DE717344C - Schaltung zur Messung grosser Isolationswiderstaende, bei der der Spannungsabfall an dem Messwiderstand dem Gitter einer Hochvakuumroehre zugefuehrt wird - Google Patents

Description

• Schaltung zur Messung großer Isolationswiderstände, bei der der Spannungsabfall an dem Meßwiderstand dem Gitter einer Hochvakuumröhre zugeführt wird Zur Messung großer Isolationswiderstände -ist bereits eine Schaltung bekannt, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau in der Fig. 1 der Zeichnung dargestellt ist. In dieser Schaltung liegen der zu messende Widerstand Rx mit den Klemmen a, b, ein Meßwiderstand Rg von bekannter Größe und ein Schutzwiderstand R3 in Reihenschaltung an einer geerdeten Gleichspannungsquelle E. Der Schutzwiderstand R3, der sehr klein gegenüber Rx und Rg ist, soll den Strom aus der Quelle E im Falle eines Erdschlusses auf einen zulässigen Wert, z.B. 10 mA, begrenzen. Der Spannungsabfall, den der die drei Widerstände durchfließende Strom an Rg hervorruft, wird dem Gitter einer Hochvakuumröhre V zugeführt, in deren Anodenkreis ein Anzeigeinstrument A gelegt ist. Da die Spannung an von on der Größe von Rx abhängig ist, stellt diese Spannung und damit auch der im Iiistru ment A angezeigte Wert des Anodenstromes ein Maß für die Größe von R, dar. Da Rg einen meist sehr hohen Widerstandswert (bis zu 10000 MQ) besitzt, wird als Röhren eine sog. Elektrometerröhre verwendet, bei der durch entsprechenden Aufbau für eine sehr hohe Isolation des Gitters gesorgt ist.
• Als Nachteil der bekannten Schaltung ist es zu bezeichnen, daß der Isolationswiderstand der am Gitter liegenden Teile, insbesondere der der Zuleitung vom Meßobjekt zum Gitter, die unter Umständen eine erllebliche Länge besitzen kann, sich nur schwer auf eine solche höhe bringen läßt, daß dieser dem hohen Gitterwiderstand Rg parallel liegende Widerstand keinen Einfluß auf den Meßbereich der Schaltung ausübt und keine Fälschung des Meßergebnisses herbeiführt, und zwar, was besonders störend ist, in dem Single. daß die Isolationswiderstände zu groß gemessen werden.
• Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird nun erfindungsgemäß um die am Gitter liegenden Teile ein Schirm gelegt und diesem Schinn mittels eines Hilfsspannungsteilers eine Spannung aufgedrückt, die der am Gitter der Hochvakummanzeigeröhre liegenden Spannung gleich ist.
• Die Erfindung sei an hand der Fig. 2 bis 4 der Zeichnung näher erläutert, von denen Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Schaltung nach der Erfindung und die Fig. 3 bzw. 4 das Ersatzschaltbild der Schaltung nach Fig. 2 darstellt, wenn das Meßobjekt ein einzelner Widerstand bzw. ein Teilwiderstand eines Kabels darstellt. In allen Figuren (einschließlich Fig. 1) sind die mit gleichen Bezugszeichen versehenen Teile identisch.
• Die Schaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der bereits erläuterten Schaltung nach Fig. 1 dadurch, daß ein metallischer Schirm S vorgeschen ist, der die am Gitter liegenden Teile, d.h. die Zuleitungen zu diesem voll Rx und Rg aus, und zweckmäßigerweise auch noch die mit dem Gitter verbundenen Enden dieser Widerstände umschließt. Zwischen die Erdklemme der Spannungsquelle E und die dem Gitter abgewandte Klemme ds Meßobjektes Rx ist ein aus der Reihenscllaltung zweier Ohmscher Widerstände R1 und R2 bestehender Spannungsteiler geschaltet. Die den Widerständen R1 und R2 gemeinsame Klemme c ist über eine Leitung t mit dem Schirm 8 leitend verbunden. Die Spannung an R2 wird dabei durch entsprechende Bemessung des Spannungsteilers gleich der Spannung an Rg gemacht.
