(57)【要約】【課題】  固定及び可動の両接点にて、コントロールスイッチにおける伝達抵抗に関して、短時間でかつ高精度の情報を得ることができる測定方法を提供する。【解決手段】  電気装置の端子へ電圧の段階状の変化を印加し、上記変化前及び最小の時定数に関する現象で上記変化を適用することに起因する過渡的な現象が減少した後に上記端子を流れる電流を測定し、該電流測定値から第１抵抗値を計算する。【選択図】図１
2006010710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気装置（１）に含まれる回路網における第１抵抗値（Ｒｔｏｔ）を測定するための測定方法であり、上記回路網は少なくとも２つのアクセス可能な端子（１５，１６）と、少なくとも一桁互いに異なる少なくとも２つの時定数（τ１、τ２）とを有し、上記第１抵抗値は上記端子を介して流れる電流に関するものであり、上記測定方法は、
段階状に変化する電圧を上記端子（１５，１６）へ印加し、
上記２つの時定数（τ１、τ２）における最小の時定数（τ１）に関し上記変化する電圧の印加により引き起こされる上記回路網における入力信号への応答が減衰した後における測定時に、上記端子（１５，１６）を介して流れる電流を測定し、
少なくとも２つの時定数（τ１、τ２）における最大時定数（τ２）に関し上記電圧変化の作用により引き起こされる、上記回路網における入力信号への過渡事象の応答が減少した後における測定時にて上記端子（１５，１６）を通して流れる電流（Ｉ０（∞））の値を測定し、
上記電流の測定値から上記第１抵抗値（Ｒｔｏｔ）を計算し、
少なくとも一つのスイッチを連結することで上記回路網の構造内で変化を起こさせ、
上記最小の時定数（τ１）に関し上記回路網における入力信号への過渡事象の応答が減少した後、上記端子（１５，１６）を介して流れる電流を測定し、そして上記回路網の変化した構造に関する抵抗値（Ｒｔｏｔ）を計算する工程を連続して繰り返す、
ことを特徴とする測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気装置に含まれる回路網における抵抗値を測定するための測定方法に関する。上記回路網は、少なくとも２つのアクセス可能な端子を有し、又、上記回路網は少なくとも大きさが一桁（one order of magnitude）相互に異なる少なくとも２つの時定数を有し、上記抵抗値は端子クリップに印加される電圧及び上記装置を流れる電流に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の測定方法は、例えば、変圧器のコントロールスイッチの接点抵抗を測定することに適用可能である。変圧器が老朽化すると、上記コントロールスイッチの接点は、接点抵抗が増加し、さらにその接点抵抗はコントロールスイッチの位置に依存する。この接点抵抗の増加は、上記スイッチに存在する油が変質する間に上記接点上に炭素が付着することによって引き起こされる。接点抵抗が増加すると、接点は金属接点の破壊となるやもしれない焼け焦げてしまう。電気アークの発生は、接点を焼き焦がし機能不全を起こす。
そのようなコントロールスイッチは、一般的に変圧器の外箱に配列されており、上記コントロールスイッチにアクセスするために、変圧器の外箱及び上記外箱から隔てられた上記コントロールスイッチから油が流れ出なければならない。このような操作は費用が高価となり、上記コントロールスイッチを修理したり上記コントロールスイッチにおける他の操作を実行するのに本当に必要なときのみに実行されねばならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記コントロールスイッチに物理的なアクセスをすることなくコントロールスイッチの接点抵抗を測定するための方法が必要である。
別の方法では、電気装置に含まれる回路網における抵抗値を測定するための方法が必要である。
それは、もちろんコントロールスイッチのＤＣ抵抗を測定することが可能であり、それに直列に接続され、トムソンブリッジを使用し又は４点測定の使用による巻線のオーム抵抗値を測定することが可能である。
上記巻線が抵抗値が測定された抵抗に直列に接続されることは、上記巻線の自己誘導の結果として、電流が定常状態になる前に長い待時間が必要であることになる。典型的なグリッド（grid）変圧器において、それらの待時間は約１０分から１００分までの範囲（in the order of magnitude of about ten minutes）になる。
