Einrichtung zur Messung von Scheinwiderständen.
Zur Feststel. lung eines Windungssehlusses hei Wicklungen von elektrisehen Maschinen ist es bekannt, den Scheinwiderstand der Wicklung mit Wechselstrom zu überprüfen.
Bei den bekannten Anordnungen wird der aus dem Wechselstromnetz entnommene Strom dureh Widerstände auf die gewünschte Stärke begrenzt Da das Messverfahren häufig eine Erregung der zu prüfenden Wicklung mit einem verhältnismässig starken Wechselstrom erfordert, lassen sich die bekannten Anordnungen nur dort anwenden, wo ein entsprechend bemessener Ansehluss an das Wechselstromnetz vorhanden ist ; sie benötigen ferner Regelwiderstände, die für eine entsprechend hohe Strombelastung und Leistungsaufnahme bemessen sind.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Messung von Seheinwiderständen mittels Wechselstrom von Netzfrequenz ist gekennzeichnet durch einen an das Netz anzusehlie ssenden Transformator mit veränderliehem Übersetzungsverhältnis als regelbare Messstromquelle für den Prüfling. Bei Messung besonderer Wicklungen, z. B. der Feld-und Wendepolspulen von Gleichstrommaschinen grösserer Leistung, wie Bahnmotoren und ähn- lielhem, ist die Anwendung einer hohen Mess- stromstärke erforderlieh, damit zwischen den einzelnen Windungen eine hinreieliend hohe Prüfspannung entwiekelt wird, die einen Win- dungsschluss mit Sicherheit in Erscheinung treten lässt.
Die erfindungsgemässe Einrichtung erlaubt, bei dementsprechender Ausbildung die hierbei erforderliehen Stromstärken zwischen 20 und 100 A der üblichen Liehtnetzinstallation dadurch zu entnehmen, dass durch den Transformator mit veränderlichem Übersetzungsver- hältnis die Netzspannung unter Erhöhung der Stromstärke entsprechend herabgesetzt wird.
Der Transformator wird vorzugsweise als Spartransformator ausgebildet, damit trotz mögliehst hoher Leistung das Gewicht in solchen Grenzen gehalten werden kann, welche die Ausbildung der Messeinrichtung als tragbares Gerät ermöglichen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es :
Fig. 1 das Schaltungssehema der Messeinrichtung,
Fig. 2 bis 4 versehiedene Schaltungen des Spartransformators,
Fig. 5 eine Ansicht der Messeinrichtung,
Fig. 6 eine Sehaltung des Spannungsmes- sers.
Der Transformator TR (Fig. 1 bis 4) besitzt vier gesonderte Spulen Pl, P2, P3 und P4, welche eine Veränderung des Ubersetzungsverhältnisses in weiten Grenzen gestatten. Die Spule P4 ist mit mehreren An zapfungen versehen, die zu einem Stufensehalter St führen. Mittels des Stufenschal- ters können feinstufig versehiedene Spannungen an die Klemme PK2 gelegt werden ; die Klemme PK1 ist ständig mit der Klemme b verbunden, an welcher auch das Ende der Transformatorwieklung liegt. An die Klemmen PK1 und PK2 wird der Prüfling angeschlossen.
An die Klemmen a und b wird die Netzspannung gelegt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung der Wicklungsspulen Pl bis P4 kann an die Klemmen PK1 und PIC2 eine Spannung ge- legt werden, welche zwischen 0 und etwa t/4 der Netzspannung veränderbar ist, die zwisehen den Klemmen a und b liegt.
Der Quersehnitt der Wicklung P4 ist so bemessen, daB bei den untern Stufen etwa der zehnfaehe und bei den obern Stufen noch etwa der vierfache Stromwert über die Klemmen PK1 und PK" entnommen werden kann, als aus dem an die Klemmen Nl und N2 angeschlossenen Weeh- selstromnetz über die Klemmen a und b Strom dem Transformator TR zugeführt wird.
Bei einem Anschluss des Lichtnetzes, der üb- lieherweise für 10 A bemessen und abgesichert ist, können somit Prüfstrome bis zu 100 A über die Klemmen PK1 und Plf2 bei kleinen Spannungen entnommen werden. Der aus dem Wechselstromnetz entnommene Strom wird dureh einen Strommesser A1 überwacht. Dieser Primärstrom kann durch einen regelbaren Widerstand Wl in einem kleinen Bereich ver ändert werden.
