DE1766231C - Prüfgerät zum Feststellen von Kurzschlüssen und zum Messen der Spannungsfestigkeit von Wicklungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüfgerät zum Feststellen von Kurzschlüssen und zum Messen der Spannungsfestigkeit von Wicklungen, mit einem Oszillator, der einen LC-Schvvingkreis aufweist, dess;n Schwingspule eine Sekundärwicklung zur induktiven Ankopplung der zu prüfenden Spule zugeordnet ist und dessen Schwingkondensator zu einer Reihenschaltung aus Schwingspule und einer induktiv mit dieser gekoppelten Gitterspule parallel liegt, deren nicht mit der Schwingspule verbundenes Ende über einen hochohmigen Widerstand an das Gitter einer Schvvingrohre angeschlossen ist, deren Anode über einen Sperrkondensator mit dem nicht mit der Gitterspule verbundenen Ende der Schwingspule und über einen Gleichstrom-Sperrkondensator mit dem Gitter einer Vakuumröhre eines Röhrenvoltmeters verbunden ist.

Ein derartiges Prüfgerät ist bereits bekannt (USA.-Patentschrift 3 281 672). Bei diesem und zahlreichen anderen bekannten Geräten zum Prüfen von Wicklungen (deutsche Patentschrift 933 460, deutsche Auslegeschrift 1 131321, französische Patentschrift 605, USA.-Patcntschriften 3 120 637 und 017 571) wird beispielsweise nach magnetischer

Ankopplung des Prüflings eine Spule auf Windungs-

schliiß. also auf das Vorliegen von Kurzschlüssen zwischen benachbarten Windungen untersucht. Diese Überprüfung des Vorliegens von Windungsschlüssen ermöglicht eine Ausscheidung von Ausschußmaterial.

Darüber hinaus ist auch bereits die Prüfung der

Windungsisolation von Spulen mittels Hochfrequenzspar.nungen bekannt (Siemens-Zeitschr.ft, 1928,

10. Heft, S. 581 bis 587). Dabei wird der Prüfling in

ίο einen LC-Schwingkreis geschaltet, der überdies noch eine Funkenstrecke enthält. Mit Hilfe der Funkenstrecke ist es möglich, eine Hochfrequenzbelastung des Prüflings bei einer gewünschten Prüfspannung durchzufühlen. Erfolet bei der Prüfspannung ein

!5 Durchschlag der Wicklungsisolation, so bricht die Resonanzschwingung zusammen, was als Hinweis für das Vorliegen eines Durchschiags anzcigetechniv..:! ausgewertet werden kann. Diese Vorrichtung erlaubt ciiv: überprüfung von Spulen im Rahmen der moderieii Massenfertigung nur mit einer bestimmten Prüfspiinnuiig und ist überdies durch das Erfordernis der Funkenstrecke und den dadurch bedingten geratetechnischen Aufwand kostspielig und schwer zu handhaben.

Auch unter den nach Ausschaltung der Windung·;-schlüsse aufweisenden Spulen verbleibenden Spulen befinden sich aber noch solche von recht unterschiedlicher Qualität: F.s mag nämlich häufig sein, daß eine Spuk·, obwohl ein Kurzschluß nichi. vor liegt, eine geschwächte oder ungleichmäßige Wicklungsisolation hat. die 7U einer verminderten Lebensdauer der Spule führen wird. Je nach der Anzahl oder dem Umfang solcher Fehler bzw. ihrer Fehlerlosigkeit werden solche Spulen dann für verschicdene Anwcndungszwecke noch gut geeignet sein. Das setzt aber voraus, daß ein Maß für die Lebensdauer bzw. die Belastbarkeit der Vkklungsisolation de Spulen gefunden wird.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Kurz-Schlußprüfgerät der eingangs genannten Bauart so weiterzubilden, daß damit auch eine Überprüfung der voraussichtlichen Wicklungslebensdauer möglich wird, für die die Spannungsfestigkeit der Wicklungsisolation als Maß genommen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen zwischen die Gitterspule und das Gitter der Schwingröhre geschalteten, die Schwingspannung regelnden veränderbaren Widerstand und durch eine an das Gitter über eine positive Halbwellen sperrende Diode angeschlossene niederfrequente Wechselstromquelle.

