Testen von Magneten mit großem Wechselstrom

1 Einführung in die Prüfung von Transformatoren und Induktivitäten mit Konstantstrom

Normen wie IEC60404-2 erfordern, dass Messungen des Kernverlusts unter Testbedingungen mit konstantem Strom durchgeführt werden.
Idealerweise werden auch Stromwandler mit Konstantstromantrieb geprüft.
Im Gegensatz zu den meisten Allzweck-Transformatorprüfgeräten verfügt der Tester der AT-Serie über einen integrierten, vollständig programmierbaren Konstantstromantrieb.
Die Transformatortester der AT-Serie von Voltech enthalten eine Vielzahl programmierbarer Signalquellen. Diese werden verwendet, um mehrere Parameter mit hoher Geschwindigkeit an Teilen zu testen, die von oberflächenmontierten Ferritinduktivitäten bis hin zu Stahllaminattransformatoren mit einigen kVA reichen.
Durch Befolgen der in diesen Hinweisen gegebenen Anleitungen können Kunden den AT-Tester auch zum Testen von Kernen, Induktivitäten und Transformatoren unter konstanten Wechselstrombedingungen konfigurieren.

2 Merkmale des Konstantstrom-Wechselstromantriebs beim AT5600 + AT3600

• Konstantstrom ist hinsichtlich Amplitude und Frequenz über MAGI-, VOC- und WATT-Tests vollständig programmierbar
• Gleichzeitige Messung der RMS- oder gleichgerichteten Mittelspannung (RMS-skaliert).
• Der Strom wird unter Softwaresteuerung vorsichtig erhöht und verringert.
• Kann eine externe Wechselstromquelle verwenden, um den VA-Bereich zu erweitern.
• Integriert sich in die normale Testsequenz mit allen anderen Tests, die auf einem AT5600 verfügbar sind (einschließlich Hi Pot).

3 Konstantstromprüfung mit bis zu 2 Ampere

2 A ist das Maximum, das vom Generator des AT3600 oder AT5600 bereitgestellt werden kann.

Für Tests können mehr als 2 A geliefert werden, indem eine externe Quelle verwendet wird (wie in einem späteren Abschnitt beschrieben) oder indem einfach mehrere Windungen des Antriebssignals durch den zu testenden Transformator oder Kern verwendet werden.
Die Programmierung des Stroms ist mit dem Voltech AT Editor einfach und die Grenzwerte können als RMS oder mittlerer RMS-Wert eingestellt werden.

Sobald der Test als Teil eines Programms auf den AT heruntergeladen wurde, wird er automatisch durchgeführt, wobei der Konstantstrom sanft und schnell an- und abgesenkt wird.
Umfangreiche Messergebnisse können bei Bedarf gespeichert und später analysiert werden

4 Konstantstromprüfung mit mehr als 2 Ampere

Die einfachste Testmethode mit einer scheinbaren Ansteuerung von mehr als 2 Ampere besteht darin, mehr als eine Umdrehung des Ansteuerungssignals durch den zu prüfenden Kern oder Transformator zu verwenden.
Bei Transformatoren oder Kernen, die eine stärkere Ansteuerung erfordern, oder wenn die resultierende Ansteuerspannung zu klein ist, als dass sich der AT ordnungsgemäß stabilisieren könnte, kann das AC-Schnittstellenzubehör verwendet werden, um bis zu 10 A Konstantstrom-AC-Antrieb bereitzustellen.

4.1 Erforderliche Ausrüstung

• AT3600.
• AC-Schnittstelle.
• VOCX-Test. (MAGX ist während der Programmentwicklung nützlich.)
• Ein Strommesswiderstand.
• Ein Abwärtstransformator.

4.2 Grundprinzip

Beim Konstantstrom-Wechselstromtest wird der normale VOCX-Test verwendet, um den Strom zu steuern und die Sekundärspannungsmessung durchzuführen.

