VoltageAnalyzer

Beschreibung

Messgenauigkeit – Perfektion.

Mit dem VoltageAnalyzer messen Sie Hochspannungen jeder Art. Der Frequenzgang deckt den Bereich von DC bis zu sehr hohen Pulsfrequenzen im MHz-Bereich ab und ist dadurch ideal für Hochspannungs-, Stoßspannungs- und Teilentladungsmessungen geeignet.

Mit dem aktiven Tastkopf messen Sie die Spannungen und Spannungsspitzen dort, wo sie auftreten, z. B. im Motor direkt am Motorklemmbrett.
Diese Spannungsspitzen können durch einen Umrichter verursacht werden, ein Beispiel dafür finden Sie unter „Anwendungen“. Bei einer Stoßspannungsprüfung können die Spitzen durch von der Zuleitung verursachte Überschwingungen entstehen.

Spannungsmessung bei Stoßspannung und Teilentladung

Es kann vorkommen, dass die intern im Stoßspannungsprüfgerät gemessene Spannung nicht exakt mit der Spannung am Prüfobjekt übereinstimmt.
Das liegt daran, dass die in Messleitungen unvermeidbaren Leitungsinduktivitäten und Kapazitäten zwischen den Messleitungen den Spannungsverlauf des Stoßsignals auf dem Weg zum Prüfobjekt verändern können. Je steiler der Stoßimpuls ansteigt, desto ausgeprägter ist der Unterschied.
Um nun z. B. bei einer Teilentladungsprüfung die tatsächlich am Motorklemmbrett anliegende Teilentladungseinsetzspannung präzise zu messen, ist eine Messung über den aktiven Tastkopf direkt am Klemmbrett erforderlich.
Zu genau diesem Zweck wurde der VoltageAnalyzer entwickelt: Die Spannungsmessung erfolgt jeweils zwischen den Phasen, zwischen denen auch die Stoßspannungsprüfung stattfindet.
Um einen Drehstrommotor schnell und ohne zeitraubendes Umklemmen zu überprüfen, verfügt der VoltageAnalyzer deshalb über drei Messanschlüsse. Diese werden über möglichst kurze Messleitungen direkt an den Klemmen U, V und W des Prüfobjekts angeschlossen. Die Messstellenumschaltung zwischen den drei Messanschlüssen erfolgt im VoltageAnalyzer vollautomatisch und synchron zur Stoßspannungsprüfung.

Kommunikation mit dem Prüfgerät

Der VoltageAnalyzer hat eine Kommunikationsverbindung zum Stoßspannungsprüfgerät. Über diese Verbindung wird er ferngesteuert und die gemessenen Werte werden zum Stoßspannungsprüfgerät übertragen.
Während der Stoßspannungsprüfung schaltet sich der VoltageAnalyzer automatisch auf die Anschlüsse, zwischen denen gerade geprüft wird. Diese Fernsteuerung übernimmt der Stoßspannungstester.

Messwerte

Folgende Spannungen werden von dem aktiven Tastkopf automatisch gemessen:

• U_Spitze: maximale Amplitude
• U_{Spitze-Spitze}: maximale Spannung zwischen der höchsten positiven und negativen Amplitude
• Anstiegszeit in ns

Auf Basis von mehr als 25 Jahren Entwicklung und fortlaufender Optimierung erhalten Sie mit der Kombination MTC2/MTC3 plus VoltageAnalyzer ein State of the Art Stoßspannungsprüfgerät.

Spannungsspitzen beim Frequenzumrichterbetrieb

AM Frequenzumrichter-Ausgang sind die Schaltflanken noch sehr nahe an der rechteckigen, optimalen Form. Das folgende Bild zeigt die Spannungspulse zwischen zwei Phasen an den Ausgangsklemmen des Umrichters.  Die Spannungspulse, die Pulsweitenmodulation sowie die negative und positive Halbwelle des Sinus lassen sich gut erkennen.

Der Spannungspegel ergibt sich aus der AC-Versorgungsspannung des Frequenzumrichters. Da jeder Frequenzumrichter zunächst die Eingangsspannung gleichrichtet, ist jeder Umrichter mit einem aus Kondensatoren bestehenden Gleichspannungszwischenkreis ausgestattet, der auf die Eingangsspannung x √2 aufgeladen wird. Für 230 VAC ergibt sich ein Wert von 320 VDC und für 400 VAC ein Wert von ca. 560 VDC. Das Bild zeigt einen Pegel von 315 VDC, der gut mit der 230 VAC-Versorgung übereinstimmt.

