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Verfahren zur Prüfung von Wicklungsspulen für elektrische Maschinen
auf Durchs chl agsfestigkeit
Für die Durchschlagsprüfung von Wicklungen fertiger
elektrischer Maschinen wurde mit Rücksicht auf die Möglichkeit des Auftretens hoher
Isolationsbeanspruchungen durch Sprungwellen die Sprungwellenprobe vorgenommen bzw.
vorgeschieben. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine solche Prüfungsmethode eine
außerordentliche Gefahr für die an sich einwandfreie Isolation der Wicklung bedeutet,
weil sich dabei gelegentlich sehr hohe Uberspannungen zeigen, die zu Überschlägen
mit beträchtlicher Schlagweite führen und die gute Isolation verschlechtern. Dieser
Gefahren wegen haben die Fachkreise neuerdings auf die Sprungwellenprobe verzichtet
und sie durch eine Hochfrequenzprüfung ersetzt, bei der die zu prüfende Spule in
einen aus Kondensator, einstellbarer Löschfunkenstrecke und Strombegrenzungswiderstand
bestehenden Schwingungskreis eingeschaltet wird, der an der Sekundärseite eines
Transformators liegt. Das eine Ende der zu prüfenden Spule wird geerdet. Um den
Isolationszustand der Spule bzw. etwa auftretende Durchschläge kurzgeschlossener
Windungen anzuzeigen, hat man jenen Schwingungskreis mit einem Resonanzkreis gekoppelt,
in den ein Strommesser eingeschaltet ist. Bei einer bekannten, für solche Prüfungen
von Spulen in Betracht kommenden Meßeinrichtung geschieht die Kopplung in der Weise,
daß eine besonders für diesen Zweck dem Meßkreis zugeteilte und unmittelbar in ihm
liegende Hilfskopplungsspule in die Nähe
der zu prüfenden Spule
gebracht wird. Ist die letztere beschädigt, so wird die unter gesunden Verhältnissen
abgestimmte Resonanz der beiden gekoppelten Kreise verstimmt, wobei sich der Zeigerausschlag
verkleinert.
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Die Verwendung einer besonderen Hilfskopplungsspule, die erst in
die Nähe der zu prüfenden Wicklungsspule gebracht werden muß, hat einerseits den
Mangel, daß es dadurch sehr schwierig ist, eindeutig bestimmte undgleicheKopplúngsverhältnisse
bei einer nacheinander erfolgenden Prüfung mehrerer Wicklungsspulen zu erhalten.
Andererseits läßt sich besonders bei bereits in die betriebsfertige Maschine eingebauter
Wicklung eine solche Hilfskopplungsspule des Meßkreises nicht oder nicht ausreichend
in die Nähe der Wicklungsspule wegen der Unzugänglichkeit der in der Maschine eingelagerten
Wicklung bringen. Es ist aber wichtig, daß die Hochfrequenzprüfung von Wicklungsspulen
elektrischer Maschinen unter praktischen Verhältnissen erfolgt, die den betriebsmäßig
vorkommenden Beanspruchungen entspricht. Dies setzt voraus, daß die Isolationsprobe
erst bei den in die bereits fertige Maschine eingebauten Wicklungsspulen vor sich
geht, ,da eine noch nicht eingebaute Spule außerhalb der Maschine beim Prüfungsvorgang
nicht den mannigfachen Einflüssen ihrer Umgebung, ihrer Verspannung usw. unterworfen
ist, wie eine bereits betriebsfertig in die Maschine eingelagerte und in ihr befestigte
Spule.
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Es ist nun des weiteren eine ebenfalls auf dem Prinzip der hochfrequenten
Spannungsprobe bzw. der Verwendung eines die zu prüfende Spule enthaltenden Schwingungskreises
beruhende Prüfeinrichtung bekannt, die die vorerwähnten Nachteile umgeht, d. h.
bei der die Kopplung jenes Schwingungskreises mit einem über einen Strommesser geschlossenen
Resonanzkreis auch bei Spulen von Wicklungen hergestellt und die Isolationsprüfung
durchgeführt werden kann, die bereits in die betriebsfertige Maschine eingelagert
i;st und bei der von vornherein die Kopplung eindeutig festliegt. Sie besitzt eine
besondere, baulich mit der Meßapparatur in unveränderlicher Lage vereinigte Kopplungsspule,
die in den Schwingungsstromkreis der zu prüfenden Spule eingeschaltet wird und induktiv
mit dem über das Strommeßgerät geschlossenen Resonanzkreis verkettet ist.
