181512. lajstromszámú szabadalom • Berendezés ellenállással és induktivitással rendelkező hálózatelem ellenállásának, illetve az ellenállásváltozásból eredő melegedésének mérésére
3 181512 4 közelíti kielégítő pontossággal a mért hálózatelem ohmos L ellenállását, ha a bekapcsolástól eltelt idő az------—nak, R + R 1- C azaz a mérőkör villamos időállandójának legalább négyszerese. Abban az esetben tehát, amikor a mérőkör villamos időállandója 10— 100 s nagyságrendű, a terhelést követő ellenállásmérésből csak hosszabb idő után (50—500 s) lehet az ellenállás pontosabb értékét megállapítani. Mivel a termikus folyamatok exponenciális jellegűek, ez alatt az 50—500 s alatt a kezdeti hőmérsékletre utaló legértékesebb információ megy veszendőbe. Az előzőekben vázolt nehézség áthidalására megoldás ezideig nem született, ugyanakkor a transzformátorok egységteljesítményének növekedése már azt eredményezte, hogy a nagy transzformátorok villamos időállandója az 1000 s nagyságrendet is elérte. Pontosabb mérés érhető el a szuperponált egyenáramú módszerrel. Ennek lényege, hogy a mérő egyenáram a terhelési állapotban is átfolyik a vizsgált hálózatelemen, mégpedig a terhelőkor frekvenciájára hangolt párhuzamos rezgőkörön keresztül, amely leválasztja a mérőkört a nagyfeszültségű terhelőáramforrástól. Ebben az esetben a (3) egyenlet értékei a mérőáram bekapcsolása után igen hosszú idő után kerülnek leolvasásra, és ezért a mért ellenállásban kisebb a hiba. A megoldásnak hátránya azonban az a körülmény, hogy a tápláló feszüliség és névleges teljesítmény függvényében olyan nagyfeszültségű kondenzátor és fojtótekercs készleteket igényel, melyeknek nemcsak a költsége nagy, hanem tárolásuk is nagy, daruzható, termelésre felhasználható területet igényel. Az irodalomban publikált módszerekre egyaránt jellemző az, hogy (3) egyenlet alapján igyekeznek kedvezőbb mérési feltételeket biztosítani. E szerint, mivel R? ellenállás értéke adott, célszerű Rc ellenállás értékét minél nagyobbra választani. Az Rc ellenállás értékének növelésére két út lehetséges. Vagy az Rc ellenállást, mint külön ellenálláselemet beiktatják a mérőkörbe, ilyenkor természetesen a jól indikálható áramértékekre való tekintettel (mivel R^ ellenállást az R? ellenálláshoz képest nagyságrendekkel kell megnövelni) az R^ ellenállással együtt kell a tápláló U egyenfeszültség nagyságát is növelni. Mindez természetesen a mérés költségeit növeli, a nagyobb egyenfeszültség pedig nagyobb balesetveszélyt jelent (10—20 V helyett 200—2000 V). A másik módszernél olyan vezérelt elektronikát biztosítanak, amely az egyenfeszültségű forrást, annak belső ellenállását úgy szabályozza, hogy a nagy induktivitású hálózatelem minél gyorsabban telítésbe kerüljön. A (3) egyenletből következtetett eme megoldásokra általában az jellemző, hogy a helyzeten javítanak, de költségesek, és az ilyen berendezések gyártói sem garantálnak nagy transzformátorok vizsgálatánál 20s-on belül megbízható eredményt. Transzformátorok vizsgálatánál a transzformátor szabad, egyenárammal nem terhelt tekercselésén rendelkezésre áll a mérésben hibát okozó induktív feszültséggel arányos feszültség. Amennyiben biztosítható a mért tekercselés összetartozó uz(t) és i(t) értékpárja mellett a hozzájuk rendelt indukált- L feszültséggel arányos feszültség mérése, úgy az elz dt lenállás időfüggvény az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 R(t)= U (t)- - a Lm 1 dt i(t) (4) 65 összefüggéssel