Der über den Stufensehalter ST und die Klemmen PIfl und PK2 dem Prüfling zugeführte Sekundärstrom wird durch einen Strommesser A2 gemessen. Dureh Änderung des Widerstandes W1 wird der Sekundärstrom im gleichen Verhältnis wie der Primärstrom feinstufig geregelt. Im Kreis des Sekundärstromes liegen Klemmen ZU, die für gewöhnlich iiberbriiekt sind und welche die Einschaltung eines zusätzlichen Strommessers oder dergleichen gestatten.
Die Schaltung der Spulen PI. bis P4 des Transformators TR, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, wird benutzt, wenn für die Prü- fung höhere Spannungen gewünscht werden, als sie mit der Schaltung nach Fig. 1 einstellbar sind.
Bei dieser Schaltung liegen die Wieklungen P2 und P3 zueinander parallel ; sie sind mit gleieher Windungszahl ausgeführt und durch die Parallelsehaltung mit höherer
Stromstärke belastbar als in der Hintereinan- dersehaltung naeh Fig. l. In der Sehaltung nach Fig. 2 regelt der Stufensehalter ST die
Prüfspannung zwischen Werten von etwa Vs und 2/ :
, der Netzspannung, bei einer Netzspan- nung von 220 V also zwisehen etwa 70 und 140 V. Hierbei kann maximal der dreifache Strom dem Prüfling zugeführt werden.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung liegen lediglich die Spulen P4, P2 und P3 in Reihe, während die Wicklung Pl nicht benutzt wird. Die Prüfspannung kann hierbei durch den Stufenschalter ST zwischen 2/3 und der vollen Netzspannung geregelt werden.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Sehaltung liegt die Wicklung P4 in Reihe mit den Wick- lungen Pl, P2 und P3. Die Netzspannung wird über die Klemme a einer Anzapfung der Wicklung P4 zugeführt ; wenn an den Klemmen a und b eine Primärspannung von 220 V liegt, dann kann jetzt durch den Selialter ST eine Sekundärspannung mit hoheren Werten als die Netzspannung abgegriffen werden.
I) ie höehste Spannungsstufe liegt bei etwa 280V, das heisst etwa 30 /o iiber der Netzspannung.
Die Umschaltung der vier Wicklungspulen Pl, P2, P3 und P4 des Transformators TR in die versehiedenen Anordnungen der Fig. 1 bis 4 wird durch einen vierstufigen Umschalter FT (Fig. 5) vor ; enommen, weleher in be kannter Weise als Walzenschalter oder Paketsehalter mit einer entspreehenden Kontaktanordnung ausgeführt sein kann.
Die Netzansehlussklemmen N1 und N2 (Fig. 1) sind nicht unmittelbar mit den Klemmen a, b des Stufentransformators TR verbunden, sondern werden erst durch einen Schalter PPH in dessen Stellung 3 durch- geschaltet
Dieser Schalter steuert in seinen Stellungen 1 und 2 vor Schliessung der Stellung 3 zwangläufig zwei Kontrollampen L1 und L2, welche kennzeichnen, welcher der an die Klemmen N1 und N2 angeschlossenen Netzleiter Spannung oder Erde führt.
Im allgemeinen führt bei einem Lichtnetz von 220 V Spannung der eine Leiter keine Spannung gegen Erde, während der andere die volle Phasenspannung aufweist.
Bei Ansehluss an das Netz ist es erwünseht, dass die Prüfklemme PK1, welche in allen Schaltstellungen des Umschalters UT über die Klemme b init der Netzklemme N2 verbunden ist, nicht an dem spannungsführenden Leiter angesehlossen wird ; diese Klemme soll vielrnehr nach Möglichkeit mit dem geerdeten Leiter des Netzes verbunden werden, weil der Prüfling selbst auch einen Korperschluss bzw.
Erdschluss aufweisen kann und ausserdem bei Anschluss der Netzspannung an diese Klemme erhebliche Gefahr einer Elektrisierung bestehen würde.