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Bei dem Prüfungsverfahren nach der Erfindung wird die bereits betriebsfertig
in die elektrische Maschine eingebaute und an ihren Wickelköpfen mechanisch verspannte
Spule der Wicklung mit ihren vorerst noch offen gelassenen Enden in den Schwingungskreis
eingeschaltet und ihr Isolationszustand an dem Stromanzeigegerät in dem Reso nanzkreis
festgestellt, der eine jener zu prüfenden Spule benachbarte oder naheliegende Spule
derselben Wicklung als Kopplungsspule zwischen Schwingungskreis und Resonanzkreis
enthält.
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Da sämtliche Spulen der eingebauten Wicldung übereinstimmen und bei
dem Prüfungsverfahren nach der Erfindung somit die im Schwingungskreis und im Resonanzkreis
gelegenen Spulen gleichwertig sind, ergibt sich zunächst im Vergleich zu dem vorbekannten
Verfahren der Vorteil, daß ohne weiteres die Resonanzbedingung zwischen Schwingungskreis
und Meßkreis erfüllt ist, sofern nur den in diesen beiden Stromkreisen liegenden
Kondensatoren von vornherein gleiche Kapazität gegeben wird, so daß sich eine jedesmalige
Abstimmung des Meßkreises durch einen Regulierkondensator und der Zeitaufwand hierfür
erübrigen. Die bei der bekannten Einrichtung mit besonderer in ihrer Meßapparatur
eingebauter Kopplungsspule jedesmal vorher erforderliche Resonanzabstimmung des
Meßkreises auf den Schwingungskreis einer Spule läßt noch keineswegs folgern, daß
diese Spule fehlerfrei ist.
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Zeigt vielmehr das Meßgerät bei Kontrolle der folgenden Spule einen
anderen Ausschlag, so besteht Zweifel darüber, welche der beiden Spulen die einwandfreie
ist und welche die schadhafte. Erst die Prüfung einer größeren Zahl von Spulen der
Wicklung vermag ein klares Bild über den Isolationszustand der Einzelspulen zu geben,
wobei noch vorauszusetzen ist, daß die Mehrzahl der geprüften Spulen keinen Isolationsfehler
aufweist. Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung zeigt dagegen das Strommeßgerät
ohne weiteres und ohne Irrtumsmöglichkeit an, ob die Spulen fehlerfrei sind oder
nicht, wodurch beim Meßvorgang kein Zeitverlust entsteht. Eine weitere beträchtliche
Zeitersparnis folgt aus dem Umstand, daß wegen der gleichzeitigen Prüfung zweier
Spulen, die nahe beieinanderliegen und eine ausreichende Kopplung des Schwingungskreises
mit dem Resonanzkreis bewirken, nur die halbe Zahl von Messungen notwendig ist.
Außer den hier erörterten Vorteilen kommt noch der weitere hinzu, daß eine besondere
Kopplungsspule und zusätzliche Hilfsmittel im Meßkreis in Fortfall kommen und dieser
sich äußerst einfach gestaltet.
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Die Zeichnung zeigt beispielsweise eine Schaltung, aus der der Hergang
des beschriebenen Verfahrens nach der Erfindung zu erkennen ist. Es soll beispielsweise
die Spulen einer bereits in der betriebsfertig hergestellten elektrischen Maschine
eingebauten und mit ihren Wickelköpfen isolierten sowie mechanisch fertig verspannten
Wicklung durch Hochfrequenzspannung auf Durchschlagfestigkeit geprüft werden. Die
einzelnen Spulen sind mit ihren Enden noch nicht zur Wicklung zusammengeschlossen.
Das eine Ende a, der zu prüfenden Spule a wird während der Prüfung an Erde gelegt
und diese Spule in einen die Löschfunkenstrecke c, den Kondensator t und den Strombegrenzungswiderstand
g enthaltenden Schwingungskreis geschaltet, der von der Sekundärseite eines Transformators
t gespeist wird. Die durch die Zündfunkenstrecke angeregten Schwingungen haben etwa
eine Größenordnung von Io4 bis Ios Hz, wo durch sich eine Windungsbeanspruchung
entsprechend der Überschlagsspannung der Zündfunkenstrecke c ergibt. Eine parallel
zur Spule a angeordnete Kugelfunkenstrecke m gestattet in an sich bekannter Weise,
die Prüfspannung zu messen.
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Mit Hilfe der benachbarten Spule b derselben Wick-
lung
wird der die zu prüfende Spule a enthaltende Schwingungskreis mit einem Resonanzkreis
gekoppelt, der an die offen gebliebenen Enden bt, b2 der Spule angeschlossen wird
und außer dem Kondensator k das Stromanzeigegerät h enthält. Unter normalen Verhältnissen
induziert die jeweils geprüfte und erregte Spule a einen Strom bestimmter Größe
im Resonanzkreis. Erfolgt jedoch ein Windungsschluß, so wird die Resonanz zwischen
Schwingungskreis und Meßkreis verstimmt, und die Anzeige des Strommessers ii geht
auf kleine Werte zurück.