Zunächst wird also erfindungsgemäß eine niederfrequente Wechselstromquelle an das Gitter der Schvvingrohre des Prüfgerätes angeschlossen. Das geschieht über eine positive Halbwellen sperrende Diode. Die negativen Halbwellen können demnach an das Gitter der Schwingröhre gelangen und werden diese jeweils für die Dauer der negativen Halbwelle sperren. Dadurch wird die Schwingröhre nur während der positiven Halbwelle des niederfrequenten Wechselstromes leitend, was zum Aufbau von Stoßspannungen führt, die sich der hochfrequenten Schwingspannung überlagern. Die Schwingspannung selbst kann über den zwischen die Gitterspule und das Gitter der Schwingröhre eingeschalteten veränderbaren Widerstand eingestellt werden. Man erhält also auf einfache Weise eine hohe Prüfspannung, die überdies leicht hochgeregelt werden kann. Wird nun

an das Prüfgerat eine Wicklung angeschlossen, so kann zunächst auf die übliche Weise das Vorliegen eines Kurzschlusses festgestellt werden. Liegt ein solcher nicht \or, dann wird mit Hilfe des veränderbaren Widerstandes die Prüfspannung zu höheren Spannungswerten hin geregelt, bis es im Prüfling zu einer Koronaentladung und damit zum Ausschlagen des Meßinstrumentes am Röhrenvoltmetcr kommt. Die Koronaentladung wird um so später auftreten, je hochwertiger, gleichmäßiger und freier von Fehlern die Isolation der Wicklungen an der zu prüfenden Spule ist. Dadurch ist der Wen der Prüfspannung bei Auftreten der Koronaentladung ein direktes Maß far die Qualität der geprüften Wicklung. Die Prüflinge können demnach leicht und zuverlässig verschiedenen Qualitätsklassen oder verschiedenen Anw -iiungsgebieten zugeordnet werden, für die sie nach voll geeignet sind. Die zusätzliche information iii-er die Qualität der Spule wird dabei mit gegenüber •Jem Herkömmlichen geringen Mehraufwand erhallen.

Ci err. a Ii einer weiteren Ausgcbiaiiuiig kanri zwi sc'.un die negative Klemme der Diode und das Gitter der Schwingrühre ein veränderbarer Widerstand eingeschaket bein. Dadurch ist es möglich, die sich durch die niederfrequenten Schalnorgänge ergebenden und der hochfrequenten Sehwinsspannung überiuiierien Stoßspannungen einzuregeln und so auf den \ erlaut der SpannungsbelaHiing des Prüflings Emüui:i zu nehmen.

Gemäß einer Weiterbildung kann überdies zwischen dem Cleichstrom-Sperrkondensaior und dem Cutter der Vakuumröhre des Röhrenvoltmeter.·) der negative Pol einer Gleichstromquelle über einen veränderbaren Widerstand angeschlossen sein. Damit ist e- auf einfache Weise möglich, den Arbeitspunkt des Röhrenvoltmeters beizubehalten, auch wenn sich der Ausging des Oszillators einmal aus irgendwelchen Ciründen ändern sollte.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. 1 die Schaltung eines erfindungsgemäßen Prüfgerätes u:id

F . g. 2 und 3 durch die niederfrequente Aus- ; feuerung der Schwingröhre erhaltene Wellenformen.

F i g. 1 zeigt ein elektrisches Prüfgerät für eine zu vermessende Spule 7", das aus einem Oszillator/). einem Röhrenvoltmeter B und einer zwischen beide geschalteten Spannungsverdopplerschaltung C besteht. Überdies sind Gleich- und Wechselstromquellen vorgesehen.

