DE102011081388A1 - Method for determining electrical potential of electrical conductor used in e.g. voltage switchgear, involves determining free charge carriers in the irradiated surface area using determination unit - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des elektrischen Potentials eines elektrischen Leiters. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ermittlung des elektrischen Potentials eines elektrischen Leiters. The invention relates to a method for determining the electrical potential of an electrical conductor. The invention further relates to a device for determining the electrical potential of an electrical conductor.
Konventionelle Potential- und Spannungsmessungen an elektrischen Leitern erfolgen üblicherweise über Messgeräte, deren Elektroden für den Messvorgang mechanisch und elektrisch leitend mit einem zu untersuchenden spannungsführenden Leiter zu verbinden sind. Durch das Verbinden der Messapparatur mit dem spannungsführenden Teil kommt es in der Regel zu einem Potentialausgleich über die Messapparatur, was nachteilig die Messwerte verfälscht. Insbesondere bei Potential- beziehungsweise Spannungsmessungen an Teilen mit verhältnismäßig geringer Ladungsträgeranzahl ist eine direkte Messung nicht oder nur mit unzureichender Genauigkeit möglich. Conventional potential and voltage measurements on electrical conductors are usually carried out by measuring devices, the electrodes of which are to be mechanically and electrically conductively connected to a live conductor to be examined for the measuring process. By connecting the measuring apparatus to the live part, equipotential bonding usually occurs via the measuring apparatus, which adversely affects the measured values. Particularly in the case of potential or voltage measurements on parts with a relatively small number of charge carriers, direct measurement is not possible or only possible with insufficient accuracy.
Durch das konventionelle berührende Messen ist ferner eine Bedienperson der Messeinrichtung einer mitunter erheblichen elektrischen Gefährdung ausgesetzt, da sie ein Gegenpotential zu dem elektrischen Potential des zu untersuchenden elektrischen Leiters darstellt. Furthermore, an operator of the measuring device is exposed to a sometimes considerable electrical hazard as a result of the conventional contacting measurement because it represents a counter potential to the electrical potential of the electrical conductor to be examined.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine präzisere und flexiblere elektrische Potentialmessung möglich ist, die darüberhinaus auch eine gesteigerte Sicherheit für eine die Messvorrichtung betätigende Bedienperson bietet.Accordingly, it is an object of the present invention to improve a method and a device of the type mentioned in that a more precise and flexible electrical potential measurement is possible, which also provides increased safety for an operator operating the measuring device.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein Oberflächenbereich des Leiters mit elektromagnetischer Strahlung vorgebbarer Wellenlänge und/oder Intensität bestrahlt wird, wobei aus dem bestrahlten Oberflächenbereich freigesetzte Ladungsträger ermittelt werden, und wobei aus einer Anzahl der ermittelten freigesetzten Ladungsträger auf das elektrische Potential des Leiters in dem Oberflächenbereich geschlossen wird.This object is achieved in the method of the aforementioned type according to the invention in that at least one surface region of the conductor is irradiated with electromagnetic radiation of predeterminable wavelength and / or intensity, wherein released from the irradiated surface area charge carriers are determined, and wherein released from a number of the determined Charge carrier is closed to the electrical potential of the conductor in the surface region.
Untersuchungen der Anmelderin zufolge weisen spannungsführende Teile ein definiertes Oberflächenpotential auf, was sich aus dem Vorhandensein von beweglichen Ladungsträgern ergibt. Das bedeutet, die Elektronen eines elektrischen Leiters, wie beispielsweise eines metallischen Körpers, befinden sich energetisch betrachtet im Leitungsband. Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft möglich, die Ladungsträger unter definierten Bedingungen aus der Oberfläche des elektrischen Leiters freizusetzen, wodurch sie weiter erfindungsgemäß detektiert werden können. Bei einer Bestrahlung des Leiters mit einer definierten Wellenlänge und/oder Intensität kann aufgrund der Anzahl der detektierten freigesetzten Ladungsträger vorteilhaft darauf geschlossen werden, welche Energie notwendig war, um die Ladungsträger aus der Oberfläche des elektrischen Leiters freizusetzen. Diese Energie ist Untersuchungen der Anmelderin zufolge ein Maß für das Potential des elektrischen Leiters wie z.B. eines spannungsführenden Teils einer Schaltanlage, da die Energie umso kleiner ist, je höher das Potential des spannungsführenden Teils ist. According to the Applicant, live parts have a defined surface potential, which results from the presence of mobile charge carriers. This means that the electrons of an electrical conductor, such as a metallic body, are energetically in the conduction band. According to the invention, it is advantageously possible to release the charge carriers from the surface of the electrical conductor under defined conditions, as a result of which they can be detected further according to the invention. Upon irradiation of the conductor with a defined wavelength and / or intensity, it can advantageously be concluded, on the basis of the number of released charge carriers detected, what energy was necessary in order to release the charge carriers from the surface of the electrical conductor. According to Applicant's study, this energy is a measure of the potential of the electrical conductor, e.g. a live part of a switchgear, because the higher the potential of the live part, the smaller the energy.