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Schaltung zum Messen von elektrischen Isolations- und Kapazitätswerten
elektrischer Leitungsgebilde Es ist bereits eine Schaltung für elektrische Meßgeräte
bekanntgeworden, bei der äußere Störeinldüsse dadurch beseitigt werden, daß die
Wicklungen des mit zwei oder mehr Wicklungen versehenen Meßwerkes an verschiedene
Teile der zu untersuchenden Einrichtung oder Anlage derart angeschlossen sind, daß
sich die Störwirkungen auf das Meßwerk aufheben. Es handelt sich dabei wm Störungen,
die annähernd gleichartig sind, oder um Störströme von gleichartiger Kurvenform,
die auf das Meßwerk zur Einwirkung gelangen.
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Für Kabelmessungen wurde die bekannte Schaltung in der Weise ausgebildet,
daß die eine der an verschiedene Eabeladern angeschlossenen Meßwicklungen über die
Meßstromquelle, die andere in entgegengesetzter Schaltung über einen regelbaren
Widerstand an Erde gelegt ist.
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Wie sich bei der Betrachtung dieser Schaltung ohne weiteres ergibt,
liegt zwischen den beiden Wicklungen (Rähmchenhälften) die volle Meßbatteriespannung,
die in den meisten Fällen zwischen Ioo und 200 Volt beträgt.
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Ohne besondere Vorsichtsmaßregeln wird also auch bei offenen Klemmen
schon der Isoiationsstrom, der von einer Rähmchenhälfte zur anderen fließt, gemessen.
Zwr Beseitigung dieses Fehlers, der unter Umständen das Meßresultat merklich verfälscht,
könnte man als Abhilfe je einen Schirm an beiden Systemhälften anbringen. Diese
beiden voneinander isolierten Schirme würden aber erst dann eine sichere Unterdrückung
von Kriechströmen bewirken, wenn sie die Wicklungen vollständig umgeben. Durch solche
Schirmhüllen würde aber das Gewicht des Meßwerkes vermehrt und damit die Empfindlichkeit
herabgesetzt.
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Als weitere Fehlerquelle kommen noch bei der benannten Anordnung
kapazitive Wirkungen hinzu, die Ablenkungen des hochempfindlichen Galvanometers
bewirken.
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Ein bedeutsamer technischer Fortschritt bei der Messung von elektrischen
Isolations- und Kapazitätswerten elektrischer Leitungsgebilde, in denen Störspannungen
auftreten, insbesondere also bei der Bestimmung von Einszelwerten elektrisclier
Kabel, Freileitungen und Geräte, wird dadurch erzielt, daß man die Schwankungen
in der Meßgerätanzeige durch eine Schaltung beseitigt, bei welcher die Meßstromquelle
nicht mehr zwischen den beiden Rähmchenhälften liegt. Die Erfindung betrifft somit
eine Schaltung zum Messen von elektrischen Isolations- und Kapazitätswerten elektrischer
Leitungsgebilde, in denen Störspannungen auftreten, mittels eines zwei gleichartige
Wicklungen enthaltenden Meßgeräts, dessen eine Wicklung an den zu messenden Leiter
und dessen andere Wicklung an einen von der Störspannung in gleicher Weise be. einflußten
anderen Leiter derart angeschlossen ist, daß sich die Störwirkungen auf das Meßgerät
aufheben, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei Endpunkte der Wicklungen
des Meßgeräts direkt miteinander verbunden sind, daß der andere Endpunkt der einen
Wicklung unter Zwischenschaltung der von Erde isoliert aufgestellten Meßstromquelle
an den einen Leiter, der andere Endpunkt der anderen Wicklung, gegebenenfalls über
einen regelbaren Widerstand, an den anderen Leiter angeschlossen ist und daß der
gemeinsame Punkt der beiden Wicklungen an Erde gelegt werden kann.
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Die erfindungsgemäße Schaltung ist in der Zeichnung dargestellt.
in dem Beispiel der Fig. I ist als wichtigster Anwendungsfall die Messung der Isolationswerte
an einem von äußeren Störungen beeinflußten Kabeladerpaar dargestellt. Es bedeuten
a und b die beiden gestörten Adern, 1 und 2 die beiden gleichartigen Wicklungen
des Meßgerätes, deren gemeinsamer Punkt geerdet werden kann; U ist die von Erde
isoliert aufgestellte Meßstromquelle; ra ist ein zur Nachbildung des inneren Widerstandes
der Batterie dienender veränderlicher Ausgleichswiderstand; w1e und w2e bedeuten
die Isolationswiderstände gegen Erde, w12 den Isolationswiderstand der beiden Adern
gegeneinander. Es ergibt sich aus der Zeichnung ohne weiteres, daß durch diese Schaltanordnung
die Gefahr einer Fälschung des Meßergebnisses durch Kriechströme ausgeschaltet ist,
da die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Wicklungen 1 und 2, den Rähmchenhälften,
beseitigt ist.
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Es empfiehlt sich, an U eine Abschirmung derart anzubringen, daß
-Äbleitunesströme der Meßstromquelle gegen Erde, die sich als Fehlablenkung des
Anzeigegeräts auswirken wiirden, für die Messung wirkungslos werden.
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Da die beiden Rähmchenhälften I und 2 am gleichen Potential liegen,
ergibt sich als weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Schaltung, daß elektrostatische
Kraftwirkungen nicht auftreten können, während sich diese Krafiwirkungen bei der
erwähnten bekannten Schaltung, insbesondere dann, wem mit höheren Battetiespannungen
und empfindlicheren Meßgeräten gearbeitet wird, de Drehmomenten des Meßwerkes überlagern.
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Zu Beginn einer Meßreihe wird nach der Schaltung in Fig. I ein Ausschlag
gewonnen, der dem Wert - 1 + 0,5 proportional ist. w12 w1e Da der Wert wie im Ergebnis
nicht vorkommt, ist die Anordnung meßunsymmetrisch durch die über den geschlossenen
Erdungsschalter bestehende Verbindung des gemeinsamen Punktes der Wicklungen mit
der Erde, der andererseits die Anordnung gegen Störungen symmetriert.
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Zur Gewinnung einer weiteren Gleichung werden nach Fig. 2 die Adern
und b vertauscht angeschlossen, so daß ein Ausschlag 0,5 proportional 1/w12 + entsteht.
Das bew2e züglich der Fig. I über die Meßunsymmetrie Gesagte gilt sinngemäß auch
bei der Schaltung nach Fig. 2.
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Die dritte Gleichung wird durch eine Messung nach Fig. 3 erhalten,
wobei der Aus-1 schlag proportional 1/w12 + ist. Der w1e + w2e Erdungsschalter ist
dabei geöffnet, so daß mangels einer Verbindung mit der Erde sowolil Meß- als auch
Störsymmetrie herrscht.
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Die Proportionalitätskonstante, die den Zusammenhang zwischen den
Widerstandswerten und den Ausschlägen gibt, wird in bekannter Weise durch Ersetzen
des zu prüfenden Wider. standes durch einen Eichwiderstand erhalten (Fig. 4). Die
Anordnungen nach den Fig. 1 bis 3 sind auch für Kapazitätsmessungen anwendbar, wobei
die Teilkapazitäten C1e, C2e und C1 durch Ausschlagmessungen erhalten werden, Die
Fig. I bis 4 dienen nur zur grundsätzlichen Übersicht, Die bei solchen Meßan ordnungen
üblichen Meß-, Kurzschluß- und Dämpfungstasten, Empfindlichkeitsregler und Umschalter
sind nicht eingezeichnet.