DEP0040413DA

DEP0040413DA - Device for safe and non-destructive high-voltage testing with simultaneous measurement of the insulation resistance

Info

Publication number: DEP0040413DA
Authority: DE
Inventors: Paul Paschen
Original assignee: Metrawatt AG Fabrik elektrischer Meßgeräte, Nürnberg
Publication date: 1950-11-30

Description

Die vom VDE für Netzanschlussfabrikate zur Verhütung von Lebens- und Brandgefahr vorgeschriebene Hochspannungsprüfung mit 2500 Volt Wechselstrom 50 Hz ist für viele Fabrikate der Elektrotechnik nicht ausreichend. Ein Apparat, der für seinen Verwendungszweck einen zu geringen Isolationswiderstand besitzt und aus diesem Grund die Fabrik nicht verlassen dürfte, kann die Prüfung nach den VDE-Vorschriften einwandfrei bestehen. Zudem ist diese Prüfung, weil bei Unachtsamkeit Lebensgefahr besteht, an die Handhabung erschwerender Vorschriften für die Sicherheit der prüfenden Personen gebunden. Die Prüfung darf nur in einer Hochspannungszelle vorgenommen werden. Die damit verbundenen Unbequemlichkeiten sind zeitraubend und kostspielig, vor allem dann, wenn Zwischenprüfungen und Prüfung von Einzelteilen erforderlich sind. Weiterhin ist im Falle eines Hochspannungsdurchschlages, der auf einen leicht zu beseitigenden Fehler zurückzuführen ist, in der Regel irgend etwa zerstört, sodass der Schaden mit einem grösseren Unkosten verursachenden Arbeitsaufwand behoben werden muss.The high-voltage test with 2500 volts alternating current 50 Hz prescribed by the VDE for network connection products to prevent danger to life and fire is not sufficient for many electrical engineering products. An apparatus that has too low an insulation resistance for its intended use and for this reason should not leave the factory can pass the test according to the VDE regulations without any problems. In addition, because carelessness can endanger life, this test is tied to the handling of aggravating regulations for the safety of the test persons. The test may only be carried out in a high-voltage cell. The associated inconveniences are time-consuming and costly, especially when interim and component checks are required. Furthermore, in the event of a high-voltage breakdown, which can be traced back to an easily eliminable fault, something is usually destroyed, so that the damage must be repaired with a greater expenditure of work.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, mit welcher eine über die VDE-Vorschriften hinausgehende und diese mit ersetzende Hochspannungsprüfung vorgenommen werden kann. Die Einrichtung arbeitet mit Gleichstrom, dessen Spannung mindestens die Höhe der Scheitelspannung des Wechselstroms von 2500 Volt besitzt, also mindestens 3500 Volt beträgt. Die verwendete Gleichstromquelle hat nach der Erfindung einen hohen inneren Widerstand von einigen M-Ohm bis etwa 100 M-Ohm. Bei Berührung von Hand bricht die Spannung zusammen und es können bei Unachtsamkeit nur kleine ungefährliche Ströme durch die berührende Person fliessen. Da infolge des hohen inneren Widerstandes auch die Spannung durch den Isolationsstrom des Prüflings etwas abfällt, muss die Leerlaufspannung der Spannungsquelle mindestens um den höchstzulässigen Spannungsabfall höher werden. Der innere Widerstand der Gleichstromquelle wird zweckmässig den Prüflingen angepasst und nach einem weiteren Erfindungsgedanken umschaltbar gemacht. Den fliessenden Isolationsstrom misst man mit einem vorzugsweise in M-Ohm geeichten Gleichstrommessinstrument, welches mit dem umschaltbaren inneren Widerstand gleichzeitig auf andere Stromempfindlichkeit umgeschaltet wird.The invention relates to a device with which a high-voltage test that goes beyond the VDE regulations and replaces them can be carried out. The device works with direct current, the voltage of which is at least as high as the peak voltage of the alternating current of 2500 volts, i.e. at least 3500 volts. According to the invention, the direct current source used has a high internal resistance of a few M-ohms to about 100 M-ohms. If you touch it by hand, the voltage breaks down and if you are careless, only small, harmless currents can flow through the person touching it. As the voltage also drops somewhat due to the high internal resistance due to the insulation current of the test object, the open circuit voltage of the voltage source must be at least as high as the maximum permissible voltage drop. The internal resistance of the direct current source is expediently adapted to the test objects and made switchable according to a further concept of the invention. The flowing insulation current is measured with a direct current measuring instrument, preferably calibrated in M-ohms, which is switched to a different current sensitivity at the same time with the switchable internal resistance.