変圧器のすべての位置及び３相のすべてにおけるコントロールスイッチの接点抵抗の測定は、特に長い時間を費やす。
上述の公知の測定方法は、特別な位置におけるコントロールスイッチの定常の抵抗を測定するためにのみ適している。しかしながら、スイッチングの間に、上記スイッチの抵抗に関する情報がしばしば必要である。この目的のために付加的な測定が必要である。
スイッチングの間の抵抗の変化を測定する公知の方法は、オシロスコープを使用する。ある相の高電圧巻線は直流電圧源（direct voltage source）に接続され、関連する低電圧巻線は上記オシロスコープに接続される。ここでは、コントロールスイッチは上記高電圧巻線に配置される状態と想像される。スイッチングの間、一次（高電圧）側における抵抗の変化は、オシロスコープにて可視である二次側における抵抗の変化に結果的になる。コントロールスイッチにおける幾つかの接点抵抗値は、得られるオシログラムから計算によって得ることができる。しかしながら、このことは常に直接的な結果に関係する。即ち、この測定は、定常の接点抵抗に関する一定の答えを提供するものではない。
スイッチングの間における抵抗の変化について幾つかの決定を引き出す別の方法は、変圧器の変圧比を決定するためブリッジの測定を使用する。コントロールスイッチのスイッチングの間、ヌル（null）インジケータのニードル(needle)の移動（movement）として可視である、ブリッジ測定のバランスの損失は、接点抵抗における変化を示す。上記ヌルインジケータのふれの大きさは、接点抵抗に関する質的な示度を与えるが、自動的に接点抵抗に関する質的な値にはならない。
本発明の目的は、固定及び可動の両接点にて、コントロールスイッチにおける伝達抵抗（transfer resistances）に関して、短時間でかつ高精度の情報を得ることができる測定方法を提供する。
この目的は、電気装置へ電源によって印加される電圧の変化、又は、電気装置に直列に接続される既知の抵抗の変化を課し、上記変化が起こる前、及び最小の時定数に関連し上記変化を適応することに起因する過渡的な現象が減少した後、端子クリップを介して流れる電流値を測定し、上記測定された電流値から第１抵抗値を算出することによって達成される。
本出願の最も重要な分野は、変圧器のコントロールスイッチによって供給される。即ち、アクセスするのが困難な構成部分を同様に有し、電気装置の抵抗値又はインピーダンスを決定するのが望ましい他の電気装置に適用される発明が等しく考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、電気装置に含まれる回路網における第１抵抗値を測定するための測定方法であり、上記回路網は少なくとも２つのアクセス可能な端子と、少なくとも一桁互いに異なる２つの時定数とを有し、上記第１抵抗値は端子クリップを介して流れる電流に関するものであり、
段階状の電圧の変化を上記端子クリップへ印加し、
上記電圧変化が起こる前、及び最小の時定数に関係し上記変化を起こさせることに起因する過渡的な現象が減少した後に、上記端子クリップを介して流れる電流を測定し、
上記電流の測定値から上記第１抵抗値を計算する、
ことを特徴とする。
【０００５】
又、本発明は、電気装置に含まれる回路網における第１抵抗値を測定するための測定方法であり、上記回路網は少なくとも２つのアクセス可能な端子と、少なくとも一桁互いに異なる２つの時定数とを有し、上記第１抵抗値は端子クリップに印加される電圧及び上記端子クリップを介して流れる電流に関するものであり、
上記電気装置に直列に接続される既知の抵抗において段階状の変化を作用させ、
上記変化が起こる前、及び最小の時定数に関係し上記変化を起こさせることに起因する過渡的な現象が減少した後に、上記端子クリップを介して流れる電流値を測定し、
上記電流の測定値から上記第１抵抗値を計算する、
ことを特徴とする。
【０００６】
又、本発明は、上記回路網に含まれ変化する第２抵抗値を測定するための測定方法において、
上記電気装置に直列に接続される既知の抵抗において段階状の変化を作用させ、
上記既知の抵抗の変化が起こる前、及び最小の時定数に関係し上記変化を起こさせることに起因する過渡的な現象が減少した後に、上記端子クリップを介して流れる電流値を測定し、
