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Gerät zur Feststellung des Vorhandenseins von elektrischen Wechselspannungen
an Leitern oder Anlageteilen Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Feststellung
des Vorhandenseins von elektrischen Wechselspannungen an Leitern oder Anlageteilen,
wobei das Gerät eine aperiodische Antenne, einen an diese angeschlossenen Röhrenverstärker
samt Spannungsquellen und ein ihm nachgeschaltetes Anzeigegerät besitzt. Zweck der
Erfindung ist in erster Linie, ein derartiges Gerät so auszubilden, daß dieses sowohl
bei Hochspannung als auch bei Niederspannung verwendet werden kann. Das Gerät soll
es beispielsweise ermöglichen, den Spannungszustand von Hochspannungsferuleitungen
und von Hausinstallationsleitungen in einfacher Weise festzustellen. Dabei soll
sich das Gerät leicht handhaben lassen; auch sollen Unfälle bei seinem Gebrauch
praktisch unterbindbar sein.
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Zur Feststellung des Spannungszustandes von elektrischen Leitungen
und Anlagen sind Vorrichtungen mit einer Antenne bekanntgeworden, wobei diese in
den Bereich der elektrischen Leiter, deren Spannungszustand ermittelt werden soll,
gebracht werden. Führt der zu untersuchende Leiter Wechselstrom, dann wird in der
Antenne eine Spannung induziert. Diese induzierte Spannung wird einem Verstärker
zugeleitet, dem eine Anzeigevorrichtung nachgeschaltet ist.
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Die bekannte Vorrichtung ist zur Verwendung bei Bahnfahrzeugen bestimmt,
die mit hochgespanntem Wechselstrom betrieben werden. Bei Verwendung der bekannten
Vorrichtung an Bahnfahrzeugen kann die dahingehende Forderung, die Antenne bis in
unmittelbare Nähe der zu untersuchenden Leitungen zu führen, ohne weiteres erfüllt
werden. Der Forderung kann aber nur schwerlich entsprochen werden, wenn beispielsweise
vom Erdboden aus an beliebigen Stellen einer Hochspannungsfreileitung deren Spannungszustand
ermittelt werden soll.
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Es sind ferner Geräte bekanntgeworden, welche zum Nachweis eines
hochfrequenten elektrischen Feldes dienen und welche mit einer aperiodisch wirkenden
Antenne ausgerüstet sind. Auch bei diesen Geräten muß die Antenne in den Bereich
des zu untersuchenden Leiters gebracht werden. Dies deshalb, weil auch bei diesem
Gerät Gebrauch gemacht wird von der Induktionswirkung fließender elektrischer Ströme.
Führt der zu untersuchende Leiter einen hochfrequenten Strom, dann wird in der in
seiner Nähe befindlich' n Antenne eine Induktionsspannung erzeugt, die unmittelbar
zur Anzeige heran gezogen wird. Solche Geräte können gleichfalls nur schwierig zur
Verwendung vom Erdboden aus benutzt werden. Hinzu kommt, daß das Gerät nur zum Feststellen
von Spannungen hoher Frequenzen geeignet ist, wobei aber die zu übertragenden Ströme
nur eine geringe Größe aufweisen dürfen.
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Die bekannten Vorrichtungen und Geräte sind aber nicht nur hinsichtlich
ihrer Anwendbarkeit beschränkt, sie sind vielmehr auch wegen ihres aufwendigen Aufbaues
und vor allem wegen ihrer Größe in vielen Fällen unbrauchbar.
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Um diese Nachteile zu beseitigen, geht nun die Erfindung aus von
einem Gerät zur Feststellung des Vorhandenseins von elektrischen WechseIspannungen
an Leitern oder Anlageteilen, bei dem eine aperiodische Antenne, ein an diese angeschlossener
Röhrenverstärker samt Spannungsquellen und ein diesem nachgeschaltetes Anzeigegerät
vorgesehen sind. An einem derartigen Gerät besteht die Erfindung in einer an sich
bekannten wahlweise einschaltbaren Rückkopplungs-Schwingschaltung zur Funktionsprüfung
des Verstärkers sowie einer Schaltvorrichtung zum wahlweisen Anschließen der Spannungsquellen
an das Anzeigegerät und in einem räumlich engen Zusammenbau der Bestandteile des
Gerätes in einem Gehäuse von Taschenformat.
