DE201452C

DE201452C -

Info

Publication number: DE201452C
Application number: DENDAT201452D
Authority: DE

Description

& @y ι 'ti'i'vt't^	αϊ boz *Sew*	\ννηίινη<χ

	1- O ΰ

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-JVI 201452-KLASSE 21 β. GRUPPE

HERBERT M. FRIENDLY in PORTLAND, V. St. A.

Schleifenmethode nach Varley mit Widerstandsabgleichung.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. Juni 1907 ab.

Die Erfindung stellt eine weitere Ausbildung der Schleifenmethode nach Varley dar, welche bekanntlich zur Bestimmung des Ortes der Fehlerstelle einer Kabelschleife zwei auf dem Prinzip der Wheatstonebrücke beruhende Messungen , nämlich die des Kupferwiderstandes der Kabelschleife und diejenige des Fehlerwiderstandes, benötigt und aus den beiden Messungen die Entfernung des Fehlerortes berechnet. Von dieser Methode unterscheidet sich das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren dadurch, daß der gesuchte Widerstand des schadhaften Kabelstücks und damit auch der Fehlerort selbst durch eine einzige Messung allein bestimmt werden kann. Zu diesem Zwecke wird der Abgleichungswiderstand der Wheatstonebrücke in zwei getrennt regelbare Teile zerlegt und bei der Brückenmessung mit einpolig geerdeter Batterie der eine unter Abschaltung des zweiten zum Abgleichen benutzt, während bei der Brückeneinstellung mit nichtgeerdeter Batterie der vorher abgeschaltete Teil das Abgleichen besorgt und der vorher eingestellte Teil unverändert belassen wird. Setzt man außerdem die beiden konstanten Brückenstege in ein bestimmtes Verhältnis zueinander, so läßt sich der gesuchte Fehlerwiderstand oder dessen Leitungslängenäquivalent ohne weitere Rechnung unmittelbar von dem bei nichtgeerdeter Batterie eingestellten Abgleichwiderstand ablesen.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι das Verfahren nach der Varley-Schleifenmethode,

Fig. 2 dasjenige gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Abänderung von Fig. 2 und

Fig. 4 dasselbe wie Fig. 2 unter Verwendung einer verschiebbaren Widerstandsbrücke.

Zum Einstellen der für die Messungen nötigen verschiedenen Widerstände wird ein Stromwender bekannter Art benutzt.

Bei der Schleifenmethode nach Varley, die zuerst an der Hand der Fig. 1 angedeutet werde, geht die Messung folgendermaßen vor sich: α und b sind die Stege der Wheatstonebrücke, die in einem angenommenen Verhältnis ■der Widerstände zueinander stehen, L ist-ein eine Schleife bildendes, auf Isolationsfehler zu prüfendes Kabel, und r ist ein in die Schleife eingeschalteter veränderbarer Widerstand, G das Galvanometer der Widerstandsbrücke, B die Stromquelle und S * ein Umschalter mit Stöpseln 19 und 23, von denen der letztere den Erdschluß und der erstere die Verbindung der Batterie mit der Schleife herstellt. Bei der Untersuchung wird zuerst die Batterie durch Stöpselung von Kontakt 23 bei E geerdet, so daß der Strom durch die Fehlerstelle /' geht, wo durch einen Fehler in der Isolation Erdschluß herrscht; der Widerstand r wird dabei so geregelt, daß das Galvanometer keinen Ausschlag mehr macht. Dann wird

der Kontakt 23 entstöpselt und der Kontakt ig gestöpselt und durch abermalige Einstellung von r der Widerstand der ganzen Schleife bestimmt. Dann ergibt sich der Widerstand R von der Prüfstelle bis zur Fehlerstelle/' aus der bekannten Formel für die Varleyschleife

R =

bL — ar

wobei r der bei der ersten Messung eingestellte Wert des Abgleichwiderstandes und L der Widerstand der ganzen Kabelschleife ist. Es sind also zwei Messungen erforderlich.

. Das Verfahren nach der verbesserten Methode stellt sich nach Fig. 2 folgendermaßen dar.

Die Anordnung ist dieselbe wie in Fig. 1. Hingegen sind statt des einen regelbaren Wider-Standes r zwei getrennt regelbare Widerstände r und r' angebracht. Zuerst wird wiederum die Batterie B bei E mit der Erde verbunden, und der eine Widerstand r' zum Abgleichen auf Nullstellung des Galvanometers G benutzt, während der zweite Widerstand r vollkommen abgeschaltet wird. Dann wird die Batterie B durch den Stöpsel 19 bei 17 mit der Kabelschleife verbunden und durch Verändern des Widerstandes r das Gleichgewicht des Galvanonieters hergestellt, wobei der vorher eingestellte Wert des Widerstandes r' unverändert gelassen wird. Das Verhältnis der Widerstände von α und b wird hierbei, zweckmäßig so gewählt, daß α gleich ¹Z₉, ¹Z₉₉ usw. von b ist, und die Summe von a und b immer eine Potenz von 10 darstellt, wenn α als Basis angenommen wird. Der Widerstand R der Fehlerstelle in Ohm ist dann der Widerstand r multipliziert mit dem Verhältnis des Stegwiderstandes α zur Summe der Stegwiderstandsgrößen α und b.

