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Prüfgerät für Schutzmassnahmen in elektrischen Anlagen
Die Erfindung betrifft ein Prüfgerät für Schutzmassnahmen in elektrischen Anlagen mit einem in ein
Gehäuse eingebauten Messwerk mit einem einzigen Schalter für die Belastungsprüfung und einer mit die- sem Gehäuse verbundenen Prüfspitze, das nicht nur die Bestimmung des inneren Widerstandes eines Strom- versorgungsnetzes mit Hilfe eines Netzbelastungswiderstandes erlaubt, der das Netz kurzzeitig belastet und damit zu einer Spannungsabsenkung führt, wobei die Differenz der Spannungen des Netzes im bela- steten und im unbelasteten Zustand ein Kriterium für den Netzinnenwiderstand ist, sondern auch Prüfun- gen von Fehlerstrom- und Fehlerspannungs-Schutzschaltern, Messungen von Spannungen, Isolationsmes- sungen mit Hilfe der Netzspannung,
Messungen des Bodenwiderstandes und Widerstandsmessungen mittels einer eingebauten Stromquelle auszuführen gestattet.
Es sind verschiedene Geräte bekannt, mit denen einzelne Prüfungen durchgeführt werden können. Es sind weiters auch universelle Geräte bekannt, die jedoch einerseits unhandlich und gross und anderseits für die Ausführung der einzelnen Prüfungen und Messungen eine grosse Anzahl von Schaltern aufwei- sen.
In einem bekannten Gerät wird für die Bestimmung der zu erwartenden Kurzschlussströme eine An- zahl von Belastungswiderständen verschiedener Grösse vorgesehen, mit deren Hilfe sowohl die Feststellung der gefahrlosen Prüfung der Anlage, die mit relativ kleinem Prüfstrom durchgeführt werden muss, also auch die Messung aller interessierenden Kurzschlussströme vorgenommen werden kann. Für die Einschaltung der einzelnen Belastungswiderstände (Prüfströme) sind entsprechend dimensionierte Schalter vorgesehen. Wei- . ers wird in einem zweiten Schaltkreis bei dem vorbekannten Gerät für die Überprüfung von Fehlerspan- nungs- bzw.
Fehlerstromschutzschaltern ein regelbarer Widerstand verwendet, bei dessen Verwendung, be- ginnend mit kleinen Strömen, über das zu prüfende Betriebsmittel ein Fehlerstrom fliesst und am Instru- ment die hiebei auftretende Fehlerspannung beim Abschalten des Schutzschalters abgelesen wird. Die
Einschaltung dieses zweiten Schaltkreises wird wieder über einen dafür vorgesehenen eigenen Schalter bewerkstelligt. Zur Vornahme von weiteren Prüfungen, wie Netzspannungs-, Isolations-, Bodenwider- standsmessungen usw., verwendet das vorbekannte Gerät verschiedene Messwerks-Charakteristiken, die durch verschiedene Schaltungsmassnahmen erzielt werden, wobei für die jeweils vorzunehmende Prüfung die hiefür nötige Schaltungsanordnung durch die Betätigung von weiteren, zusätzlichen Schaltern erreicht wird.
Zweck der Erfindung ist, ein handliches, leichtes, einfach zu bedienendes und billiges Prüfgerät zu schaffen, das mit nur einem Anzeigeinstrument und nur einem einzigen Schalter alle für die Prüfung der
Schutzmassnahmen erforderlichen Messungen durchzuführen gestattet.
Zur Erreichung des angegebenen Zweckes wird ein Prüfgerät der eingangs angegebenen Art vorge- schlagen, welches sich gemäss der Erfindung dadurch auszeichnet, dass zwischen die mit dem Gehäuse verbundene Prüfspitze und eine weitere, mit dem Gerät mittels eines Kabels verbundene Prüfspitze ein über den als Tastschalter ausgebildeten, einzigen Schalter anschaltbarer, in seiner Grösse stufenlos ver- änderbarer Belastungswiderstand gelegt ist, dass in Reihe mit dem Belastungswiderstand ein zum Schutze desselben vor Überlastungen dienender, beispielsweise von einem Zeitschaltwerk, welches von dem Tast-
Schalter ausgelöst wird, betätigter Schalter, zu dem gegebenenfalls eine Signaleinrichtung parallel liegt,
angeordnet ist und dass das zum Belastungsstromkreis parallelgeschaltete Messwerk zur Skalendehnung in
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bekannter Weise mit einer Diode in Serie liegt.