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Bei der Erfindung wird Gebrauch gemacht von einer Rückkopplungs-Schwingschaltung,
wie solche beispielsweise bei einer bekannten Vorrichtung zum Überwachen oder Messen
des Verstärkungsgrades elektrischer Verstärker vorgesehen werden.
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Das erfindungsgemäße Gerät kann sowohl zum Nachweisen von Hochspannung
als auch zum Nachweisen von Niederspannung herangezogen werden.
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Dabei ist es nicht auf einen bestimmten Frequenzbereich beschränkt.
Hinzu kommt, daß sich Fehlanzeigen
weitgehend ausschalten lassen,
weil das Gerät auf seine Funktionsfähigkeit geprüft werden kann. Hierdurch wird
es praktisch unterbunden, daß ein unter Spannung stehender Leiter infolge eines
Gerätedefektes als spannungsfrei angezeigt wird. Soweit bislang Indikatoren bekanntgeworden
sind, die mit Mitteln zum Anzeigen der Betriebsfähigkeit ausgerüstet sind, handelt
es sich um Geräte, die unmittelbar mit dem zu prüfenden Leiter in Verbindung gebracht
werden müssen und die als Indikator eine Glimmröhre besitzen. Die Glimmröhre enthält
im Inneren eine kleine Menge flüssiges Quecksilber, das bei Erschütterungen kleine
Entladungen erzeugt, welche die Unversehrtheit des Gerätes anzeigen. Zum Feststellen
der Betriebsfähigkeit des bekannten Gerätes muß das Gerät geschüttelt werden, wodurch
sich der im Inneren der Glimmröhre befindliche Quecksilbertropfen an der Röhrenwandung
reibt und statische elektrische Ladungen erzeugt, welche die Röhre aufleuchten lassen.
Die Feststellung der Betriebsfähigkeit eines Prüfgerätes in dieser Weise befriedigt
selbstverständlich nicht.
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Bei dem erfindungsgemäßen Gerät kommen solche Mittel zur Funktionsprüfung
nicht in Anwendung.
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Hier wird vielmehr für die Durchführung der Funktionsprüfung eine
Rückkopplungs-Schwingschaltung herangezogen.
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Das Gerät weist den weiteren, darin zu sehenden Vorteil auf, daß
es sich bequem mitführen läßt, da es nur die Größe eines Tascheninstrumentes besitzt.
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Besonders günstig ist es, wenn in dem Gerät ein Rückkopplungsstromkreis
vorgesehen wird, der während der Feststellung des Vorhandenseins einer elektrischen
Wechselspannung an ein im Gehäuse untergebrachtes Gegengewicht anschließbar ist
und der einen Teil der Verstärkungsausgangsspannung an das Gitter der Eingangsröhre
leitet.
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Ferner ist es ratsam, das Gerät mit einer Schaltvorrichtung auszurüsten,
die an das Steuergitter einer der Verstärkerröhren in ihrem Widerstandswert unterschiedliche
Gitterableitwiderstände anzuschließen gestattet.
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Auch empfiehlt sich die Verwendung eines Gleichstromanzeigegerätes,
das über eine Gleichrichteranordnung von einem im Ausgangskreis der Verstärkerschaltung
liegenden Transformator seine Anzeigespannung erhält.
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Ein besonders gedrängter Aufbau läßt sich durch die Verwendung von
Miniaturröhren und dadurch erreichen, daß das Gehäuse in seinem oberen Teil Verstärkerröhren
und hinter diesen je eine Anoden- und eine Heizspannungsquelle und in seinem unteren
Teil den Ausgangstransformator und das Anzeigegerät aufnimmt und daß auf der Außenseite
des Gerätes oberhalb der Skala die Betätigungsorgane für die Schaltanordnung vorgesehen
sind.