• Die Wirkungsweise der Schaltung erkennt man am besten aus ihrem in Fig. 3 gezeigten Ersatzschaltbild. Iiierin stellt RF1 den störenden Widerstand der Ableitung von den Gitterzuleitungen zum Schirm S und RF2 den Isolationswiderstand des Schirmes gegen Erde dar. Da die Spannung an R2 gleich der an Rg gemacht wird, kaum, wie sich ohne weiteres übersehen läßt, über RFt kein Fehlerstrom fließen und die Spannung an Rg fälschen, so daß diese Spannung also ein einwandfreies Maß für Rx darstellt. Im Gegensatz hierzu ist dies bei der bisher üblichen Schaltung nach Fig. 1, wo RF1, wie oben bereits erwähnt wurde, direkt an Erde und damit paralle.l zu Rg liegt, grundsätzlich nicht gewährleistet.
• Die Widerstände R1 und R2 des Hilfsspannungsteilers können so niedrig gewählt werden, daß das Parallelschalten des Widerstandes RF2 keinen merklichen Einfluß hat; gegebenenfalls kann dieser Einfluß im übrigen @uch berücksichtigt werden.
• Die Gleichheit der Spannungen an Rg und R2 kann sehr einfach dadurch geprüft werden, daß RF1 mittels eines die Klemmen a und c verbindenden Schalters Sj kurzgeschlossen wird; Bei Spannungsgleichheit muß dann der Ausschlag im Anzeigeinstrument der Elektrometerröhre bei offenem und be schlossenem Schalter der gleiche sein. Selbstverständlich kann aber auch zur Prüfung der Spannungsgleichheit die Elektrometerröhre selbst umgeschaltet werden, d. 11. ihr Gitter einmal an die freie Klemme von Rg, daM andere Mal an die von R2 angelegt werden.
• Im übrigen kommt es auf eine genaue Übereinstimmung der beiden Spannungen nicht so sehr an. Beispielsweise wird bei einer Ahweichung der Spannungen voneinander um 1% der Einfluß von RF1 auf die Meßunsicherheit nur etwa 10% betragen wenn RF1 eine Größenordnung kleiner als Rg ist, während bei der bisherigen Anordnung der Widerstand Rx mit dem zehnfachen des richtigen Wertes gemessen werden würde.
• In vielen Fällen wird nun eine derartig weitgehende herabsetzung des Einflusses von R,1 gar nicht gefordert werden. Man kann dann eine Vereinfachung in der Bedienung des Gerätes nach der Erfindung dadurch erreichen, daß der Abgleich nicht für die einzelnen Meßobjekte jedesmal wieder neu durchgeführt wird, sondern nur einmal für einen bestimmten Widerstandswert des Meßobjektes, der beispielsweise der Mitte des Meßbereiches oder einem Grenzwert entspricht, für den die höchste Genauigkeit gefordert wird.
• Ferner kann der Hilfsspannungsteiler R1, R2 als Drehpotentiometer ausgebildet werden.
• Dieses kann in Teilstrichen der Skala des Anzeigeinstrumentes A geeicht werden. Stimmeil die Anzeige dieses Instrumentes und die Anzeige des Potentiometers überein, so sind die Spaltungen an Rg und R2 einander gleich, und das Meßresultat ist einwandfrei. Die .Anzeige des Instrumentes ist natürlich von der Einstellung des Potentiometers abhängig. Dies bringt nun aber den Vorteil mit sich, daß je nach der Stärke der Abhängigkeit ein Schluß auf die Größe von RF1 gezogen werden kann, so daß Fehlmessungen, die dadurch entstehen könnten, daß RF1 zu niederohmig geworden ist, vermieden werden (bei Kurzschluß von RF1 stimmen natürlich Anzeige und Potentiometereinstellung stets überein).
