DK143874B - Kredsloebsarrangement til isolationsproevning paa grundlag af deludladningsmaalinger og til maaling af viklingsmodstandene i etanker - Google Patents

Description

143874

Den foreliggende opfindelse angår et kredsløbsarrangement til prøvning af isolationen af et kommutatoranker i en elektrisk maskine på grundlag af deludladningsmålinger samt til måling af dets viklingsmodstande.

Det er kendt at prøve spolerne i et færdigt beviklet anker ved udladning af en kondensator over den pågældende spole og ved måling af en herved induceret modspænding for viklingskortslutning (tysk fremlæggelsesskrift nr. 1.008.819). Endvidere er det kendt at prøve spolerne i elektriske maskiner for viklingskortslutning, ved at der i dem ved hjælp af en impulsformet strøm induceres en vekselspænding, der i tilfælde af en kortslutning medfører et måleligt spredningsfelt ("Elektronik" 1959, nr. 9, side 281). En nøjagtig prøvning af isolationstilstanden er imidlertid i begge tilfælde ikke mulig, da måleanordningen som reaktion på den påtrykte prøvespænding med forud bestemt frekvens og højde kun kan skelne mellem "gode" viklinger og "dårlige" viklinger ( i tilfælde af et gennemslag). Når der er tale om prøvning af ankerviklinger, skal ankeret desuden sættes i rotation, hvilket er meget kostbart og tidsrøvende.

Til konstatering af isolationstilstanden af viklingerne har det været sædvanligt at lade prøveemnet rotere i et magnetfelt og at kontrollere de på kommutatorlamellerne optrædende inducerede spændinger i et oscilloskop. Udnyttelsen af de af oscilloskopet eller andre instrumenter indikerede prøvningsresultater fører imidlertid let til subjektive resultater. Endvidere er isolatfonsprøvningen her kun mulig med en uvæsentligt over driftsspændingen liggende prøvespænding, da hverken rotationshastigheden i magnetfeltet eller induktionen (mætning) kan forøges nævneværdigt over driftsforholdene. Det er navnlig ved de hidtidige metoder ikke muligt at konstatere isolationsstyrken af spolerne og delspolerne indbyrdes, men kun om isolationen tilfredsstiller kravene ved en spændingspåvirkning, som ligner driftsspændingen.

Endvidere kendes der målekredsløb, med hvilke den på ioniseringsvirkninger beroende såkaldte deludladning måles ved spolerne i et prøveemne til isolationsprøvning med vekselspændinger indtil 500 Hz (VDE-Richtlinien 0434, del 1 og 2/1.66). Til isolationsprøvning af roterende elektriske maskiner i lavspændingsområdet er de kendte deludladningsmålearrangementer imidlertid ikke blevet anvendt hidtil.

Formålet med opfindelsen er at undgå manglen ved de kend- 143874 2 te metoder og at tilvejebringe et kredsløbsarrangement til prøvning af viklinger i roterende elektriske maskiner, hvilket kredsløbsarrangement ikke kun muliggør en isolationsprøvning pi grundlag af deludladningsmålinger men med det samme arrangement også en måling af viklingsmodstandene.

Ifølge opfindelsen opnås dette ved et kredsløbsarrangement af den indledningsvis angivne art, ved at der med spolerne i en in-duktor-stator, hvori kommutatoran keret er anbragt stillestående, er forbundet et impulsfrembringelseskredsløb, som til deludladningsmåling i induktor-statoren frembringer et impulsformet roterende drejefelt, at de i kommutatoran keret af drejefeltet inducerede spændinger over kommutatorlamellerne og kontaktfingre, som kan trykkes mod disse, tilføres et filter kredsløb, som frafiltrerer højfrekvente deludladningsspændinger og fører dem til en måleanordning, og at kommutatorlamel -lerne over kontaktfingrene valgfrit kan sluttes til kredsløbet til måling af viklingsmodstandene.

Opfindelsen har den fordel, at deludladningsgraden ved stillestående anker navnlig kan konstateres ved de højest belastede isolationssteder. Målekredsløbet giver et pålideligt resultat også ved meget kort prøvevarighed.

Fortrinsvis indeholder impulsfrembringelseskredsløbet en flerfasetransformator, som føder en af en vikling på induktor-statoren og en kondensator dannet svingningskreds over et fasevin kelstyrekredsløb. Til styring af tidsfølgen af svingningerne kan der i svingningskredsen være anbragt en triac eller to tyristorer i anti-parallelkobling. Herved er det muligt i de afprøvede kommutatorankre at inducere en prøvespænding, som er flere gange driftsspændingen. Svarende til kravene til isolationsstyrken af kommutatorankrene er det anbefalelsesværdigt at vælge prøvespændingen netop så høj, at alle kommutatoran kre bedømmes som tilstrækkeligt sikre i overensstemmelse med de valgte isolationsmidler.