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Weitere Vorteile und Merkmale sind in der Beschreibung der Zeichnung
erläutert, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Dabei zeigt
Fig. 1 das Schaltbild des Gerätes, Fig. 2 das Gerät in Vorderansicht, Fig. 3 das
Gerät in Draufsicht, Fig. 4 das Gerät längs geschnitten.
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Das Gerät weist eine aperiodische Antenne 1 auf, welche als Empfänger
für die von ihr erreichten elektrischen Wellen wirkt, die von einem unter Spannung
stehenden Leiter bzw. Kreis ausgestrahlt werden. Die empfangenen Ströme werden an
das Steuergitter 2 einer ersten Verstärkerröhre 3 zugeführt. Deren
Kathode 4 ist
mit Erde verbunden, die durch in dem Gehäuse untergebrachte, als Gegengewicht wirksame
Masse geschaffen wird. Bei einer Antenne, die auf das- Gitter der Röhre 3 in der
Regel mit einer Spannung von einigen Millivolt einwirkt, muß eine zweite Verstärkerröhre
5 vorgesehen werden, deren durch die Anode der Röhre 3 beeinflußtes Steuergitter
mit der Masse durch einen mehrfach angezapften Widerstand 7 verbunden ist. Mittels
eines Schalters 8 kann der Widerstand 7 geregelt und damit die Empfindlichkeit des
Verstärkers je nach der Größe der festzustellenden Spannungen verändert werden.
Das Gerät weist somit eine Schaltvorrichtung auf, die an das Steuergitter einer
der Verstärkerröhren in ihrem Widerstandswert unterschiedliche Gitterableitwiderstände
anzuschließen gestattet. . Der zweiten Röhre folgt eine Endröhre9, in deren Ausgangsstromkreis
ein Transformator 10 gelegt ist, dessen Sekundärseite über eine Gleichrichter-Brückenschaltung
17 zu einem Mikroamperemeter 11 führt. Die Kathoden der Röhren 5 und 9 sind in übereinstimmender
Weise mit dem Gegengewicht verbunden. Die Kathoden werden durch ein Element 12 mit
einer Spannung von 1,5 Volt geheizt, während die Anodenspannungen von einer Batterie
13 mit 22,5 Volt geliefert werden. Das Element 12 und die Batterie 13 bilden die
Spannungsquellen. Ein Schalter 14 gestattet, die Elemente zu prüfen, wobei das Mikroamperemeter
des Ausgangsstromkreises abgeschaltet und durch die Widerstände 15 bzw. 16 entweder
in den Heizstromkreis oder den Anodenstromkreis geschaltet wird.
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Zwischen Masse und Prüfstromkreis der Heizung ist ferner eine Beleuchtungslampe
21 gelegt, die mittels eines Schalters 22 ein- und ausschaltbar ist.
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Der Ausgangsstromkreis des Verstärkers, beispielsweise die in der
Zeichnung dargestellte Sekundärseite des Transformators 10, ist durch einen Rückkopplungskreis
18, welcher einen Kondensator 19 und einen Widerstand 20 in Reihe aufweist, mit
dem Eingangsstromkreis der ersten Verstärkerröhre 3 verbunden. Ein Dreiwegeschalter
23 ermöglicht es, das Gerät entweder abzuschalten, indem die Heizleitungen und die
22,5-Volt-Batterieleitungen unterbrochen werden, oder so zu schalten, daß die Funktionsprüfung
durchführbar ist, wobei mittels des Rückkopplungskreises der Verstärkungsfaktor
geprüft werden kann, oder in den Normalarbeitszustand zu bringen, wobei der Rückkopplungskreis
18, 19, 20 an das Gegengewicht gelegt wird.
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Wenn der Schalter 23 den Kontakts mit B verbindet, dann werden die
Röhren 2, 5 und 9 geheizt.