Der Oszillator A weist eine Schwingröhre 1, die beispielsweise eine Tetrode sein kann, und einen LC-Schwingkreis auf. Der Schwingkreis besteht aus einer Schwingspulc L und einem Schwingkondensator 6. Die Schwingspule stellt die Primärwicklung eines Transformators dar, der eine Sekundärwicklung /„., aufweist, die gegenüber der Schwingspulc L eine größere Anzahl von Windungen aufweist und überdies neben ihren Endabgriffcn auch noch einen Mittelabgriff hat, so daß die zu vermessenden Spulen T auf versclredene Weise unter Anpassung an ihre Eigenschaften an die Sekundärwicklung L., angeschlossen werde.; können.

Ein Ende der Schwingspule L ist über einen Gleiclistrom-Spcrrkondensator 5 an die Anode der Schwingröhre 1 iür deren Anodenstromversorgung angeschlossen. Das andere finde der Schwingspule L ist mit einem Ende einer Gitterspule L,, verbunden, die so mit der Schwingspule in Reihe geschaltet ist. Parallel zu dieser Reihenschaltung aus Schwingspule L und Gitterspule L₁ ist der Schwingkondens.tor6 geschaltet. Der Verbindungspunkt zwischen Schwingspulc L und Gitterspule L_e ist über einen Spcrrkondensator7 für niederfrequente Wcchsclspannungen. der jedoch für die Schwingspannung durchlässig ist. an Erde und überdies an den Vcrbindungs-

punkt des Steuergitters der Schwingröhre 1 mit einem weiter unte.n noch näher erläuterten veränderbaren Widerstand gelegt.

Das nicht mit der Schwingspule L verbundene Ende der Gitterspule L,, ist über einen veränderbarer.

Widerstand RV₁. der zum Regeln der Schwingspannung dient, mit dem Steuergitter der Schwingröhre 1 verbunden.

\n das SiCüorgitter der Schwingröhre 1 ist weiter der bewegliche Abgriff eines veränderbaren Wider-

suiiides Rl··'., angeschlossen dessen eines Ende geerdet ist. während sein andere.» Ende an der negativen Klemme einer Diode 4 liegt, die an eine nieder frequente herkömmliche Wechselstrcnquelle a η se schlossen ist. Die \on der Diode 4 durchgelassenen

2> negativ.en Halbwellen der niederfrequenten Wechselspannung werden so mit einer durch den veränderbaren Widerstand RV, regelbaren Amplitude al-Schwingsteuerspannung an das Steuergitter de^r Schwingröhre 1 gelegt. Als Energiequelle dient eine

herkömmliche Wechselstromquelle 8, die außer de; Diode 4 auch eine Vollweggleiehrichterröhre 9 speist, deren Ausgang einerseits an den Schwingkreis des Oszillator-, Λ und andererseits an das Schirmgitter der Schwingröhre 1 gegeben ist. Das Schirmgitter der Schwingröhre 1 ist überdies über einen Kondensat«¹! 10 geerdet. Auch die Kathode der Schwingröhre 1 liegt unmittelbar an Erde.

Die von der Energiequelle 8 an die Diode 4 bzw. die Vollweggleiehrichterröhre 9 gegebenen Spannungen werden dadurch auf die gewünschten Spannungswerte gebracht, daß ein Transformator 11 zwischen die Diode 4 und die Vollweggleiehrichterröhre 9 einerseits und die Energiequelle 8 andererseits geschaltet wird. Die Energiequelle dient gleichzeitig auch als Stromquelle für das Röhrenvoltmeter B. Sie bildet überdies ebenfalls über den Transformator 11 eine Gleichstromquelle, deren negativer Pol über einen veränderbaren Widerstand RK₁ parallel /mn Ausgang aes Oszillators A an den Eingang des Röhrenvoltmeters B gelegt ist, so daß mit Hilfe des veränderbaren Widerstandes R K., der Arbeitspunkt des Röhrenvoltmeters B auch bei Änderungen der Ausgangsspa: nung des Oszillators ,! mühelos eingeregelt werden kann.

