DD150802A1 - Schaltungsanordnung zur kalibrierung von teilentladungs-messeinrichtungen - Google Patents

Abstract

Das Ziel und die Aufgabe besteht in der Verbesserung der Eigenschaften und Vereinfachung der Bedienung des Geraetes. Die Aufgabe wird mittels eines netzsynchronisierten Rechteckspannungsgenerators mit regelbarer Ausgangsamplitude erfindungsgemaesz geloest, indem ihm ein Leistungteil, bestehend aus einem Vorverstaerker mit Leistungsverstaerker, dessen Versorgungsspannung ueber einen weiteren Verstaerker, dessen Arbeitswiderstand er bildet, einstellbar ist. Weiterhin ist zwischen Rechteckspannungsgenerator und Leistungsteil eine Multivibrator zur frequenzabhaengigen Impulsdauerveraenderung vorhanden und der Arbeitswiderstand des Leistungsverstaerkers bildet einen umschaltbaren Spannungsteiler. Der Aufbau d. Stromversorgung ist so gewaehlt, dasz mittels eines Wendelpotentiometers eine feinstufige Spannungseinstellung erfolgen kann.

Description

VEB Transformatoren- und Röntgenwerk "H.Matern¹¹

Dresden, am \k. 8. 19Bo TNP/Sff/Eo

TuR-Akte 1735 IPK: G 01 B 35/00

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2016?

Schaltungsanordnung zur Kalibrierung von Teilentladungs» Meßeinrichtungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Messung von Teilentladungen, im folgenden mit TE bezeichnet, bedingt Meßgeräte, an die eine Reihe von Anforderungen gestellt werden, damit eine exakte Aussage über folgende Kriterien möglich ist:

- der Nachweis, daß der Prüfling bei einer festgelegten Spannung keine TB aufweist, die eine festgelegte Stärke überschreitet,

- Ermittlung der Spannungshöhe, bei der solche TE bei steigender Spannung einsetzen und bei sinkender Spannung aussetzen,

- Ermittlung der Entladungsstärke bei einer festgelegten Spannung·

Zu diesem Zweck, ist eine Kalibrierung von TE-Meßeinrichtungen notwendig.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Da die scheinbare Ladung Dines einzelnen TE-Impulses nicht unmittelbar gemessen werden kann, muß mit Hilfe von Umrechnungsfaktoren von de* am TE-Meßgerät abgelesenen Größe auf die Ladung umrechenbar sein* Zur Kalibrierung sowohl von TE-Meßgeräten allein als auch von vollständigen Prüfkreisen werden kurze Stromimpulse einer geeigneten Ladungsmenge benötigt* Zur

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Erzeugung dieser sogenannten Kalibrierungsimpulse ist es bekannt, Rechteckgeneratoren zu verwenden (Entwurf DIN 57 **3V VDE 0*13*1/78)· Die Dauer des Spannungssprunges, der über einen Kondensator in den TE-Meßkreis eingekoppelt wird, muß so kurz und die Kapazität so klein sein, daß die Dauer des Stromimpulses durch den Kondensator klein gegenüber der Antwortzeit des verwendeten TE-MeBgerätes ist. Die bei der echten Kessung auftretenden TE-Impulse -werden in der TE-Meß einrichtung verstärkt, auf einem Oszilloskop angezeigt und mit dem Kalibrierungsimpuls im Sinne eines Vergleiches "größer als» ·ⁿ bzw. "kleiner als,,," bewertet. Die Genauigkeit des Meßergebnisses hängt also nicht nur von Unlinearitäten des Meßkreises oder Gerätes, sondern auch davon ab wie der Kalibrator die an ihn gestellten Forderungen erfüllt·

