DEP0043547DA

DEP0043547DA - Impedance measurement method for short-turn testing.

Info

Publication number: DEP0043547DA
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Baumann Karl
Original assignee: Elektrotechn. Laboratorium Dipl.- Ing. Richard Baumann, Stuttgart
Publication date: 1951-02-01

Description

Die Anmeldung betrifft ein Impedanz-Messverfahren und nach diesem Verfahren arbeitende Geräte zur Überprüfung von isolierten Drahtwicklungen von Transformatoren, Drosseln, Übertragern, elektr. Maschinen und anderen Geräten auf Windungsschluß.The application relates to an impedance measuring method and devices working according to this method for checking insulated wire windings of transformers, chokes, transmitters, electr. Machines and other devices for shorted turns.

Zur Prüfung solcher Wicklungen ist bisher eine Strom-Spannungs-Messung üblich gewesen, wenn diese Prüfung an den Anschlussklemmen des zu prüfenden Transformators usw. erfolgen soll. Geprüft wird zum Beispiel bei einer angelegten Spannung die Stromaufnahme des Gerätes. Ein fehlerfreies Gerät, z.B. ein Transformator, wird bei Leerlauf (also ohne sekundäre Last) einen bestimmten Strom I aufnehmen (Magnetisierungsstrom), für dessen Grösse Erfahrungswerte gewonnen sind oder Verbands- bzw. Abnahmevorschriften bestehen. Hat der Transformator usw. Kurzschlusswindungen, so wird bei Anlegen einer Primärspannung in diesen geschlossenen Windungen ein Strom fliessen. Dieser Energieverbrauch muss aus der primärseitigen Stromquelle gedeckt werden, daher muss der Primärstrom beim fehlerhaften Transformator grösser sein, als beim fehlerfreien.To test such windings, a current-voltage measurement has hitherto been customary if this test is to be carried out on the connection terminals of the transformer to be tested, etc. For example, the current consumption of the device is checked when a voltage is applied. A fault-free device, e.g. a transformer, will absorb a certain current I (magnetizing current) when it is idle (i.e. without a secondary load), the magnitude of which has been obtained from empirical values or there are association or acceptance regulations. If the transformer etc. has short-circuit windings, a current will flow in these closed windings when a primary voltage is applied. This energy consumption must be covered by the primary-side power source, so the primary current in the case of a faulty transformer must be greater than that of a faultless one.

Es liegt nahe, dass geringfügige Fehler, etwa eine oder nur sehr wenige Kurzschlusswindungen, auf diese Weise nicht festgestellt werden können, weil bei der Fertigung von solchen Geräten mit Wicklungen aus isoliertem Draht gewisse Toleranzen unvermeidlich sind und die Änderung des Primärstromes in diesen aus Fertigungsgründen erforderlichen Toleranzen unerkennbar bleiben würden. Das Vorhandensein von einzelnen Kurzschlusswindungen ist aber im Betrieb schädlich und für die Lebensdauer des Gerätes nachteilig. Daher ist es notwendig, auch solche "geringfügigen" Fehler zu erkennen.It is obvious that minor errors, such as one or only a very few short-circuit turns, cannot be detected in this way, because certain tolerances are unavoidable in the manufacture of such devices with windings made of insulated wire and the change in the primary current in these is necessary for manufacturing reasons Tolerances would remain undetectable. However, the presence of individual short-circuit windings is detrimental during operation and disadvantageous for the service life of the device. It is therefore necessary to identify such "minor" errors.

Überlegung und Versuch ergeben, dass eine Kurzschlusswindung - beispielsweise bei einem leerlaufenden Transformator - den Betrag des Scheinwiderstandes (der bei der Strom-Spannungs-Messung bestimmt wird) nur wenig verändert. Dagegen wird sich der Blind-Anteil und insbesondere der Wirk-Anteil (Wirk-Komponente) dieses Widerstandswertes verhältnismässig stark ändern. In Bild 1 ist der induktive Widerstand (Omega) L, der Wirkwiderstand R und der Scheinwiderstand R des Transformators ohne Kurzschlusswindungen (mit Index 1) und des Transformators mit einer Kurzschlusswindung (Index 2) im Zeigerdiagramm dargestellt.Consideration and experiment show that a short-circuit winding - for example in the case of an idling transformer - changes the amount of the impedance (which is determined during the current-voltage measurement) only slightly. In contrast, the reactive portion and in particular the active portion (active component) of this resistance value will change relatively strongly. Figure 1 shows the inductive resistance (omega) L, the effective resistance R and the impedance R of the transformer without short-circuit turns (with index 1) and of the transformer with one short-circuit turn (index 2) in the phasor diagram.

Zur Prüfung von Wicklungen usw. wird also vorteilhaft ein Messverfahren verwendet, das die Wirk- oder Blindkomponente allein oder diese beiden Komponenten gleichzeitig getrennt erfasst. Verwendbar sind hierfür die bekannten direktzeigenden oder Brückenschaltungen zur Trennung von Wirk- und Blindkomponente.To test windings, etc., a measuring method is therefore advantageously used that detects the active or reactive component alone or these two components simultaneously and separately. The known direct-pointing or bridge circuits for separating active and reactive components can be used for this purpose.

Als Beispiel ist in Bild 2 eine Wechselstrom-Brücke gezeigt, deren Phasenregler-Widerstand P zweckmässig eine Teilung erhält, aus der ein unmittelbarer Gütewert des Transformators usw. abgelesen werden kann.As an example, an AC bridge is shown in Figure 2, the phase regulator resistor P of which is appropriately divided so that a direct quality value of the transformer etc. can be read off.

Da der Blindwiderstand die Messfrequenz enthält, ist die Verwendung einer möglichst hohen Messfrequenz zweckmässig. Die Grenze liegt infolge Wicklungskapazitäten und Eisenverlusten im Tonfrequenzbereich. Bei Wicklungen mit massiven Eisenkernen ist dagegen eine extrem tiefe Messfrequenz erforderlich, um Fehlmessungen durch Wirbelströme auszuschalten.Since the reactance contains the measuring frequency, it is advisable to use the highest possible measuring frequency. Due to winding capacities and iron losses, the limit is in the audio frequency range. In the case of windings with solid iron cores, on the other hand, an extremely low measuring frequency is required in order to eliminate incorrect measurements caused by eddy currents.

Zur bequemeren Trennung von Wirk- und Blindkomponente können statt des wechselseitigen Brückenabgleiches die bekannten phasenabhängigen Gleichrichterschaltungen benutzt werden.For a more convenient separation of active and reactive components, the known phase-dependent rectifier circuits can be used instead of the mutual bridge balancing.

Claims

1) Method for testing machines and devices with windings made of insulated wire for interturn shortfalls by connecting the measuring device, e.g. a Maxwell bridge, to the terminals of the test object, characterized in that the active or reactance of the test object is used as an indicator of the state of its Winding is used.

2) Method according to claim 1), characterized in that a higher frequency than the mains frequency, preferably an audio frequency, is used for devices with a solid iron core, a lower frequency for devices with a solid iron core, and a lower frequency is used for devices with a solid iron core.

3) Method according to claim 1), characterized in that phase-dependent rectifiers controlled by the measuring frequency are used in the measuring circuit.

4) Device for performing the method according to claim 1), characterized in that the generator for the measuring frequency, measuring circuit and indicator or terminals for the indicator are combined in one housing.