Fortrinsvis er filterkredsløbet, som i seriekobling indholder et højpasfilter, en katodefølgerforstærker og et ensrettertrin, forbundet med kommutatorlamel lerne over et af dioder og kapaciteter dannet flerdobbelt brokredsløb og koblet med sin egen udgang til mindst ét indikatorinstrument og en tæller. Derved kan opnås, at isolationsstyrken af viklingerne bestemmes, evalueres og indikeres uden overbelastning ved prøvningen, som fører til viklingskortslutninger.

Ved en videreudvikling af arrangementet ifølge opfindelsen 3 143874 er der til måling af viklingsmodstandene i kommutatorankeret med dettes kommutatorlameller forbundet et af en målestrømkilde fødet elektronisk målekredsløb, som til fortløbende omskiftning af målestrømmen til et lamelpar Indeholder et skifteregister, som er styret af en takttidsgiver over et af en tæller svarende til lamelantallet programmeret forbindelseskredsløb, og tli udgangen på målekredsløbet er sluttet et diskriminatorkredsløb.

Ved hjælp af det her beskrevne arrangement sker tilvejebringelsen af prøveresultaterne uafhængigt af betjeningen, hvorved subjektive fejlkilder udelukkes, og der sikres bedre kontrol af isolationsstyrken og viklingsmodstandene. Kravene til betjeningen bliver ved manuel drift små og kan sænkes yderligere ved automatisk udførelse af prøverne.

En udførelsesform for kredsløbsarrangementet ifølge opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et diagram over hele kredsløbsarrangementet, fig. 2 et detaljeret elektronisk kredsløbsarrangement (del A i fig. 1) af et filterkredsløb til erkendelse af deludladningsgraden, fig. 3 et detaljeret elektronisk kredsløbsarrangement (del B i fig. 1) til viderekobling af målestrømmen fra lamel til lamel med en forstærker, fig. 4 en foretrukken udføreisesform for en elektronisk impulsgiver til kredsløbsarrangementet i fig. 1, og fig. 5 et for kredsløbsarrangementet i fig. 1 egnet flerdobbelt brokredsløb.

Det i fig. 1 viste prøveapparat består af en isolationsprøvedel I (spændingsprøvning) og en modstandsprøvedel II (støvprøvning) med en fælles netledningstilslutning 4, en elektronisk impulsgiver 5 med eksempelvis en seksfaset transformator 6 og en induktor-stator 1, i hvilken der er anbragt et beviklet kommutatoran ker 2, som skal prøves. Den elektroniske impufsgiver består af en svingningskreds, som dannes af en kondensator 8 med en triac 9 eller to tyristorer i anti-parallelkobling (ikke vist) og hver en spole i induktor-statoren, idet kondensatorens opladning sker over et fasevinkelstyrekedsløb 7 fra sekundærviklingen på transformatoren 6. Over kontaktfingre 3 bliver 4

U387A

de pi kommutatorlameller 10 på kommutatorankeret 2 opstående inducerede spændinger over mileledninger 11 overført kontaktfrit ved hjælp af en af dioder og kondensatorer dannet flerdobbeit brokobling 12 til et elektronisk målekredsløb, der som forstærkende filter 13 filtrerer de spændingsandele fra, som kan føres tilbage til deludladninger, og viderefører og vurderer dem i en diskriminatorkobling 17. Et amplitudeindikatororgan 18, et lysindikatororgan 19 til JA/NEJ-prøvning, en styktæller 28 og et sorteringsapparat 29 angiver prøveværdierne henholdsvis sorterer de prøvede kommutatoran kre.

I modstandsprøvedelen II bliver der fra måleledningerne 11 over en afbryder 20 tilsluttet en målestrømforsyningskilde 21, et elektronisk målekredsføb 22 og en diskriminatorkobling 27, ved hjælp af hvilke de optrædende spændingsfald i målestrømmen vurderes.

I fig. 2 er detaljeret vist det elektroniske målekredsløb som et aktivt filter 13, der består af et højpasfilter 14, en af to i serie liggende trin 15 bestående RC-modtaktkatodefølger og en ensretter 16.

Det aktive filter er indkoblet mellem den kapacitive flerdobbelte brokobling 12 og diskriminatorkoblingen 17.

I fig. 3 er der i et elektronisk målekredsløb 22 til måling af viklingsmodstandene detaljeret vist en takttidsgiver 23, et programmerbart tælleelement 24, et forstærker- og forbindelseskredsløb 25 og et skifteregister 26. Det elektroniske målekredsløb 22 er indkoblet mellem afbryderen 20 henholdsvis målestrømforsyningskilden 21 og diskriminatorkoblingen 27.

