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Verfahren zur Ausführung von Messungen mit niederperiodigen Wechselströmen
oder pulsierenden Gleichströmen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausführung
von Messungen mit niederperiodigen Wechselströmen oder pulsierenden Gleichströmen,
bei dem das Meßergebnis mittels eines Gleichstromanzeigegerätes angezeigt wird,
insbesondere mittels eines hochempfindlichen Gleichstromgalvanometers, z. 13. Spiegelgalvanometers.
Um derartige Messungen ausführen zu können, war es bisher üblich, dem Gleichstromanzeigegerät
einen Gleichrichter vorzuschalten, um die sich als Meßresultat ergebenden Wechselspannungen
bzw.
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-ströme gleichzurichten und mittels eines Gleichstromanzeigegerätes
messen zu können. Eine derartige Anzeige des Meßergebnisses, die einen besonderen
Gleichrichter erfordert, hat aber die Nachteile, daß der Ausschlag des Zeigers des
Gleichstromanzeigegerätes stets nur nach einer Seite erfolgt, daß die einwandfreie
Festlegung des Meßresultats einen längeren Zeitaufwand erfordert und daß die Kontrolle
des Durchganges des Zeigers durch die Nullstellung fehlt.
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Gemäß der Erfindung wird eine schnellere und in vielen Fällen genauere
Festlegung des Meßresultates dadurch ermöglicht, daß das Gleichstromanzeigegerät
im Takte des niederperiodigen Wechselstromes bzw. pulsierenden Gleichstromes umgepolt
wird.
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Für die Ausführung der Messungen wird, wie es in solchen Fällen üblich
ist, zweckmäßig eine
Wheatstonesche Brückenschaltung verwendet.
Zur Umpolung des Gleichstromanzeigerätes dient vorteilhaft ein durch den nitederperiodigen
Wechselstrom bzw. pulsierenden Gleichstrom betätigtes Relais, dessen Kontakte die
Verbindungskontakte des Gl eiehstromanzeigegerätes mit den zugehörigen Punkten der
Meßschaltung bilden und bei Betätigung des Relais die Umpolung des Glseichstromanzeigegerätes
vornehmen.
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Das Meßverfahren nach der Erfindung kann mit Vorteil in solchen Fällen
angewendet werden, in denen das Meßobjekt in einem Stromkreis liegt, in welchem
die Messung fälschende Eigenspannungen auftreten bzw. deren Wilderstand sich in
kurzen Zeitabständen ändert. Ein solcher Fall liegt beispielsweise bei einem elektrischen
Kabel vor, in das an irgendeiner unbekannten Stelle infolge eines Kabelmantelfehlers
Wasser eingedrungen ist, das einen Kurzschluß bzw. Erdschluß der Adern herbeiführt.
Dann treten an dieser Fehlerstelle zwischen den metallischen Leitern und dem Bleimantel
bzw. Erde Elementbildungen auf, die schwankende Polarisationsspannungen zur Folge
haben. Auch der Erdungswiderstand zeigt kurzzeitig schwankende Werte.
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Die Ermittlung des Fehlerotes durch die üblichen Gleichstrommessungen
ist dann nicht möglich. Mit welchem Vorteil in einem derartigen Falle das Meßverfahren
gemäß der Erfindung anwendbar ist, wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert.
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In der Zeichnung sind a und b zwei Adern eines Fernmeldekabels von
der Länge 1, das in der Entfernung x vom MeßpUnkt infolge Wassereintritts eine Fehlerstelle
aufweist. An dem mit We bezeichneten Kurzsclil'ußwiderstand an der Fehlerstelle
werden durch Elementbildung sich zeitlich ändernde Polarisationsspannungen erzeugt,
die eine genaue Feststellung der Länge x mit Hilfe der bis her üblichen Fehlerortsmeßverfahren
nicht gestatten würden. Zur Ausführung von Messungen gemäß der Erfindung ist im
Meßzweig der 13-rückenschaltung, die in üblicher Weise die Brückenwiderstände w,
z.B. Widerstande von etwa 100 Ohm, den Vergleichswiderstand L (K) enthält, das Gleichstromanzeigegerät
G über die Kontakte r1 und r2 an die zugehörigen Eckpunkte der Brücke angeschlossen.