• Der zu steuernde Strom I wird mithilfe eines Strommesswiderstands R in eine Spannung V umgewandelt.
• Die Spannung V wird an die Sense-Anschlüsse des AT3600 angeschlossen, die normalerweise zum Messen der Erregerspannung verwendet werden.
• Im PC-Editor wird die Spannung V als angelegte Spannung verwendet.
• Wenn VOCX durchgeführt wird, trimmt der AT5600 die Quelle, sodass der gewünschte Strom bereitgestellt wird, I = V / R.
• Als Ergebnis des VOCX-Tests wird die Sekundärspannung des Transformators auf normale Weise gemessen.
• Der AT passt die Quellenspannung an, um einen konstanten Wechselstrom durch den Widerstand R aufrechtzuerhalten.

4.3 Anschlussdiagramm

4.4 Strommesswiderstand

Der Widerstand wird verwendet, um den teilweise fließenden Strom in eine Spannung umzuwandeln, die der AT3600 messen kann.

• Die erzeugte Spannung (V = I x R) sollte im Bereich von 10 mV bis 1 V liegen.
• Um Wellenformverzerrungen zu minimieren, sollte der Widerstand kleiner oder gleich 1 Ohm sein.
• Überprüfen Sie den Stromverbrauch (I ² R) und wählen Sie einen Widerstand mit geeigneter Nennleistung.

4.5 Abwärtstransformator

Der Abwärtstransformator wird verwendet, um die Strombelastbarkeit des AT zu erhöhen und die Spannung am Teil besser an die Eigenschaften der AT-Quelle anzupassen.

• Das Verhältnis sollte den erforderlichen Strom mit gutem Spielraum liefern.
• Die VA-Nennleistung muss größer sein als die VA, die erforderlich ist, um das Teil und den Messwiderstand mit Strom zu versorgen.
• Eine externe Wechselstromquelle kann verwendet werden, um die VA-Nennleistung des AT3600-Generators zu erhöhen.

4.6 Arbeitsbeispiel

Ein Laminatkern ist gemäß IEC60404-2 zu prüfen.
Bei einem konstanten Wechselstrom von bis zu 3 A, 1 V bei 50 Hz in der primären Prüfwicklung wird die Sekundärspannung gemessen und die Grenzwerte werden in Form der gleichgerichteten Mittelspannung (RMS-skaliert) angewendet.

4.6.1 Widerstand

Um 1 V bei 3 A zu erzeugen,
R = 1 V / 3 A
R = 0,333 Ohm. Wählen Sie den Standardwert 0,5 Ohm .

V = 3 A x 0,5 Ohm
V = 1,5 V

W = I x I x R
W = 4,50 Wählen Sie ein 5-W- Standardteil.

Der Widerstand beträgt 0,5 Ohm, 5 W. Die erzeugte Spannung beträgt 1,5 V.

4.6.2 Abwärtstransformator

Suchen Sie nach einem Standardtransformator mit beispielsweise einem Sekundärstrom von 5 A.
Ein Standardtransformator verfügt normalerweise über eine Primärspannung von 110 und/oder 230 V.
Die VA-Bewertung ist die des Teils plus des Strommesswiderstands.

VA = 3 A x (1+1,5)V = 7,5 VA

Wählen Sie einen 7,5-VA-Transformator (oder mehr) mit einer 5-A-Niederspannungssekundärseite.
Ideal sind Ringkerntransformatoren, da diese geringe Verluste aufweisen.

Zum Beispiel:

Primär: 230 V Sekundär: 2 x 6 V bei 2,5 A.
Die Sekundärteile sind parallel geschaltet, um einen 6-V-5-A-Ausgang bereitzustellen.

Der Abwärtstransformator versorgt das zu prüfende Teil und den Strommesswiderstand in Reihe.
Die Sekundärspannung Vs des Abwärtstransformators beträgt:

Vs = 1,5 V +1 V = 2,5 V

Der AT muss 2,5 x 230:6 an die Primärseite des Transformators liefern.

2,5 x 230 / 6 = 95,8 V

Der AT kann 270 V liefern, sodass 95,8 V durchaus im Rahmen seiner Leistungsfähigkeit liegen.

4.6.3 Programmierung

Es ist praktisch, zunächst den MAGX-Test zu verwenden, da dieser bestätigt, dass der gewünschte Strom erzeugt wird.

4.6.4 Schema

Im vorherigen Anschlussplan wurde der Rückleiter bzw. „Low“-Ende des Messwiderstands mit Knoten 5 und der höhere Spannungsanschluss des Widerstands mit Knoten 3 verbunden.
Für eine optimale Genauigkeit ist es wichtig, dass die physische „Low“-Verbindung im Programm auch als „Low“-Anschluss bezeichnet wird.