Virkemåden for prøveapparatet ifølge opfindelsen til isolations- og modstandsprøvning af kommutatorankerviklinger skal forklares nærmere ved hjælp af fig. 1. Ved begge de nævnte prøver bliver det beviklede kommutatoran ker 2, som skal prøves, indstukket i induktor-statoren 1 og forbliver fastholdt under hele prøvetiden uden at rotere. Forbindelsen af kommutatoran keret 2 til isolationsprøvedelen I (spændingsprøvning) henholdsvis modstandsprøvedelen II (strømprøvning) sker automatisk over kommutatorlamel lerne 10 på kendt måde ved hjælp af kontaktfingrene 3, som påvirkes ved hjælp af ikke nærmere viste trykluftcylindre.

Ved isolationsprøvningen er induktor-statoren eksempelvis udstyret med en topolet seksfasevikling, hvorved der fås en roterende magnetflux med en rumlig forskydningsskridtvinkel på 30°. Mag-netfluxene i de seks faser bliver frembragt synkront med nettet med en tidsmæssig følge på af en styreelektronik. Det med en 5 143874 skridttid på 3,3 ms ved 50 Hz roterende felt inducerer i viklingen i kommutatorankeret 2 en prøvespænding. For at en høj prøvespænding, som flere gange overstiger værdien af driftsspændingen, skal induceres, sker gennemstrømningsstyringen ved en kondensatorudladning med elektroniske midler som forklaret nærmere nedenfor. Kredsløbet er opbygget således, at der opstår en periodisk dæmpet sinusformet prøvespænding, som under den pigældende magnetfluxskridttid pi eksempelvis 3,3 ms ved 50 Hz er sluttet til den delvikling på kommutatorankeret 2, som skal prøves, hvorved der opnås en god udnyttelsesgrad af kondensatorimpulsen.

Alt efter induktansen af kommutatorankeret 2 ligger frekvensen af prøvespændingssvingningerne ved 1000 - 2000 Hz. Netledningstilslutningen 4 leverer trefaset strøm over den seksfasede sekundærvikling på transformatoren 6 i den elektroniske impulsgiver 5. Det faststående beviklede kommutatoranker 2 bliver i induktor-statoren 1 induceret af et impulsformet drejefelt.

Den impulsformede magnetiske gennemstrømning af viklingen i induktor-statoren 1 inklusive kommutatorankeret 2 bliver frembragt ved hjælp af en svingningskreds bestående af kondensatoren 8, den som elektronisk omskifter arbejdende triac 9 med styreelektronik og en spole i induktor-statoren 1, idet opladningen af kondensatoren 8 sker over fasevin kelstyrekredsløbet 7, eksempelvis en tyristor med styreelektronik og en diode, fra den seksfasede sekundærvikling på transformatoren 6. Energien i kondensatoren 8 føder den pågældende spole i induktor-statoren 1 med indstukket beviklet kommutatoranker 2, hvorved den høje fluxændringshastighed opnås.

Isolationsstyrken bliver bestemt ved fraværet eller tilstedeværelsen af konstaterbare deludladningsspidser, som er fordelt over spidsværdien af den sinusformede prøvespænding. Den elektroniske omskiftning af de på kommutatorlamellerne opstående inducerede spændinger til det elektroniske målekredsløb sker kontaktfrit ved hjælp af den kapacitive flerdobbelte brokobling 12, som består af dioder og kapaciteter.

Til erkendelse af deludladningsgraden skiller det aktive filter 13 højfrekvens-deludladningsspændingerne fra den med 1-2 kHz svingende prøvespænding, som det er anskueliggjort i fig. 2. Diskri-minatorkoblingen 17 leverer udsagnet om tilstrækkelig eller utilstrækkelig isolation. Niveau- eller amplitudeindikatororganet 18, fortrinsvis et mi kroamperemeter, er kontinuerligt indstilleligt. Lysindikator- 143874 6 organet 19 eller et akustisk signal tjener som melding til prøvepersonen. Derefter kan styktælleren 28 indkobles. Ved automatisk prøveforløb kan de fejlfrie kommutatorankre skilles fra de fejlbehæftede kommutatorankre eksempelvis i sorteringsapparatet 29 ved hjælp af en magnetisk styret afviser.