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt des Ermittelns ausgeführt, ohne den elektrischen Leiter, insbesondere den bestrahlten Oberflächenbereich, mechanisch und/oder galvanisch mit einer Ermittlungseinheit zur Ermittlung der freigesetzten Ladungsträger zu verbinden. Das heißt, das erfindungsgemäße Prinzip ermöglicht vorteilhaft eine berührungslose Messung des elektrischen Potentials des elektrischen Leiters, wobei die vorstehend genannten Nachteile der bekannten Messprinzipien vermieden werden. In a preferred embodiment, the step of determining is carried out without mechanically and / or galvanically connecting the electrical conductor, in particular the irradiated surface area, to a detection unit for determining the released charge carriers. That is, the inventive principle advantageously allows a non-contact measurement of the electrical potential of the electrical conductor, wherein the above-mentioned disadvantages of the known measuring principles are avoided.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren für mehrere verschiedene Oberflächenbereiche des Leiters ausgeführt wird, wobei aus den sich hierbei für die verschiedenen Oberflächenbereiche ergebenden Potentialen mindestens eine zwischen den Oberflächenbereichen herrschende Potentialdifferenz ermittelt wird. Auf diese Weise können Spannungsabfälle innerhalb eines elektrischen Leiters durch die Auswertung mehrerer erfindungsgemäßer berührungsloser Potentialmessungen ermittelt werden. In a further advantageous embodiment, it is provided that the method is carried out for a plurality of different surface regions of the conductor, wherein at least one potential difference prevailing between the surface regions is determined from the potentials resulting for the different surface regions. In this way, voltage drops within an electrical conductor can be determined by evaluating a plurality of non-contact potential measurements according to the invention.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens einer der Schritte des Bestrahlens und/oder des Ermittelns und/oder des Schließens auf das Potential gleichzeitig für mindestens zwei verschiedene Oberflächenbereiche ausgeführt wird, wodurch eine besonders effiziente Spannungsmessung ermöglicht ist.In a further advantageous embodiment, it is provided that at least one of the steps of irradiating and / or determining and / or closing to the potential is performed simultaneously for at least two different surface areas, whereby a particularly efficient voltage measurement is made possible.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 5 angegeben. As a further solution of the object of the present invention, a device according to claim 5 is given.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt: Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings. In the drawing shows:
Zur berührungslosen Messung des elektrischen Potentials des elektrischen Leiters
Die Messvorrichtung
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass bei geeigneter Auswahl der Wellenlänge und/oder Intensität der Strahlung S aus dem bestrahlten Oberflächenbereich
Zur Detektion der infolge der Bestrahlung S definiert aus dem Oberflächenbereich
Nachdem die Ermittlungseinheit
Bei der Bestrahlung
Das erfindungsgemäße Prinzip ermöglicht vorteilhaft die berührungslose Messung des elektrischen Potentials eines elektrischen Leiters
Durch das erfindungsgemäße Prinzip ist eine Potential- beziehungsweise Spannungsmessung vorteilhaft auch an solchen Teilen möglich, die mittels einer direkten Messung unter Anwendung konventioneller Verfahren aufgrund der Größe des elektrischen Potentials nicht oder nur mit einer unverhältnismäßig großen elektrischen Gefährdung einer Bedienperson der Messvorrichtung beziehungsweise mit unzureichender Präzision (geringe Anzahl von Ladungsträgern) zu untersuchen sind.Due to the principle of the invention, a potential or voltage measurement is advantageously also possible on those parts which by means of a direct measurement using conventional methods due to the size of the electrical potential or only with a disproportionate electrical hazard to an operator of the measuring device or with insufficient precision ( low number of charge carriers) are to be examined.
Ferner wird durch die erfindungsgemäße berührungslose Potentialmessung das elektrische Potential des zu messenden Teils in einem vernachlässigbar kleinen Maß beeinflusst, wodurch eine besonders hohe Präzision erzielbar ist. Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens einer der Schritte des Bestrahlens
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US20060267593A1 (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Potential measuring device and image forming apparatus using the same |
GB2439439A (en) * | 2006-06-17 | 2007-12-27 | Kp Technology Ltd | Measurement device and method |
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