Zwischen den Oszillator A und das Röhrenvohmeter B ist die Spannungsverdopplungssthaltung C geschaltet. Sie ist an die Anode der Schwingröhre 1 des Os/ilators Λ bzw, an ilen Verbindungspunkt dieser Anode mit der VolKveggleichriehterröhre 9 über

6» einen in ihr enthaltenen Sperrkondensator 3 angeschlossen und besteht aus zwei auf übliche Weise geschalteten Dioden und einem zusätzlichen Kondensator. Die SpannungsverdopplungsschaltungC erhöht die Empfindlichkeit des Prüfgerätes.

Der Ausgang der Spannungsverdopplungsschaltung C ist an das Gitter einer Vakuumröhre 2 eines auf herkömmliche Weise aufgebauten Röhrenvoltmeters B angeschlossen, das im gezeigten Ausfüh-

rungsbeispiel aus zwei parallel zueinander geschaltelcii Röhren l)cstclil./wischen deren Anoden ein Meßinstrument M in Reihe mit einem veränderbaren Widerstand R V_% geschaltet ist. der aiii übliche Weise eine Frhöluing der Hinplindliehkcil des Prüfgciätes beispielsweise für Messungen an Spulen mil sehr uiOßcn Wimltmgszahlcn ermöglicht.

Im i'olgcudcn soll mm die Arbeitsweise des l'riif-L'cräles beschrieben werden.

Die .Schwingfrequenz des Oszillators A hängt in üblicher Weise von den Konstanten des Schwingkreises ab. betrachtet man weiter die Kennwerte des Schwingkreises und die Kennlinien der Sohwingiöhre 1 als konstant, so ist der Ausgang des Oszillators 8 weiter von der Anodenstromversorgung abhängig. Zusätzlich ist die in die zu vermessende Spule T eingespeiste Spannung vom Verhältnis der Windungszahlen der Schwingspulc 11 zur Sekundärwicklung l.., abhängig. Durch geeignete Wahl und Dimensionierung der Schaltungselemente wird also die Grundfunktion des Oszillators A auf übliche Weise festgelegt.

Darüber hinaus ermöglicht es nun der veränderbare Widerstand R V_x, die Prüfspannung zu regeln. Um so größer der Widerstandswert des veränderbaren Widerstandes R V_x ist. um so größer ist selbst- \crMiindlich — gleichbleibende Stromstärke vorausgesetzt — der an ihm auftretende Spannungsabfall. Die an das Stcucrgittcr der Schwingröhre 1 gelegte Spannung und damit auch der Anodenstrom der Schwingröhre I nehmen also ab. Damit steigt auf Grund der Kennlinien die Anodenspannung der Schwingröhre A. Selbstverständlich tritt, wenn man im (iegcnsatz dazu den Widerstandswert des veränderbaren Widerstandes R V_x verkleinert, die entgegengesetzte Wirkung ein.

Die durch die Veränderung des Widerstandswertes des veränderbaren Widerstandes RV, bewirkte Änderung der Anodenspannung wird von der Schwingspuk· L auf die Sekundärwicklung L₂ transformiert, an die die zu vermessende Spule T angeschlossen ist. Durch den veränderbaren Widerstand R V_x wird somit die Schwingspannung und dadurch auch die Prüfspannung geregelt. Zweckmäßig wird der veränderbare Widerstand RV_x mit einer geeichten Skale verschen, was die Bestimmung der Prüfspannung erleichtert und dadurch die praktische Brauchbarkeit erhöht.