Den ohmske rnodstandsmiling af viklingerne i det fastståen-de kommutatoranker 2 sker ved hjælp af en bestemt målestrøm, eksempelvis en jævnstrøm fra målejævnstrømsforsyningskilden 21, som føres over hver to hosliggende lameller (hvert lamelpar efter hinanden), og de optrædende spændingsfald af målestrømmen sammenlignes med en forudindstillet værdi. Til den elektriske videreførsel af målestrømmen fra lamel til lamel anvendes det elektroniske milekredsløb 22, (se fig. 3), bestående af en takttidsgiver 23, et programmerbart tælleelement 24, en forstærker med logik 25 og et skifteregister 26. Ved målingen af de ohmske modstande af delspolerne inklusive overgangene ved tilslutningsstederne til kommutatorlamellerne 10 sørger det til kommutatorlamel-antalfet svarende programmerede koblingskredsløb for, at alle ved siden af hinanden liggende lamelpar sluttes én gang til målekredsløbet under en prøvecyklus. De til dette formål anvendte relæer arbejder styret af koblingskredsløbet som skifteregister til omskiftning af prøvestrømmen til de forskellige lamelpar.

Den efterfølgende diskriminatorkobling 27 til modstandsmåling med niveauindstilling vurderer de optrædende spændingsfald af målestrømmen. Ved en JA/NEJ-prøvning bliver prøveresultatet angivet i lysindikatororganet 19. På lignende måde som ved isolationsprøvningen bliver de prøvede kommutatorankre 2 derefter talt af styktælleren 28 og sorteret i sorteringsapparatet 29.

Fig. 1 viser den elektroniske impulsgiver 5 med den seks-fasede transformator 6 og induktor-statoren 1, hvori kommutatorankeret 2, som skal afprøves, er anbragt. Som allerede nævnt består impulsgiveren 5's svingningskreds af kondensatoren 8 med triacen 9 (eller to tyristorer i antiparallelkobling) og en spole 30 i induktor-statoren. Fasevinkelstyrekredsløbet 7 består eksempelvis af en diode 7a og en ladetyristor 7b med en elektronisk styreanordning 7c for ladetyristoren. Den til styringen af tidsfølgen af svingningerne i svingningskredsen tjenende triac 9 arbejder som elektronisk omskifter (vist som afladetriac 9a med en styreelektronikanordning 9b).

Detaljerne ved det flerdobbelte brokredsløb 12 fremgår af fig 5. Som allerede nævnt tjener dette brokredsløb med kapacitiv 7 143874 tilkobling til kontaktløs tilslutning af det som forstærkende (aktivt) filter 13 arbejdende elektroniske målekredsløb til gruppen af spoler 30 (jvf. fig. 4).

Claims (5)

143874 δ Patentkrav.

1. Kredsløbsarrangement til prøvning af isolationen af et kommutatoranker i en elektrisk maskine på grundlag af deludladningsmålinger samt til måling af dets viklingsmodstande, kendetegnet ved, at der med spolerne i en induktor-stator (1), hvori kommutator-ankeret (2) er anbragt stillestående, er forbundet et impulsfrembringelseskredsløb (5), som til deludladningsmåling i induktor-statoren (1) frembringer et impulsformet roterende drejefelt, at de i kommu-tatorankeret (2) af drejefeltet inducerede spændinger over kommuta-torlamellerne (10) og kontaktfingre (3), som kan trykkes mod disse, tilføres et filterkredsløb (13), som frafiltrerer højfrekvente deludladningsspændinger og fører dem til en måleanordning, og at kommuta-torlamellerne (10) over kontaktfingrene (3) valgfrit kan sluttes til kredsløbet (22) til måling af viklingsmodstandene.

2. Kredsløbsarrangement ifølge krav 1, kendetegnet ved, at impulsfrembringelseskredsløbet (5) indeholder en fler-fasetransformator (6), som føder en af en vikling på induktor-statoren (1) og en kondensator (8) dannet svingningskreds over et fasevin kel styrekreds løb (7).

3. Kredsløbsarrangement ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der til styring af tidsfølgen af svingningerne i svingningskredsen er anbragt en triac (9) eller to tyristorer i antiparallel-kobling.

4. Kredsløbsarrangement ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at filterkredsløbet (13), som i seriekobling indeholder et højpasfilter (14), en katodefølgerforstærker (15) og et ensrettertrin (16), er forbundet med kommutatorl amel lerne (10) over et af dioder og kapaciteter dannet flerdobbelt brokredsløb og koblet med sin egen udgang til mindst ét indikatorinstrument (18,19) og en tæller (28).

5. Kredsløbsarrangement ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at der til måling af viklingsmodstandene i kommutatorankeret med dettes kommutatorlameller (10) er forbundet et af en målestrømkilde (21) fødet elektronisk målekredsløb (22), som til fortløbende omskiftning af målestrømmen til et lamelpar indeholder et skifteregister (26), som er styret af en takttidsgiver (23) over et af en tæller (24) svarende til lamelantallet programmeret forbindelseskredsløb (25), og at der til udgangen på målekredsløbet (22) er