DE4437355A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Polarisationseigenschaften von Isolierungen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Polarisationseigenschaften von IsolierungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Messung der Polarisationseigenschaften von Isolierungen,
insbesondere zur Charakterisierung des Alterungszustandes von
von Kabelisolierungen.
Zur besseren Bewertung der dielektrischen Eigenschaften von
Isolierungen wird unter anderem die Rückkehrspannung (return
voltage, recovery voltage) gemessen. Der Prüfling wird
aufgeladen, kurzgeschlossen und die danach erfolgende
Spannungserhöhung über der Zeit gemessen und ausgewertet. Nach
dem Kurzschluß steigt die Spannung im Prüfling wieder an und
nähert sich im Verlauf der sogenannten Relaxationszeit
asymptotisch einem Grenzwert. Auf den Verlauf und die Höhe der
Rückkehrspannung haben sowohl die Stoffeigenschaften als auch
das Volumen des Prüflings Einfluß. Gute Isoliereigenschaften
sind an kurzen Relaxationszeiten erkennbar. Bei gleichen
Isoliereigenschaften vergrößert sich die Rückkehrspannung mit
dem Volumen.
Um die Volumenbezogenheit zu berücksichtigen wird nach Nemeth
(Nemeth, E.: Proposed fundamental characteristics describing
dielectric processes in dielectries. Periodica Polytechnica,
Budapest 15 (1971), Nr. 4, S. 305-322) die Steilheit des Anstiegs
der Rückkehrspannung zu Beginn der Relaxationszeit und die
maximale Rückkehrspannung gemessen und ausgewertet. Diese
Methode führt zu sicheren und vergleichbaren Aussagen über die
dielektrischen Eigenschaften der Isolierungen, sie ist aber
relativ aufwendig und insofern in der Genauigkeit begrenzt, als
der Anstieg nur bei hoher Auflösung des Kurvenverlaufs
ausreichend genau gemessen werden kann und im übrigen die
Rückkehrspannung nicht streng nach einer e-Funktion ansteigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gut reproduzierbares
Meßverfahren zur Charakterisierung der dielektrischen
Eigenschaften von Isolierungen anzugeben, das mit geringem
Schaltungsaufwand realisierbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den in den Ansprüchen
genannten und in den Ausführungsbeispielen näher erläuterten
Mitteln gelöst.
Es wurde gefunden, daß das Verhältnis der maximalen
Polarisationsladung, die sich vom Prüfobjekt nach dem
Kurzschließen auf einem Polarisationskondensator ansammelt, zu
der beim Kurzschluß des Prüfobjekts auf einen Meßkondensator und
den Polarisationskondensator abfließenden Hauptladung die
dielektrischen Eigenschaften der Isolierungen ebenso gut
charakterisiert, wie die nach Nemeth gemessenen Parameter der
Rückkehrspannung, wobei nur noch eine Kennzahl angegeben werden
muß. Diese Kennzahl kann in Analogie zum Verlustfaktor mit
Polarisationsfaktor bezeichnet werden. Sie ist, wie im
nachfolgenden Ausführungsbeispiel näher gezeigt wird, in
einfacher Weise meßbar. Beim Einsatz von Elektrometerverstärkern
zum Messen der Spannungen und einer relativ hohen Kapazität des
Meßkondensators gegenüber der des Prüfobjekts kann der Meßfehler
sehr klein gehalten werden.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und
Fig. 2 den Spannungsverlauf über der Zeit.
Das Prüfobjekt 1 ist über einen Umschalter 2 zum einen mit einem
Prüfspannungsgenerator 3 und zum anderen mit einer
Meßeinrichtung verbindbar. Die Meßeinrichtung besteht aus zwei
parallel zum Prüfobjekt 1 geschalteten Kondensatoren, einem
Meßkondensator 4 mit der Kapazität CM und einem
Polarisationskondensator 6 mit der Kapazität CP. Der
Meßkondensator 4 kann mit einem Betriebsartenschalter zu- bzw.
abgeschaltet und mit einem Resetschalter 10 kurzgeschlossen
werden. Die Spannung UM des Meßkondensators 4 liegt über einem
Elektrometerverstärker 7 und die Spannung UP des
Polarisationskondensators 6 liegt in Differenz zur Spannung UM
des Meßkondensators 4 über einem Differenzelektrometer
verstärker 9 an Eingängen einer Rechenschaltung 8, in der die
Spannungen in Ladungen umgerechnet werden.
Das Ersatzschaltbild des Prüfobjekts 1 zeigt in einfacher Form
die Parallelschaltung einer Kapazität C′O mit einer
Reihenschaltung aus einem ohmschen Widerstand R′P und einer
weiteren Kapazität C′P mit der Zeitkonstante τP.
