DE3828268A1 - Schaltungsanordnung zur hochspannungspruefung von spulen - Google Patents

Description

Bei der Hochspannungsprüfung von Spulen, insbesondere auch von Schalenkernspulen sind u. a. folgende Punkte zu berücksichtigen, nämlich,

• a) Prüfung mit unterschiedlichen Test-Hochspannungen innerhalb 100 VAC bis 2000 VAC,
• b) Anlegen dieser Spannungswerte an jeweils einen von zwei mög­ lichen Spulen-Wicklungsanschlüssen, wobei auch Kombinationen dieser Anschaltungen laut Bauvorschrift in mehreren Prüf­ schritten ermöglicht werden müssen,
• c) unterschiedliche Anschaltzeiten in Abhängigkeit der Hochspan­ nungshöhe in Übereinstimmung mit internen Richtlinien (z. B. "Spannungsfestigkeit"),
• d) Einhaltung der VDE-Bestimmung bezüglich "Prüfanlagen mit Spannungen über 1 KV" entsprechend VDE 0104 beziehungsweise DIN 57 104,
• e) Optische und akustische Erkennung von überschlagsbedingten Fehlerströmen von 1 mA zwischen benachbarten Wicklungen und deren Herausführung auf die externen Spulenkontakte bzw. Wicklungen und deren Herausführungen gegenüber dem Kernscha­ lenkörper,
• f) Auftreten von kapazitätsbedingten Schein-Fehlerströmen und Sprühentladungen.

Die Erfüllung der vorgenannten Punkte hat deshalb einen erhebli­ chen Prüf- und Bearbeitungsaufwand zur Folge.

Aus den vorstehenden Punkten rekrutieren sich eine Anzahl unter­ schiedlicher Einzelschritte deren Anwendung mit den bisher ver­ fügbaren Prüfhilfsmitteln häufig Probleme aufwarf.

Zur Hochspannungsprüfung waren bisher mehrere Einzelschritte er­ forderlich. Die Einstellung der Prüfspannung am Hochspannungsprüfgerät mit­ tels Handdrehknopf, ein Antippen der laut Bauvorschrift betroffenen Spulenkontakte mit den Hochspannungsprüfspitzen, ein Testergebnis erwarten (akustisches Signal bei Fehler­ strom 3 mA).

Die Problematik besteht dabei in folgendem.

Bei mehreren (z. B. 3 Wicklungen) müssen die vorstehenden Ein­ zelschritte 3mal hintereinander absolviert werden; der erste Schritt erfolgt nur so oft, als eine Änderung der Prüfspannung pro Wicklung gefordert ist.

Die Prüfspitzen lassen sich, besonders bei kleinen Spulenbaufor­ men, oft nicht zielgenau kontaktieren, wodurch erst nach wieder­ holtem Anhalten der Prüfspitzen eine gültige Meßaussage möglich ist. Außerdem wird hierbei die Messung durch die unfixierte Lage der Prüflinge auf der Arbeitsunterlage zusätzlich erschwert.

Die laut Richtlinien erforderlichen Anschaltzeiten für die Hoch­ spannung können beim Messen mittels der Prüfspitzen nur sehr un­ genau eingehalten werden.

Die Hochspannungsprüfung von Schalenkernspulen erforderte bisher 5 viele Einzelschritte und war mit Rücksicht auf die Erzielung ei­ ner guten Qualität diffizil und kostenintensiv. Die vorstehende Problematik mußte dabei in Kauf genommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorstehend ge­ schilderten Schwierigkeiten abzuhelfen.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1 nach den kennzeichnenden Merkma­ len des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angege­ ben.

Es wird im folgenden eine Möglichkeit beschrieben, bei der nahe­ zu alle vorstehenden Probleme eliminiert werden. Außer der Ver­ meidung vieler Einzelschritte wird eine qualitative und quanti­ tative Optimierung der Hochspannungsprüfung von Schalenkernspu­ len erzielt. Die Prüfzeit kann um ca. 50% gesenkt werden. Für das Verfahren wurde ein Prüfgerät entwickelt, das auch von weni­ ger erfahrenem Personal bedient werden kann. Es bietet univer­ selle Einsatzmöglichkeit bei maximaler Sicherheit.