Daß dem so ist, ist leicht zu beweisen: Wenn das Loch 23 gestöpselt ist, wobei die Batterie B an Erde E gelegt und ein Ausgleich durch Einstellung des Widerstandes r' auf eine bestimmte Größe und des Wider-' Standes r auf Null hergestellt wird, so wird

r' + R

Wenn das Loch 19 an Stelle von 23 gestöpselt und wiederum der Ausgleich hergestellt wird, indem man den Widerstand r einstellt und r' wie vorher beläßt, so wird

r + r'

oder

α fr -\- r'J

Setzt man diesen Wert für L in Gleichung 1. ein und löst nach R auf, so erhält man

a + b ^ö

Wird nun das Verhältnis der konstanten Stegwiderstände so gewählt, daß der eine, a, gleich ¹Z₉, ¹Z₉₉ usw. von dem anderen, b, ist, und die Summe von beiden α -\- b immer eine Potenz von 10 darstellt, wobei der eine Steg a die Basis dieser Potenz 10* bildet, so wird

α -f b 10*

der Wert von R wird daher ■

R =

IO^X

und die Rechnung besteht einfach darin, daß man den Wert r durch die betreffende Potenz von 10 dividiert oder in andern Worten, daß man von der rechten Seite der eingestellten Größe von r so viel Dezimalstellen absetzt, als der Potenzexponent χ angibt. .

Bei der ersten Einstellung auf Galvanometernullpunkt mit Hilfe des Widerstandes r' zeigt sich das- gewöhnliche Verfahren, den Wert des Abgleichwiderstandes zu bestimmen; jedoch abweichend von diesem Verfahren, das eine genaue Bestimmung des numerischen Wertes des Widerstandes r' erfordert, braucht das verbesserte Verfahren gemäß der Erfindung keine Rücksicht auf den ziffermäßigen Nennwert von r' zu nehmen; derselbe verschwindet aus der Gleichung, ohne daß er endgültig bestimmt worden war. Das Resultat der Messung ist also' unabhängig von dem Widerstand r', der mithin eine beliebige Größe haben kann, wenn er nur innerhalb angemessener Grenzen veränderbar ist und nach der Einstellung konstant bleibt, bis die Messung vollendet ist.

Wenn es aus irgendwelchen Gründen wünschenswert oder notwendig ist, den einen Teil des Widerstandes r' in den fehlerfreien Teil des Kabels zu legen, so wird eine Anordnung nach Fig. 3 benutzt.

Bei dieser Anordnung kann die Bestimmung der Fehlerstelle wie folgt ausgeführt werden:

Der Kontakt 23 wird gestöpselt, der Kontakt 19 entstöpselt, und der Widerstand r auf Null eingestellt, dann ein Groß en verhältnis der Brückenstege hergestellt, in welchem die Summe von α und b gleich dem Produkt aus b und irgendeiner. Potenz von 10 ist; der Widerstand r' wird zum Ausgleich des Galvanometers eingestellt. Darauf wird das Loch 23 entstöpselt, das Loch 19 gestöpselt, und die Stege α und b einander gleich, d. h. das Verhältnis ihrer Widerstände gleich ι gemacht. Sodann wird der Widerstand r auf neuen Aus-

gleich des Galvanometers eingestellt und der Widerstand r' beibehalten. Der Widerstand R der Fehlerstelle ist dann gleich dem Widerstand r,. dividiert durch das zuerst hergestellte Verhältnis zwischen b und der Summe von a und b oder

Daß dem so ist, läßt sich wie folgt beweisen: Wenn der erste Ausgleich, bei dem r = 0 ist, erlangt worden war, zu -

wenn ferner der zweite Ausgleich mit gleichen Stegen erlangt war, wird r' + L = r. Wenn man dies in Gleichung 2 einsetzt, wird

α r — R

woraus folgt:

R =

r-b

a+b

und mit Einsetzung der für α und b angenommenen Werte

b ' _ ι
a+b

mithin

R =

io *

10*

Auch hier beschränkt sich also die ganze Rechnung auf das Versetzen der Dezimalstelle.