An das Steuergitter der Schwingröhre 1 gelangt weiter auf Grund der Germanium-Diode 4 nur die negative Halbwolle einer niederfrequenten Wechselspannung. Sobald die negative Halbwelle der niederfrequenten Wechselspannung am Steuergitter der Schwingröhre 1 liegt, wird der Schwingvorgang im Oszillator A unterbrochen. Kurz darauf beginnt der Schwingvorgang von neuem. Die Schaltfrequenz entspricht dabei der Frequenz der niederfrequenten Wechselspannung. Auf Grund der Schaltvorgänge treten nun Stoßspannungen auf, die eine zusätzliche Erhöhung der Impulsspannung zur Folge haben.

F i g. 2 zeigt die Wellenform, die sich bei festgehaltenem Widerstandswert des veränderbaren Widerstands R V₁ auf Grund der Unterbrechung durch die an das Steuergitter der Schwingröhre 1 gelegte negalive Halbwelle .*ür die Anodenspannung ergibt, wenn man die Stoßspannung vernachlässigt.

F i g. 3 zeigt die Wellenform der durch die Schaltlorgängc bedingten Stoßspannung.

Die Spannungen nach den Fig. 2 und 3 tretet einander überlagert auf und führen /u einer selbsttätigen Frhöliiing der als Prüfspamumg bomilzler Impiilsspannung. Durch den veränderbaren Wider stand KK, kann die Stoßsspannung nach Fig. 3 breinfliil.il werden, falls das durch Änderungen in dei Anodcnstromvcrsoigung oder der Schwingröhre I notwendig wird. Der veränderbare Widerstand RV. wird über die Germanium-Diode 4 an eine Wechsel-

to spannung von beispielsweise .KH) V und 50 Hz angeschlossen. Gleichzeitig wird über die Vollwcgglcichrichtcrröhre 9 an den Schwingkreis des Oszillators A und an das Schirmgitter der Schwingröhre 1 eine Spannung von beispielsweise 600 V gelegt.· Die

Schwingfrcqucn/ beträgt etwa 1200 II/. Die Messung erfolgt auf folgende Weise: /.um Feststellen von Wicklungskurzschlüsscn wird zunächst eine von Wicklungskurzschlüsscn freie Slandardspulc an die Sekundärwicklung L₂ der Schwing-

spule I. des Oszillators A angeschlossen. Sodann wird mit Hilfe des veränderbaren Widerstandes R V₁ ein Abgleich auf den Nullpu.ikt des Röhrenvoltmctcrs H herbeigeführt, also eine Anpassung der vom veränderbaren Widerstand R V_% an den F.ingang des Rtfh-

renvoltmctcrs gelegten negativen Spannung an die vom Oszillator A an das Röhrenvoltmcter gelegten Spannung, welche Spannungen dadurch gleich groß gemacht werden. Die Standardspulc wird sodann von eier Sekundärwicklung L₂ abgetrennt, an die nunmehr

der Reihe nach zu prüfende Spulen T angeschlosss:« werden und so mit der .Standardspulc verglichen werden können. Verhält sich die zu prüfende Spule mit der Standardspule völlig gleich, 'ritt also bei der An zeige des Meßinstrumentes M im Röhrenvoltmcter H keine Änderung ein, so ist die zu vermessende Spule T unter den gewählten Prüfbedingungcn fehlerlos. Kin Wicklungskurzschluß in der zu vcrmcs senden Spule T würde hingegen auf Grund des ohmschcn Gesetzes den von der Spule aufgenommenen

Strom und damit auch die Anodenspannung der Schwingröhre 1 ansteigen lassen. Das geschieht selbstverständlich bei festgehaltenem Widerstandsvvcrt des veränderbaren Widerstandes RK₁, da durch die Stromaufnahme der zu vermessenden Spule T

der Spannungsabfall am veränderbaren Widerstand RV_x auch bei festgehaltenem Widerstandswert zunimmt. Die Anzeige des Meßinstrumentes M des Röhrenvoltmcters B ändert sich also, und die gerade an die Sekundärwicklung L₁ angeschlossene, den

Wicklungskurzschluß aufweisende Spule T kann ohne weiteres als fehlerhaft klassifiziert werden.