上記第２抵抗の変化が起こる前、及び最小の時定数に関係し上記変化を起こさせることに起因する過渡的な現象が減少した後に、上記端子クリップを介して流れる電流値を測定し、
上記電流の測定値から上記第２抵抗値を計算することもできる。
【０００７】
又、本発明において、上記測定方法が実行された後、上記回路網の構造内で変化が起こり、そして上記測定方法が連続的に繰り返されるようにしてもよい。
【０００８】
又、本発明において、上記電気装置は変圧器にて構成することもできる。
【０００９】
又、本発明において、上記変圧器はコントロールスイッチを備え、上記測定は上記コントロールスイッチの接点の伝達抵抗を決定する目的を有することもできる。
【００１０】
又、本発明において、各測定後、上記変圧器の上記コントロールスイッチが一つの箇所に転置されるようにしてもよい。
【００１１】
又、本発明において、上記第２抵抗値は、上記電気装置がコントロールスイッチを備える変圧器にて構成されるとき、上記コントロールスイッチの位置の変化の間の上記コントロールスイッチの接点抵抗の変化の結果であることもできる。
【００１２】
又、本発明において、上記アクセス可能な端子は、高電圧端子にて構成され、低電圧端子は短絡していることもできる。
【００１３】
又、本発明において、上記変圧器は多相変圧器であり、上記測定は残りの相が接続されない間、相ごとに実行することもできる。
【００１４】
又、本発明において、電源は直流電圧源であることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施例である測定方法は、添付した図を参照することで明りょうになる。
図１に示すものは、蓋３にて上側が閉じられた外箱２によって構成される変圧器１であり、変圧器１の内部には鉄製のサーキット（iron circuit）４が配置され、鉄製のサーキット４に高電圧及び低電圧の巻線５，６，７の組み合わせが各相毎に配置されている。さらに上記外箱内には、コントロールスイッチ８が設けられ、分離コントロールスイッチが３相の各々に存在し上記分離コントロールスイッチは平行に移動する。上記コントロールスイッチの構造は、本発明に重要なものではないのでこれ以上の説明は省略する。
【００１６】
図１からわかるように、コントロールスイッチ８は外箱２内に配置され、該外箱は、油９を排出する（draining）ことによってコントロールスイッチ８に唯一アクセス可能なように絶縁油９が充填されている。
本発明の方法に従って、変圧器内で支配的であり変圧器内に含まれる電気抵抗及び誘導によって決定される異なった時定数が使用される。上記時定数の値は、公知にする必要はない。
上記方法を説明するため、変圧器に関して図２に示されるような、いわゆる等価Ｔ回路と呼ばれる等価回路図を用いる。
【００１７】
図２において、Ｎは、上記変圧器の変圧比であり、上記変圧器の結合係数はＫによって表される。二次側の成分は、一次側における成分に変化される。成分（１−Ｋ）Ｌ１は、一次漏れ自己誘導を示し、ＫＬ１は一次側の漏れ自己誘導によって減じられる全自己誘導を示し、Ｒｔｏｔは上記コントロールスイッチの接点抵抗によって増加する一次側巻線のオーム抵抗を示し、（１−Ｋ）Ｎ２Ｌ２は一次側に減じられた二次側の漏れ自己誘導を示し、Ｎ２Ｒ２は一次側に減じられた二次側の抵抗を示す。
上述の規定された回路は２つの時定数を有する。即ち、
【００１８】
【数１】
2006010710.tif 000003
【００１９】
【数２】
2006010710.tif 000004
【００２０】
もし上記変圧器が二次側で短絡したならば、Ｒ２値は小さくなり、グリッド変圧器の結合係数が実際に１に等しくなったとき、τ１＜＜τ２がこの状態に当てはまる。上述の回路は、少なくとも一桁互いに異なる２つの時定数を有する。この大きな値の差異のため、最小の時定数による応答(response)が減少（damp）したとき、段階状の変化（step-like change）への応答において明確に認識することが可能となる。
【００２１】
上記最小の時定数による応答が減少した後、上記変圧器に関する等価回路は、かなり簡易化される。その等価回路図は図３に示される。図３から、もしＶ０が階段関数であれば、ｔ＝０にて以下の式が当てはまる。
【００２２】
【数３】
2006010710.tif 000005
【００２３】
【数４】
2006010710.tif 000006
【００２４】
【数５】
2006010710.tif 000007
