DE1441168C - Schaltungsanordnung zur Anzeige von Isolierungsfehlern an isolierten elektri sehen Leitern bei deren Verseilung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Anzeige von Isolierungsfehlern an isolierten elektrischen Leitern und Verseilgruppen bei deren Verseilung zum Kabel in geerdeten Verseilmaschinen, wobei der von einer einpolig geerdeten Wechselstromquelle über den Leiter und einen Widerstand fließende Strom zur Anzeige verwendet wird.

Bei der Herstellung von Fernmeldekabeln werden bekanntlich einzelne isolierte Leiter, die man gewöhnlich als Adern bezeichnet, zu Adergruppen und diese lagenweise zur Kabelseele verseilt. Eine Überwachung der Adern oder Adergruppen auf Berührungsfreiheit während des Verseilvorganges ist bisher kaum durchgeführt worden. Man könnte jedoch nach dem Aufbringen einer neuen Lage von Adern oder Adergruppen auf die Kabelseele durch Widerstandsmessung überprüfen, ob etwa zwischen einzelnen der gerade verseilten Adern ein elektrischer Kurzschluß besteht. Wird bei der Messung ein Berührungsfehler festgestellt, so ist dessen Beseitigung relativ einfach, wenn nur ein oder zwei Lagen neu aufgebracht wurden. Die Beseitigung des Fehlers ist aber schwieriger, wenn eine größere Anzahl Lagen aufgebracht wurde so wie bei der fertigen Kabelseele mit der bereits aufgebrachten Seelenbewicklung. Es besteht nämlich heute in der Kabelherstellungstechnik das Bestreben, in einem Arbeitsgang möglichst viele Lagen eines Kabels zu verseilen, wobei die Notwendigkeit erwächst, mögliche Berührungsfehler schon während des Verseilens, und bevor diese von der nächsten Lage verdeckt werden, zu erkennen und zu beheben.

Eine Überwachung des Isolierungszustandes der Adern oder der Adergruppen, die zum Kabel verseilt werden, wäre technisch einfach dadurch denkbar, daß man an jeden einzelnen Leiter, den einen Pol einer Stromquelle und den anderen Pol unter Zwischenschaltung eines Anzeigeinstrumentes an einen geeigneten Kontaktkörper, der von den Adern oder Adergruppen während der Verseilung durchlaufen wird, legt. Bei einem Isolierungsfehler würde der nunmehr blanke Cu-Leiter mit dem Kontaktkörper — beispielsweise der Verseilscheibe — welchen alle Verseilelemente durchlaufen, einen Kurzschluß ergeben. Durch den nun fließenden Strom könnte ein Relais zur Signalgabe betätigt werden. Das vorstehend beschriebene Verfahren ist jedoch aus wirtschaftlichen Gründen nicht denkbar, da das Verbinden der Adern mit einer Stromquelle einen nicht zu vertretenden Aufwand an Arbeitszeit insbesondere bei vieladrigen Kabeln erfordert.

In der britischen Patentschrift 256 680 ist ein Verfahren zur Messung des komplexen Leitwiderstandes eines blanken Leiters beschrieben. Die elektrische Verbindung des Leiters zu einer Meßbrücke wird über isoliert angebrachte metallische Trommeln, über welche der Leiter läuft, hergestellt.

Bei dem in der britischen Patentschrift 416 308 beschriebenen Verfahren werden ein oder zwei zusätzlich angebrachte Elektroden verwendet, durch welche der isolierte Leiter läuft. Die Prüfung der Isolierung erfolgt durch eine Hochfrequenz-Hochspannung, wobei der Leiter den Teil eines Kondensators im .Sekundärkreis einer Transformatoranordnung bildet, die in Resonanz mit einem Primärkreis ist, solange die Isolation gut ist.

Bei der in der britischen Patentschrift 881415 beschriebenen Apparatur zur Prüfung von isolierten elektrischen Leitern durchläuft der über die Leiterhaspeln geerdete Leiter zwei Elektroden. Diese Elektroden befinden sich auf einer so hohen Spannung, daß Fehler in der Isolierung des Leiters durch eine Funkenentladung angezeigt werden.