Darüber hinaus ist es aber nunmehr auch möglich, die lebensdauer der Spulen zu untersuchen. Diese werden wieder auf die beschriebene Weise an die SckundärwicklungLj der Schwingspule L des Oszillators A angeschlossen. Daraufhin wird die Schwingspannung mit Hilfe des veränderbaren Widerstandes R V₁ zu höheren Spannungswerten hin geregelt, bis man schließlich am Meßinstrument M des Röhren- Voltmeters B einen Ausschlag erhält. Der Ausschlag entspricht einer Spannung, die in der zu vermessenden Spule T zu einer Koronaentladung durch die Wicklungsisolation hindurch und damit zu einem Kurzschluß führt. Die gerade eine Koronaentladung hervorrufende Prüfspannung kann am veränderbaren Widerstand RV₁ abgelesen werfen. Die Spannung ist ein Maß für die Lebensdauer der vermessenen Spulen.

Die (bei pi üfung der Qualität der Wickhmgsisola spannung hervorgerufene Strom ist dabei so gering,

tion der /u vermessenden Spulen erfolgt also mil daB die überprüfte Spule keinerlei Schaden erleidet

Hilfe der Koronaentladung. Diese kann leicht auch und auch tue Bedienungsperson völlig ungefährdet

bei der Prüfung von sehr grolicn Motorfeldspulen mit arbeilen kann. Das Prüfgerät ist in gleicher Weise füi

geringen Windungs/ahlen uu.l sehr niedriger hupe- 5 die Messung eben eist fertiggestellter, wie auch für

ι''Ίΐ/ Verwendung rinden, und /wai insbesondere die (Ibeipriilung bereits in (iebrauch befindliche!

deshalb, weil die Koronaentladung beim beschiiebe- Spulen geeignet. Wicklungsschitden und die Scha-

nen Prüfgerät von einer Impulsspannimg hoher I*'re- densanlalligke't von Wicklungen können mühelos

i|uenz hervorgerufen wird. Der durch die Impuls- festgestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

I 766 231 Patentansprüche:

1. Prüfgerät zum Feststellen von Kurzschlüssen und zum Messen der Spannungsfestigkeit von Wicklungen, mit einem Oszillator, der einen LC-Schwingkreis aufweist, dessen Schwingspule eine Sekundärwicklung zur induktiven Ankopplung der zu prüfenden Spule zugeordnet ist und dessen Schwingkondensator zu einer Reihenschaltung aus Schwingspule und einer induktiv mit dieser gekoppelten Gitterspule parallel liegt, deren nicht mit der Schwingspule verbundenes Ende über einen hochohmigen Widerstand an das Gitter einer Schwingröhre angeschlossen ist. deren Anode über einen Sperrkondensator mit dem nicht mit der Gitterspule verbundenen Ende der Schwingspule und über einen Gleichstrom-Sperrkonüe.isator mit dem Gitter einer Vakuumröhre eines Röhrenvoltmeters verbunden ist. gekennzeichnet durch einen zwischen die Gitterspule (Lg) und das Gitter der Schwingröhre (1) geschalteten, die Schwi.igspannung regelnden veränderbaren Widerstand (RV₁) und durch eine an das Gitter über eine positive Halbwellen spe.rcnde Diode (4) angeschlossene niederfrequente Wechselstromquelle.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnr*. daß zwischen die negative Klemme der Diode (4) und das Gitter der Schwingröhre (1) ein veränderbarer Wicerstand (RV.,) eingeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gleichstrom-Sperrkondensator (3) und dem Gitter der Vakuumröhre (2) des Röhrcnvoltmeters (ß) der negative Pol einer Gleichstromquelle über einen veränderbaren Widerstand (RV'.,) angeschlossen ist.