Isoliermessverstärker helfen bei der Antriebsauslegung

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Der Fehler durch die Gleichtaktspannung ist im interessierenden Bereich vernachlässigbar. Die Gleichtaktunterdrückung ist besser 160 db. Bezogen auf den empfindlichsten Messbereich von ±10 mV sind das etwa 10 µV bei einem Störsignal von 2000 V/50 Hz, was mit einem Oszilloskop nicht nachweisbar ist und daher generell vernachlässigt werden darf. Für eine Strommessung mit einem 60-mV-Shunt auf hochliegendem Potenzial von z.B. 1 kV ist die Überlegenheit der Isoliermessverstärker-Methode am deutlichsten zu sehen. Das Messsignal soll mit maximal ±10 V für die Auswertung zur Verfügung stehen.

Betrachten wir die HV-Teiler-Methode: Teilung der Spannung 1 kVeff + 60 mVeff = ca. ±1,5 kV:150= ±10 V. Es kommt ein handelsüblicher Teiler 1:200 zum Einsatz. Der Einfachheit halber nehmen wir gleich 1:1000, um auch sicher zu gehen, dass nicht noch Signalspitzen vorhanden sind. Das interessierende Signal ist dann noch 60 mVeff : 200 = 300 µV groß.

Isolier-Messverstärkern Methode: Hier werden die 60 mVeff sofort mit dem Faktor 100 auf ±10 V mit einer Genauigkeit von 99,9% verstärkt. Die Gleichtaktspannung von 1000 Veff/50 Hz ergibt einen Fehler von ca. 0,01% und eine Gleichtaktspannung von 1000Veff/1 kHz mit ca. 0,1%.

Analyse des Prellverhaltens von Kontakten

Das Prellen ist ein geringfügiges Wiederöffnen des Kontaktes nach dem Schließen. Der entstehende Lichtbogen bewirkt eine Materialwanderung und ein Verschweißen der Kontakte, was die Lebensdauer bzw. Schaltzyklen reduziert. Die Messungen erfolgen aktiv. Aktiv bedeutet, dass das Schütz bei angeschlossener Last und anliegender Prüfspannung geschlossen wird. Dabei kann die Last induktiv, kapazitiv, ohmisch oder gemischt sein.

Das Schütz soll möglichst schnell und mit großer Kraft schließen, damit kein Lichtbogen entsteht und ein satter Kontakt zustande kommt, der auch Erschütterungen standhält. Das bedeutet andererseits ein unvermeidliches Prellen beim Schließen. Ziel der Prelluntersuchungen ist es, das Kontaktmaterial und den Schließvorgang zu optimieren. Ein Maß für das Prellen ist der Spannungsverlauf über dem Kontakt.

Dazu bedarf es einer Messeinrichtung, die sowohl die hohe Testspannung, z.B. 600Veff, des geöffneten Kontaktes verträgt als auch die kleinen Prellspannungen hoch auflösen kann. Da der Vorgang sich im Bereich µs abspielt, ist eine Messbereich-Umschaltung von z.B. 1000 V auf 100 mV wegen der zu langen Umschalt- und Einschwingzeit kein gangbarer Weg. Hier hilft erneut ein Isoliermessverstärker.

Er nutzt die Fähigkeit der Reaktionszeit von etwa 1 µs, um aus einem Übersteuerungszustand in einen Messzustand (Erholzeit aus der Sättigung) überzugehen. Die Vorgehensweise ist sehr simpel: Der Isoliermessverstärker wird auf den gewünschten Messbereich eingestellt und das Aufzeichnungsgerät angeschlossen. Solange der Isoliermessverstärker mit z.B. 1000 V übersteuert ist, liegt an seinem Ausgang seine Sättigungsspannung von rd. 12 V an.

Schließt nun der Schalter und sinkt die Messspannung am Eingang des Isoliermessverstärkers unter dessen eingestellten Messbereich, dann reagiert er in 1 µs darauf. Deshalb sind Arcus-Isoliermessverstärker perfekt für diese Aufgabe geeignet. Natürlich muss das Aufzeichnungsgerät in der gleichen Zeit aus einer sehr viel niedrigeren Übersteuerung die Messung aufzeichnen, um ein verwertbares Ergebnis zu bekommen, was dem Stand der Messtechnik entspricht.

Kurzschlussversuche an Bahn- und U-Bahnnetzen sind ebenfalls eine erprobter Einsatz für die Arcus-Isoliermessverstärker von Rohrer Mess- und Systemtechnik. Dabei treten Ströme von z.B. 20 kA auf, die natürlich unerwünschte hohe Gleichtaktspannungen verursachen. Um in diesem verseuchten Umfeld brauchbare Messwerte zu erhalten ist der Isoliermessverstärker Arcus T303A geeignet. Es gilt für diese Anwendung grundsätzlich das, was zu Mittelspannungsumrichtern ausgeführt wurde (Beispiel 1). Der Unterschied liegt in den wesentlich höheren Kurzschlussströmen und Störeinflüssen. Gerade hier punkten die Isoliermessverstärker mit ihren Eigenschaften.

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