Anhand des in der Zeichnung beigefügten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend noch näher erläutert.

Die zu prüfenden Spulen werden mittels einer pneumatischen Vor­ schubeinrichtung einem Adapter 12 in eine Sicherheitszelle ein­ geführt und dort durch einen weiteren pneumatischen Andruck an das Hochspannungsschaltfeld 13 angeschaltet. Eine Berührung des unter Spannung stehenden Prüflings ist dabei ausgeschlossen. Beim Auftreten eines Hochspannungsfehlers wird der entsprechende Prüfling bei gleichzeitiger akustischer und optischer Fehlermel­ dung aus dem Adapter 12 ausgesteuert, der laufende Prüfzyklus abgebrochen und der Prüfschritt, bei dem der Fehler auftrat, am Wahlschalterfeld (Prüfschrittschalter PS 1-PS 5, HI=LO-Schalt­ feld, LED-Prüfschrittanzeige, Hochspannungswahlschalter 1-5 Anschaltzeitwahlschalter 1′-5′) des Logikteils 10 angezeigt.

Zu erkennen ist, daß das Logikteil 10 und das Hochspannungsteil 11 über einen Optokoppler 14 miteinander verbunden sind. Auf dem Wahlschalterfeld HI, LO am Logikteil 10 können im Ausführungs­ beispiel pro Prüfschritt 1-4 Spulenkontakte an die Hochspan­ nung gelegt werden, ebenso werden z. B. 1-4 Spulenkontakte an den Fehlerdetektor geschaltet, der im Falle eines Überschlages anspricht. Die Gesamtzahl der beschaltbaren Spulenkontakte be­ trägt z. B. 13. Die Ablaufsteuerung gestattet in insgesamt z. B. 5 frei auswählbaren Prüfschritten die Anwahl von je 4 "HI"-Kon­ takten, 4 "LO"-Kontakten, 9 unterschiedlichen AC-Hochspannungen (100 V, 250 V, 500 V, 750 V, 1000 V, 1250 V, 1500 V, 1800 V, 2000 V) und im Beispiel 6 Anschaltzeiten (0,5S, 1S, 2S, 4S, 8S, 16S) über die Anschaltzeitwahlschalter 1′ bis 5′.

Die Netzversorgung ist mit N bezeichnet. Im Beispiel ist dem Hochspannungsteil 11 ein Warnlampen-Vorschaltgerät 17 zugeordnet, das über eine rote bzw. eine grüne Signallampe R und G Unregelmäßigkeiten anzeigt.

Besonderes Merkmal dieses Verfahrens ist eine bedeutende Ratio­ nalisierung der Hochspannungsprüfung, da alle laut Bauvorschrift erforderlichen Anschaltungen auf dem Wahlschalterfeld des Logik­ teiles 10 vorprogrammiert werden können und nach dem Start auto­ matisch als Prüfschritte (max. 5) ablaufen.

Der im Kurzschlußfall fließende Strom beträgt im Beispiel max. 3 mA. Der Detektor ist in seiner Empfindlichkeit einstellbar auf Fehlerströme von 1 mA, 2 mA und 3 mA. Alle Anschaltungen werden mittels TTL-Pegel gesteuert, so daß auch Ansteuermöglich­ keit über Mikrocomputer besteht.