Mit diesem Gerät ist es also möglich, durch Betätigen des einzigen, mit dem Belastungswiderstand in Serie liegenden Tasters oder Schalters die Überprüfung aller Schutzmassnahmen vorzunehmen, wobei durch eine geeignete Schaltungsanordnung die für die Gleichrichtung vorgesehene Siliziumdiode die Mess- werk -Charakteristik derart ver ändert, dass das Messwerk ohne Umschaltung bei allen Messungen verwendet werden kann.
Die bisher bekannten Geräte waren so konstruiert, dass sie bei der Bestimmung des Netzschleifenwiderstandes nur eine sehr kurze Zeitdauer, etwa 3 sec, eingeschaltet werden durften, da ansonsten die im Hauptwiderstand auftretende Wärme eine Zerstörung des Gerätes herbeigeführt hätte.
Dieser Nachteil ist beim erfindungsgemässen Gerät durch das Zeitschaltwerk behoben, das mit dem in Serie zu dem Belastungswiderstand liegenden Kontakt in Verbindung steht und eine bestimmte Zeit nach dem Drücken des Tasters diesen Schalter öffnet, so dass das Zeitintegral der Belastung die maximale zulässige Belastung des Prüfwiderstandes auch bei dauerndem Drücken des Tasters nicht übersteigen kann.
Weitere Einzelheiten des erfindungsgemässen Gerätes werden an Hand der Zeichnung erläutert, in welcher Fig. l eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Gerätes zeigt, während in Fig. 2 das Prinzipschaltbild des Gerätes dargestellt ist.
Das in Fig. l mit 1 bezeichnete Gehäuse hat im wesentlichen die Form eines Hammers. Im Kopfteil dieser Hammerform ist das Skalenblatt 2 mit vier Skalen, u. zw. für den Netzwiderstand (gilt auch für Durchgangsprüfung), die Netzspannung, die Berührungsspannung (rückläufige Skala) und den Isolationswiderstand (Fussbodenwiderstand), vorgesehen. Innerhalb des Skalenblattes befinden sich zwei Öffnungen für eine Warnlampe 3 und eine Anzeige-Glimmlampe 4. Seitlich ragt aus dem Gehäuse ein Einstellrad 5 heraus, welches zur Betätigung eines Eichpotentiometers dient. An der Oberseite des Gehäuses befindet sich ein weiteres Einstellrad 6, das um einen Winkel von etwa 900 verdrehbar ist und zur Veränderung der Grösse des Belastungswiderstandes dient. Vom Kopfe geht in Richtung des Stieles der Hammerform die eine Prüfspitze 7 aus.
Am Stiel sind seitlich zwei Taster 8 und 9 angeordnet, deren erster bei Druckausübung den Kontakt zur Einschaltung des Stromkreises zur Überprüfung der Schutzmassnahmen schliesst, während der zweite einen Kontakt schliesst, welcher im Stromkreis zur Durchgangsprüfung liegt. An dem Ende des Stieles befindet sich eine Öffnung, durch welche das Kabel 10 herausgeführt ist, welches die Verbindung mit der zweiten Prüfspitze 11 herstellt, die sich ihrerseits an einem Handstück 12 befindet, das zumindest einen Teil des Belastungswiderstandes enthält. Weiters ist am Ende des Stieles eine Buchse 13 angeordnet, die zum Anschluss eines Kabels 14 dient, welches zu einer Sonde 15 führt, die mit einem Endanschluss 16 versehen ist und einen 3-kOhm-Widerstand 158 enthält.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Teil der Unterseite des Stieles des sonst aus einem isolierenden Kunststoff hergestellten Gehäuses aus Metall erzeugt : dieser Teil ist in Fig. l durch eine strichlierte Umrandung angedeutet und dient als Fingerkontakt 17.
An der Rückwand des Kopfes des Gerätes ist eine (nicht gezeigte) Klappe vorgesehen, hinter welcher sich eine Batterie für die Durchgangsprüfung und eine im Batteriestromkreis befindliche Fein-Schmelzsicherung befinden.
Im Schaltbild, welches in Fig. 2 dargestellt ist, sind die bereits angeführten Einzelteile mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. l bezeichnet.
