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Anordnung zur gleichzeitigen Aufnahme des Spannungsverlaufes einer
Stoßspannung und der Abweichung derselben von einer synchron ausgelösten Vergleichsstoßspannung
Bei
der Stoßspannungsprüfung von Transformatoren, Meßwandlern oder ähnlichen Apparaten
und Maschinen ist nicht nur der allgemeine Verlauf der an den Prüfling angelegten
Stoßwelle von Interesse, sondern mit Rücksicht auf die Feststellung von eventuell
bei der Prüfung auftretenden Fehlern interessiert ebenso die Abweichung der an einen
gesunden gegenüber der an einem beschãdigten Prüfling angelegten Stoßwelle.
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Um diese durch einen Fehler im Prüfling bedingte Abweichung der angelegten
Stoßwelle von dem sich bei fehlerfreiem Prüfling ergebenden Verlauf besonders empfindlich
nachzuweisen, wurde bereits eine Schaltung vorgeschlagen, bei der die an den Prüfling
angelegte Stoßspannung in einem Meßkreis durch eine entgegengesetzt gepolte, synchron
ablaufende Vergleichsstoß spannung möglicht gut kompensieft wird. Der im Meßkreis
liegende Kathodenstrahloszillograph mißt in dieser Schaltung die Differenzspannung
zwischen der an den Prüfling angelegten Stoßwelle und der Vergleichstoß spannung
mit einer bestimmten durch die Schaltanordnung gegebenen Vergrößerung.
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Ebenso wurde eine weitere Schaltung vorgeschlagen, bei der außer der
oben angegebenen Messung der Differenzspannung gleichzeitig auch noch der gesamte
Verlauf der an den Prüfling angelegten Stoß spannung gegen Erde bei Verwendung des-
selben
Hochspannungsteilers gemessen werden kann. Diese Schaltung ist in Fig. I angegeben,
bei der der Prüfling2 z mit Hilfe des Prüfstoßgenerators I gestoßen wird. Bei geschlossenem
Schalter 17 stellt die Hintereinanderschaltung des Eochspannungskondensators 6 und
des regelbaren Kondensators I6 einen kapazitiven Spannungsteiler dar, an dem die
an den Prüfling angelegte Welle gegen Erde durch den Oszillographen I8 oszillographiert
werden kann, während der Kathodenstrahloszillograph zur Aufnahme der Differenzstoßspannung
mit 8 bezeichnet ist. 9 ist eine Schutzfunkenstrecke.
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Zweckmäßig werden die Kondensatoren I5 und I6 gleich groß gemacht
und als Drehkondensatoren mit gemeinsamer Weile so ausgeführt, daß in jeder Stellung
der beweglichen Platten- die Kapazitäten genau einander gleich sind. Die Teile 10
bis 15 sind die Schaltelemente des Vergleichsstpßgenerators.
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Bei der Durchführung der Stoßprüfung werden zweckmäßig bei konstant
gehaltener Vergleichsstoßspannung die Kondensatoren IS und I6 so eingestellt, daß
die vom Kathodenstrahloszillograph I8 angezeigte Stoßspannung bei geschlossenem
Schalter 17 genau dieselbe Größe und Form, aber entgegengesetzte Polung hat wie
die Vergleichsstoß spannung. Da voraussetzungsgemäß die beiden Kondensatoren 15
und I6 genau gleich sind, behält dann bei geöffnetem Schalter I7 der Punkt 19 Erdpotential,
solange der Verlauf von Prüfstoßspannung und Vergleichs stoß spannung exakt einander
gleich sind. Ein Fehler des Prüflings äußert sich dann durch ein Abweichen der Prüfstoßspannung,
wobei diese Abweichung mit großer Empfindlichkeit von dem Oszillograph 8 angezeigt
wird, während gleichzeitig mit dem Oszillograph I8 die anZ gelegte Stoß welle gemessen
wird. Bei einer Vergrößerung der Prüfstoßspannung ist der Abgleich der im Oszillograph8
gemessenen Differenzspannung durch entsprechende Vergrößerung der Kondensatoren
15 und I6 wieder herzustellen, wobei gleichzeitig die angelegte Weile wieder mit
derselben Amplitude- wie vorher im Oszillographen I8 gemessen wird.
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Als Nachteil dieser Schaltung ist anzuführen, daß die parallel zu
den Kondensatoren 15 und I6 liegenden Erdkapazitäten im allgemeinen nicht gleich
sind und daher beim Steigern der Prüfstoßspannung die Abgleichbedingung - Punkt
19 auf Erdpotential - durch gleiche Änderung der variablen Kondensatoren I5 und
I6 nicht exakt zu erfüllen ist. Ebenso ist beim Abgleich darauf zu achten, daß die
Belastungskapazität des Vergleichsstoßgenerators (C14 + C15) konstant bleibt, d.
h. bei einer Vergrößerung von C15 ist C,4 entsprechend zu verkleinern. Zum Erfüllen
der Abgleichbedingungen ist demnach im allgemeinen ein Aufwand von drei variablen
Kondensatoren notwendig, die für eine Nennspannu,ng von der Höhe der Vergleichsstoß
spannung zu bemessen sind.
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Diese Nachteile werden dadurch beseitigt, daß erfindungsgemäß parallel
zum Unterspannungsteil eines Stoßspannungsteilers ein Meßkreis gebildet ist, auf
den einerseits die zu untersuchende Stoßspannung und andererseits die Vergleichsstoßspannung
derart einwirken, daß ein Kathodenstrahloszillograph die Differenz von Prüfstoßspannung
und Vergleichsstoßspannung mißt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.