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Wenn der Schalter 23 die Kontakte A, B, C verbindet, dann wird eine
Rückkopplungsspannung an das Gitter der ersten Röhre gegeben, so daß der Schwingvorgang
des Verstärkers einsetzt.
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Wenn der Schalter 23 die Kontakte A, B, C, D verbindet, dann wird
der Rückkopplungsstromkreis. der sekundärseitig des Transformators 10 die Leitung
18, den Kondensator 19 und den Widerstand 20 umfaßt, an das im Gerät vorgesehene
Gegengewicht angeschlossen. In dieser Schalterstellung ist das Gerät betriebsbereit,
um die in Frage kommenden Leitungen bzw. Anlageteile darauf untersuchen zu können,
ob sie Spannung führen.
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Das Gerät gestattet es, jeweils die Größenordnung des Wechselfeldes
unmittelbar zu messen, in welchem es sich befindet, und gibt darüber hinaus ein
Bild der Verteilung dieses Feldes, wobei es selbsttätig kontrolliert, selbst dann,
wenn es sich in einem sehr schwachen Feld befindet.
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Die Ermittlung des Spannungszustandes eines Leiters läßt sich aus
Entfernungen vornehmen. die zwischen einigen Zentimetern und einigen Metern liegen,
je nach den zu ermittelnden Spannungen, der eingestellten Empfindlichkeit und den
durch die Annäherung an die unter Spannung stehenden Teile etwa bedingten Erschwernissen.
Bei Versuchsmessungen ließ sich beispielsweise eine Leitung von 220000Volt aus 200
m Entfernung feststellen. Im Falle einer schlecht zugänglichen Leitung läßt sich
das Gerät mit Hilfe einer Stange in die Nähe des zu untersuchenden Leitungsstückes
bringen. Das als Anzeigegerät dienende Mikroamperemeter ist mit einer von rückwärts
durch eine elektrische Beleuchtungslampe erhellbaren Meßinstrumentenskala oder einem
Leuchtzifferblatt ausgerüstet, so daß die Ablesung leicht aus einer Entfernung von
mehreren Metern erfolgen kann.
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Wie aus den Fig. 2, 3 und 4 hervorgeht, ist das ganze Gerät in einem
kleinen Gehäuse 25 von Taschenformat untergebracht, das mit einem Antennensteckkontakt
26 versehen ist. Im Innern sind die Miniaturverstärkerrohren 3, 5 und 9, die als
Spannungsquellen dienenden Elemente 12 und 13 sowie der Antennenanschlußpol 1 eingebaut.
An der Außenseite trägt das Gehäuse in seinem oberen Teil die Betätigungsknöpfe
der Schalter 8, 14, 22 und 23, und in seinem unteren Teil weist es das Mikroamperemeter
11 auf, hinter welches die Beleuchtungslampe 21 des Zifferblattes. der Transformator
10 und am Boden des Gehäuses die Masse 28 angeordnet sind. Ein außen am Boden des
Gehäuses befestigter und mit Innengewinde versehener Rohrstutzen 29 ermöglicht es,
im Bedarfsfalle das Gerät auf einer Prüfstange anzubringen.
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PATENTANSPRSCHE: 1. Gerät zur Feststellung des Vorhandenseins von
elektrischen Wechselspannungen an Leitern oder Anlageteilen, bei dem eine aperiodische
Antenne, ein an diese angeschlossener Röhrenverstärker samt Spannungsquellen und
ein diesem nachgeschaltetes Anzeigegerät vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine
an sich bekannte wahlweise einschaltbare Rückkopplungs-Schwingschaltung zur Funktionsprüfung
des Verstärkers, durch eine Schaltvorrichtung zum wahlweisen Anschließen der Spannungsquellen
an das Anzeigegerät (14) und durch einen räumlich engen Zu-
sammenbau der Bestandteile
des Gerätes in einem Gehäuse von Taschenformat.