Da die Prüfeinrichtung nur eine kleine Leistung benötigt, kann sie, was ebenfalls als Erfindung beansprucht wird, transportabel ausgeführt werden. Die Fabrikation lässt sich häufig vereinfachen, wenn nicht der schwere Prüfling, sondern das leichte Prüfgerät transportiert werden muss.Since the test device only requires a small amount of power, it can be carried out in a portable manner, which is also claimed as an invention. Manufacturing can often be simplified if it is not the heavy test item but the light test device that has to be transported.

Die Erzeugung des hochgespannten Gleichstromes kann mit einer Hochspannungsbatterie oder durch Gleichrichtung der Spannung eines kleinen mittels Stecker ans Netz angeschlossenen Hochspannungstransformators bewirkt werden. Nach der Erfindung ist die Spannung des Transformators durch besondere Regeleinrichtungen von Spannungs- und Frequenzschwankungen des Netzes unabhängig gemacht.The high-voltage direct current can be generated with a high-voltage battery or by rectifying the voltage of a small high-voltage transformer connected to the mains by means of a plug. According to the invention, the voltage of the transformer is made independent of voltage and frequency fluctuations in the network by means of special control devices.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Tr1 ist ein mit der Primärspule P(sub)1 am Netz angeschlossener Transformator mit Luftspalt im Eisenkreis. Eine Sekundärspule Sch ist zum Ausregeln der Spannungs- und Frequenzschwankungen in bekannter Weise als Schwebespule ausgebildet. An sie ist der Hochspannungstransformator Tr2, ein aus Selbstinduktion und Kapazität bestehender Schwingungskreis A und eine Zusatzbürde B angeschlossen. Vom Transformator Tr2 werden durch die beiden Heizwicklungen H(sub)1 und H(sub)2 die Glühkathoden der beiden Gleichrichterröhren Gl(sub)1 und Gl(sub)2 geheizt. Die Belastung des Transformators Tr2 durch die Heizleistung, den Schwingungskreis A und der Zusatzbürde B werden in Verbindung mit dem Luftspalt im Eisenkreis so abgestimmt, dass die Spannung an der Sekundärspule S(sub)2 auch bei Spannungs- und Frequenzschwankungen im Netz konstant bleibt. Dabei übernimmt der Schwingungskreis A die Ausregelung der Frequenzschwankungen. Die Hochspannungswicklung S(sub)2 des Transformators Tr2 ladet während der Wechselstromhalbwellen gleichen Vorzeichens über die Gleichrichterröhre Gl(sub)1 den Kondensator C(sub)1 und während der Halbwellen des umgekehrten Vorzeichens über die Gleichrichterröhre Gl(sub)2 den Kondensator C(sub)2 auf. Durch die Hintereinanderschaltung von C(sub)1 und C(sub)2 wird eine Verdoppelung der Messpannung erzielt. Die nun an den Kondensatoren C(sub)1 und C(sub)2 erzeugte wellenförmige Gleichspannung wird über den Widerstand RG an einen Glättungskondensator CG geführt und steht dort als Messpannung zur Verfügung. Der zu messende Prüfling wird an die Klemmen H und E angeschlossen, wovon E in der Regel geerdet ist. In dem gezeichneten Beispiel sind 4 Widerstandsmessbereiche vorgesehen entsprechend den 4 Stellungen 1 bis 4 des Drehschalters Dr. Für den niedrigsten Widerstandsmessbereich befindet sich der Drehschalter in Stellung 1 und der innere Widerstand der Prüfeinrichtung wird durch den Widerstand R(sub)1 auf den gewünschten Wert abgeglichen. Das Messinstrument J ist gleichzeitig durch Anzapfen des Widerstandes R(sub)n auf seinen unempfindlichsten Messbereich geschaltet. In den Schalterstellungen 2 bis 4 werden die Widerstandsmessbereiche immer hochohmiger und das Messinstrument immer empfindlicher. Man hat es damit in der Hand, den Messbereich dem Prüfling anzupassen und die Einstellung dabei so zu wählen, dass die Prüfspannung nicht unter 3500 Volt sinkt.In the figure, an embodiment is shown schematically. Tr1 is a transformer connected to the network with the primary coil P (sub) 1 with an air gap in the iron circuit. A secondary coil Sch is designed as a floating coil in a known manner in order to regulate the voltage and frequency fluctuations. The high-voltage transformer Tr2, an oscillation circuit A consisting of self-induction and capacitance, and an additional burden B are connected to them. The hot cathodes of the two rectifier tubes Gl (sub) 1 and Gl (sub) 2 are heated by the transformer Tr2 through the two heating windings H (sub) 1 and H (sub) 2. The load on the transformer Tr2 by the heating power, the oscillation circuit A and the additional burden B are coordinated in connection with the air gap in the iron circuit in such a way that the voltage on the secondary coil S (sub) 2 remains constant even with voltage and frequency fluctuations in the network. The oscillation circuit A takes over the regulation of the frequency fluctuations. The high-voltage winding S (sub) 2 of the transformer Tr2 charges the capacitor C (sub) 1 via the rectifier tube Gl (sub) 1 during the alternating current half-waves of the same sign and the capacitor C (sub) 1 via the rectifier tube Gl (sub) 2 during the half-waves of the opposite sign. sub) 2 on. By connecting C (sub) 1 and C (sub) 2 in series, the measuring voltage is doubled. The wave-like direct voltage now generated at the capacitors C (sub) 1 and C (sub) 2 is fed via the resistor RG to a smoothing capacitor CG and is available there as a measuring voltage. The DUT to be measured is connected to terminals H and E, of which E is usually grounded. In the example shown, 4 resistance measuring ranges are provided corresponding to the 4 positions 1 to 4 of the rotary switch Dr. For the lowest resistance measuring range, the rotary switch is in position 1 and the internal resistance of the test device is adjusted to the desired value by the resistance R (sub) 1. At the same time, the measuring instrument J is switched to its most insensitive measuring range by tapping the resistor R (sub) n. In switch positions 2 to 4, the resistance measuring ranges become more and more high-resistance and the measuring instrument more and more sensitive. You have it with that in hand to adapt the measuring range to the test object and to choose the setting so that the test voltage does not drop below 3500 volts.