Die für die Hochspannungsprüfung erforderlichen Parameter werden auf dem Schalterfeld des Logikteiles 10 eingestellt. Die Prüf­ schrittschalter PS 1-PS 5 gestatten das Einstellen des Gerätes für 1-5 Prüfschritte, die hintereinander ablaufen. Nur die einge­ stellte Anzahl von Prüfschritten wird abgearbeitet. Es muß immer mit dem Prüfschritt 1 begonnen werden. Jedem Prüfschritt ist ei­ ne LED zugeordnet, die den jeweiligen angeschalteten Prüfschritt anzeigt. Zu jedem Prüfschritt gehören weiterhin 4 Wahlschalter für das HI-Schaltfeld und 4 Wahlschalter für das LO-Schaltfeld, ferner je 1 Wahlschalter für die Auswahl von 9 verschiedenen Hochspannungen und 5 verschiedenen Anschaltzeiten. Damit sind pro Prüfschritt beliebige Anschaltungen und Testpara­ meter auswählbar.

Im Hochspannungsteil 11 werden im Beispiel neun verscheidene Spannungen erzeugt, 100 V AC, 250 V AC, 500 V AC, 750 V AC, 1000 V AC, 1250 V AC, 1500 V AC, 1800 V AC, 2000 V AC.

Die jeweilige, angewählte Spannung wird über einen HI-Bus den angewählten Schaltfeldkontakten 13 zugeführt. Die Kontakte 13, an denen das eventuelle Auftreten eines Überschlages erkannt werden soll, sind an den LO-Bus angeschlossen. Zwischen den bei­ den Busleitungen 15, 16 ist ein Meßzweig angeordnet, der auftre­ tende Fehlerspannungen in ein Logiksignal zur Fehlerauswertung umwandelt. Die eingeschaltete Hochspannung wird mittels eines Einbauinstrumentes angezeigt.

Der Fehlerstrom ist im Beispiel auf 1 Milliampere begrenzt. Beim Auftreten eines Überschlages wird der Hochspannungsgenerator automatisch abgeschaltet und der Prüfling ausgesteuert. Eventu­ ell noch folgende Prüfschritte werden nicht mehr ausgeführt. Die Fehlererkennung wird durch eine akustische und optische Meldung angezeigt.

Durch Betätigen der Reset-Taste auf der Start-Reset-Box 18 wird das Geräte für den Test des nächsten Prüflings vorbereitet.

Über Kabel 15 und 16 ist das Hochspannungsteil 11 mit dem pneu­ matischen Adapter 12 verbunden. Dieser Adapter 12 besteht aus einer einem Kreuztisch ähnlichen Anordnung, bei der die Prüf­ lingsaufnahme in die Teststation hineingefahren und zusammen mit dem Prüfling über ein Kontaktnadelfeld 13 mit dem Schaltfeld des Hochspannungsteiles 11 verbunden wird. Der Adapter 12 wird mit Hilfe einer Start-Reset-Box 18 in Betrieb gesetzt. Die Teststa­ tion selbst ist mit einem Schutzgehäuse umgeben, welches das Hineingreifen in die Station verhindert und so die Berührung mit gefährlichen Spannungen ausschließt (VDE). Vorschriften sind al­ so eingehalten. Damit ist das Bestücken der Prüflingsaufnahme, das nur außerhalb des Schutzgehäuses möglich ist, völlig gefahr­ los. Das gleiche gilt für die Entnahme eines Prüflings, da die­ ser nach dem Testen zusammen mit der Prüflingsaufnahme aus dem Gehäuse zurückgefahren wird. Im unteren Teil des Schutzgehäuses ist ein prüflingsspezifisches Kontaktnadelraster 13 unterge­ bracht, das vor Testbeginn entsprechend auszuwechseln ist. Das Schutzgehäuse wird oben durch einen schwenkbaren Deckel abge­ schlossen, der den Andruckzylinder trägt und einen Mikroschalter zu Abschaltung des Hochspannungsgenerators betätigt. Bei geöff­ netem Schutzgehäusedeckel ist somit sichergestellt, daß keine (auch nicht versehentliche) Anschaltung der Hochspannung erfol­ gen kann. Als weitere Sicherheit dient außerdem die Ablaufsteu­ erung im Logikteil, die ohnehin eine Anschaltung der Hochspan­ nung nur während eines laufenden Prüfschrittes zuläßt. Im Ruhe­ zustand ist diese stets vom Schaltfeld getrennt.