【００２５】
ｔ→∞にて以下の式が当てはまる。
【００２６】
【数６】
2006010710.tif 000008
【００２７】
【数７】
2006010710.tif 000009
【００２８】
【数８】
2006010710.tif 000010
【００２９】
上記の式より以下の式となる。
【００３０】
【数９】
2006010710.tif 000011
【００３１】
式（３）より、Ｒ２が計算される
【００３２】
【数１０】
2006010710.tif 000012
【００３３】
Ｒｔｏｔ及びＲ２は、すべての段階応答から決定される。Ｒ２がわかると、Ｒｔｏｔが他のポジション又は式（５）によるＶ０の他の値から決定可能であり、電流が一定になるまで待つ必要はなくなる。
別の可能な過渡現象（transient）は、ｔ＝０にて一次側における抵抗の付加である。この状態に関する等価回路図は、図４に示される。この図４からｔ＝０にて以下の式が当てはまる。
【００３４】
【数１１】
2006010710.tif 000013
【００３５】
【数１２】
2006010710.tif 000014
【００３６】
上記の式より以下の式となる。
【００３７】
【数１３】
2006010710.tif 000015
【００３８】
ｔ＝０にて、
【００３９】
【数１４】
2006010710.tif 000016
【００４０】
ここで、Ｉ０及びＩ１は、抵抗が変化する直前のＩ０（ｔ）、Ｉ１（ｔ）のそれぞれの値であり、ｄｉは、急速な応答が起こった後の電流の変化である。式（１１）を式（１４）へ変換するものは以下の式である。
【００４１】
【数１５】
2006010710.tif 000017
【００４２】
もし、ｄＲ及びＲ２が既知であれば、Ｒｔｏｔが以下の式で決定される。
【００４３】
【数１６】
2006010710.tif 000018
【００４４】
もし、Ｒｔｏｔ及びＲ２が既知であれば、ｄＲが以下の式で決定される。
【００４５】
【数１７】
2006010710.tif 000019
【００４６】
もし、ｔ＝０（Ｉ０（ｔ）＝ＩＬ（ｔ）＝Ｉ０，Ｉ１（ｔ）＝０）にて電流が定常であれば、既知のｄＲにより、以下の式からＲ２が計算される。
【００４７】
【数１８】
2006010710.tif 000020
【００４８】
もし、抵抗ｄＲ２における変化がスイッチの接点の移動の結果として起こる前に、スイッチングが既知の抵抗ｄＲ１にて起こるならば、以下の式が当てはまる。
【００４９】
【数１９】
2006010710.tif 000021
【００５０】
【数２０】
2006010710.tif 000022
【００５１】
ここで、Ｉ０１及びＩ０２は，それぞれｄＲ１及びｄＲ２におけるスイッチング直前の電流であり、一方、ｄｉ１及びｄｉ２は、それぞれｄＲ１及びｄＲ２におけるスイッチングに従う急速な応答後の電流の変化である。式（１９）と式（２０）とを組み合わせることで以下の式が得られる。
【００５２】
【数２１】
2006010710.tif 000023
【００５３】
２つのタイプの測定が上述した理論から引き出される。第１のタイプは、階段関数に印加される電圧の応答であり、第２のタイプは段階状の変化への直列抵抗の応答である。上記第１のタイプの測定にあっては、抵抗は固定接点にて唯一決定可能であり、一方、上記第２のタイプの測定にあっては、固定及び可動接点の両抵抗が決定可能である。第２タイプの測定は、コントロールスイッチの接点抵抗を決定する方法に適当である。
【００５４】
上記測定を実行するため、図５に示されるような測定回路が使用される。変圧器１の回路は、ここでは単相として示される。実際には複数の回路及び多様なコントロールスイッチが使用されることから、図５に示すコントロールスイッチを有する変圧器の回路は一例である。上記変圧器は、高電圧巻線１０と外部に短絡回路とを備え、従属的に巻線１１を備える。コントロールスイッチ８は、３つの分離した端子によって一次側２４の粗調整巻線に接続され、コントロールスイッチ８は粗コントロールスイッチ１２と微コントロールスイッチ１３とを備える。後者は、鉄芯に巻回されたコントロール巻線１４に順に接続される。上記コントロールスイッチは、上記粗コントロールスイッチの一接点が別の位置へ変化する過渡期において電流を流さないように設計されている。他の接点は、この動作の間切り替わらず、電流を流しながら可動である。
【００５５】