In der USA.-Patentschrift 2 087 783 ist eine Anordnung zur Prüfung elektrischer Isolierungen beschrieben. Hierbei werden Entladungsvorgänge zwischen dem Leiter eines Kabels und einer um die

ίο Isolierung des Kabels angebrachten Elektrode zur Fehleranzeige verwendet. Der Leiter, der die andere Elektrode bildet, ist direkt mit der Erde verbunden.

In der deutschen Patentschrift 567 815 ist eine

Wechselstromprüfungseinrichtung für Drähte mit dünnen Isolierschichten beschrieben. Ia. dieser Patentschrift ist darauf hingewiesen, daß zur Ermittlung der elektrischen Brauchbarkeit dünner Isolierschichten von Drähten, z. B. von Lackdrähten, verschiedene Vorrichtungen bekannt waren, die derartig

ao arbeiten, daß Drahtführungsrollen, Abzugsscheiben od. dgl. der Lackier- bzw. Trockenvorrichtung unmittelbar als Teile eines Prüfstromkreises benutzt werden. Hierbei stellen die Fehlerstellen des zu prüfenden Drahtes den Kontakt her, und der Stromkreis einer mit der Vorratsrolle verbundenen Stromquelle wird geschlossen.

Bei der in der britischen Patentschrift 262 113 beschriebenen Anordnung wird der Kontakt mit dem Leiter durch kleine, in einem Metallgefäß befindliche Kugeln hergestellt, durch welches der Leiter gezogen wird. Der Leiter selbst ist geerdet.

In der deutschen Patentschrift 858 857 ist eine Einrichtung zum Prüfen der Isolation von elektrischen Leitern, Drähten, Kabeln mittels hochgespannten Wechselstroms im Durchzugsverfahren beschrieben. Hierbei ist der Innenleiter der zu prüfenden isolierten Ader galvanisch über einen Widerstand mit einem Pol der Wechselspannungsquelle verbunden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung zur Anzeige von Isolierungsfehlern an isolierten elektrischen Leitern bei deren Verseilen in geerdeten Verseilmaschinen anzugeben, bei welcher das Abisolieren und Anschließen der Leiter der einzelnen Adern nicht durchgeführt zu werden braucht. Außerdem soll eine Gefährdung des Bedienungspersonals durch die Prüfspannung vermieden werden.

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung, wobei der von einer einpolig geerdeten Wechselstromquelle über einen den Leiter berührenden, isoliert angebrachten Kontaktkörper, den Leiter und einen Widerstand fließende Strom zur Anzeige verwendet wird.

Gemäß der Erfindung ist der Stromkreis über die Erdkapazitäten der Verseilmaschine geschlossen und die Wechselstromquelle liefert eine konstante, niedere Spannung von einer Frequenz von etwa 10 bis 12 kHz.

Gemäß der weiteren Erfindung ist der Kontaktkörper die Verseilscheibe, welche vor der Verseilstelle angeordnet ist und beim Verseilen in Berührung mit allen Verseilelementen steht.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung nutzt die zwischen den Leitern und den Teilen der Verseilmaschine vorhandene natürliche und während des Verseilvorganges im wesentlichen konstant bleibende Kapazität zur Schließung des der Anzeige dienenden Stromkreises aus. Hierdurch wird das

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lästige und zeitraubende Abisolieren und Anschließen die Schleifbürste 6 und den Widerstands an den einer Vielzahl von Adern vermieden. Die Schaltungs- Wechselstromgenerator 4 angeschlossenen Verseilanordnung hat zudem noch den Vorteil, daß, abge- scheibe 1 eintritt, sinkt die Spannung U und demsehen davon, daß die an sich vorhandene Verseil- entsprechend die am Gitter der Thyratronröhre 8 scheibe isoliert angebracht werden muß, keine sonsti- 5 liegende Vorspannung, so daß das Thyratron 8 gen Änderungen an der Verseilmaschine durchgeführt zündet. Durch den nun einsetzenden Anodenstrom werden müssen. Für die Anzeige ist es auch unerheb- wird ein Relais 9 betätigt, dessen Kontakte optische lieh, ob eine oder mehrere Leiter, im wesentlichen sowie akustische Signale und das Stillsetzen der kommen die Leiterenden in Frage, zufällig doch Verseilmaschine auslösen können. Die Signalgabe galvanische Berührung mit der Vorratstrommel bzw. io kann durch eine Löschtaste 10 wieder aufgehoben einem anderen Teil der Verseilmaschine haben. werden.

