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Gerät zur wahlweisen Vornahme von Durchgangs- und Isolatioiismessungen
und für allgemeine Widerstandsmessungen an elektrischen Leitungen und Geräten Zusatz
zum Patent 1010161 Das Mauptpatent 1 010 161 bezieht sich auf ein Gerät zur wahlweisen
Vornahme von Isolations- und l)urchgangsmessungen an elektrischen Geräten und Zeitungen
hei dem zur Erzeugung der Meßspannungen ein netzgespeister Nlefrrwicklungstransformator
dient und die Anschaltung der Meß-spannung an den Prüfling durch Mehrfachschalter
vorgenommen ist.
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Es ist dadurch gekennzeichnet, daß die MeRspannungen in an sich bekannter
Weise als Gleichspannungen mittels Gleichrichter erzeugt werden, daß die Anzeige
in an sich bekannter Weise durch ein oder mehrere N1eßinstrumente bewirkt wird und
daß ein zweistufinger N1ehrfachumsdalter vorgesehen ist, der in der einen Stufe
einen Prüflingsleiter mit einem anderen oder allen restlichen Prüflingsleitern in
Reihe an eine niedere Durchgangsmeßspannung schaltet und in der anderen Stufe zwischen
Schutz- oder Nulleiter des Prüflings und einem Prüfleiter eine höhere Isolationsmeßspannung
anzulegen gestattet.
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Fiir bestimmte Anwendungsfälle bzw. eine allgemeinere Verwendung
der Prüfeinrichtung sind die folgenden Nachteile bekannt und Verbesserungen empfehlenswert:
Die mit Wechselstrom-Netzanschluß arbeitende Prüfeinrichtung ist an das Vorhandensein
eines Ävech selstromnetzes gebunden. Bei Ausfall desselben sind .\Iessungen nicht
durchführbar.
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Die Erzeugung höherer Prüfspannungen erfordert den Mehraufwand weiterer
Blockschaltungen von Äleßtransformatoren und Gleichrichtern. i'CI nicht gleichzeitiger
Entnahme von niederen und höheren Äleßspannungen ist außer der Betätigung des NIehrfachschalt<'rs
ein zweiter und richtig zu wählen der Abgriff der Äleßspanuung an den Ahnahmeklemmen
vorzunehmen.
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Die Prüfeinrichtung besitzt eine für allgemeine Isolations- und Durchgangsmessungen
ausreichende Meßgenauigkeit, welche jedoch für allgemeine Widerstandsmessungen auf
eine höchstmögliche Meß- und Ablesegenauigkeit verbessert werden müßte.
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Die wechselstromgespeiste Prüfeinrichtung besitzt auf der Primärseite
des Meßtransformators einen von Hand verstellharen Widerstand, welcher bei nicht
konstanter Netzspannung auftretende Spannungsunterschiede auszugleichen gestattet.
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Aus den geschilderten Gründen ergibt sich folgende Aufgabenstellung
für die Erfindung: Die Erzeugung der Prüfgleichspannungen soll zusätzlich aus einer
jederzeit verfügbaren Stromquelle und für die höheren Prüfspannungswerte im Interesse
eines geringsten Aufwandes aus einer einfachen Zusammenschaltung von Transistor-Gleichspannungswandlern
mit einer Spnnnungsvervielfacherschaltung erfolgen können. Es ist eine Vereinfachung
der Zu-
sammenschaltung von dem wechselstromgespeisten Prüfspannungserzeuger mit
dem Anschlußgeräteteil fiir die Prüflinge und eine Meßspannungsentnahme an unverwechselbaren
Klemmen bei nicht gleichzeitigem Bedarf von einer niederen und hohen Meßspannung
vorzusehen. Die Anwendung einer zusätzlichen Meßbereichserweiterungsschaltung mit
höchster Meß- und Ablesegenauigkeit ist zu ermöglichen.
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Weiterhin ist die wahlweise Aufschaltung des wechselstromgespeisten
Transformator-Gleichrichter-Prüfspannungserzeugers und des gleichstromgespei sten
Transistor-Prüfspannungserzeugers an das Anschlußgeräteteil zu ermöglichen.
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Sodann sollen auch -Isolations- und Durchgangsmessungen sowie allgemeine
Widerstandsmessungen an beliebigen Objekten bzw. Prüflingen durch eine getrennte
Anwendung der Prüfeinrichtung ohne den Anschlußgeräteteil für die Prüflinge möglich
sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch verwirklicht, daß über
einen zusätzlichen Mehrfachschalter an Stelle des wechselstromgespeisten Meßspannungserzeugers
ein an sich bekannter batteriegespeister
Transistor-Gleichspannungswandler
zur Erzeugung der niederen Durchgangsmeßspannung und der höheren Isolationsmeßspannung
dient, daß dem Gleichspannungswandler eine mehrstufige Spannungsvervielfacherschaltung
nachgeschaltet ist, die in Verbindung mit der Batterie über weitere Mehrfachschalter
an Meßklemmen einer Meßbereichserweiterungsschaltung Durchgangs- und Isolationsmeßspannungen
im Bereich von 6 bis 1500Volt für allgemeine Betriebs- und Widerstandsmessungen
zu legen gestattet.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der den netzgespeisten
Meßspannungserzeuger und Widerstandsmesser enthaltende Geräteteil, der die Batterie,
den Gleichspannungswandler und die Spannungsvervielfacherschaltung enthaltende Geräteteil
und der die Meßbereichserweiterungsschaltung enthaltende Geräteteil von dem die
Anschlußvorrichtungen für die ortsbeweglichen Prüflinge enthaltenden Geräteteil
abtrennbar, und diese sind sowohl in Zusammenschaltung mittels des Schalters als
auch unter t;l)erbrückung des genannten Schalters getrennt für die genannten Messungen
verwendbar.
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Die Erfindung wird an Hand der Abbildung näher erläutert.
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Den nach Patent 1 010161 geschalteten Geräteteilen, dem wechselstromgespeisten
Prüfspannungserzeuger geräteteil 20 und dem Anschlußgeräteteil 21, ist ein batteriegespeister
Transistor-Gleichspannungsgeräteteil 22 mit angeschalteter Spannungsvervielfacherschaltung
24 bis 34 und ein Geräteteil 23 mit einer Meßbereichserweiterungsschaltung mit den
Teilen 35 bis 39 in nachstehend geschilderter Arbeitsweise angeschaltet.
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Die getrennte Anwendung des Transformator-Gleichrichter-Prüfspannungserzeugers
20 erfolgt in nachstehender an sich bekannter Arbeitsweise.
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Der Prüfspannungserzeuger 20 entnimmt die Meßspannung über den Netzschalter
1, die nachgeschalteten Sicherungen 2 und die Primärwicklung des Meßtransformators
3 einem Wechselstromnetz. Das Vorhandensein der am Justierwiderstand 6 einstellbaren
Meßspannung wird durch die Kontrollampe 4 angezeigt.
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Die den Sekundärwicklungen des Transformators für beide Meßbereiche
entnommenen Meßspannungen werden mittels der Gleichrichter 5 gleichgerichtet und
über die Glättungseinrichtungen 6 und 9 als geglättete Gleichspannungen mittels
des Umschalters 7 auf das Anzeigerät 8 geschaltet.
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Der Mehrfachumschalter 7 bewirkt außer der Aufschaltung der Meßspannungen
durch die Zuschaltung der Vor- und Nebenwiderstände 6 auch die Anpassung bzw. Eichung
des Anzeigegerätes an die Meßbereiche.
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Die Meßwerte der Prüflinge sind in Ohm an den Skalen ablesbar. Zur
Vornahme der Messungen werden die Prüflinge 18 und 19 (Elektrowerkzeuge) mit ihren
Steckvorrichtungen 14 und 15 unter Einschaltung ihrer eigenen Geräteschalter an
den Prüfspannungserzeuger angeschlossen.
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Bei der Schaltstufe 1 des Mehrfachumschalters und beim Drücken des
Tasters 11 erfolgen eine Durchgangsmessung des Schutzleiters und bei gleicher Schaltstufe
und beim Drücken der Taster 12 und 13 eine Durchgangsmessung der Anschlußleiter
der Prüfiinge. Bei der SchaltstufeII des Mehrfachumschalters 7 und beim Drücken
des Tasters 11 erfolgt eine Isolationsmessung Wicklung gegen Körper.
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Die Schutzleiterprüfung ist durch eine Hilfsleitung vorgenommen,
welche mit dem Druckschalter 16 durch das Auflegen des Gehäuses vom Prüfling auf
diesen
angeschlossen wird; hierbei zeigt die Kontrollampe 17 das Auflegen des Prüflings
an.
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Außer der Entnahme der Meßspannungen an den Steckvorrichtungen kann
diese zur Vornahme der gleichen Messungen bei Prüflingen aller Art bei den möglichen
Betriebsarten des Prüfgerätes mit und ohne Anschlulgeräteteil 21 auch direkt an
den Meßklemmen 40 erfolgen.
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Beim Drücken und bei der I(ontaktgabe des Tasters 33 gelangt aus
der Batterie 24 über die Sicherung 34 ein Gleichstrom in den ersten Transistor Tr
1 der Transistoren 25. Dessen Kollektorstrom steigt annähernd proportional mit der
Zeit an, und dieser in dem Wicklungsteil W 1 vom Transformator 27 fließende Strom
erzeugt in dessen Wicklungsteilen W2 bis W6 Spannungen, welche so gerichtet sind,
daß der zweite Transistor Tr2 der Transistoren 25 gesperrt wird, während gleichzeitig
die Spannung der anderen Hälfte der Wicklung W2 den Transistor Tr 1 bis zum Erreichen
seines Maximalstromes in leitendem Zustand hält. Im Zeitpunkt des Höchstwertes vom
Strom in Transistor Tr 1 werden mit dem Aufhören der zeitlichen Änderung dieses
Kollektorstromes alle Spannungen gleich Null. Ab diesem Zeitpunkt ist der Transistor
Tr 1 gesperrt, und der nunmehr abnehmende Kollektorstrom induziert in den einzelnen
Wicklungen Spannungen von entgegengesetzter Richtung. Dadurch wird der Transistor
Tor 2 in den leitenden Zustand gebracht, der Kollektorstrom desselben kann ansteigen,
und der geschilderte Vorgang in der Gegentaktschaltung wiederholt sich im Rhythmus
einer bestimmten Frequenz. Von den in vorgesehenen Geräten angeordneten Widerständen
26 dient der Widerstand R1 zur Einstellung des Arbeitspunktes zur Erreichung des
günstigsten Wirkungsgrades, während der Widerstand R2 als Starthilfewiderstand bei
dauernder sekundärseitiger Belastung ein leichteres Anschwingen des Niederfrequenz-Gegentaktoszillators
bewirkt. Die in der Wicklung W1 entstehende Spannung induziert ihrerseits in den
Wicklungen W3 bis W6 im Verhältnis der Windungszahlen Wechselspannungen, welche
nach erfolgter Gleichrichtung in den Gleichrichtern Gl 1 bis G14 der Gleichrichtergruppe
31 als Meßspannungen von etwa 250 bis 1500 Volt im Ausgang des Prüfspannungserzeugergeräteteiles
22 anstehen. Die an sich bekannte Vervielfacherschaltung arbeitet in jeder Spannungsstufe
mit je einem Kondensator C 1 bis C 4 der Kondensatoranordnung 30.
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Die dargestellten Stabilisatorengruppen 28 mit den einzelnen Stabilisatoren
Stl bis St6 sind über den Zündwiderstand R 6 angeschaltet und halten die Meßspannung
in allen Spannungsstufen konstant.
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Der Lastwiderstand R 3 bewirkt bei eventuellem Ausfall der Vervielfacherstufen,
daß an der Sekundärseite des Transformators 27 bei Leerlauf keine unzulässig hohen
Spannungen entstehen. Die Entnahme der Wechselstrom-Hilfsspannungen für die Vervielfacherschaltung
erfolgt mittels Betriebsspannungsumschalter 29, welcher bei Wahl verschiedener Batteriearten
auftretende Spannungsunterschiede zwischen diesen auszugleichen gestattet.
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Der Meßspannungsumschalter 38 hat den Zweck, die erforderliche Höhe
der Vor- und Nebenwiderstände 35 bzw. 39 den Meßbereichen in bezug auf Skalenteilung
und Eichung über die Einzelwiderstände R 7 bis R9 anzupassen, wobei die Widerstände
R7 und R8 für ein geradzahliges Vielfaches ihrer Ohmwerte bemessen sind. Die gewählte
Meßspannung steht hierbei unabhängig von der Eichung der Meßbereiche des Anzeigegerätes
36 mit einer am Widerstand R 10 möglichen
Justierung an den Prüfklemmen
37 abnehmbar für die vorgenannten Betriebs- und Widerstandsmessungen zur Verfügung.
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Mit der MeßbeWreichserweiterungsschaltung kanii durch Umstecken der
Prüfleitungen an den Prüfklemmen 37 eine Erweiterung der Meßbereiche in einem vielfachen
Verhältnis, z. B. 1:10, erreicht werden. An die Prüfklemmen 37 werden zweipolig
an die Minusklemme bei jeder Messung und an die Plusklemmen der Meßbereiche 1 :1
bzw. 1:10 die Prüflinge, wie z.P,. elektrische Maschinen, Geräte, Leitungen und
auch ganze Stromkreise, zur Vornahme von Isolations-, Durchgangsmessungen und allgemeinen
Widerstandsmessungen angeschlossen.
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Die Zusammenschaltung der Geräteteile der Prüfeinrichtung und die
Aufschaltung der erzeugten Meßspannungen auf die Prüflinge ist in folgenden Betriebsarten
möglich: 1. In der Schaltstufe I des Betriebsartenumschalters 32 arbeiten die Geräte
20, 21 ohne eine Zusammenschaltung mit dem Geräteteil 22 in der bekannen Schaltung
des Hauptpatentes mit Wechselstrom-Netzbetrieb.
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2. In der Schaltstufe II des Betriebsartenumschal ters 32 arbeiten
die Geräteteile 20, 21 zusammengeschaltet mit dem Geräteteil 22; letzterer erzeugt
dann mittels der batteriegespeisten Transistor-Gleichspannungswandler Gleichstrom-Prüfspannungen
von etwa 6 bis 250 Volt, welche über die gleich bezeichneten Klemmen des Gerätes
22 dem Mehrfachumschalter 7 zur wahlweisen Aufschaltung auf den Prüfling 18 bzw.
19 zugeführt werden.
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3. In der Schaltstufe III des Betriebsartenumschalters 32 sind lediglich
der Transistor-Prüfspannungserzeuger 22 mit dem Nließgeräteteil 23 zusammengeschaltet.
Sämtliche erzeugten Meßgleichspannungen sind in der Weise an den Prüfklemmen 37
abnehmbar, daß der Meßspannungsumschalter 38 für 2,4,4,8 oder 6 Volt auf Stufe II
und für 250 bis 1500Volt auf die Stufen III bis N zu schalten ist.
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Gegenüber dem bekannten Erfindungsgedanken ge mäß dem Hauptpatent
nach welchem der Prüfspannungserzeugergeräteteil 20 in nur einem wechselstromgespeisten
Gerät für mehrere Meßspannungen sowohl niedere als auch hohe Meßspannungen erzeugen
kann. ist das Gerät nach der Zusatzerfindung in der Weise erweitert, daß diese Meßspannungen
gleichzeitig oder wahlweise nacheinander in einem batteriegespeisten netzunabhängigen
Transistor-Gleichspannungswandlergerät 22 und 23 erzeugt bzw. meßbar werden und
auf Prüflinge aufschaltbar sind. Auch dieser Geräteteil erzeugt also im Gegensatz
zu den bisher bekannten Geräten bei einer »Einmannbedienung« während des Mcßvorganges
mehrere niedere und hohe Meßgleichspannungen in einem einzigen Apparategehäuse und
stellt damit einen wesentlichen Fortschritt sowohl in der möglichen Kombination
der Messungen als auch im Meßverfahren selbst dar.