pontosan meghatározható, vagyis a hibát okozó induktív feszültségkomponens kompenzálható. A (4) egyenletben az- szorzó a mért tekercs és a szabad tekercs a közötti menetszám-áttétellel arányos. Ilyen módszert javasolt O. J. Tassicker a Proceedings I. E. E. Vol. 110 ( 1963) No. 2,419—427. old. és Vol. 111 ( 1964) No. 8, 1454—1459. old. közleményekben, valamint E. Woschnagg és H. Koglek az EL1N—Zeitschrift H. 3. (1977) 95—99. old. közleményben. Ez a módszer elvileg pontosnak mondható, azonban az összetartozó értékek leolvasásából és szinkronozásából keletkező szubjektív hibák — főleg a kezdeti időszakban, amikor a mérendő tekercselés lehűlése a leggyorsabb —jelentős eredő mérési hibát okozhatnak. Jelen találmánnyal az volt a célunk, hogy hálózatelemek, elsősorban erősáramú tekercselt szerkezetek nagysebességű ellenállásmérését az eddig ismert megoldásokhoz képest pontosabban, olcsóbban és egyszerűbb módon elvégző berendezést hozzunk létre. A találmány tehát berendezés ellenállással és induktivitással rendelkező hálózatelem ellenállásának, illetve az ellenállásváltozásból melegedésének mérésére, amely berendezésnek a mérendő hálózatelemet árammal megtápláló egyenfeszültségű tápforrása van. A találmány szerint a mérendő hálózatelemen fellépő indukált feszültséggel arányos feszültséggel táplált szorzóegység kimenete különbségképző egyik bemenetére van csatlakoztatva, amely különbségképző másik bemenete a mérendő hálózatelem egyik kapcsára, kimenete pedig hányadosképző számláló-bemenetére van csatlakoztatva, továbbá a hányadosképző nevező-bemenete a mérendő hálózatelemen átfolyó mérőárammal arányos feszültséget adó erősítő kimenetéhez van csatlakoztatva. A találmány szerinti berendezésnél az időben változó mérőáramtól függetlenül a hányadosképző kimeneti jele a mért hálózatelem ohmos ellenállásával közvetlenül arányos, mivel az indukált feszültségösszetevő automatikusan kompenzálva van. Ezáltal a mérőáram bekapcsolását követő igen rövid időn belül mérhető a hálózatelem, például transzformátor tekercselés vagy fojtótekercs pillanatnyi hőmérséklete. Az induktív hiba kiküszöbölésén kívül a találmány megszünteti az összetartozó áram- és feszültségjelek leolvasásából és szinkronizálásából származó hibákat is. A találmány egy előnyös kiviteli alakjának a mérendő hálózatelemmel sorbakapcsolt primer tekercsű lineáris segédtranszformátora van, amelynek szekunder tekercse a szorzóegység bemenetére van csatlakoztatva. Egy másik kiviteli alakban, amely főként transzformátorok mérésére előnyös, a szorzóegység bemenete a mért hálózatelemmel induktívan csatolt tekercshez, transzformátor esetében annak szekunder tekercséhez van csatlakoztatva. A találmány egy további kiviteli alakjában a hányadosképzés pontosságának növelésére a különbségképző kimenete első vezérelhető erősítőn keresztül van a hányadosképző számláló-bemenetére csatlakoztatva, az erősítő kimenete második vezérelhető erősítőn keresztül van a hányadosképző nevező-bemenetére csatlakoztatva, és az erősítő kimenetéhez komparátor bemenete van csatlakoztatva, amely komparátor kimenete az első és második vezérelhető erősítő vezérlő bemenetére van csatlakoztatva. A találmányt a továbbiakban a rajzokon szemléltetett kiviteli alakok alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra egy induktivitással és ellenállással rendelkező hálózatelem ohmos ellenállásának mérésére szolgáló ismert berendezés vázlatos kapcsolási rajza, a 2