• Das Ersatzschaltbild nach Fig. 4 zeigt die Anwendung der Erfindung auf die Messung des Isolationswiderstandes zwischen den beiden. Adern a und b eines zweiadrigen Bleimantelkabels K. Der Bleimantel M ist mit Punkt c des Spannungsteilers verbunden. so daß der Isolationswiderstand R, der Ader a gegen den Mantel sich zu RF1 parallel legt und somit ebensowenig wie dieser Widerstand in das Meßergebnis eingeht. I)er Isolationswiderstand Rb der Ader b dagegen liegt parallel zu R1 und bewirkt unter Umständen eine kleine Änderung des Potentials des Punktes c, die jedoch durch Nachstellen des Spannungst,eilers leicht kompensiert werden kann. Die Spannung an Rg ist dann praktisch allein durch As bestimmt.
• Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß nur die außen an das Gitter angeschlossenen Teile geschirmt werden. Es kann unter Umständen vorteilhaft sein, den Schirm sinngemäß auch zur Ausschaltung des Einflusses des Isolationswiderstandes des Gitters selbst zu verwenden. Das kann beispielsweise bei der bekannten Elektrometerröhre dadurch geschehen, daß ein schirmender Ring außen auf ihrem Glaskolben aufgebracht wird. Dadurch wird nur der Einfluß der Oberflächenleitfähigkeit beseitigt. Soll auch die Leitfähigkeit des Glases ausgeschaltet werden, so muß natürlich der Schirm vakuumdicht eingeschmolzen werden.

Claims (5)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : I. Schaltung zur Messung großer Isolationswiderstände, bei der das Meßobjekt und ein Meßwiderstand von bekannter Größe in Reihe an einer Gleichspannungsquelle liegen und der Spannungsabfall an dem Meßwiderstand dem Gitter einer Hochvakuumanzeigeröhre (Elektrometerröhre) zugeführt wird, das eine sehr hohe Isolation aufweist, dadurch gekeanzeichnet, daß um die am Gitter liegenden Teile ein Schirm gelegt und diesem Schirm mittels eines Hilfsspannungsteilers (Rt, R2) eine Spannung aufgedrückt wird, die der am Gitter der Hochvakuumröhre liegendeii Spannung gleich ist.
2. 2. Schaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (S) die Zuleitung vom Meßobjekt (Ex) und Meßwiderstand (Rg) zum Gitter und zweckmäßigereise auch noch die mit diesem verbundenen Enden der beiden Widerstände umschließt.
3. 3. Schaltung zur Messung des Isolationswiderstandes zwischen den Adern eines zweiadrigen Bleiman.telkabels nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Bleimantel (M) mit dem Anzapfungspunkt (c) des Spannungsteilers verbunden ist.
4. 4. Verfahren zur Feststellen der Gleichheit des Potentials der mit dem Gitter verbundenen Klemme (a) des Meßwiderstandes (Rg) und der Anzapfungsklemme (c) des Spannungsteilers bei einer Schaltung nach Anspruch I bis 3, gekennzeichnet- durch abwechselndes Herstellen und Unterbrechen einer direkten Verbindung zweier I(lemmen mittels eines Schalters (S1), wobei beiPotentialgleichheit der Ausschlag im Anzeigeinstrument bei offenem und geschlossenem Schalter derselbe sein muß.
5. 5. Verfahren zum Feststellen der Gleichheit des Potentials der mit dem Gitter verbundenen Klemme (a) des Meßwiderstandes (Rg) und der Anzapfungsklemme c) des Spannungsteilers bei einer Schaltung nach Anspruch I bis 3, gekennzeichnet durch abwechselndes Anlegen des Gitters der Hochvakuumröhre an beide Iviemmen, wobei bei Potentialgleichheit in beiden Fällen der Ausschlag im Anzeigeinstrument der gleiche sein muß.