上記変圧器の一次側端子１５，１６間には、スイッチ１９によって短絡可能な抵抗１８が直列に接続される直流電圧源１７にて構成される測定回路が配置される。さらにメインスイッチ２０及び測定抵抗２１が直列に配列される。上記測定抵抗に並列に、例えば書込みレコーダ２２やオシロスコープ２３の形態にてなる電流測定装置が接続される。
【００５６】
測定手順を以下に示す（測定中の電流の進行は図６に示す）。コントロールスイッチ１２は、初期においては一番端の位置に位置し、ここで粗コントロールスイッチ及び微コントロールスイッチもまた上記一番端の位置に位置する。測定装置２２，２３はオン状態とし、スイッチ２０、スイッチ１９は閉じられる。測定回路を流れる電流Ｉ０が一定になるまで待機する。電流Ｉ０の値が測定される。そしてスイッチ１９がｔ０にて約１秒間開かれる。電流ｄｉの値が決定される。
【００５７】
Ｒｔｏｔ及びＲ２は、式（９）及び式（１８）により定常値Ｉ０及びｄｉから計算することができる。
微コントロールスイッチは、引き続いて、ｔ１にて、さらに進んだ位置に位置し、この位置は、微コントロールスイッチの抵抗Ｒａ及びＲｂとともにスイッチングの結果として電流の変化を提供する（図５参照）。そしてスイッチ１９は、ｔ２にて、約１秒間再度開かれる。コントロールスイッチのこの位置におけるＲｔｏｔの値は、Ｉ０１及びｄｉ１とともに式（１６）を使用して決定することができ、ここで、コントロールスイッチの他の位置が考慮される。
【００５８】
この測定がコントロールスイッチの他の全ての位置について引き続いて繰り返される。もし、コントロールスイッチの位置が例えばｔ３にて変化すれば、粗スイッチの動作もまた起こり、電流ｄｉ２の変化が接点抵抗における変化の結果として検出可能である。Ｉ０１，Ｉ０２，ｄｉ１及びｄｉ２とともに、接点抵抗ｄＲ２における変化が式（２１）を使用して決定可能である。
【００５９】
上述した、定まった測定は、変圧器の他の２相においても繰り返される。この測定方法において、大きな時定数を伴う過渡的な現象の減少はすべての位置について考慮しなくてもよいので、測定は迅速に実行することができる。さらに、固定接点及び可動接点の両方における接点抵抗がこの測定方法で一つの測定にて決定される。
計算は、もちろん、上記方法に関してプログラムされたコンピュータにより迅速に実行可能である。
【００６０】
本発明の測定方法は、また、例えば変圧器の温度測定のようなコントロールスイッチの影響がほとんど重要でない場合において、変圧器の巻線のオーム抵抗値を測定するためにも適用可能である。ここでは金属巻線の抵抗が温度に依存するという事実を使用できる場合に本発明が実行される。
【００６１】
長い時定数のため測定は長時間に及ぶけれども、もちろん、従来技術の方法による測定を実行することも可能であるが、そのため温度が変化する状態にて直接に記録することができない。
この問題は、本発明の方法により除去される。印加される電圧における段階状の変化への応答が測定されるところの方法は、このタイプの測定に最も適した場合である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明が応用可能なコントロールスイッチを有するグリッド変圧器の一部破断部分を有する斜視図である。
【図２】一相に属する変圧器の回路の等価回路図である。
【図３】最小の時定数による応答が起こった後に適用される図２に示す等価回路図を簡易化した図である。
【図４】簡易化した等価回路図であって、抵抗が一次側に付加された図である。
【図５】本発明の方法を使用する測定回路の回路図である。
【図６】本発明の方法によって得られるオシロダイヤグラムの図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…変圧器、５〜７…巻線、８…コントロールスイッチ、１０…高電圧巻線、
１２…粗コントロールスイッチ、１３…微コントロールスイッチ、１４…巻線、
１５，１６…一次側端子、１７…直流電圧源、１８…抵抗、１９…スイッチ、
２０…メインスイッチ、２１…測定抵抗。
【図１】
2006010710.tif 000024
【図２】
2006010710.tif 000025
【図３】
2006010710.tif 000026
【図４】
2006010710.tif 000027
【図５】
2006010710.tif 000028
【図６】
2006010710.tif 000029