In Fig. 4 ist an Stelle der Stege α und b

eine Widerstandsbrücke, sei es ein gespannter Draht, eine Eisenstange oder ähnlicher Leiter mit Schleifkontakten 37 und 38 eingeführt, die an der Widerstandsbrücke 39 verschoben werden können, um den Widerstand zu verändern. Durch die Verstellung des Kontaktes 38 kann auf diese Weise der ganze Betrag des Widerstandes zum Galvanometer G eingeschaltet und durch Verschiebung des Kontaktes 37 der ganze vom Kontakt 38 eingeschaltete Widerstand in zwei Teile geteilt werden, nämlich denjenigen, der zwischen den Kontakt, 37 und 38 eingeschaltet und identisch mit dem Steg α (Fig. 1) ist und den übrigen Teil, der dem Steg b entspricht. Dies läßt nach dem Verfahren nach Fig. 2 bzw. demjenigen nach Fig. 3 eine unmittelbare Fehlerbestimmung zu, indem die Zahl der von dem eingestellten Widerstandswert r abzustreichenden Dezimalstellen und damit der gesuchte Widerstand R in Ohm sich ohne weiteres aus der mittels

einer Skala 40 gewählten Größe —— des Verhältnisses

a + b

bzw.

a + b

ι σ*
ergibt.

Meist handelt es sich jedoch nicht darum, die Größe des Fehlerwiderstandes anzugeben, sondern die Entfernung des Fehlerortes/' von der Prüfstelle, d. h. die zum Fehlerwiderstand gehörigen Längen des Kabels zu bestimmen. In diesem Falle ist das Verhältnis der Brückenstege a, b nicht derart zu wählen, daß ein Brückensteg sich zu der Summe der Stege verhält wie 1 zu einer Potenz von 10, sondern derart, daß ein Brückensteg sich zu der Summe der Stege verhält wie 1 zu der laufenden Länge per Ohm des zu prüfenden Leiters, z. B. wie ι zur Anzahl der Meter per Widerstandsohm des Kabels. Dann gibt die Anzahl der Widerstandseinheiten des Ausgleichwiderstandes r, wie sich ohne weiteres aus den Gleichungen

r ·

a+b

R = r>

ergibt, unmittelbar auch die Anzahl der gesuchten Längeneinheiten des zu prüfenden Leiters zwischen Prüf- und Fehler ort an.

Die Skala 40 kann für verschiedene Leiter von verschiedenem spezifischen Widerstand mit verschiedenen Gradeinteilungen versehen werden, die z. B. mit »Kupfer«, »Aluminium«, »Eisen«, »Stahl« usw. und ihrem spezifischen Widerstandswerte für die Querschnittseinheit markiert werden.

Wenn z. B. eine Fehlerstelle in einem Stromkreis von zwölfdrähtigem Kupferdraht bestimmten Querschnittskalibers bestimmt werden soll, so würden der Kontakt 37 auf Kupfer und der Kontakt 38 auf den entsprechenden Punkt der Querschnittsskala und ferner die Widerstände r' und r auf Galvanometerausgleich einzustellen sein. Die Einstellung ■ des Wertes r ermöglicht dann eine unmittelbare Ablesung der Entfernung der Fehlerstelle.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur Auffindung von Isolationsfehlern an elektrischen Leitern, be- no stehend in einer weiteren Ausbildung der auf dem Prinzip der Wheatstonebrücke beruhenden Schleifenmethode nach Varley mit Widerstandsabgleichung, dadurch gekennzeichnet,, daß der Abgleichungswiderstand in zwei getrennt regelbare Teile (r, f) zerlegt wird und bei der Brückenmessung mit einpolig geerdeter Batterie (B) der eine (r¹) unter Abschaltung des zweiten (r) zum Abgleichen benutzt wird, während bei-120 der Brückeneinstellung mit nichtgeerdeter Batterie (B) der vorher abgeschaltete Teil

(ψ) das Abgleichen besorgt und der vorher eingestellte Teil (r') unverändert belassen wird, das Ganze zu dem Zweck, statt der sonst nötigen zwei Messungen, derjenigen des Kupferwiderstandes der Kabel schleife und derjenigen des Fehlerwiderstandes, durch eine einzige Messung allein den gesuchten Widerstand des schadhaften Kabelstückes bzw. den Fehlerort zu bestimmen.
2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Brückeneinstellung mit einseitig geerdeter Batterie (B) verwendete Teil (r¹) des Abgleichwiderstandes in den dem andern Teil (r) gegenüberliegenden fehlerfreien Teil der Schleife verlegt und die beiden konstanten Brückenstege (a, b) bei der Brückeneinstellung mit nichtgeerdeter Batterie (B) einander gleichgemacht werden.
3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der beiden konstanten Brückenstege (a und b) so gewählt wird, daß der eine Brückensteg (a bzw. b) sich zu der Summe beider (a -]- b) verhält wie ι zu einer Potenz von 10, so daß der gesuchte Fehlerwiderstand sich aus dem bei nichtgeerdeter Batterie eingestellten Abgleichwiderstand (r) ohne weitere Rech-" nung durch Versetzen der Dezimalstelle ergibt.
4. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der beiden konstanten Brückenstege (a, b) so gewählt wird, daß der eine Brückensteg (a bzw. b) sich zu der Summe der beiden (a + b) verhält wie ι zu der laufenden Länge per Ohm des zu prüfenden Leiters, so daß der bei nichtgeerdeter Batterie eingestellte Abgleichwiderstand (r) μηπύίίεΠ^εΐΓ die Entfernung des Fehlerortes (f) von der Prüfstelle angibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,