Es werden also auch bei ihm die in der Normalspule und in der Prüfspule induzierten Spannungen einander entgegengeschaltet, und die Differenzspannung wird in einem Verstärker verstärkt. Die obenerwähnten Nachteile werden jedoch erfindungsgemäß, dadurch umgangen, daß am Verstärkerausgang der Spannungskreis eines dynamometrischen Wattmeters angeschlossen ist, dessen Stromkreis über eine den Wattmeterstromwzeiger in Richtung des Zeigers der in der Normalspule induzierten Spannung drehende Impedanz an das gleiche Netz angeschlossen ist wie die Eisenkernerregerspule.
  • In der Fig. 4 ist ein Schaltschema des Windungszahlprüfgerätes nach der Erfindung dargestellt.
  • Darin wurden die mit den Schaltteilen der Fig. I iibereinstimmenden Schaltteile mit den bereits verwendeten Bezugszeichen versehen, so daß sich ibre nochmalige Aufzählung erübrigt. Die am Verstärkerausgang I5, I6 auftretende verstärkte Differenzspannung Uw, die der am Verstärkereingang 10, I4 zur Wirkung kommenden Differenzspannung # U proportional und mit ihr in Phase ist, wird beim neuen Gerät nicht mehr gleichgerichtet und mit einem Spannungsmesser gemessen, sondern direkt auf den Spannungskreis eines dynamometrischen Wattmeters 19 geschaltet, dessen Stromkreis über eine Impedanz 20 an ein Netz gleicher Frequenz wie dasjenige, an welches die Erregerspule 2 angeschlossen, geschaltet ist und durch einen konstanten Strom Jw erregt wird. Der Ausschlag des Wattmeters 19 gibt dann direkt die Anzahl von Windungen an, durch welche sich die Prüfspule 4 von dem am Spannungsteiler 8 eingestellten Windungszahlsollwert unterscheidet, d. h. im Gegensatz zur indirekten Meßmethode gemäß der Ausführung nach der Fig. I liegt jetzt eine direkt anzeigende Meßmethode vor. Der Wattmeterausschlag ist proportional dem Produkt des konstanten Stromes Jlv, der verstärkten Differenzspannung Uw und dem Kosinus des Winkels ß, den die Zeiger dieser beiden Größen miteinander einschließen.
  • Vermittels der Impedanz 20 im Stromkreis des Wattmeters 19 wird die Phasenladge des Stromes Jw so eingestellt, daß dessen Zeiger die gleiche Richtung aufweist wie der Zeiger der Spannung UN bzw UN t der Normalspule 3. Da andererseits Uw in Phase tnit #U U liegt und Jw konstant ist, zeigt das Wattmeter 19 einen Ausschlag, welcher proportional der Komponente von Uw in Richtung von Jw ist, d. h. proportional dem Produkt Uw cos fl. Diese Komponente ist tatsächlich ein Maß für die AXweich, wng der Windungszahl der zu prüfenden Spule gegenüber dem am Spannungsteiler 8 eingestellten Windung zahlsollwert. Die Querkomponente Uw s-in,ß hat auf die Anzeige des Wattmeters 19 keinen Einfluß, da sie senkrecht auf JW steht. In den Diagrammen der Fig. 5 und 6 sind diese Verhältnisse dargestellt.
  • Da der Ausschlag des Wattmeters 19 auch von der Richtung der Komponente UW cos ß abhängig ist, wird ein Wattmeter mit Nullmittelskala verwendet, welches ein Zuviel und ein Zuwenig an Windungen durch entgegengerichtete Ausschläge anzeigt. Die Prüfung einer Spule wird wie folgt vorgenommen: Am Spannungsteiler 8, der direkt in Windungszahlen geeicht ist, wird die Sollwindungszahl der zu prüfenden Spule 4 eingestellt. Letztere wird auf den U-förmigen Kern I aufgeschoben, angeschlossen und das Joch 5 aufgesetzt. Das Wattmeter 19 zeigt dann einen Ausschlag, der proportional ist dem Windungszahlunterschied zwischen der am Spannungsteiler 8 eingestellten Sollrwindungszahl und der Anzahl von Windungen, die auf der zu prüfenden Spule 4 tatsächlich vorhanden sind. Die Wattmeterskala wird deshalb zweckmäßig direkt in Differenzwindungszahlen geeicht. Um verschiedene Bereiche überstreichen zu können. wird am Verstärkereingang zweckmäßig noch ein Stufenspannungsteiler vorgesehen, durch den verschiedene Empfindlichkeiten eingestellt werden können.
  • Zu beachten ist, daß im Wattmeter 19 nur ein Strom mit einer Spannung derselben Frequenz ein konstantes Drehmoment bilden kann. Eine Beeinfluss, ung des Meß resultates durch Spannungsoberwellen ist daher nicht möglich. Beim bekannten Windungszahlprüfgerät verursachen hingegen die Spannungsoberwellen eine Verflachung der Abgleichkurve, wodurch die Abglichgenauigkeit vermindert wird.
  • Der Hauptvorteil des beschriebenen Windungszahlprüfgerätes liegt darin, daß die Abweichungen der Windungszahl von Spulen gegenüber einem beliebigen einstellbaren Sollwert durch direkte Anzeige an einem Instrument sichtbar gemacht wird, so daß dasselbe für die Reihenprüfung von Spulen besonders gut geeignet ist.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Windungszahlprüfgerät mit einer auf einem Eisenkern gelagerten Erreger- und Norm al spule sowie einer auf denselben aufschiebbaren Prüfspule, bei dem die Differenz zwischen der von einem an die Normalspule angeschalteten Spannungsteiler abgegriffenen Spannung und der in der Prüfspule induzierten Spannung einem Verstärker zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Verstärkerausgang der Spannungskreis eines dynamometrischen Wattmeters angeschlossen ist, dessen Stromkreis über eine den Wattmeterstromzeiger in Richtung des Zeigers der in der Normalspule - induzierten Spannung drehende Impedanz an das gleiche Netz an, ge--schlossen ist wie die Eisenkernerregerspule.
  2. 2. Windungszahlprüfgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Wattmeter mit einer in Differenzwindungszahlen geeichten Skala versehen ist.
  3. 3. Windungszahlprüfgerät nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nullpunkt der Wattmeterskala in deren Mitte vorgesehen ist.
  4. 4. Windungszahlprüfgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Abgriff des der Normalspuie parallel geschalteten Spannungsteilers über eine in Sollwindungszahlen geeichten Skala verschiebbar angeordnet ist.
  5. 5. Windungszahl nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verstärkereingang ein Stufenspannungsteiler parallel geschaltet ist, vermittels dessen am Wattmeter verschiedene Differenzwindungszahlbereiche einstellbar sind.
DEL18770A 1954-04-28 1954-05-08 Windungszahlpruefgeraet Expired DE949075C (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
CH949075X 1954-04-28

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