Zur Feststellung der richtigen Polung des Netzes sind zwei Kontrollampen L1 und L2 vorgesehen. Der Sehalter PPH legt in seiner Stellung 1 eine Lampe Ll, die mit der Klemme PKl verbunden ist, über einen Vorwiderstand VIV an die Netzklemme NI.. Liegt die Prüfklemme PK1 an Erde und führt der an die Klemme N1 angeschlossene Leiter Spannung gegen Erde, dann brennt die Kontrollampe L1 auf. In diesem Falle kann ohne Bedenken der Schalter PPH in die nächste Stellung geschaltet werden. Brennt die Lampe Ll jedoch nicht, dann kann dies bedeuten, dass der Prüfling nicht geerdet ist.
Es kann aber aueh anzeigen, dass der an die Klemme N1 angeschlossene Leiter keine Spannung gegen Erde führt. Daher ist in diesem Falle die Prüfung in der Stellung 2 des Sehalters PPH besonders zu beachten.
Wird der Schalter PPH in die nächste Stellung 2 geschaltet, so wird dadurch die Lampe L2, welche mit einem Pol an der Netzklemme N2 liegt, an Stelle des Vorwiderstandes VW vor die Lampe Ll geschaltet. Ist die Klemme PKI geerdet und leuchten die Lampen in dieser Schaltstellung 2 nicht auf, so bedeutet dies, dass der Leiter N2 keine Spannung gegen Erde führt. Unter diesen Umständen kann der Sehalter PPH ohne weiteres auf Schaltstellung 3 durchgeschaltet werden, wobei der Transformator TR in der Weise an Spannung gelegt wird, dass die Klemme b und zugleich die Anschlussklemme P7z1 keine Spannung gegen Erde erhält.
Wenn jedoch in Stellung 2 die Lampen Ll und L2 aufleuchten, so wird hiermit angezeigt, dass der mit der Klemme N2 verbundene Netzleiter Spannung gegen Erde führt.
In diesem Falle darf nicht auf Stellung 3 durchgeschaltet werden, sondern der Ansehluss des Netzes ist vorher umzupolen.
Die Lampe L2, welche insbesondere die falsche Polung anzeigt, wird zweckmässiger- weise mit rotem Licht als Kennzeichen für Kurzschlussgefahr ausgeführt. Mit dieser Zwei lampenschaltung, die auch mit ähnlichen oder andern Schaltmitteln ausführbar ist, kann nicht nur die richtige Polung des Netzes ermittelt werden, sondern es wird auch das Vorhandensein eines Erdschlusses am Prüf- objekt unmittelbar beim Überschalten der Vorstufen 1 und 2 angezeigt.
Die einzelnen Messinstrumente, Lampen und Schalter sind auf einer Schalttafel (Fig. 5) angeordnet, welche in einen tragbaren Koffer eingebaut werden kann. Hinter einem Gitter, welches Luftumlauf gestattet, sitzt der Transformator TR. Der Strommesser Al, der für gewöhnlich den Netzstrom misst und daher nur mit einem verhältnis- mässig kleinen Messbereich ausgerüstet ist, kann mittels eines Schalters R an Stelle des Strommessers A2 in den Sekundärkreis eingeschaltet werden, wenn bei einer der Schal tungen nach Fig. 3 und Fig. 4 bei grossen Prüfspannungen nur kleine Prüfstrome entnommen werden, die von dem für einen gro Ben Messbereich ausgelegten Strommesser A2 nicht genau genug angezeigt werden.
Ein Spannungsmesser V kann mittels eines Messumschalters MS (Fig. 6) wahlweise an das Wechselstromnetz N, an die Prüf- klemmen PK und an besondere Messklemmen llE angelegt werden. Diese Messklemmen 3IK gestatten den Anschluss zusätzlicher Span nungsquellen. Hierdurch wird z. B. die Mögliehkeit geboten, bei der Messung eines Spu lensystems aus mehreren in Reihe geschalteten Spulen die Teilspannungen an denselben vergleiehsweise zu messen und z. B. dureh Windungssehlüsse hervorgerufene Fehler ein zugrenzen.
I) er Spannungsmesser V ist mit versehie- denen Messbereichen ausgerustet, welche nach Art der in Fig. 6 dargestellten Schaltung durez den Messschalter MS umgeschaltet werden, so dass durch den gleichen Umschalter der Anschluss an die jeweils gewünschten Klemmen wie die Einstellung des Messberei- ehes vorgenommen wird.
