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Gerät für Isolationsmessungen mittels Funkenstrecke. Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Messen der dielektrischen Festigkeit von ü1, Papier,
Fiber, Porzellan und anderen Isolationsstoffen. Isolationsmessungen mittels Funkenstrecken
vorzunehmen, ist an sich bekannt. Man hat hier bislang zwei Wege beschritten. Der
eine Weg ist, die Funkenstrecke konstant zu lassen und die Spannung zu verändern,
und der andere Weg ist, die Spannung konstant zu halten und dafür die Funkenstrecke
zu verändern. Die Erfindung besteht nun darin, daß zwei Funkenstrecken parallel
geschaltet werden und daß die eine als Versuchsfunkenstrecke unveränderlich ist,
während die zweite als NTeßfunkenstrecke veränderlich gemacht wird. Ein Ausführungsbeispiel
ist auf der Zeichnung dargestellt.
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Abb. i zeigt das Gerät von oben gesehen. Abb. 2 bringt die Anordnung
in schematischer Darstellung.
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Das ganze Gerät ist in einen Kasten bzw. auf eine Platte i aufgebaut.
Zur. Stromerzeugung dienen ein Induktor a und eine Akkumulatorenbatterie 5o. Die
primäre und sekundäre
Wicklung des Induktors 2 sowie der aIl-#emein
bekannte, mit der primären jVicklung verbundene Unterbrecher ist auf der Zeichnung
nicht dargestellt. Bei 5 ist die Akkumulatorenbatterie anzuschließen. Wie die Schaltung
zur primären Wicklung und zum Unterbrecher vorzunehmen ist, dürfte allgemein bekannt
sein. Die Enden der sekunsdären Wicklung des Induktors 2 sind mit 3 und 4 bezeichnet.
Zum Messen der Stromstärke und Spannung irn Primärstromkreis sind ein Amperemeter
6 und ein Voltmeter 7 mit den zugehörigen Schaltern 8, 9 vorgesehen.
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Auf der Grundplatte i sind zwei Lager io und i i befestigt, zwischen
welchen zwei zylindrische Stangen 12 gehalten werden. Auf den Stangen 12 ist ein
Block 13 verschiebbar. Das Lager io trägt den aus irgendeinem Isolationsmaterial,
z. B. aus Glas, gefertigten Ständer 14, auf welchem eine metallische Kappe 15 befestigt
ist. In der Kappe 15 ist die. Stange 16 der einen Kugelelektrode 17 verstellbar.
Die andere Kugelelektrode 18 ist mit einer Stange i9 in der Kappe 2o des auf dem
beweglichen Block 13 sitzenden, aus Isolationsmaterial hergestellten Ständers 2
1 befestigt. Die an den Kappen 15, 2o vorgesehenen Klemmen '22, 23 dienen zum Amschluß
der von den Hochspannungsklee I.-men 3, 4 kommenden Leitungen 24, 25 (v,-,-i.
Abb. i).
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Durch Verschiebung des Blocks i3 kann die Weite der .Funkenstrecke
(Kugelelektroden 17, 18) verändert werden; hierzu dient die zwischen den Lagern
io, i i gehaltenen Schraubenspindel 26, die am einen Ende mit einem Handrad 27 versehen
ist.
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Am Block 13 ist eine Spindel 28 mit einer Seilscheibe 29 befestigt.