Diese Kontaktiert und r2, die zu den in einem besonderen Hilfskreis -liegenden Relais
R gehören, nehmen die gewünschte wechselweise Umpolung des Gleichstromanzeigegerätes
vor. Während der linke Eckpunkt der Brückenschaltung symmetrisch an die Mitte der
Gleichstrombatterie B1 angeschlossen ist, wird der rechte Eckpunkt über den ebenfalls
zum Relais R gehörigen Kontakt r3 wechselweise mit dem +-Pol und dem --Pol der Batterie
B1 verbunden. Der am Ende des Kabels angeordnete Schalter S gestattet die wahlweise
Ausführung von Leerlauf- und Kurzschluß messungen. In dem Hilfskreis liegt parallel
zum Relais R ein Kondensator C, der durch die Gleichstrombatterie B2 über Iden Widerstand
W aufgeladen wird. Der Kondensator C entlädt sich darauf iiber das Relais R, welches
auf diese Weise erregt wird bzw. anspricht und zu gleicher Zeit seine Kontakte r1,
r2, r3 und r4 betätigt. -Während sich der Kontakt r4 öffnet, was eine sofort anschließende
Abschaltung oder Batterie BS zur Folge hat, werden die Kontakte r1, r2 und r3 umgelegt.
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Nach vollendeter Entladung des Kondensators C über das Relais R fällt
dieses ab. Auf diese Weise werden das Relais und seine Kontakte in einem bestimmten
Takt betätigt, der von der Größe des Widerstan,des W, des Kondensators C und der
Induktivität des Relais R abhängig ist. Bei Verwendung eines an sich bekannten Umschalterrelais
kommt für den Widerstand W ein Wert in der Größenordnung von 5 bis 8 kQ und für
den Kondensator C ein Wert von etwa 50 uF in Frage. Man erhält dann einen pulsierenden
Gleichstrom, dessen Vorzeichen sich in der Sekunde etwa viermal ändert. Durch den
Kontakt r5 wird an den rechten Eckpunkt der Brückenschaltung ahwechselnd eine +-
und --Spannung gelegt, so daß infolge dieser kurzzeitig aufeinanderfolgenden Umpolung
die an der Fehlerstelle entstehende Polarisationsspannung neutralisilert wird. Nähere
Untersuchungen haben gezeigt, daß die angestrebte Neutralisierung der Polarisationsspannung
an der Fehlerstelle erst nach Ablauf einer gewissen Zeit eintritt, und zwar erst
nach mehreren Minuten. Um in derartigen Fällen Meßfehler auf jeden Fall zu vermeiden,
empfiehlt es sich, den niederperiodigen Wechselstrom bzw. pulsierenden Gleichstrom
vor Ausführung der Messung so lange, vorteillhaft etwa 10 Minuten oder länger, auf
die Fehlerstelle einwirken zu lassen, bis die an der Fehlerstelle vorhandene Eigenspannung
bzw. Polarisationsspannung neutralisiert ist. Durch die synchron erfolgende Umpolung
des Gleichstromanzeigegerätes G wird erreicht, daß an seinen Klemmen eine Gleichspannung
auftritt und das Gerät in bekannter Weise verwendet werden kann. Die Bestimmung
der Entfernung x zwischen der Fehlerstelle und dem Meßort erfolgt in an sich bekannter
Weise durch Ermittlung des Widerstandes bei geschlossenem und geöffnetem Schalter
S, d. h. durch Kurzschluß- und Leerlaufmessung, worauf auf Grund der gemessenen
Werte die Entfernung rechnerisch ermittelt wird. Zur Erhöhung der Genauigkeit wird
man eine Korrektur berücksichtigen, die die Änderung des Fehlerwiderstandes we durch
den bei Leerlauf und Kurzschluß veränderten Stromdurchgang erfaßt.
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Die Ausführung der Messungen mit pulsierenden Gleichströmen mit Hilfe
des in der Zeichnung beispielsweise dargestellten Hilfsstromkreises hat den Vorteil,
daß für die Messungen ausschließlich Gleichstromquellen benutzt werden können, so
daß das Meßverfahren unabhängig von irgendwelchen Wechselstromanschlüssen mit Hilfe
transportabler Meß einrichtungen durchgeführt werden kann. Das Verfahren bzw. die
Einrichtung ist auch zur Ausführung anderer Messungen anwendbar, z.B. zur Ausführung
von Scheinwiderstands- bzw. Wellenwiderstandsmessungen in Fernmeldeleitungen bei
selr
niedrigen Frequenzen, z.r,. bei Frequenzen unter 50 Hz. Selbstverständlich ist das
Meßverfahren auch bei Ausführungs von solchen Messungen anwendbar, bei denen in
bekannter Weise mit Stro- und Spannungsmessungen, oder mit Substitutionsmethoden
gearbeitet wird.