Die Schaltung des erfindungsgemässen Gerätes zeigt den folgenden Aufbau : Die am Gehäuse 1 unmittelbar befestigte Prüfspitze 7ist zur Bildung des Stromkreises zum Spannungsnachweis mit einem Widerstand 18 verbunden, welcher seinerseits mit der Glimmlampe 4 in Verbindung steht, die mit ihrem zweiten Anschluss an den Fingerkontakt 17 geführt ist.
Der Belastungsstromkreis besteht aus dem mit der Prüfspitze 7 in Verbindung stehenden Kontakt 19, der durch den Taster 8 betätigt wird, dem regelbaren Teil 20 des Belastungswiderstandes, welcher durch das Einstellrad 6 in seiner Grösse verändert werden kann, dem von einem nicht gezeigten Zeitschaltwerk betätigten Sicherheits-Ausschalter 21, zu welchem die Warnlampe 3 parallel liegt, der einen Ader 10' des Kabels 10, welches zum Handstück 12 der zweiten Prüfspitze 11 führt, dem zweiten (unveränderlichen) Teil 20 des Belastungswiderstandes und der Prüfspitze 11 selbst.
Der Messwerkstromkreis weist zwei in Serie liegende Vorwiderstände 22,23, die mit einem Ende mit der Prüfspitze 7 und mit dem andern Ende über eine Siliziumdiode 24 mit dem Messwerk 25 in Verbindung stehen, auf. Als Messwerk wird vorzugsweise ein Drehspulmesswerk verwendet. Der andere Anschluss des Messwerkes 25 ist einerseits über die zweite Ader 10"des Kabels 10 unmittelbar mit der zweiten Prüfspitze 11 und anderseits unmittelbar mit der Buchse 13 verbunden. Parallel zu der aus Messwerk und Silizium-
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diode gebildeten Serienschaltung ist das Eichpotentiometer 26, das mittels des Einstellrades 5 betätigt werden kann, und ein Begrenzungswiderstand 27 geschaltet.
Parallel zum Widerstand 23 liegen die Batterie 28, der vom Taster 9 betätigte Schaltkontakt 29 und eine Schmelzsicherung 30.
Die Sonde 15, welche einen 3-kOhm-Widerstand enthält und mit einem Endanschluss 16 versehen ist, kann mittels des Kabels 14, das an seinem Ende einen entsprechenden Stecker trägt, an die Buchse 13 angeschlossen werden. (3 kOhm = dem mittleren Körperwiderstand des Menschen.) Im folgenden wird die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Gerätes an Hand der wichtigsten, mit ihm ausführbaren Messungen erläutert.
Zum Spannungsnachweis genügt es, das Gerät in die blosse Hand zu nehmen und mit der vom Gerät ausgehenden Prüfspitze 7 die Leitung, welche darauf untersucht werden soll, ob sie spannungsführend ist oder nicht, zu berühren. Leuchtet die Glimmlampe 4 hiebei auf, so führt die Leitung eine über 65 Volt liegende Spannung.
Die Spannung zwischen zwei Leitern (Netzspannung) wird durch Berühren der beiden Leiter mit den beiden Prüfspitzen 7 und 11 unter gleichzeitigem Ablesen der entsprechenden Skala gemessen. Das Eichpotentiometer 26 ist hiezu kurzzuschliessen ; zu diesem Zweck wird das Einstellrad 5 bis zum Anschlag verdreht, so dass die Marke 5' (Fig. l) einer entsprechenden Gegenmarke 5"am Gehäuse gegenübersteht.
Es fliesst hiebei ein entsprechender Strom über die Spitze 7 und den Messwerkstromkreis zur Spitze 11.
Durch die Diode 24 erfolgt die Gleichrichtung des Messwerkstromes und zugleich eine solche Verzerrung der Skala, dass ein merkbarer Ausschlag des Messwerkzeigers erst ab etwa 150 Volt der Netzspannungsskala erfolgt.
Vorder Messung des Netzschleifenwiderstandes wird zuerst der Regelwiderstand 20 voll eingeschaltet.
