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Verfahren und Einrichtung zur kontaktlosen Feststellung der Spannungs-und Strom- verhältnisse sowie von Fehlerstellen in elektrischen Leitungen
Die Untersuchung von Leitungen auf Span- nungs-und Stromführung sowie auf Fehlerstellen begegnet vielfach grossen Schwierigkeiten, sofern vermieden werden soll, bei dieser Unter-
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diesen Fällen hat also die Untersuchung ohne
Herstellung eines Kontaktes mit der zu prüfenden
Leitung zu erfolgen.
Die kontaktlose Feststellung des in einer
Leitung fliessenden Wechselstromes mittels des
Induktionsstromes, der in einer an die Wechsel- stromleitung angelegten Prüfspule entsteht, ist bereits bekannt, desgleichen die Verwendung eines Telephons zur akustischen Anzeige dieses
Induktionsstromes. Verfahren und Einrichtungen, die den Nachweis des in einer Leitung fliessenden Gleichstromes mittels Induktion oder des Spannungszustandes einer Leitung, auch wenn in ihr kein Strom fliesst, kontaktlos ermöglichen, sind bisher nicht bekannt geworden.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird ohne Hilfsdrähte eine kontaktlose Untersuchung des Spannungszustandes einer Leitung, der sie durchfliessenden Gleich-oder Wechselströme und im Zusammenhang damit das Auffinden von Fehlerstellen unter Verwendung des erfindungsgemässen Prüfgerätes und eines Telephons ermöglicht.
Das Prüfgerät (Fig. 1) besteht aus einem U-förmigen Metallwinkel W, an dem einerseits die Metallhülse H und anderseits der unterteilte Eisenkern der hochohmigen Spule S angebracht ist. Im inneren Teil des Metallwinkels W sind die Steckerbuchsen Tl, T2 und T3, der Morsetaster M und die Metallplatte P untergebracht. Die Buchse Ti ist an den Metallwinkel W angeschlossen. Die Buchse T2 steht über den Ruhekontakt R des Tasters M (bei gedrücktem Taster über den Arbeitskontakt A) und den federnden Tasterhebel F durch einen durch H geführten, isolierten Draht mit dem Metallbügel B, und mit der Platte P sowie einem Wicklungsende der Spule S in leitender Verbindung. Die Buchse T. 3 ist mit dem zweiten Ende der Wicklung von S verbunden.
Bei der ersten Prüfungsart (induktive Prüfung) wird ein hochohmiges Telephon (Tel. ) an die
Buchsen T2 und Ta angeschlossen. In dieser
Schaltung dient das Gerät zur Feststellung des
Stromdurchganges durch Leitungen. Bei Wechsel- strom entsteht beim blossen Anlegen der Spule S an die zu untersuchende (isolierte) Leitung L durch Induktion im Telephon ein der Wechsel- stromfrequenz entsprechender Ton. Bei Doppelleitungen wird die Spule zwischen die beiden
Leitungen gebracht. Zur Feststellung von Gleichstrom wird die Spule S unter wiederholtem Tasterdrücken mehrmals rasch der Leitung genähert. Hiebei wird, falls die Leitung stromführend ist, im Telephon durch die unterbrochenen Induktionsströme ein Knacken hervorgerufen.
Die Empfindlichkeit dieses Verfahrens kann, sofern es sich um die Feststellung von Gleichströmen geringer Intensität handelt, in bekannter Weise durch eine Verstärkereinrichtung gesteigert werden. Zur Untersuchung von in grösserer Höhe, insbesondere auf Masten verlegten Leitungen wird die Spule S zweckmässig abgesondert vom Prüfgerät auf einer entsprechend langen Stange anzubringen sein.
Behufs Aufsuchung der Stelle eines Kurzschlusses oder Erdschlusses wird die Spule S entlang der Leitung verschoben, wobei das Telephon nur innerhalb der durch den Kurzbzw. Erdschluss gebildeten Stromschleife ansprechen wird, in Fig. 2 also im Leitungsteil C-D-G-K (Kurzschlussstelle), nicht aber in den Leitungsteilen D-und G-Z. Bei dieser Untersuchung wird als Stromquelle die durch Vorschaltung eines entsprechenden Widerstandes reduzierte Netzspannung oder ein durch eine Batterie betriebenes kleines (Summer-) Induktorium benützt.
Die erfindungsgemässe kapazitive Prüfung, d. i. die zweite Prüfungsart, wird folgendermassen durchgeführt : Das Telephon wird an die Buchsen Tl und T2 (Fig. 1 a) angeschaltet. Bei dieser Schaltung ist das eine Ende der Telephonwicklung über Ti, und die Hand und den Körper des Untersuchenden geerdet. Das zweite Ende der Wicklung ist mit dem Bügel B über
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den Taster M verbunden. Bei Anlegung von B an eine unter Spannung stehende isolierte Leitung wird durch kapazitive Übertragung (L-B in Fig. 1 a) das Telephon ansprechen, u. zw. bei einer Wechselspannung ohne weiteres, bei einer Gleichspannung jeweils bei Tasterdruck.