Das Gerät trägt schliesslich noeh zwei Klemmen IIl (Fig. 1 und 5), welche unmittelbar mit den Klemmen N1 und N2 für den Anschluss des Wechselstromnetzes verbunden sind und beispielsweise den Anschluss einer Handlampe ermögliehen, die in schlecht beleuchteten Räumen die Durchführung der Messung erleichtert.
Device for measuring apparent resistances.
To the Feststel. It is known to check the impedance of the winding with alternating current, with a winding shortfall in the windings of electrical machines.
In the known arrangements, the current drawn from the alternating current network is limited to the desired strength by resistors.Since the measurement process often requires the winding to be tested to be excited with a relatively strong alternating current, the known arrangements can only be used where an appropriately sized connection is connected the AC network is available; they also require variable resistors that are dimensioned for a correspondingly high current load and power consumption.
The device according to the invention for measuring visual resistances by means of alternating current of mains frequency is characterized by a transformer to be connected to the mains with a variable transformation ratio as a controllable measuring current source for the test object. When measuring special windings, e.g. B. the field and reversing pole coils of DC machines with higher power, such as rail motors and the like, the application of a high measuring current is required so that a sufficiently high test voltage is developed between the individual windings, which is a sure sign of a winding closure lets kick.
The device according to the invention allows the required currents between 20 and 100 A to be taken from the usual light network installation with the corresponding design, in that the mains voltage is correspondingly reduced while increasing the current intensity by the transformer with a variable transmission ratio.
The transformer is preferably designed as an autotransformer so that, despite the highest possible power, the weight can be kept within limits that enable the measuring device to be designed as a portable device.
An embodiment of the invention is shown in the drawing. It:
1 shows the circuit diagram of the measuring device,
Fig. 2 to 4 different circuits of the autotransformer,
5 shows a view of the measuring device,
6 shows a view of the voltmeter.
The transformer TR (Fig. 1 to 4) has four separate coils P1, P2, P3 and P4, which allow the transmission ratio to be changed within wide limits. The coil P4 is provided with several taps that lead to a step holder St. Using the step switch, different voltages can be applied to terminal PK2 in fine steps; Terminal PK1 is constantly connected to terminal b, which is also where the end of the transformer is connected. The test item is connected to terminals PK1 and PK2.
The mains voltage is applied to terminals a and b.
In the arrangement of the winding coils P1 to P4 shown in FIG. 1, a voltage can be applied to the terminals PK1 and PIC2, which can be varied between 0 and about t / 4 of the mains voltage between the terminals a and b.
The cross-section of the winding P4 is dimensioned so that about ten times the current value can be taken from the lower levels and about four times the current value via the terminals PK1 and PK "from the upper levels than from the voltage connected to the terminals N1 and N2. Selstromnetz is supplied to the transformer TR via the terminals a and b.
When connecting the lighting network, which is usually dimensioned and fused for 10 A, test currents of up to 100 A can be drawn at low voltages via terminals PK1 and Plf2. The current drawn from the alternating current network is monitored by an ammeter A1. This primary current can be changed ver in a small range by a controllable resistor Wl.
The secondary current supplied to the device under test via the step holder ST and the terminals PIfl and PK2 is measured by an ammeter A2. By changing the resistance W1, the secondary current is finely regulated in the same ratio as the primary current. In the circuit of the secondary current there are terminals ZU, which are usually bridged and which allow an additional ammeter or the like to be switched on.
The circuit of the coils PI. to P4 of the transformer TR, as shown in FIG. 2, is used if higher voltages are desired for the test than can be set with the circuit according to FIG.
In this circuit, the weights P2 and P3 are parallel to each other; they are designed with the same number of turns and, due to the parallel arrangement, with a higher number of turns
Current strength resilient than in the series connection according to Fig. 1. In the attitude according to FIG. 2, the step holder ST controls the
Test voltage between values of about Vs and 2 /:
, the mains voltage, with a mains voltage of 220 V between about 70 and 140 V. A maximum of three times the current can be fed to the test object.
In the circuit shown in Fig. 3, only the coils P4, P2 and P3 are in series, while the winding Pl is not used. The test voltage can be regulated by the step switch ST between 2/3 and the full mains voltage.
In the case of the position shown in FIG. 4, the winding P4 is in series with the windings P1, P2 and P3. The mains voltage is fed to a tap on the winding P4 via terminal a; if a primary voltage of 220 V is applied to terminals a and b, the Selialter ST can now pick up a secondary voltage with values higher than the mains voltage.