Dies geschieht bei der dargestellten Ausführungsform dadurch, dass das Einstellrad 6 so verdreht wird, dass die entsprechend bezeichnete Marke 6'mitderMarke6"'am Gehäuse zur Übereinstimmung gebracht wird (Anschlag). Nunmehr wird die Spitze 7 an den Aussenleiter und die Spitze 11 an den Schutzleiter bzw. an die entsprechende Masseleitung gelegt. Das Messinstrument zeigt jetzt einen Ausschlag und ist mittels des Eichpotentiometers 26 durch Drehen des Rades 5 auf Endausschlag einzuregeln. Nun wird die Taste 8 gedrückt, wodurch der Belastungswiderstand 20, 20' eingeschaltet wird. Der Messwerkzeiger wird hiedurchdas Netz wird etwas belastet-zurückgehen.
Sollte dieser Rückgang einen bestimmten Wert, welcher an der entsprechenden Skala bezeichnet ist, überschreiten, so bedeutet dies, dass durch Spannungsverschleppung eine gefährliche Spannung auftreten kann ; in einem solchen Fall müsste der Schutzleiter bzw. der Erder verbessert werden.
Zur Hauptprüfung ist der Widerstand 20 mit Hilfe des Rades 6 kurzzuschliessen ; hiezu wird die Marke 6"der Marke 6'"am Gehäuse gegenübergestellt (Anschlag). Sodann wird die Taste 8 niedergedrückt. Der Zeiger wird ausschlagen und auf der zugehörigen Skala kann der Netzschleifenwiderstand unmittelbar abgelesen werden. Sollte die Taste 8 länger als 5 sec niedergedrückt werden, so öffnet das nicht gezeigte Zeitschaltwerk den Kontakt 21. Hiedurch wird einerseits der Stromkreis über die Widerstände 20, 20' unterbrochen, jedoch leuchtet die parallel zum Kontakt 21 liegende Warnlampe 3 auf. Nach zirka einer halben Minute ist der Kontakt 21 wieder geschlossen und das Gerät ist messbereit.
Fehlerspannungsschutzschalter werden wie folgt überprüft : Zur Prüfung mit Hilfe des erfindungsgemässen Gerätes wird mit Hilfe des Rades 6 der Widerstand 20 voll eingeschaltet (Marke 6'gegenüber Marke 6'" am Gehäuse). Die Spitze 7 wird an den Aussenleiter gelegt, die Spitze 11 wird mit dem Gehäuse des zu überprüfenden Gerätes in Berührung gebracht. Das Gerät wird nun mit Hilfe des Rades 5 (Verstellung des Regelwiderstandes 20) auf Vollausschlag gebracht.
Jetzt ist die Taste 8 zu drücken, wodurch der Belastungsstromkreis eingeschaltet wird, und der Widerstand 20 durch Drehen des Rades 6 solange zu verringern, bis der Schutzschalter ausschaltet oder auf der (rückläufigen) Skala für die Berührungsspannung der Wert von 65 Volt (bzw. von 24 Volt) erreicht wird. Im letzteren Fall ist die Prüfung abzubrechen und die Erdung zu verbessern.
Wenn die Möglichkeit besteht, einen Erdspiess anzubringen, so ist dieser vor der Messung in möglichst grosser Entfernung in die Erde zu stecken und mit dem Anschluss 16 zu verbinden. Mit Hilfe des eingebauten 3-kOhm-Widerstandes ist es möglich, statt der Fehlerspannung direkt die am Prüfling liegende Berührungsspannung zu messen.
Bei der Überprüfung von Fehlerstrom-Schutzschaltern (bis 1 Ampere) ist so wie soeben beschrieben vorzugehen. Sollte die Prüfung die Dauer von 10 bis 15 sec überschreiten, so schaltet so wie bei der Schleifenprüfung der Zeitschalter durch Öffnen des Kontaktes 21 ab.
In einfachster Weise kann auch der Isolationswiderstand von Fussböden bestimmt werden. Hiezu wird
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die Buchse 13 mittels des Kabels 14 über den 3-kOhm-Widerstand in der Sonde 15 mit einem Aussenleiter verbunden, während die Spitze 7 mit einem Nulleiter oder einer Erdungssonde in Verbindung gebracht wird. Die Spitze 11 wird nun mit einer Metallplatte von etwa 25 X 25 cm in Berührung gebracht, welche unter der üblichen Belastung von 75 kg auf ein am Boden liegendes, feuchtes Tuch aufgelegt worden i ist. Die Grösse des Isolationswiderstandes kann auf der zugehörigen Skala für den Isolationswiderstand unmittelbar abgelesen werden.