Zur Darstellung beliebiger Ladungsraengen ist es notwendig, daß die Amplitude der Ausgangsspannung des Kalibrators in einem sehr großen Bereich, z.B. von 1 mV bis 10 V stetig bzw, feinstufig einstellbar ist. Die Einstellgenauigkeit muß in der Größenordnung der Ablesegenauigkeit, also bei ca, 1 $ liegen. Bei längeren Messungen ist es notwendig, während der Hochspannungsprüfung die Kalibrierung zu prüfen. Dabei ist es unumgänglich, die bei einem Prüflingsdurcfa- oder Überschlag auftretenden Spannungen von der Kalibrierungseinrichtung fernzuhalten· Der Nachweis sehr kleiner Ladungsmengen, z.B. unter 5 pC erfordert bei breitbandigen Meßverfahren, daß HF-Störungen durch Rundfunksender oder einzelne Störimpulse, z,B* durch Thyristorsteller in der

TE-Meßeinrichtung nicht berücksichtigt werden· Damit der Kalibrierungsimpuls nicht mit der Störung zusammenfällt, muß er in seiner Phasenlage verschiebbar sein. Damit ist neben der Einstellbarkeit der Phasenlage in einem Bereich von 1BO° eine feste Synchronisation mit der Prüfwechselspannung notwendig. Bei Verwendung von handelsüblichen Rechteckgeneratoren ist es nachteilig, daß diese entweder nicht in der Phasenlage einstellbar* nicht mit der Prüfwechselspan—

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Hung synchronisierter oder nicht quasi stetig regelbar in dem geforderten gesamten Bereich der Ausgangsamplitude oder relativ teuer sind·

Es sind auch spezielle Kalibratoren für TE-Meßeinricbtungen bekannt (Tettex AG, TE-Meßgerät System Biddle, Bulletin B 1001 d-10-976, Firmenprospekt), -welche synchronisierbar, im Bereich von 0.,,50OO pC stufenlos einstellbar sind und zwei Impulse pro Periode liefern. Bei diesem Gerät ist einerseits die Erzeugung des Kalibrierungsimpulses bereits im Gerät vorgenommen, so daß nur eine galvanische Kopplung mit dem TE-MeB-kreis vorgenommen werden kann und damit eine Kalibrierung während der Hochspannungsprüfung entfallen muß und andererseits ist es nur möglich für einen geringen Frequenzbereich der Prüfvechselspannung Kalibrieriraptilse zu erzeugen. Bsi einem anderen Gerät (F.C. Robinson & Partners Limited, Erigl» E.R.A,, TE-Meßgerät, Modell 3, Typ 652, Firmenprospekt) ist die Möglichkeit der Ladungsänderung des Kalibrierungsimpulses im großen Bereich und die Ankopplung an den Hochspannungskreis jedoch nicht die Änderung der Frequenz der Prüfspannung möglich bzw* zulässig.

Ziel der Erfindung

Dieses besteht in der Beseitigung der Nachteile vorzugsweise bezüglich des Frequenzbereiches) der Ankoppelbarkeit und der Ladungsregelung*

Darlegung des "Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden soll, besteht in der Schaffung einer Schaltungsanordnung zur Kalibrierung von TE-Meßeinrichtungen, welche aus einem prüfspannungssynchronisierbaren Rechteckspannungsgenerator besteht, dessen Ausgangsamplitude in einem großen Bereich stufenlos regelbar ist, jedoch bei allen an sie gerichteten Anforderungen eine unkomplizierte Bedienbarksit besteht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe entsprechend der Formulierung des Anspruches

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gelöst,

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung vixd nachstehend anhand einer Zeichnung erläutert