Wird die Hand ausser an W zugleich an die Metallplatte P angelegt, so wird durch die Hand ein Nebenschluss zur Telephonwicklung gebildet, dessen Grösse von der Berührungsfläche und vom Berührungsdruck-abhängt. Durch diesen Nebenschluss wird eine entsprechende Dämpfung einer zu hohen, die Prüfung störenden Lautstärke des Telephons erzielt. Die geerdete Metallhülse H dient zur Abschirmung gegen fremde Spannungsfelder.
Diese Anordnung eignet sich vor allem zum Auffinden der Stelle einer Leitungsunterbrechung. Zu diesem Zweck wird, wenn es sich um eine Doppelleitung handelt, eine der beiden Leitungen (a in Fig. 3) mit dem einen Ende der Sekundärspule des Induktoriums und das zweite Ende der Sekundärspule mit der zweiten Leitung b und der Erde verbunden. Falls kein Induktorium verwendet, sondern die Netzspannung zur Untersuchung benützt wird, ist eine der Leitungen b zu erden, sofern sie nicht ohnehin betriebsmässig geerdet ist.
Falls die Leitung a bei U unterbrochen ist, steht nur der Teil L-U der a-Leitung unter Spannung, erweist sich also bei Verschiebung des Bügels B entlang der Doppelleitung als"tönend", u. zw. bei Wechselspannung ohne weiters, bei Gleichspannung jeweils bei Tasterdruck, während der Teil U-N, wie auch die ganze geerdete
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Ist die geerdete Leitung unterbrochen (Fig. 4), so erweist sich die ganze a-Leitung als"tönend".
Die b-Leitung ist zwischen 0 und U"nicht- tönend", tönt aber zwischen U und O durch kapazitive Übertragung der Spannung der a-Leitung auf das Stück Ouzo der b-Leitung und von diesem auf das Prüfgerät.
Es zeigt sich also, dass immer auf der intakten Strecke der Doppelleitung bei der ein Leitungsdraht geerdet ist, der eine Draht tönt, der zweite nicht. Im Leitungsteil, der, wenn von der Spannungsquelle ausgegangen wird, nach der Unterbrechung liegt, tönt entweder keine der beiden Leitungen oder es tönen beide. Es kann so die Unterbrechungsstelle kontaktlos durch blosses Anlegen des Bügels an die isolierte Leitung eingegrenzt und genau bestimmt werden. Bei der Untersuchung von Einfachleitungen wird die Spannungsquelle einerseits mit der Leitung, anderseits mit der Erde verbunden.
Das erfindungsgemässe Prüfgerät eignet sich auch zur kontaktlosen Leiterbestimmung, wenn
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Leitungen eine bestimmte Leitung an einer beliebigen Stelle ermittelt werden soll. In diesem Fall wird am Leitungsanfang der betreffende Leitungsdraht mit dem einen Pol der Spannungsquelle verbunden, während alle anderen Leitungsdrähte und der zweite Pol der Spannungsquelle geerdet werden. Bei dieser Anordnung erweist sich nur der zu ermittelnde Draht als"tönend"und kann daher an jeder Stelle der gemeinsam geführten Leitungen aus einer Vielzahl von Drähten herausgefunden werden.
Zur Untersuchung von in grösserer Höhe verlegten Leitungen wird der Bügel B mit abgeschirmter Verbindungsleitung zweckmässig abgesondert vom Prüfgerät auf einer entsprechend langen Stange anzubringen sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur kontaktlosen Feststellung der Spannung-und Stromverhältnisse sowie von Fehlerstellen in elektrischen Leitungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung der zu untersuchenden Leitung entweder durch Anlegen einer Prüfelektrode mit abgeschirmter Verbindungsleitung kapazitiv oder, wie für die Prüfung von Wechselstromleitungen bekannt, mittels einer Prüfspule induktiv auf ein Telephon übertragen wird und bei der Prüfung von Gleichstromleitungen zur Erreichung der akustischen Anzeige eine periodische Unterbrechung des Telephonkreises durch einen Taster oder sonstigen Unterbrecher erfolgt, wobei die Prüfspule im Falle der induktiven Leitungsprüfung im elektromagnetischen Feld der Leitung bewegt wird.
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Method and device for the contactless determination of the voltage and current conditions as well as faults in electrical lines
The examination of lines for voltage and current conduction as well as for faults often encounters great difficulties, if this is to be avoided.
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These cases have the investigation without
Establishing contact with the one to be tested
Management.
The contactless determination of the in one
Line flowing alternating current by means of the
Induction current, which arises in a test coil connected to the AC line, is already known, as is the use of a telephone for acoustic signaling of this
Induction current. Methods and devices that enable the detection of the direct current flowing in a line by means of induction or the voltage state of a line, even if no current flows in it, without contact, have not yet become known.