Der Motor ist über Leitungen mit dem Frequenzumrichter verbunden. Leitungen sind keine idealen elektrischen Komponenten. Sie bestehen aus Widerständen, Leitungsinduktivitäten und Koppelkapazitäten zwischen den Adern. Dadurch wird der ideale Rechteckimpuls, der am Ausgang des Frequenzumrichters noch vorhanden ist, auf dem Weg zum Motor stark verzerrt. An den An- und Abfallflanken des Rechteckimpulses entstehen hohe Spannungsspitzen.

Leitung von 10 m Länge

Leitung von 20 m Länge

Bei diesem Beispiel sind die Spannungsspitzen am Motor fast doppelt so hoch, als die Rechteckspannung am Frequenzumrichterausgang. In der Praxis können noch höhere Spannungsspitzen auftreten, die den Motor bei einer für Frequenzumrichter ungeeigneten Isolierung/Wicklung zwangsläufig zerstören wird.

Das nächste Bild zeigt eine Spannungsspitze im Detail.

Es ist deutlich sichtbar, dass die Spannungsspitze fast doppelt so hoch ist wie der optimale Rechteckimpuls.

Technik

Die Vorzüge im Überblick.

Spannungsversorgung

• Weltspannungsbereich 90 – 250 V, 47 – 63 Hz
• Intern potentialfrei

Anschlüsse

• 3 – für die Wicklungsanschlüsse bzw. 3 Phasen zum Prüfobjekt

Messkanäle

• ein Messkanal zur Spannungsmessung
• ein Messkanal zur TE-Messung per Antenne oder Leitungskoppler

Prüfspannung

• bis max. 6 kV

Der VoltageAnalyzer ist ein intelligenter Tastkopf.
Er erzeugt selbst keine Stoßspannung oder Hochspannung, sondern misst sie.

⇒ Mehr Details finden Sie unter Downloads.

Anwendungen

Spannungsspitzen durch Frequenzumrichterbetrieb

Die nahezu rechteckigen Schaltflanken des Frequenzumrichters sind direkt am Ausgang des Umrichters noch sehr nahe an der optimalen rechteckigen Form. Das nachfolgende Bild zeigt die Impulsfolge der Spannung zwischen zwei Phasen direkt an den Klemmen des Umrichters. Man erkennt sehr deutlich die Impulse, die Pulsweitenmodulation sowie die negative und positive Halbwelle des „Sinus“.

Die Spannungshöhe ergibt sich aus der AC-Versorgungsspannung des Frequenzumrichters. Da jeder Frequenzumrichter die Eingangsspannung zuerst gleichrichtet, gibt es in jedem Umrichter einen Gleichstromzwischenkreis, der sich auf die Eingangsspannung x √2 auflädt. Bei 230 V AC ergibt sich ein Wert von ca. 320 V DC und 400 V AC ein Wert von ca. 560 V DC. Das Bild zeigt einen Pegel von rund 315 V DC, was gut zu der 230 V AC Versorgung passt.

Der Motor ist über Leitungen mit dem Frequenzumrichter verbunden. Leitungen sind keine idealen elektrischen Bauteile, sondern bestehen aus Widerständen, Leitungsinduktivitäten und Kapazitäten. Dadurch wird der ideale Rechteckimpuls, der noch am Ausgang des Umrichters vorlag, auf dem Weg zum Motor stark verfälscht. Es entstehen sehr hohe Spannungsspitzen an den Flanken des Rechtecks. Diese werden umso ausgeprägter, je länger die Leitung zum Motor ist. Die nachfolgenden Bilder zeigen dies eindrucksvoll.

Leitung von 10 m Länge

Leitung von 20 m Länge.

Die Spannungspitzen sind in diesem Beispiel nahezu doppelt so hoch, wie die normale Rechteckspannung. In der Praxis können noch viel höher Spannungsspitzen entstehen, die den Motor bei einer nicht frequenzumrichtertauglichen Isolation unweigerlich zerstören.

Das nächste Bild zeigt eine Spannungsspitze im Detail.

Deutlich ist zu erkennen, dass die Spitze nahezu doppelt so hoch ist, wie der eigentliche Rechteckimpuls.

Downloads

Deutsche PDFs

• Motoren- und Wicklungsprüfgeräte » Der Gerätevergleich
• Motoren- und Wicklungsprüfgeräte » Die Produktübersicht
• SCHLEICH » Die Unternehmensbroschüre

Internationale PDFs

• Motor and winding testers » Product overview
• Comprobadores de motores eléctricos y bobinados » Descripción de productos
• Testeurs pour moteurs électriques et bobinages » Guide produits
• SCHLEICH » Company brochure