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In weiteren möglichen Kombinationen sind die Geräteteile 20 bis 23
darüber hinaus noch wie folgt anwendbar: 1. Die Gerätekombination 20, 22 und 23
gestattet in deren Zusammenschaltung ohne den Anschlußgeräteteil 21 für ortsbewegliche
elektrische Geräte die Vornahme von Durchgangs- und Isolationsmessungen und in spezieller
Auslegung der Geräte auch allgemeine Wi derstandsmessungen an allen elektrischen
Objekten. Hierbei fallen dann
die im Gerät 21 befindlichen Teile und Leitungen einschließlich
Hilfsschalter des Mehrfachschalters 7 außer Betracht, und die Meßspannungen werden
dann an den Prüfklemmen40 abgenommen.
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2. Die Gerätekombination 20, 21 gestattet in deren Zusammenschaltung
außer den Messungen nach Ziffer 1 auch ohne die Benutzung der Einrichtungen der
Schnellprüfschaltung, d. h. der Teile 11 bis 15 und 18, 19 des Anschlußgeräteteiles
21 für die Prüfung von Elektrowerkzeugen im weiteren auch für Fachkräfte die Vornahme
der letztgenannten Messungen und die Prüfung von allen elektrischen Geräten und
Leitungen, wobei die Meßspannungen für diese Prüfungen statt an den Steckkontakten
14 und 15 an den Meßklemmen 40 abnehmbar sind. Hierbei sind gemäß der gestrichelten
Angabe im Schaltplan die zum Gerät 22 führenden Leitungen zu überbrücken bzw. die
Verblindungsleitungensnm untersten Kontakt des Betriebsartenumschalters 32 zum Umschalter
7 bzw. Klemmen des Gerätes 22 wegzulassen.
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3. Gerätekombination 22, 23 gestattet in deren Zusammenschaltung
ohne den Betriebsartenumschalter 32 die Vornahme der Messungen wie unter Ziffer
1 und 2. In diesem Falle ist die im Geräteteil 22 liegende gestrichelte Brücke herzustellen.
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Die besonderen Vorteile des Gerätes nach der Erfindung sind folgende:
Die Prüfeinrichtung besitzt eine wahlweise Stromversorgung aus einem Wechselstromnetz
und einer Batterie. Sie enthält auch im Transistor-Prüfspannungserzeuger die Kombination
der Erzeugung von mehreren Nfeßspannungen unterschiedlicher Höhe in einem einzigen
Gerät. Sie gestattet sodann sowohl in der Bauform eines einzigen Gerätes und auch
in nach dem Baukastenprinzip entwickelten und zusammenschaltbaren einzelnen Geräteteilen
eine kombinierte sowie eine auch wahlweise getrennte Meßspannungserzeugung aus verschiedenen
Stromquellen als auch eine wahlweise Aufschaltung desselben auf elektrische ortsbewegliche
Geräte zur Vornahme der bekannten Prüfungen an diesen und eine Meßspannungsentnahme
für Betriebsmessungen an allen bekannten elektrischen Objekten, wie z. B. Maschinen.
Kabeln. Leitungen und sonstigen Geräten.
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Der Transistor-Prüfspannungserzeuger besitzt als sogenannter elektronischer
Zerhacker keine mechanischen Verschleißteile und arbeitet mit ruhenden Teilen verschleißlos.
Die Leistung des Gleichspannungswandlers ist größer als die des Induktors, so daß
Prüflinge mit hoher Kapazität in sehr kurzer Zeit aufgeladen und meßbar sind. Die
Prüfeinrichtung besitzt wegen des geringen Transistor-Kollektor-Restwiderstandes
einen hohen Wirkungsgrad. Sie gestattet eine Einmannbedienung während des Meßvorganges.
Sie besitzt im Meßgeräteteil eine Vervielfachungs- und Meßbereichserweiterungsschaltung
mit hoher Meßgenauigkeit.
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Sie ist schließlich mit einem stabilisierten Gleichspannungswandlerteil
für konstante Meßspannungen versehen, dessen letzter Stabilisator St 6 in einem
Fenster nach außen aufleuchtend anzeigt, daß die Batterie die volle Batteriespannung
besitzt und daß alle erzeugten Prüfspannungen in richtiger Höhe und in voller Betriebsbereitschaft
im Gerät anstehen.