Darin bedeuten I den Prüfstoßgenerator, 2 den Prüfling, 10 bis 15 die Schaltelemente
des Velrgleichsstoßgenerators.
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Für die Kondensatoren 15 und 16 sind keine Drehkondensatoren mehr
erforderlich, sondern nur noch Festkondensatoren, die zweckmäßig wieder gleich groß
gewählt werden. Der Hocllspannungskondenstator 6 stellt mit dem regelbaren Kondensator
20 und dem Festkondensator 16 bei geschlossenem Schalter I7 einen Spannungsteiler
dar, an dem die angelegte Welle durch den Oszillographen I8 gegen Erde oszillographiert
werden kann. Der grundsätzliche Unterschied der neuen Schaltung nach Fig. 2 gegenüber
der von Fig. I besteht darin, daß der Vergleichsstoßgenerator, bestehend aus den
Teilen 10 bis einschließlich I5, nicht mehr im Hauptstromkreis des Hochspannungskondensators
6 liegt. Nach Fig. 1 führte der zum Vergleichsstoßgenerator gehörende Kondensator
15 bisher praktisch den vollen, durch den Hochspannungskond,ensator 6 fließenden
Strom, während nach der Schaltung gemäß Fig. 2 der Verglaichsstoßgenerator über
die Kondensatoren I6 und 15 im Nebenschluß zum Kondensator 20 liegt, der, wie weiter
unten ausgeführt, zweckmäßig groß gemacht wird gegen die aus den Kondensatoren 15
und I6 resultierende Kapazität. Damit fließt durch den Kondensator 15 nur noch ein
kleiner Bruchteil des über den Hochspannungskondensator 6 fließenden Stromes, so
daß der Vergleichsstoßgenerator mit wesentlich kleinerer Leistung und daher billiger
ausgeführt werden kann als jener nach der Schaltung Fig. I.
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Wählt man wiederum die Amplitude und Form der Vergleichsstoßspannung
so, daß sie zum Spart nungsverlauf des Punktes 21 genau gleich, aber entgegengesetzt
gepolt ist, so kann der Schalter I7 geöffnet werden, und der am Punkt 19. angeschlossene
Oszillograph 8 zur Messung der Differenzspannung schreibt eine Nullinie. Diese Nulllinie
wird sich nicht in allen Fällen erzwingen lassen, da trotz angestrebter Kompensierung
der Grundwellen von Prüf- und Vergleichsstoßgene rator der Prüfling selbst in der
Spannung des Prüfstoß genera tors Oberwellen erzeugt, die vergrößert im Oszillograph
8 in Erscheinung treten. Diese Oberwellen sind exakt reproduzierbar, solange der
Prüfling gesund ist. Erst bei einem eingetretenen Fehler tritt gegenüber dem Einstellstoß
eine Abw weichung des Differenzoszillogramms auf. Mit 9 ist wieder eine Schutzfunkenstrecke
bezeichnet.
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Bei der Steigerung der Prüfstoßspannung ist bei konstant gehaltener
Vergleichsstoß spannung nur der Kondensator 20 S0 weit nachzudrehen, bis die obengenannte
Abgleichbedingung wieder erfüllt ist.
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Die parallel zu den Kondensatoren I5 und I6 liegende Erdkapazität
stört nicht, da der Meßkreis voraussetzungsgemäß aus festen Kondensatoren
aufgebaut
ist. Ebenso ist bei hergestelltem Abgleich der Vergleichsstoßgenerator stets mit
der konstanten Belastungskapazität (C14+C15) belastet, so daß dessen Wellenform
konstant ist.
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Bei den beiden beschriebenen Schaltungen werden in den durch den
Kathodenstrahloszillographen I8 gewonnenen Oszillogrammen der an den Prüfling angelegten
Stoß spannung die in der Prüfstoßspannung enthaltenen Oberwellen verzerrt, und zwar
werden sie größer wiedergegeben als ihrem tatsächlichen Wert entspricht. Diese Verzerrung
kann in der Schaltung nach Fig. I so hohe Werte annehmen, daß die Oszillogramme
unbrauchbar werden.
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In der neuen Schaltung nach Fig. 2 dagegen kann diese Verzerrung
sehr klein gehalten werden, und zwar dadurch, daß die Kapazität des Abgleichkondensators
20, gegebenenfalls durch Parallelschaltung fester Kondensatoren, möglichst groß
gemacht wird, gegenüber der aus der Serienschaltung der Kondensatoren 15 und I6
resultierenden Kapazität. Beträgt die letztere z. B. IoO/o der Kapazität des Kondensators
20, dann werden die Oberwellen in der Prüfstoßspannung nur um etwa I0°/o gegen ihren
wirklichen Wert überhöht. Diese Verzerrung ist aber in jedem Fall zu vernachlässigenj
da die Oberwellen nur einen kleinen Prozentsatz der Prüfstoß spannung ausmachen.
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Bei der Beschreibung wurde die Größe der beiden Kondensatoren 15
und I6 als gleich angenommen.
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Dies stellt nur eine zweckmäßige Auslegung dar, während in Sonderfällen
diese Kondensatoren auch verschiedene Größe aufweisen können. Desgleichen können
die Meßkreise statt mit Kondensatoren als Spannungsteilerelemente auch mit ohmschen
oder gemischten Gliedern aufgebaut werden.