The inventive method enables a contactless examination of the voltage state of a line, the direct or alternating currents flowing through it and, in connection therewith, the finding of faults using the inventive test device and a telephone without auxiliary wires.
The testing device (Fig. 1) consists of a U-shaped metal bracket W, on which the metal sleeve H on the one hand and the divided iron core of the high-resistance coil S on the other hand is attached. The sockets T1, T2 and T3, the Morse code button M and the metal plate P are housed in the inner part of the metal bracket W. The socket Ti is connected to the metal bracket W. The socket T2 is connected to the break contact R of the button M (when the button is pressed via the make contact A) and the resilient button lever F through an insulated wire passed through H with the metal bracket B, and with the plate P and one winding end of the coil S in conductive connection. The socket T. 3 is connected to the second end of the winding of S.
For the first type of test (inductive test), a high-resistance telephone (Tel.) Is sent to the
Sockets T2 and Ta connected. In this
Circuit, the device is used to determine the
Current passage through lines. In the case of alternating current, when the coil S is simply applied to the (isolated) line L to be examined, induction in the telephone produces a tone corresponding to the alternating current frequency. With double wires, the coil is between the two
Lines brought. To determine direct current, the coil S is quickly approached the line several times by repeatedly pressing the button. If the line is live, the interrupted induction currents cause a cracking sound in the telephone.
The sensitivity of this method can be increased in a known manner by an amplifier device, provided that it is a matter of determining direct currents of low intensity. For the investigation of cables laid at a greater height, in particular on masts, the coil S is expediently to be attached separately from the test device on a correspondingly long rod.
In order to find the location of a short circuit or earth fault, the coil S is shifted along the line, with the telephone only within the range caused by the short or Earth fault formed current loop will respond, in Fig. 2 so in the line part C-D-G-K (short-circuit point), but not in the line parts D- and G-Z. In this investigation, the mains voltage, reduced by connecting an appropriate resistor, or a small (buzzer) inductor operated by a battery is used as the power source.
The capacitive test according to the invention, d. i. the second type of test is carried out as follows: The telephone is connected to the sockets T1 and T2 (Fig. 1 a). In this circuit, one end of the telephone winding is connected to Ti, and the examiner's hand and body are grounded. The second end of the coil is over with the bracket B.
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connected to the M button. When B is applied to a live isolated line, capacitive transmission (L-B in Fig. 1 a) will respond to the telephone, u. between with an alternating voltage without further ado, with a direct voltage each time the button is pressed.
If the hand is placed on the metal plate P at the same time as at W, the hand forms a shunt to the telephone winding, the size of which depends on the contact surface and the contact pressure. This shunt results in a corresponding attenuation of an excessively high volume of the telephone which interferes with the test. The grounded metal sleeve H serves to shield against external voltage fields.
This arrangement is particularly suitable for finding the point of a line break. For this purpose, if it is a double line, one of the two lines (a in Fig. 3) is connected to one end of the secondary coil of the inductor and the second end of the secondary coil to the second line b and earth. If no inductor is used, but the mains voltage is used for the investigation, one of the lines b must be earthed, provided that it is not earthed in any case.
If the line a is interrupted at U, only the part L-U of the a line is under voltage, so it turns out to be "sounding" when the bracket B is moved along the double line, u. with alternating voltage without further notice, with direct voltage each time the button is pressed, while the part U-N as well as the whole earthed part
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If the earthed line is interrupted (Fig. 4), the entire a-line turns out to be "sounding".
The b-line is "non-sounding" between 0 and U, but sounds between U and O by capacitive transfer of the voltage of the a-line to the ouzo section of the b-line and from this to the test device.
It can therefore be seen that always on the intact stretch of the double line in which one line wire is grounded, one wire sounds, the second one not. In the part of the line which, if the voltage source is assumed, lies after the interruption, either neither of the two lines sounds or both lines sound. The interruption point can thus be delimited and precisely determined without contact by simply placing the bracket on the insulated line. When examining single lines, the voltage source is connected to the line on the one hand and to earth on the other.
The test device according to the invention is also suitable for contactless conductor determination if
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Lines a certain line should be determined at any point. In this case, the lead wire in question is connected to one pole of the voltage source at the start of the line, while all other lead wires and the second pole of the voltage source are grounded. With this arrangement, only the wire to be determined turns out to be "sounding" and can therefore be identified from a large number of wires at any point on the common lines.
In order to examine lines laid at a greater height, bracket B with a shielded connecting line should be attached to a suitably long rod separately from the test device.
PATENT CLAIMS:
1. A method for the contactless determination of the voltage and current ratios and of faults in electrical lines, characterized in that the voltage of the line to be examined is either capacitive by applying a test electrode with a shielded connecting line or, as known for testing AC lines, by means of a test coil is transmitted inductively to a telephone and when testing direct current lines to achieve the acoustic signal, a periodic interruption of the telephone circuit is carried out by a button or other breaker, the test coil being moved in the electromagnetic field of the line in the case of inductive line testing.