Die Messfunkenstrecke MF ist die Komponente, mit der am einfachsten Prüflinge vermessen werden können. Die Prüflinge werden zwischen die Elektroden der Messfunkenstrecke gespannt und die Prüfung kann beginnen. Bei der Messfunkenstrecke können verschiedene Abstände als auch verschiedene Elektroden eingesetzt werden, um das Durchschlagsverhalten zu untersuchen. Damit lässt sich ein Teil der Paschenkurve (Durchschlag als Funktion von Druck und Abstand bei gegebener Elektrodenform) untersuchen.
Modifikationen
Damit auch Messungen mit flüssigen Isolierstoffen gemacht werden können, wurden zwei Bohrungen eingebracht, mit denen die Halter des Ölprüfgefäßes OP montiert werden können. Da diese Halter aus dem DKU Einsatz jedoch zu kurz waren, musste noch ein Adapterstück gedreht werden.
Schutzringkondensatoren sind typische Gerätschaften, um die dielektrischen Eigenschaften, wie z.B. die Pemittivität von platten- oder folienförmigen Prüflingen zu testen. Im Eigenbau ist hier ein Schutzringkondensator entstanden, der sich in die Messfunkenstrecke MF integrieren lässt.
Durch den Tausch der geschützten Elektrode kann damit auch der Durchgangswiderstand als auch die Oberflächenleitfähigkeit gemessen werden.
Die CART Lagerschublade hat das Prinzip vom Lagerregal SHELF übernommen, nur stehen hier die Komponenten in einzelnen Buchten. Auch hier wurde auf eine platzoptimale Verstauuung geachtet, damit der Lagerplatz so wenig Platz in Anspruch nimmt, wie nur notwendig.
Ein großes Problem beim Hochspannungsbaukasten ist die Lagerung der nicht benötigten Komponenten. Hier hat jeder bisher seine eigenen Aufbewahrungsmittel gebaut. Diese sind leider wenig platzoptimal und oftmals aus der Not geboren.
Das SHELF Lagerregal wurde ganz bewusst dafür ausgesucht, um die Komponenten des Hochspannungsbaukastens sowohl platzsparend als auch sicher verstauen zu können. Das SHELF Lagerregal ist ein vollverzinktes Lagerregal mit einer Tragkraft von bis zu 150kg pro Etage und einer Gesamtbelastung von mehr als 1500kg. Durch die Vollverzinkung ist es elektrisch leitfähig und so müssen die Komponenten, wie z.B. Kondensatoren nicht mehr manuell kurzgeschlossen werden, sondern werden im Lagerregal über den verzinkten Boden dauerhaft kurzgeschlossen. So ist die Entnahme der Komponenten sicher geregelt.
Das SHELF Lagerregal ist eine Standard-Komponente, die es fast in jedem Baumarkt oder auch bei Online-Händlern gibt.
Der Gießharz-Transformator ist besonders für mobile Prüfungen geeignet, da er lage- und vibrationsunabhängig ist. Dafür lassen sich hier nur AC-Spannungen von bis zu 50kV erzeugen oder alternativ potentialfreie Messungen mit 2 x 25kV. Durch das Gewicht von etwa 30kg lässt er sich auch noch von einer Person bewegen. Technisch gesehen ist der Giessharz-Transformator GT nichts anderes als ein umgedrehter Spannungswandler.
MAFS Mehrfach-Abschneide-Funkenstrecke, Sebastian Theisen, 2020
Abmessungen, Zeichnungen
Anwendungshinweise
Diese Komponente ist ein kompletter Eigenbau. Mehrfach-Abschneide-Funkenstrecken werden immer dann gebraucht, wenn mit abgeschnittenen Stoßspannungen gearbeitet wird – z. B. bei der Prüfung von Transformatoren. Die Mehrfach-Abschneide-Funkenstrecke MAFS besteht aus mehreren dieser Komponente und der Messfunkenstrecke MF, die eine elektronische Zündkugel EZK eingebaut hat. Dadurch kann die Stoßspannung im Rücken abgeschnitten werden und so der steile Durchschlag provoziert werden.
Die elektronische Zündkugel EZK ist für die gesteuerte Zündung von Impulsspannungen sehr nützlich. Im Inneren ist eine 9V Batterie, die die Schaltung versorgt. Über einen Lichtwellenleiter LWL wird der Impuls potentialfrei übertragen. Die Schaltung setzt den Lichtimpuls in einen Zündimpuls um.
Modifikationen
Wegen mehrerer Probleme wurde die alte Schaltung entfernt und im Eigenbau neu gemacht. Dabei kamen vor allem Servicetechnische Punkte mit hinzu. Ein Ein-Ausschalter verlängert die Lebensdauer der Batterie. Zudem bekommen die Benutzer keinen „Elektroschock“, wenn die Kugel einmal ausgebaut werden muss, denn die Kugel reagiert auf sämtliche Lichtimpulse, dabei auch das Licht der Deckenlampen.
Zudem ist eine Test-LED installiert, mit der man testen kann, ob nicht nur der Lichtimpuls übertragen , sondern auch als Zündimpuls ausgeführt wird.
Die Kugelfunkenstreck KF wird üblicherweise nur für Impulsanwendungen verwendet. Über sie wird der Stoßkondensator CS auf den Prüfkreis entladen. Um einen mehrstufigen Aufbau zu ermöglichen, sind die Anschlusslöcher für die Antriebsstange nach unten wie nach oben ausgeführt.