Es zeigen: Fig# 1 Prinzipschaltung

Fig. 2 Leistungsteil

Fig* 3 Multivibrator

Xn der Prinzipschaltung nach Fig» 1 sind die einzelnen wesentliohen Baugruppen in ihrer Zusammenwirkung als Blockschaltbild dargestellt· Die Eingangsspannung mit der Frequenz von 16 bis 500 Hz₁ die der Frequenz der Prüfspannung entsprechen kann, liegt an einem Nulldurehgangsindikator t zur Ansteuerung eines Phasenschiebers Z. Dieser besteht aus einem Sägezahngenerator mit einer Regelschaltung k zur frequenzunabhängigen Xonstanthaltung der Sägezahnamplitude, einem Komparator 5 und einem dazugehörigen Spannungsteiler mit einem Potentiometer 6 zur Einstellung der Phasenlage des Ausgangsimpulses, bezogen auf den Nulldurchgang der Prüfspannung. Dem Phasenschieber Z ist ein monostabiler Multivibrator 7 nachgeordnet, für den ein Umschalter 8 vorgesehen ist, der seinerseits von einem Schwellwertschalter 9, der die frequenzabhängige Ausgangsspannung der Regelschaltung k auswertet, angesteuert wird. Durch den Schwellwertschalter 9 erfolgt die Umschaltung bei einer festgelegten Frequenz zwischen 16 Hz und 500 Hz, so daß sich die Impulsdauer von 1 ms auf 0,1 ms ändert« Die Baugruppen 1 bis bilden den Rechteckspannungsgenerator 10» Seine Ausgangsspannung gelangt an ein Leistungsteil 11* Es besteht aus einem Vorverstärker 12, der die notwendige Flankensteilheit nach dem Rechteckspannungsgenerator 10 gewährleistet, einem Leistungsverstärker 13, welcher auf einen umschaltbaren Spannungsteiler lh arbeitet. Zur Änderung des Ausgangspegels ist neben der Umschaltung des Spannungsteilers 1U durch einen Stufenschalter 15 eine einstellbare Stromversorgung 16 für den Leistungsverstärker 13 vorhanden. Seine Betriebsspannung ist mit Hilfe eines Präzisions-Wendel-Potentiometers 17 mit Einstell-

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getriebe einstellbar· Die Kalibrierungsimpulse liegen am Ausgang des Leistungsteils 11 als Rechteckimpulse an, die über ein HF-Kabel, dessen Wellenwiderstand angedeutet durch einen Widerstand 18 an die Ausgangsimpedanz des Leistungsteiles 11 angepaßt ist.

Das in der Pig* 1 als Block dargestellte Leistungsteil 11 ist in der Fig, 2 mit seinem prizipiellen Sehaltelementen dargestellt« Es besteht aus der einstellbaren Stromversorgung 16 mit dem Potentiometer 17, die einen zweistufigen Verstärker darstellt» Der Vorverstärker 12 ist als zweistufiger Spannungsverstärker mit einer Ansteueretufe für den Leistungsverstärker 13 ausgeführt. Die Versorgungsspannung des zweistufigen Spasmungsverstärkers liegt parallel zu der Versorgungsspannung der Stromversorgung 16 und die Versorgungsspannung der Ansteuere stufe liegt parallel zur Versorgungsspannung des Leistungsverstärkers 13* Dieser ist der Arbeitsviderstand der letzten Stufe der Stromversorgung 16 deren Spannung mit dem Wendelpotentiometer 1? in einem Bereich von ca* 2V... 20 V einstellbar ist. Der Leistungsverstärker 13 besteht aus einer Parallelschaltung von z*B, drei HF-Transistoren 19· Die Stromaufteilung -wird durch Aufteilung des Arbeitswiderstandes erreicht» Der Emitterwiderstand der kollektorseitig verbundenen Transistoren 19 setzt sich aus einem separaten und einem für alle gemeinsamen Widerstand zusammen,Durch die separaten Widerstände wird der jeweilige Transistor gleichzeitig gegen einlaufende Überspannungen geschützt. Mit der Einstellung der Versorgungsspannung wird die stetige Verstellung der Amplitude der Hechteckimpulse möglich, ohne daß spezielle HF-Bauelemente benötigt werden. Der Hauptarbeitswiderstand für die HF-Transistoren 19 wird durch den Spannungsteiler \k gebildet. Dieser beinhaltet als Kettenleiter aufgebaute Widerstandsanordnungen, deren Einschaltung unterschiedliche Teilerverhältnisse gewährleistet* Die Einschaltung erfolgt mittels eines Schalters der drei Ebenen 20 ₁ 21 und 22 besitzt. Der Spannungsteiler 1 if ist für die Teilerverhältnisse 1 : 1 (OdB), 1 : 10