4.6.5 AC-SCHNITTSTELLE einrichten

Als nächstes müssen Sie die externe Quelle im Editor einrichten.
Der Quellentyp ist „AT-Ausgangstransformator“, und Sie müssen das Nennwindungsverhältnis des Transformators eingeben.
Denken Sie daran, dass der AT die Ausgangsspannung trimmt, indem er die gewünschte Spannung (aus dem Programm) mit der an den programmierten Sensoranschlüssen gemessenen Spannung vergleicht.
Das Verhältnis wird verwendet, um einen Zielwert für den Spannungsanstieg festzulegen, wenn der Tester den Test startet. Durch die Verwendung des richtigen Verhältnisses wird die Testgeschwindigkeit optimiert.

In diesem Fall wird das Verhältnis geändert, denn wenn die gewünschten 1,5 V am Widerstand erreicht werden, muss der Abwärtstransformator auch die 1 V am zu prüfenden Teil liefern.
Bei programmierten 1,5 V liefert der Abwärtstransformator 2,5 V.

Verhältnis = 230:6 x 2,5:1,5
= 63,9:1

Das heißt, für jedes programmierte 1 V muss der AT 63,9 V an die Primärseite des Abwärtstransformators liefern.

4.6.6 MAGX-Test

Geben Sie beim MAGX-Test einfach die erforderliche Spannung V über dem Widerstand ein, um den Konstantstrom I zu programmieren. Geben Sie in diesem Fall 1,5 V ein.

Wenn ein AT an den PC Editor angeschlossen und die Schaltung wie zuvor gezeigt aufgebaut ist, können Sie nun die Schaltfläche „Messen“ drücken, um eine MAGX-Messung durchzuführen.
Wenn der gemessene Strom wie gewünscht ist, ist alles in Ordnung. Wenn nicht, passen Sie einfach die Programmspannung entsprechend an. Sollte der Tester kein Ergebnis liefern, überprüfen Sie die Verkabelung und Einstellungen sorgfältig.

4.6.7 VOCX-Test

Jetzt können sekundäre Verbindungen für VOCX-Tests hergestellt werden. Beachten Sie, dass VOCX die Möglichkeit hat, die RMS-Spannung oder die „Mittelwert-RMS-skalierte“ Spannung zu messen.

Bei der Option „Mittelwertmessung“ misst der Tester die gleichgerichtete Mittelspannung und multipliziert diese mit 1,11.
Diese Option wird angeboten, um die Messungen mit denen älterer analoger Mittelwertmessgeräte und berechneten Parametern zu vergleichen, die einen gleichgerichteten Mittelwert erfordern.

5 Schlussfolgerungen zur AC-Konstantstromprüfung

Der vielseitige AT-Transformatortester bietet bereits eine konkurrenzlose Auswahl an Tests zur Überprüfung der Konstruktion und Leistung einer Vielzahl von Spulen und Transformatoren.

Durch Befolgen der oben genannten Richtlinien können Benutzer auch die Prüfung von Kernen und Transformatoren unter konstanten Wechselstrombedingungen nahtlos in die AT-Umgebung integrieren und so schnelle PASS/FAIL-Tests und genaue, detaillierte Testergebnisse für die Analyse bereitstellen.

6 Anhänge

Weitere Tests hinzufügen

Um andere Tests wie R einzubeziehen, verwenden Sie einfach zusätzliche Knoten, um sie wie gewohnt direkt über die Wicklungen anzuschließen.
Sie müssen im Schaltplan eine zusätzliche „Dummy“-Wicklung hinzufügen und diese Klemmennamen im Programm verwenden.
Das Hinzufügen zusätzlicher Tests auf diese Weise beeinträchtigt den Betrieb des hier erläuterten Konstantstromantriebs nicht.

Erweiterung des Konstantstrombereichs

Um Transformatoren mit sehr hoher VA zu testen, kann der Antrieb durch den Einsatz einer externen Wechselstromquelle erweitert werden. Vom internen Generator des AT stehen 500 VA zur Verfügung.