Ein Kabel 3o, dessen eines Ende festliegen muß, ist um diese Seilscheibe 29 herum
und weiter über Seilscheiben 31, 32, 33 mit dem anderen Ende bis zu einem Zeiger
34 geführt. Der Zeiger, der einerseits mit dem Seil 3o verbunden ist, ist andererseits
mit einer Feder 35 verbunden. Die Änderungen der Funkenstrecke 17, 18 können jetzt
durch die Zeigerstellungen bestimmt werden. Der Zeiger 34 wird über eine Skala 36
bewegt, die z. B. so geeicht ist (durch Versuche,, daß die Durchschlagss-pannung
jeweils direkt auf ihr abgelesen werden kann. Von Zeit zu Zeit muß nachgeprüft werden,
ob der Zeiger genau auf Null über der Skala steht, wenn die Elektroden 17, 18 so
dicht aneinandergerückt sind, daß Kontakt zwischen ihnen vorhanden ist. Sollte der
Zeiger über Null stehen, noch bevor sich die Elektroden 17, 18 unmittelbar berühren,
so wird ein Nachstellen derselben notwendig. Das geschieht durch Verstellung der
Stangen 16, 19 in ihren Kappen 15, 2o. Soll z. B. die dielektrische Festigkeit eines
Isolationsmittels untersucht werden, so nimmt man die transparente. zur Aufnahme
des zu untersuchenden Stoffes dienende Zelle 37 und setzt sie in eine besondere
Vertiefung der Grundplatte i ein. Die Zelle wird oben mit einem aus Isolationsmaterial
hergestellten Deckel 38 abgeschlossen. Die Versuchselektroden 39 und .1o sitzen
an Stangen 41 o. dgl. und müssen natürlich im öl untertauchen. Die Stangen 41 gehen
durch den Deckel hindurch und sind bei 42, 43 mit den von den Elektroden 17, 18
kommenden Leitungen 46, 47 verbunden (Abb.2). Die Versuchsfunkenstrecke 39, 4o ist
der Meßfunkenstrecke 17, 18 (Abb. 2) parallel geschaltet. Die eine Elektrode der
Versuchsfunkenstrecke wird man vorteilhaft verstellbar machen. Hier z. B. ist die
Elektrode 39, die in die Haltestange 41 eingeschraubt ist. Die Mutter 48 dient zur
Sicherung.
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Das Gerät arbeitet nun wie folgt: Ist von dem zu untersuchenden öl
eine hinreichende Menge in die Zelle 37 eingefüllt und die Gleichstromquelle, z.
B. ein Akkumulator 5o, an die Klemmen 5 angeschaltet, so wird der Induktor durch
Umlegen des Schalters 8 eingeschaltet. Die Elektroden 17, 18 der Meßfunkenstrecke
müssen zunächst dicht nebeneinander stehen, so daß vorerst der Funkenübergang an
dieser Meßfunkenstrecke stattfinden muß. Das Rad 27 wird nun langsam gedreht, bis
die Meßfunkenstrecke # so weit auseinandergezogen worden ist, .daß der Funkenübergang
nicht mehr an der Meßfunkenstrecke, sondern an der Versuchsfunkenstrecke vor sich
geht. Die im gleichen Augenblick gegebene Stellung des Zeigers 34 läßt nun die Durchschlagsspannung
auf der zugehörigen Skala 36 unmittelbar ablesen. Um die Wirkungsweise richtig zu
verstehen, vergleiche man die Meßfunkenstrecke 17, 18 mit den Klemmen einer Lichtmaschine
und die Versuchsfunkenstrecke 391 40 mit dem der Lichtmaschine angeschlossenen Lichtleitungsnetz.
Solange die Klemmen der Lichtleitungsmaschine kurzgeschlossen sind, wird das Netz
ohne Strom sein. Solange also die Kugelelektroden 17, 18 zu Beginn einer Messung
sich berühren, ist es ganz ausgeschlossen, daß ein Strom in die Leitungen 46, 47
gelangt und irgendein Funkenübergang an der Versuchsfunkenstrecke möglich ist. Vergrößert
man den Kurz,'-schlußwiderstand an den Klemmen der Lichtleitungsmaschine, so wird
das Netz mit größer werdendem Kurzschlußwiderstand mehr und mehr Strom erhalten.