Eine überschlagsmässige Bestimmung von Isolationswiderständen ist sowie zuvor beschrieben durchzuführen ; an Stelle der Bodenplatte (die Metallplatte) ist der auf Isolation zu prüfende und vom Netz getrennte Maschinenteil bzw. Leitungsabschnitt mit der Spitze 11 zu berühren.
Berührungsspannungen mit einem Innenwiderstand von 3000 Ohm können mit dem erfindungsgemässen Gerät ebenfalls in einfachster Weise bestimmt werden. Die Buchse 13 muss zu diesem Zwecke mittels des Kabels 14 über den 3-kOhm-Widerstand in der Sonde 15 mit dem Nulleiter oder einem Erdspiess verbunden werden ; die Spitze 7 wird an einen Aussenleiter gelegt. Mit Hilfe des Regelwiderstandes 26 (durch Verdrehen des Rades 5) ist auf Vollausschlag des Instrumentes einzuregeln. Nunmehr wird die Spitze 11 an das Gehäuse des zu überprüfenden Gerätes od. dgl. oder an den Prüfling angelegt : die Berührungsspan- nung kann an der Berührungsspannungsskala unmittelbar abgelesen werden.
Schliesslich können mit dem erfindungsgemässen Gerät auch Durchgangsprüfungen und Leitungswiderstandsmessungen vorgenommen werden. Das Gerät ist hiezu vor der Messung zu eichen. Dies erfolgt in der üblichen Weise dadurch, dass die Spitze 7 mit der Spitze 11 verbunden wird (Kurzschluss, Widerstand = 0). Die Taste 9 ist zu drücken und mit Hilfe des Rades 5 wird das Messwerk auf Endausschlag (R = 0) geregelt. Die zu prüfende Leitung, die vom Netz getrennt worden ist, wird mit den Spitzen 7 und 11 unter Drücken der Taste 9 berührt ; der Widerstand dieser Leitung kann auf derselben Skala wie der Netzschleifenwiderstand unmittelbar abgelesen werden.
Die Sicherung 30 schützt das Messwerk vor einem irrtümlichen Anschluss des Gerätes aneinenoch Netzspannung führende Leitung bei Durchgangsprüfungen. Die Überprüfung der Schutzmassnahmen lässt sich selbstverständlich unabhängig vom Zustand dieser Sicherung durchführen, d. h. auch bei Sicherungbruch bleibt das Gerät für alle andern Messungen betriebsbereit.
Es ist klar, dass verschiedene Abänderungen des Gerätes vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. So kann das Gehäuse ganz aus Metall bestehen und kann gegebenenfalls eine isolierende Abdeckung, welche einen Teil als Fingerkontakt frei lässt, tragen. Weiters kann das Gehäuse eine von der Hammerform abweichende Gestalt aufweisen. Die vom Gehäuse ausgehende Spitze kann abnehmbar gemacht sein.
DasZeitschaltwerkkann als mechanisches Schaltwerk ausgebildet sein, jedoch wird eine Ausbildungsform ohne mechanisch bewegte Teile, u. zw. eine thermische Verzögerungseinrichtung, bevorzugt.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Prüfgerät für Schutzmassnahmen an elektrischen Anlagen mit einem in ein Gehäuse eingebauten Messwerk mit einem einzigen Schalter für die Belastungsprüfung und einer mit diesem Gehäuse verbundenen Prüfspitze, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die mit dem Gehäuse verbundene Prüfspitze (7) und eine weitere, mit dem Gerät mittels eines Kabels (10) verbundene Prüfspitze (11) ein über den als Tastschalter (8, 19) ausgebildeten, einzigen Schalter anschaltbarer, in seiner Grösse stufenlos veränderbarer Belastungswiderstand (20, 20') gelegt ist, dass in Reihe mit dem Belastungswiderstand (20, 20') ein zum Schutze desselben vor Überlastungen dienender beispielsweise von einem Zeitschaltwerk, welches von dem Tast-Schalter ausgelöst wird, betätigter Schalter (21), zu dem gegebenenfalls eine Signaleinrichtung (3) parallel liegt,
angeordnet ist und dass das zum Belastungsstromkreis parallelgeschaltete Messwerk (25) zur Skalendehnung in bekannter Weise mit einer Diode (24) in Serie liegt.