Die Schaltungsanordnung wird dadurch weiter Die optimale Frequenz des Wechselstromgencraausgebildet, daß die zwischen Kontaktkörper und tors 4 wird durch die Größen der Kapazitäten und Erde liegende Spannung die Gitterspannung eines Induktivitäten, welche die zu verseilenden Adern nachgeschalteten Thyratrons bildet und daß in den 15 aufweisen, bestimmt. Dabei ist zu beachten, daß-die Anodenkreis des Thyratrons ein Relais geschaltet ist, Kapazität zwischen Ader und Erde kein konzentrierweiches beim Fließen eines Anodenstromes optische tes Schaltelement darstellt, sondern sich über die und/oder akustische Signale und das Stillsetzen der Länge der ablaufenden Adern bzw. Adergruppen Verseilmaschine bewirkt. und der Kabelseele verteilt. Die Verteilung ist auch

Es ist vorteilhaft, in den Gitterkreis des Thyratrons 20 nicht gleichmäßig, da die Erdkapazitäten in erster

eine flC-Kombination zu schalten, deren Zeit- Linie von den unmittelbar auf den Haspelkernen

konstante zur Anpassung der Ansprechzeit des aufgewickelten Schlagen (Windungen) bestimmt

Thyratrons an die Verseilgeschwindigkeit veränder- werden. Die Induktivität der Ader zwischen dem

lieh ist. Einspeisepunkt der Wechselstromquelle und dem

Die Schaltungsanordnung ist für beispielsweise 25 kapazitiven Erdungspunkt an den Haspelkernen be-

zwei Adern im Prinzip aus F i g. 1 zu ersehen. An grenzt die Frequenzhöhe des Wechselstromgenerators,

der isoliert angebrachten Verseilscheibe 1 liegt über Zur Erzielung eines möglichst hohen kapazitiven

einem Vorwiderstand 5 geeigneter Größe der eine Leitwertes von C, und C₁, d. h. zur Erreichung eines

Pol einer Wechselstromquelle 4 geeigneter Frequenz. möglichst kleinen Wertes von U für den Fall eines

Der andere Pol ist mit der geerdeten Verseilmaschine 30 Isolierungsfehlers ist die Erhöhung der Frequenz des

verbunden. Generators bis zum optimalen Wert erwünscht. Unter

Die in Fig. 1 eingezeichneten Kapazitäten C₂ Berücksichtigung der verschiedenen Aderabmessun-

bzw. C₄ stellen die Kapazitäten der entsprechenden gen und der daraus entspringenden unterschiedlichen

Adern 2 bzw. 3 gegen Erde dar. Die Kapazitäten C₂ Abmessungen der Adergruppen bzw. Kabellängen

bzw. C₄ werden bestimmt durch den Abstand der 35 wurde eine optimale Frequenz von 10 bis 12 kHz

Adern 2 bzw. 3 von den geerdeten Teilen der Verseil- ermittelt.

maschine, beispielsweise den Haspeln, auf denen die Da sich die Adern bzw. Adergruppen während der Adern aufgewickelt sind, dem Verseillager, der Aus- Verseilung mit konstanter, jedoch einstellbarer Gezugsscheibe und der Haspel, auf die die Kabelseele schwindigkeit durch den Kontaktkörper, die Verseilaufgewickelt wird. Messungen haben ergeben, daß 4° scheibe hindurchbewegen, muß Vorsorge getroffen die Erdkapazitäten der einzelnen Adern über den sein, daß jeder Fehler unabhängig von seiner relativen gesamten Verseilvorgang nahezu konstant und prak- Geschwindigkeit zur Verseilscheibe mit der erwünschtisch unabhängig davon sind, in welcher Lage sich ten Genauigkeit angezeigt wird,
die betreffenden Adern befinden. Die Kapazitäten C₁ Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, bzw. C₃ der Adern 2 bzw. 3 gegen die Verseil- 45 daß in den Gitterkreis des Thyratrons eine RC-Komscheibe 1 sind im Verhältnis zu den Erdkapazitäten bination geschaltet ist, deren Zeitkonstante durch C₂ bzw. C₄ sehr klein. Ändern des Kapazitäts- oder Widerstandswertes an