I) The highest voltage level is around 280V, i.e. around 30 / o above the mains voltage.
The switching of the four winding coils Pl, P2, P3 and P4 of the transformer TR in the various arrangements of FIGS. 1 to 4 is carried out by a four-stage switch FT (FIG. 5); taken, which can be designed in a known manner as a roller switch or package holder with a corresponding contact arrangement.
The mains connection terminals N1 and N2 (FIG. 1) are not directly connected to the terminals a, b of the step transformer TR, but are only switched through by a switch PPH in its position 3
In its positions 1 and 2, before position 3 is closed, this switch necessarily controls two control lamps L1 and L2, which indicate which of the mains conductors connected to terminals N1 and N2 carries voltage or earth.
In general, in a lighting network with a voltage of 220 V, one conductor has no voltage to earth, while the other has full phase voltage.
When connecting to the network, it is desirable that the test terminal PK1, which is connected in all switching positions of the switch UT via the terminal b init of the network terminal N2, is not connected to the live conductor; If possible, this terminal should be connected to the earthed conductor of the network, because the DUT itself also has a body connection or
Earth fault and there would also be a considerable risk of electrification when the mains voltage is connected to this terminal.
Two control lamps L1 and L2 are provided to determine the correct polarity of the network. In its position 1, the Sehalter PPH puts a lamp Ll, which is connected to the terminal PKl, via a series resistor VIV to the mains terminal NI .. If the test terminal PK1 is connected to earth and the conductor connected to terminal N1 carries voltage to earth, then the control lamp L1 lights up. In this case the switch PPH can be switched to the next position without hesitation. However, if the lamp Ll does not burn, this can mean that the test item is not earthed.
However, it can also indicate that the conductor connected to terminal N1 has no voltage to earth. Therefore, in this case, the test in position 2 of the holder PPH must be particularly observed.
If the switch PPH is switched to the next position 2, the lamp L2, which has one pole connected to the mains terminal N2, is switched upstream of the lamp Ll instead of the series resistor VW. If the terminal PKI is earthed and the lamps do not light up in this switch position 2, this means that the conductor N2 does not carry any voltage to earth. Under these circumstances, the Sehalter PPH can easily be switched through to switch position 3, the transformer TR being connected to voltage in such a way that the terminal b and at the same time the connection terminal P7z1 receive no voltage to earth.
However, if the lamps Ll and L2 light up in position 2, this indicates that the mains conductor connected to terminal N2 is carrying voltage to earth.
In this case it is not allowed to switch to position 3, but the connection of the network has to be reversed beforehand.
The lamp L2, which in particular indicates the wrong polarity, is expediently designed with a red light as an indicator of the risk of short circuits. With this two-lamp circuit, which can also be implemented with similar or different switching means, not only can the correct polarity of the network be determined, but the presence of a ground fault on the test object is also displayed immediately when the preliminary stages 1 and 2 are switched over.
The individual measuring instruments, lamps and switches are arranged on a control panel (Fig. 5), which can be installed in a portable case. The transformer TR sits behind a grid that allows air to circulate. The ammeter A1, which usually measures the mains current and is therefore only equipped with a relatively small measuring range, can be switched into the secondary circuit by means of a switch R instead of the ammeter A2 if one of the circuits according to FIGS 4, only small test currents are taken in the case of high test voltages, which are not displayed with sufficient accuracy by the ammeter A2 designed for a large measuring range.
A voltmeter V can optionally be applied to the alternating current network N, to the test terminals PK and to special measuring terminals IIE by means of a measuring switch MS (FIG. 6). These 3IK measuring terminals allow additional voltage sources to be connected. This z. B. offered the possibility of measuring a Spu lens system from several series-connected coils to measure the partial voltages on the same comparative and z. B. to limit errors caused by winding shortfalls.
I) the voltmeter V is equipped with different measuring ranges, which are switched over by the measuring switch MS according to the circuit shown in FIG. 6, so that the connection to the respectively desired terminals as the setting of the measuring range can be done by the same switch is made.
Finally, the device also has two terminals III (Fig. 1 and 5), which are directly connected to terminals N1 and N2 for connecting the alternating current network and, for example, enable a hand lamp to be connected, which facilitates the measurement in poorly lit rooms.