Zusätzlich lassen sich über das M14x1 Feingewinde auch andere Elektrodenformen hier einbauen.
Die Abstandsanzeige ist zu klein, um sie vom Steuerpult aus sehen zu können. Sie bietet sich daher nur zum Einstellen der einzelnen Funkenstrecken an.
Modifikationen
Dank der elektronisch getriggerten Zündkugel EZK lässt sich die Funkenstrecke auch für AC als schaltendes Element verwenden.
Im ungesteuerten Bereich und bei senkrechtem Einbau kann die KF auch als Mehrfach-Abschneide-Funkenstrecke genutzt werden.
Die Antriebsstange kurz ASA und Antriebsstange lang ASB sind die mechanischen Verbindungen zur Verstellung der Kugelfunkenstrecken KF. Die MWB Originale sind aus Papierrohr hergestellt, welches über die Jahre brüchig wurde. Daher werden sich viele nach Alternativen umsuchen müssen.
Modifikationen
Um zu sehen, in welche Richtung sich die Funkenstrecke bewegt, wurde ein weißes Klebeband aufgeklebt. Dieses reduziert nicht die dielektrische Festigkeit, zeigt zudem aber durch die Spirale, in welche Richtung sich die Funkenstrecke dreht. Zudem kann so eine direkte Rückwirkung von Motor AKF ein“ zu „Antriebsstange dreht“ hergestellt werden.
Weiterhin wurden Antriebsstangen im Eigenbau gefertigt. Diese wurden aus alten Kabelschutzrohren hergestellt, in die ein Einschnitt gemacht wurde. Alleine das reicht schon aus, um die Funkenstrecke hier anzutreiben. Neben der Funktion hat sich damit auch ein ganz deutlicher Aspekt einer Kosteneinsparung ergeben.
Der Antrieb für die Kugelfunkenstrecke AKF ist ein ziemlich klobiger Kasten, mit dem die Zündfunkenstrecke KF potentialfrei und auf Hochspannung verstellt werden kann. Dies ermöglicht bei Impulsspannungsprüfungen entweder eine neue Einstellung der Funkenstrecke oder eine mechanische Zündung durch Verkleinern des Isolationsabstands.
Der Antrieb für die Kugelfunkenstrecke wird über eine 230V Steuerung bedient, denn im Inneren des Kastens ist ein Einphasen-Asynchronmotor mit Getriebe.
Modifikationen
Für diese Komponente gibt es mehrere Modifikationen, die sowohl elektrisch als auch mechanisch sind. Zudem wird ein Ansatz vorgestellt, diese Komponente komplett kostengünstig selbst aufzubauen.
Mechanische Modifikation
AKF Antrieb Kugelfunkenstrecke, Sebastian Theisen, 2020
Sehr umständlich ist immer die Befestigung des Antriebs für die Kugelfunkenstrecke AKF auf den Distanzrohren D. Daher wurden hier die Klammern unter dem Aufbau entfernt und der Kasten auf Holzklötze mit zusätzlichen Kunststoffschienen zur mechanischen Höhenanpassung montiert. Damit muss der AKF nicht mehr mühselig am Rohr festgeschraubt, sondern kann einfach aufgesteckt werden. Dadurch vereinfacht sich auch die Justierung für die Antriebsstange
elektrische Anpassung
Gerade bei mobilen Prüfaufbauten ist es schwierig, die Funkenstrecke hier zu steuern. Daher wurde ein spezielles Adapterkabel gefertigt, welches einen Zweiwege-Schalter aus dem Bereich der Rolladentechnik nutzt, um die Kugelfunkenstrecke zu verfahren. Damit kann die Funkenstrecke auch einzeln ohne das komplette Steuerpult verfahren werden.
Neuer Ansatz – Vermeiden der gesamten Steuereinheit
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Nicht nur der AKF alleine, sondern auch die Reduktion des Isolationsabstands, die Verwendung unterschiedlich langer Antriebsstangen und die Kosten waren Ansätze für ein komplettes Überdenken des AKF. Daher wurde hier nicht nur nach einer kostensparenden Möglichkeit gesucht, sondern nach einer möglichst einfachen. Und die wurde gefunden: Durch die Verwendung eines einfachen DC-Getriebemotors und die mechanische Befestigung am Distanzrohr D kann der gleiche Effekt wie bei dem AKF erzielt werden. Die Ansteuerung geschieht hier über 24V DC und ist damit auch einfach drehzahlvariabel in beide Drehrichtungen steuerbar. Das erlaubt eine deutlich feinere Einstellung der Funkenstrecken bei gleichzeitig enormen Kostensenkungen. Denn dieser Motor alleine kostet keine 5€ und das zugehörige Steuergerät kann entweder ein vorhandenes Labornetzteil sein oder ein 24V DC Motortreiber, den es für weniger als 10€ online gibt. Durch die deutliche Verkleinerung des Antriebs wird dann auch nur noch eine Stange ASB benötigt, die kürzere Antriebsstange ASA kann entfallen. Die mehrjährige Probezeit im Labor zeigt, dass der kleine Antriebsmotor stark genug ist, um auch eine vierstufige Kaskade komplett zu öffnen oder schliessen.