Die Spannung U zwischen Verseilscheibe und Erd- die Verseilgeschwindigkeit angepaßt werden kann, punkt ist, solange keine Berührung zwischen blankem Hierdurch ist es möglich, das Auflösungsvermögen, Leiter der Ader und der Verseilscheibe eintritt, 50 d. h. die kürzeste Berührungsdauer und damit die infolge des im Vergleich zu 5 hohen Widerstandes Mindestlänge einer defekten Isolierungsstelle, die von C₃ bzw. C₁ praktisch gleich der Eingangsspan- gerade noch zum Zünden des Thyratrons führt, einnung U₀. Sowie aber durch einen Isolierungsfehler zustellen. Die Anzeige von Fehlerstellen geringer ein Schluß zwischen Kupferleiter einer Ader und der Länge kann also durch geeignete Wahl der Zeit-Verseilscheibe eintritt, sinkt nach dem Ohmschen 55 konstanten des i?C-Gliedes nach Bedarf unterdrückt Gesetz die Spannung U stark ab. Bei optimaler Ein- werden. Dies ist dann von Vorteil, wenn nur ernststellung des Widerstandes 5 und geeigneter Frequenz hafte Verletzungen der Aderisolierung angezeigt der Wechselstromquelle 4 wird die Spannung U ein werden sollen. Unnötig häufiges Signalisieren durch Minimum. nichtschädliche Fehlerstellen geringer Länge wird

Die Spannung U ist also ein gutes Maß für den 60 dann vermieden.

Isolierzustand der die Verseilscheibe durchlaufenden Die Wahl des günstigsten Auflösungsvermögens Ader. Die Spannung U wird, wie in F i g. 2 ange- kann ferner noch bestimmt werden dadurch, daß geben, über einen Gleichrichter 7 zur Steuerung des Verseilemente, bevor sie die Verseilscheibe durchGitters einer Thyratronröhre 8 benutzt. Bei unver- laufen, abreißen. Das über eine geringe Länge blanke letzter Aderisolierung bleibt die Gitterspannung ge- 65 Leiterende soll in gleicher Weise bei der Berührung nügend negativ, so daß das Thyratron 8 gesperrt mit der Verseilscheibe Signal geben. Das gleiche gilt, bleibt. Wenn infolge verletzter Isolierung eine Beruh- wenn bei Verseilung in Gruppen einzelne Adern rung zwischen Kupferleiter der Ader und der über eine zu geringe Länge haben. Auch in diesem Falle

muß das vorzeitige Ende des Verseilvorganges angezeigt werden. Die zu erwartende Bcriilirungsdauer bestimmt die einzustellende Zeitkonstantc des ΚΓ-GIiedes.

Legt man sich auf ein bestimmtes unteres Auflösungsvermögen fest, so kann man die Zeitkonstante des /iC-Gliedes und damit die Ansprechzeit des Thyratrons, der jeweiligen Verseilgeschwindigkcit anpassen. In der technischen Ausführung eicht man dann den veränderlichen Kondensator C bzw. den Widerstand Ii zweckmäßigerweise in Einheiten der Verseilgeschwindigkcit.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Anzeige von Isolicrungsfehlcrn an isolierten elektrischen Leitern bei deren Verseilen in geerdeten Verseilmaschinen, wobei der von einer einpolig geerdeten Wechsclstromqiielle über einen den Leiter berührenden, isoliert angebrachten Kontaktkörper, den Leiter und einen Widerstand fließende Strom zur Anzeige verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis über die Erdkapazitäten der Verseilelemente geschlossen ist und daß die Wechsclstromquelle eine konstante, niedere Spannung von einer Frequenz von etwa 10 bis 12 kHz liefert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktkörper die vor der Verseilstelle angebrachte Verseilscheibe ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Kontaktkörper und Erde liegende Spannung die Gitterspannung eines nachgeschalteten Thyratrons bildet und daß in den Anodenkreis des Thyratrons ein Relais geschaltet ist, welches beim Fließen eines Anodenstroms optische ujnd/oder akustische Signale und das Stillsetzen der Verseilmaschine bewirkt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gitterkreis des Thyratrons eine ÄC-Kombination geschaltet ist, deren Zeitkonstante zur Anpassung der Ansprechzeit des Thyratrons an die Verseilgeschwindigkeit veränderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen