DE3027800C2 - Schaltungsanordnung zur Vermeidung von Störspannungen bei Messungen mit Gleichstrom-Murray-Brückenschaltungen an Kabeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Vermeidung von Störspannungen bei Messungen mit Gleichstrom-Murray-Brückenschaltungen an Kabeln mit einer spannungsstabilisierten Meßspannungsquelle.

In den Adern von verlegten Kabeln treten durch induktive Einkopplung von Fremdspannungen häufig hohe Störspannungen mit den Frequenzen 50 Hz und 16²/j Hz auf. Es handelt sich dabei im wesentlichen um Gleichtaktspannungen. Gleiche Adern desselben Kabels führen dabei gegen einen beliebigen Meßpunkt gleiche Spannungen, bei gleicher Belastung der beiden Adern führen sie keine Spannung gegeneinander. Beim Orten von Isolationsfehlern werden die zur Messung benutzten Adern durch die Meßschaltung in der Regel unsymmetrisch belastet, so daß auch Spannungen von mehreren Volt zwischen den zur Messung benutzten Adern auftreten können. Bei der Fehlerortung mit einer bekannten Murray-Meßbrücke liegt diese Spannung zwischen den beiden zu messenden Adern am Eingang des Nullindikators und bewirkt häufig eine Verfälschung der Meßergebnisse.

Bekannt ist eine Reihe von Maßnahmen, welche die Auswirkungen der durch die unsymmetrische Belastung der Kabeladern durch die Meßschaltungen entstehenden Gegentaktspannungen zwischen den Adern auf die Meßschaltung vermindern sollen (ETZ-B, 1972 Band 24, Heft 22, S. 563-567).

Die bekannten Maßnahmen und Schaltungsanordnungen haben den Nachteil, daß sie die Ursache für das Entstehen der Gegentaktspannungen zwischen den zu messenden Adern, nämlich deren unsymmetrische Belastung, nicht beseitigen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Auftreten von Gegentaktspannungen zwischen den Meßadern weitgehend zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stabilisierung der Meßspannungsquelle mit geringem Innenwiderstand für Gleichspannung, aber hohem Innenwiderstand für Wechselspannungen ausgeführt wird. Eine Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch 2 angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Störspannungen. Im oberen Teil der Figur ist ein fehlerhaftes Kabel mit der gesunden Ader b, ihrem Aderwiderstand Rb und der fehlerhaften Ader a angedeutet. Der Widerstand der fehlerhaften Ader a bis zum Fehlerort ist mit Rx bezeichnet, der Widerstand der Ader a bis zum fernen Kabelende mit Ry. Am fernen Ende des Kabels sind die beiden Adern a und b miteinander verbunden. Der Widerstand der Fehlerstelle gegen Erde ist mit RF gezeichnet. An den Anfängen der zu messenden Adern a und b ist die Murray-Meßbrücke mit ihrem Abgleichpotentiometer P und dem Nullinstrument N gezeigt. Die Meßspannung wird von einer Meßspannungsquelle Um geliefert, die im Beispiel als Batterie angedeutet ist. Für die Messung größerer Kabellängen mit hohen Aderwiderständen oder für die Messung großer Fehlerwiderstände /?Fkann die Meßspannungsquelle Um durch eine zusätzliche Spannungsquelle Uz e^rgänzt werden, wie im Beispiel dargestellt. Der negative Pol der Meßspannungsquelle Um liegt über eine Schaltung zur Spannungsstabiliuicrung am Schleifer des Abgleichpotentiometers P. der positive Pol liegt an Erde E und somit am erdseitigen Ende des Fehlerwiderstandes RF. Der Weg des Meßstromes vom positiven Pol der Meßspannungsquelle über die Erde E, den Fehlerwiderstand RF, über die Meßschaltung, den Schleifer des Potentiometers P zum Kollektor C des Längstransistors T, dessen Emitter E, den Begrenzungswiderstand R 2, den Operationsverstärker V zum negativen Pol der Spannungsquelle ist außerhalb der Meßschaltung durch einen verstärkten Linienzug gekennzeichnet. Vom Kollektor C des Transistors T wird eine Gegenkopplungsspannung abgegriffen und über das /?C-Glied aus dem Widerstand R 1 und dem Kondensator Cl an den invertierenden Eingang des Verstärkers V geführt.

Es ist nun erkennbar, daß zwei auf den Kabeladern a und b induzierte, gleich große Spannungen bei direktem Anschluß des Abgleichpotentiometers P an die Meßspannungsquelle Um durch die Brückenschaltung mit verschiedenen Widerständen belastet werden, wodurch am Nullinstrument N beträchtliche Spannungsdifferenzen von mehreren Volt auftreten können. Sie können das Meßergebnis erheblich verfälschen und in vielen Fällen eine Messung völlig unmöglich machen. Die gezeigte Stabilisierungsschaltung aus dem Transistor T und dem Verstärker V simuliert nun, ihrem Zweck entsprechend, einen niedrigen Innenwiderstand der Spannungsquelle Um für Gleichstrom, stellt jedoch für Wechselstrom oberhalb einer durch das /?C-Glied R 1, CX bestimmten Grenzfrequenz einen gegenüber allen Widerständen in der Meßschaltung sehr hohen Widerstand dar. Damit ist das zu messende Aderpaar symmetrisch abgeschlossen, eine Umwandlung der auf den Adern vorhandenen Gleichtaktspannung in eine Gegentaktspannung und damit eine Verfälschung des Meßergebnisses wird weitgehend vermieden.

Eine weitere Meßunsicherheit ergibt sich dadurch, daß die Größe des Fehlerwiderstandes RFskh während der Messung verändern kann. Es ist daher nützlich. während der Fehlerortung den Wert des Fehlerwiderstandes zu beobachten. In der in der Figur dargestellten

Schaltung ist der Meßstrom durch die Verwendung einer konstanten Meßspannung dem Fehlerwiderstand RF umgekehrt proportional. Eine beispielsweise am Begrenzungswiderstand R 2 abgegriffene Spannung könnte daher als Maß für den Fehlerwiderstand verwendet werden. Da sich der Wert des Fehlerwiderstandes aber während einer Fehlerortung über mehrere Zehnerpotenzen ändern kann, wäre eine solche Beobachtung nur bei einer logarithmischen Anzeige des Fehlerwiderstandes ohne Schwierigkeiten möglich. .-Jun ist allgemein bekannt, daß die Spannung zwischen Basis ß und Emitter E eines Transistors T in Basisschaltung dem Logarithmus des über Kollektor C und Emitter E fließenden Stromes ist. Wird also in der dargestellten Schaltung die Basis-Emitter-Spannung des Transistors rdurch das Anzeigeinstrument /gemessen, ergibt sich aus der Anzeige bei entsprechender Skaleneichung eine Darstellung des Fehlerwiderstandes RF in einem für die Messung besonders nützlichen logarithmischen Maßstab. In der Praxis wird man die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Tuber einen Impedanzwandler und einen Meßverstärker zur Anzeige bringen. Wird für die Impedanzwandlung ein dem Transistor T gleicher, in der Figur nicht dargestellter weiterer Transistor verwendet, der thermisch mit dem Transistor Γ so verbunden ist, daß er die gleiche Temperatur annimmt wie dieser, ergibt sich damit die Möglichkeit, die Abhängigkeit des Anzeigewertes von der Temperatur des Transistors T zu kompensieren. Für diesen Zweck eignen sich besonders im Handel befindliche Anordnungen mit zwei gleichen Transistoren in einem Gehäuse. Auf eine Darstellung der Schaltungseinzelheiten für die geschilderte Aufbereitung der Meßspannung wurde verzichtet, da sie an sich bekannt sein dürfte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Vermeidung von Störspannungen bei Messungen mit Gleichstrom-Murray-Brückenschaltungen an Kabeln, mit einer spannungsstabilisierten Meßspannungsquelle, d a durch gekennzeichnet, daß die Stabilisierung der Meßspannungsquelle (Um) mit geringem Innenwiderstand für Gleichspannung, aber hohem Innenwiderstand für Wechselspannung ausgeführt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierung der Meßspannungsquelle (Um)über eine Integratorschaltung mit einem Längstransistor (T) und einem gegengekoppelten Operationsverstärker (V) erfolgt und daß die tntegratorschaltung durch ein RC-G\\ed (Ri, C1) zwischen dem Kollektor (C) des Transistors (T) und dem invertierenden Eingang (-) des Verstärkers (V) derart frequenzabhängig geschaltet wird, daß die Stabilisierung für Gleichspannung voll wirksam ist, für Wechselspannungen oberhalb der durch das RC-G\ied (Ri, Ci) bestimmten Grenzfrequenz aber aussetzt.