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(20 dB), 1 : 1OO (kO dB) und 1 : 1000 (60 dB) ausgeführt. Dabei ist die Bemessung des UnterspannungswiderStandes des jeweilig eingeschalteten Kettenleiters mögliebst so bemessen, daß es dem Wellenwiderstand des am Ausgang 23 angeschlossenen HF-Kabels Zh entspricht·

Für die Kalibrierung der TE-Meßeinriehtung bei unterschiedlichen Frequenzen der Prüf spannung ist es erforderlich, daß die Impulsbreite des Rechteckimpulses in gewisser Weise an die Frequenz angepaßt wird, da z,B, bei hohen Frequenzen die Breite des Kalibrierimpulses in die Größenordnung einer Halbwelle der Prüfspannung gelangen kann· Zu diesem Zweck wird die Impulsbreite des monostabilen Multivibrators 7 umgeschaltet, dessen innerer Schaltungsaufbau in Fig* 3 dargestellt ist« Er besteht aus drei NAND-Gliedern 25, 26 und 27 und zwei Zeitgliedern aus RC-Korabinationen 28, 29» Je nach Eingangssignal an den Steuereingängen 30 oder 31, die mit den Ausgängen des Umschalters 7 verbunden sind, arbeitet entweder das NAND-Glied 25 rait dem NAND-Glied 27 und der RC-Kombination 28 oder das NAND-Glied 26 mit NAND-Glied 2? und der RC-Kombination 29 zusammen« So wird unterhalb einer bestimmten Umschaltfrequenz ein z.B« 1 ms* breiter und oberhalb davon ein 0,1 ms breiter Impuls erzeugt, wenn am Impulseingang 32 ein Impuls anliegt» Die Umschaltfrequenz wird vorzugsweise in den Bereich von 70 *·· 90 Hz gelegt·

Claims (3)

TuR-Akte 1735 - 7 - 220І62 Erfindungsanspruch

1* Schaltungsanordnung zur Kalibrierung von Teilentladungs-Meßeinrichtungen, bestehend aus einem prüfspanmmgssynchronisierten Rechteckspannungsgenerator und einem Leistungsteil, dem ein Spannungsteiler nachgeschaltet ist, gekennzeichnet dadurch, daß der jRechteokspannungsgenerator (1O) aus einem STulldurchgangsindikator (i), einem nachgeschalteten Phasenschieber (2), der einen Sägezahngenerator (3}_} dessen Amplitude durch eine Regelschaltung {k) frequenzunabhängig ist und einem Komparator (5) enthält, an dessen Eingägngen einerseits die Sägezahnspannung und andererseits eine durch ein Potentiometer (6) einstellbare Gleichspannung liegt und einem dem Phasenschieber (2) nacngesehalteten umschaltbaren monostabilen Multivibrator (?) besteht, zu dessen Impulsbreitensteuerung dta Abhängigkeit von der Frequenz der Prüfspannung die Ausgangsspannung der Regelschaltung (^) an dem Eingang eines Schwell-wertschalters (9) liegt, der mit einem Umschalter (8) für den monostabilen Multivibrator (?) verbunden ist-ttnd das daß Leistungsteil (11) aus einem Leistungsverstärker (13), der an eine einstellbare Stromversorgung (16} angeschlossen ist, besteht.

2* Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die einstellbare Stromversorgung (16) eine Leistungstransistorschaltung ist, deren Arbeitswiderstand durch einen bzw. mehrere HF-Transistoren (I9) des Leistungsverstärkers (13) gebildet sind und zur Ansteuerung des Gleichspannungsverstärkers ein als Spannungsteiler geschaltetes Präzisions-Vendelpotentiometer (17) vorgesehen ist.

Hierzu

3 Blatt Zeichnung