Zum Zeitpunkt t₀ wird das Meßobjekt über eine Zeit T₁ auf eine
vorbestimmte Spannung aufgeladen (Spannungsverlauf u₁(t) . In
dieser Zeit liegt der Umschalter 2 am Pol P₁ an. Das Meßobjekt
ist mit dem Generator 3 verbunden. Nach Erreichen der
vorgewählten Prüfspannung wird die Entladephase (Zeitintervalle
T₂ und T₃) eingeleitet. Während T₂ liegt der Umschalter 2 an P₂
und der Betriebsartenschalter 5 an P₁, d. h., das Prüfobjekt 1
ist sowohl mit dem Meßkondensator 4 als auch mit dem
Polarisationskondensator 6 verbunden. Mit dem
Elektrometerverstärker 7 wird die Spannung UM gemessen. Sie ist
der bis zum Zeitpunkt t₂ aus dem Prüfobjekt 1 abgefließenden
Hauptladung QM proportional. Die wird in der Rechenschaltung 8
ermittelt gemäß:
QM = (CM + CP) * UM (1)
Unmittelbar nach dem Zeitpunkt t₂ erfolgt die Freischaltung des
Meßkondensators 4, indem der Betriebsartenschalter 5 in die
Position P₂ gebracht wird, so daß nunmehr nur noch der
Polarisationskondensator 6 mit dem Prüfobjekt 1 verbunden ist.
Der Differenzelektrometerverstärker 9 erfaßt während der Zeit T₃
den Verlauf der Rückkehrspannung UP. Zum Zeitpunkt t₃ ist der
Ladungsausgleich zwischen Prüfobjekt 1 und
Polarisationskondensator 6 nahezu abgeschlossen. Die maximale
Polarisationsladung QP wird in der Rechenschaltung ermittelt:
QP = CP * UP (2)
Das die Isolierstoffalterung charakterisierende Verhältnis von
Polarisationsladung QP zur Hauptladung QM wird in der
Rechenschaltung 8 unter Berücksichtigung der Gleichungen (1)
und (2) wie folgt berechnet:
Vor der nächsten Messung müssen die sowohl auf dem
Meßkondensator 4 als auch auf dem Polarisationskondensator 6
gespeicherten Ladungen abgeleitet werden. Dazu wird der
Resetschalter 10 geschlossen.
Claims (5)
1. Verfahren zur Messung der Polarisationseigenschaften von
Isolierungen durch Aufladen des Prüfobjekts, Kurzschließen
der Klemmen und anschließendes Messen der Rückkehrspannung,
gekennzeichnet dadurch, daß die vom geladenen Prüfobjekt (1)
während des Kurzschließens über einen Meßkondensator (4) und
einem zu diesem parallelgeschalteten Polarisations
kondensator (6) abfließende Hauptladung QM und die nach
Abtrennen des Meßkondensators 4 sich vom Prüfobjekt (1) auf
dem Polarisationskondensator (6) ansammelnde maximale
Polarisationsladung QP gemessen bzw. ermittelt werden und das
Verhältnis der maximalen Polarisationsladung QP zur
Hauptladung QM als Maß für die dielektrische
Charakterisierung des Prüflings verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die
Kapazität des Meßkondensators (4) wenigstens 100fach größer
als die Kapazität des Prüfobjekts (1) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die
Kapazität des Polarisationskondensators (6) höchstens gleich
der des Meßkondensators (4) ist.
4. Schaltungsanordnung zur Messung der Polarisations
eigenschaften von Isolierungen mit einem Generator zum
Aufladen des Prüfobjekts und Mitteln zum Kurzschließen,
gekennzeichnet dadurch, daß parallel und einzeln zum
Prüfobjekt (1) ein Meßkondensator (4) und ein
Polarisationskondensator (6) zuschaltbar und Mittel zur
Messung der Ladungen bzw. Ladungsänderungen über den beiden
Kondensatoren vorgesehen sind.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch,
daß parallel zum Meßkondensator (4) und über dem
Polarisationskondensator (6) in Differenz zum Meßkondensator
(4) Voltmeter (7 und 9) geschaltet sind, deren Ausgänge an
einer Rechenschaltung (8) zur Ermittlung der Ladungen (QP
bzw. QM) anliegen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944437355 DE4437355C2 (de) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Polarisationseigenschaften von Isolierungen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944437355 DE4437355C2 (de) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Polarisationseigenschaften von Isolierungen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4437355A1 true DE4437355A1 (de) | 1996-05-02 |
DE4437355C2 DE4437355C2 (de) | 1997-12-18 |
Family
ID=6531162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944437355 Expired - Lifetime DE4437355C2 (de) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Polarisationseigenschaften von Isolierungen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4437355C2 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013008968A1 (de) | 2013-05-22 | 2014-11-27 | Hagenuk KMT Kabelmeßtechnik GmbH | Messverfahren mit einer Messvorrichtung zur Kabeldiagnose und/oder zur Kabelprüfung |
WO2020088716A1 (de) | 2018-11-02 | 2020-05-07 | Klaus Faber AG | VERFAHREN ZUR ELEKTRISCHEN MESSUNG UND VERWENDUNG EINER MESSTECHNIK ZUR BESTIMMUNG DES VERSCHLEIßZUSTANDES VON ELEKTRISCHEN LEITUNGEN, SOWIE KABELVERSCHLEIßZUSTANDSMESSVORRICHTUNG |
DE102018127444A1 (de) | 2018-11-02 | 2020-05-07 | Klaus Faber AG | Verfahren zur elektrischen Messung des mechanischen Verschleißzustandes von elektrischen Leitungen, insbesondere von isolierten elektrischen Leitern, sowie Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens |
-
1994
- 1994-10-19 DE DE19944437355 patent/DE4437355C2/de not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
(Nemeht, E.: Proposed fundamental characteristics describing dielectric processes in dielectries. Periodica Polytechnica, Budapest 15(1971), Nr. 4, S. 305-322) * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4437355C2 (de) | 1997-12-18 |
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