Die vom Prüfling aufgenommene Leistung bleibt immer so klein, dass sie gegenüber der vom Transformator abgegebenen Heizleistung und den sonstigen Belastungen durch Zusatzbürde B und Schwingungskreis A vernachlässigt werden kann.The power consumed by the test object always remains so small that it can be neglected compared to the heating power emitted by the transformer and the other loads caused by additional burden B and oscillation circuit A.

Claims

1.) DC high-voltage test device, characterized in that the internal resistance of the DC source supplying the test voltage is so high that the voltage collapses to a harmless level when touched by hand and no destruction takes place in the event of a current circuit and flashover on the device under test.

2.) DC test device according to claim 1, characterized in that the test voltage is higher than the peak voltage of the alternating current prescribed for the test and that after the voltage drop caused by the insulation current of the test object, the test voltage remains at least as high as the peak voltage of the test prescribed alternating current.

3.) DC test device according to claim 1 to 2, characterized in that the internal resistance of the direct current source and the measuring range of the measuring instrument for the insulation resistance can be switched in order to be able to adapt them to the test objects.

4.) DC test device according to claim 1 to 3, characterized in that the test device is transportable.

5.) DC test device according to claim 1 to 4, characterized in that the high-voltage direct current is obtained by rectifying an AC voltage taken from a mains transformer, with two capacitors connected in series being charged via rectifier incandescent cathode tubes.

6.) DC test device according to claim 5, characterized in that the DC wave voltage generated at the two capacitors connected in series is smoothed by an additional smoothing circuit.

7.) DC test device according to claim 5 and 6, characterized by constant holding devices, which measure the voltage in the case of voltage and frequency fluctuations

Keep the network constant.

8.) DC test device according to claim 7, characterized in that a balance coil with ohmic additional burdens and a parallel oscillating circuit is used for keeping constant.

9.) DC test device according to claim 8, characterized in that the heating power of the hot cathode tubes serves as an additional burden.

10.) Test method using a direct current test device according to claim 1 and 2, characterized in that the insulation resistance of the test object is measured at the same time by a measuring instrument during the high-voltage test.