Zusammenfassung der Geräte-Merkmale:

Im Hochspannungsteil 11 hat man die Spannungen 220 V AC/ 100 V AC, 250 V AC, 500 V AC, 750 V AC, 1000 V AC, 1250 V AC, 1500 V AC, 1800 V AC, 2000 V AC.

Eine Generatoransteuerung über elektrisches Relais durch die Lo­ gik (TTL),
eine Fehlerauswertung elektronisch (TTL),
eine Fehlerstrombegrenzung auf 1 mA,
eine automatische Hochspannungsabschaltung bei Überschlag,
eine Hochspannungsabschaltung bei geöffnetem Schutzgehäuse am Adapter 12,
eine Prüflingsanschaltung pneumatisch mit vollständiger Kapse­ lung aller spannungsführender Teile,
eine optische und eine akustische Fehleranzeige,
eine Hochspannungs "EIN"-Anzeige in %. Prüfbare Spulentypen sind praktisch frei wählbar, auch Schalen­ kernspulen.

Die gezeigte Grundausführung der Prüflingsaufnahmen lassen nahe­ zu alle anderen Spulentypen zu.

Das Hochspannungsschaltfeld 13 ist aufgebaut mittels HS-Reed- Relais mit einer Spannungsfestigkeit bis 7 KV.

Im Logikteil 10 ergeben sich für das Beispiel folgende Verhält­ nisse.

Die Anzahl der Prüfschritte: max. 5,
LED-Prüfschrittanzeige,
Anschaltung der HI-Kontakte pro Prüfschritt: max. 4,
Anschaltung der LO-Kontakte pro Prüfschritt: max. 4,
Gesamtanzahl anschaltbarer Kontakte: 13,
pro Prüfschritt sind beliebige Anschaltungen möglich,
automatischer Prüfschritt-Ablauf,
Abbruch des Prüfschrittablaufes nach Fehler,
Auswahl von (möglichen 9) Hochspannungen pro Prüfschritt: max. 1
Auswahl von (möglichen 6) Test-Anschaltzeiten pro Prüfschritt: max 1 (0,5 Sek, 1 Sek, 2 Sek, 4 Sek, 8 Sek, 16 Sek,)
Vollständige Entkopplung des Logikteiles vom Hochspannungsteil durch Optokoppler,
Möglichkeit für die Ansteuerung der Schaltfelder und der Hoch­ spannungen einschl. Anschaltezeit und Fehlerauswertung möglich. Mikrocomputer erforderlichenfalls durch TTL-Treiber-IC′s (TTL- Treiberstufen und integrierte Schaltbausteine).

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zur Hochspannungsprüfung von Spulen unter Verwendung eines Logikteiles (10), eines Hochspannungsteiles (11) und einer Aufnahmevorrichtung für die zu prüfenden Spulen (Prüflinge), dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufnahmevorrichtung als pneumatischer Adapter (12) der­ art ausgebildet ist, daß die Prüflinge über eine pneumatische Vorschubeinrichtung aufgenommen und pneumatisch an ein Hochspan­ nungsschaltfeld (13) angeschaltet werden,
daß das Logikteil (10) über einen die Prüfgrößen (Spannung, Zeit) übertragenden Optokoppler (14) mit dem Hochspannungsteil (11) verbunden ist,
und daß vom Hochspannungsteil (11) aus die Prüfgrößen dem Hoch­ spannungsschaltfeld (13) des pneumatischen Adapters (12) über Kabel (15, 16) zugeführt sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei schadhaften Prüflingen auftretende Fehlerstrom be­ grenzt ist, insbesondere begrenzt ist auf 1 Milliampere.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Prüfgrößen-Übertragung relevante Pegel auf TTL- Pegel (Transistor-Transistor-Logik) abgestellt ist.