Das gleiche gilt für die Meßfunkenstrecke, an deren Elektroden sich die Spannung
mehr und mehr steigern wird, je- mehr der Kurzschlußwiderstand, also
die
Weite der Funkenstrecke zwischen den Elektroden 17, 18 vergrößert wird. Natürlich
ist es selbstverständlich, daß man durch Veränderung der 1Ießfunkenstrecke niemals
eine höhere Spannung an der Versuchsfunkenstrecke erzielen kann als bei vollständig
offenem Stromkreis der Sekundärwicklung des Induktors. Aus diesem Grunde muß das
Meßgerät eine Induktionsspule bekommen, deren Spannung wenigstens so hoch ist, um
das in der Versuchsstrecke liegende -Material zu durchschlagen. Die Meßfunkenstrecke
wirkt gewissermaßen als Drossel bzw. als veränderlicher Kurzschlußwiderstand. Die
Versuche werden stets mit maximaler Drosselung, d. h. mit kleinster Meßfunkenstrecke,
begonnen. Die Drosselung wird dann allmählich durch Vergrößerung der Meßfunkenstrecke
reduziert, bis das Potential schließlich so weit ansteigt, daß ein in der Versuchsfunkenstrecke
liegendes Isolationsmaterial durchschlagen wird.
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Der beim Durchschlagen des zwischen der Versuchsfunkenstrecke befindlichen
Isolationsstoffes fließende Strom kann bei diesem Gerät eher mit .einem gleichgerichteten
Strom versehen werden. Jedenfalls wird es sich nicht um einen rein sinusförmig verlaufenden
Strom handeln. Die Schwingungsamplitude ist oberhalb der Nullinie erheblich größer
als unterhalb der Nullinie. Andererseits ist die Schwingungsdauer oberhalb der Nullinie
wesentlich kleiner als unterhalb der Nullinie. Daß ein solcher Strom nun nicht genau
so wie ein rein sinusförmiger Strom auf den Isolationsstoff einwirken wird, ist
ganz selbstverständlich. Damit der vom Induktor gelieferte Strom aber beim Durchschlagen
des Isolationsstoffes einen wenigstens angenähert Sinusförmigen Verlauf zeigt, wird
ein Kondensator 4.9 zu beiden Funkenstrecken parallel geschaltet. Dieser Kondensator
reduziert die positive Amplitude und verlängert gleichzeitig ihre Schwingungsdauer,
so daß die auf der Skala angezeigte Durchschlagsspannung im wesentlichen mit der
Durchschlagsspannung für rein sinusförmig verlaufenden Wechselstrom übereinstimmt.
Die Skala kann nun auf die quadratischen Mittelwerte hochgespannter Wechselströme
geeicht werden. Andernfalls wäre der Meßwert mit einem bestimmten Faktor zu korrigieren,
d. h. daß der Wert für die; Durchschlagsspannung bei einem rein Sinusförmig verlaufenden
Strom gleich X ist, während der Wert für die Durchschlagsspannung bei einem Strom,
so wie ihn der Induktor ohne Parallelschaltung des Kondensators - liefert, mit dem
Faktor N zu korrigieren wäre, also X -,' N betragen würde. Das Gerät
kann konstruktiv vielleicht an der einen oder anderen Stelle noch abgeändert werden.
So -könnten z. B. an Stelle der Kugelelektroden 17, r S N adelelektroden verwendet
werden, allerdings wäre in solchem Falle gleich eine entsprechende Umeichung der
Skala vorzunehmen, da sich die Verhältnisse zwischen Spannung und Funkenstreckenweite
mit der Art der Elektroden ändern. Die Skala wird man vorteilhaft in Volts eichen,
andernfalls eine entsprechende Umrechnung mit Hilfe festliegender Tabellen vorgenommen
werden müßte. Die Versuchselektroden können ebenfalls verschiedene Formen annehmen,
was hauptsächlich von der Art des zu untersuchenden Materials abhängig ist. Die
Elektroden an der Versuchsfunkenstrecke können z. B. scheibenförmig, nadelförmig
usw. ausgeführt werden. Scheibenförmige Elektroden sind insbesondere für die Untersuchung
fester Isolationsstoffe geeignet. Zuletzt sei darauf hingewiesen, daß die Zeigerverschiebung
nicht unbedingt durch Seilzug und Feder bewirkt werden braucht. Gleich gut könnte
eine Schraubenspindel, eine Schnecke o. dgl. verwendet werden. Statt des Induktors
wäre es auch möglich, einen Wechselstromerzeuger mit oder ohne Transformator zu
verwenden.