DE2940524C2 - Isolationswiderstandsprüfer - Google Patents

Description

gemäßen Isolationswiderstandsprüfers;

Fig.5 ein Schaltbild einer nicht-linearen Schaltung für den erfindungsgemäßen Isolationswiderstandsprüier; und in

F i g. 6A und 6B Schaltbilder zur Erläuterrng anderer Ausführungsbeispiele von nicht-linearen Schaltungen für den erfindungsgemäßen Isolationswiderstandsprüfer.

Bei der Anordnung gemäß F i g. 1 zur Erläuterung des Arbeitsprinzips eines Isolationswiderstandsprüfers erkennt man eine GleichspannungFversorgung DS, deren Ausgangsspannung über eine mit einem Meßgerät versehene, nicht-Hneare Schaltung NC an einen zu prüfenden Widerstand Rx angelegt wird, der zur Prüfung oder Messung zwischen eine Masseklemme E und einer Leitungsklemme L geschaltet ist Im Widerstand Rx fließt dann ein seinem Isolationswiderstand proportionaler Strom Ix, der vom Meßgerät in der nicht-linearen Schaltung NC angezeigt wird, so daß sich der Isolationswiderstand des zu prüfenden Widerstandes Rx anhand des Anzeigewertes bestimmen läßt

Wenn bei einer solchen Anordnung der Isolationswiderstand eines zu prüfenden Widerstandes Rx bei nur etwa 0,2 ΜΩ liegt fällt die Klemmenspannung Vx zwischen der Masseklemme £und der Leitungsklemme L ab, während der Strom Ix aufgrund der Impedanz der Gleichspannungsversorgung DS und der nicht-linearen Schaltung TVC ansteigt wie es die Kurve Λ' in F i g. 2 zeigt Wenn ein Absinken der Klemmenspannung Vx bei einem Anstieg des Stromes Ix auftritt, ist es nicht mehr möglich, den Isolationswiderstand durch Anlegen einer ausreichend hohen Spannung am Widerstand fix zu messen.

Bei der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform gemäß der Erfindung sind eine Gleichspannungsversorgung DS, eine nichtlineare Schaltung NC, eine Masseklemme E, eine Leitungsklemme L und ein zwischen die Klemmen E und L geschalteter, zu prüfender Widerstand Rx dargestellt.

Die Gleichspannungsversorgung DS enthält eine Niederspannungsquelle EL, z. B. eine Batterie, einen Wählschalter 51 mit Kontakten 1 und 2 und einen Schwingungskreis OSQ dessen Aus-Zeit auf noch näher zu beschreibende Weise durch eine Rückkopplungsspannung gesteuert wird. Weiterhin enthält die Gleichspannungsversorgung DS ein eine Bezugsspannung Ez 1 erzeugendes Element Dz 1, etwa eine Zenerdiode, einen Transformator T, einen die Spannung verdoppelnden Gleichrichterkreis RE aus Dioden DI₁ D 2 und Kondensatoren Cl, C2, eine Rückkopplungsschaltung FC bildende Widerstände Ri-R2, eine Diode D 3 und einen die Welligkeit beseitigenden Kondensator C3. Die Gleichspannungsquelle EL ist über die Klemme 1 des Schalters 51 mit dem Schwingkreis OSC verbunden, dessen Ausgangssignal durch den Transformator Γ übertragen wird und dann durch den Gleichrichterkreis ÄEauf doppelte Spannung gleichgerichtet wird, dessen Ausgangssignal als Spannung Vx über den Widerstand R 6 an eine Reihenschaltung aus den Widerständen Al, R2 und R 3 angelegt wird. An einer Verzweigung a zwischen den Widerständen R1 und R 2 wird aus der Spannung Kx eine Teilspannung Ef gebildet, wobei der Schwingkreis OSC ständig mit fester ElN-AUS-Periode schwingt, bis die Teilspannung Ef die Zenerspannung der Diode Dz 1 übersteigt. Im letzteren Fall fließt ein Zener-Strom, so daß der Schwingkreis OSC im AUS-Zustand gehalten wird. Im Schwingkreis OSC dient nämlich die Teilspannung Ef a!s Rückkopplungsspannung, und ihr Tastverhältnis ändert sich in Abhängigkeit vom Ergebnis eines Vergleichs zwischen der Rückkopplungsspannung und einer von der Zenerdiode Dz1 gelieferten Bezugsspannung EzX, so daß die Gleichspannungskomponente der Spannung Vx gesteuert auf einer festen Größe gehalten wird. Die Spannung Vx wird über die Klemmen E und L an den zu prüfenden Widerstand Rx angelegt, in welchem daraufhin ein seinem Isolationswiderstand proportionaler Strom Ix zu fließen beginnt; der Strom fließt dann über die nichtlineare Schaltung NC zur Gleichspannungsversorgung DS zurück. Falls der Isolationswiderstand des Widerstands Äx eine vorgegebene Größe übersteigt und der ihn durchfließende Strom Ix unterhalb eines vorbestimmten Grenzwerts (Ix 1 in Fi g. 2) liegt, läßt sich die an der Verzweigung b zwischen den Widerständen R 2 und R 3 erzeugte Spannung wie folgt ausdrücken:

RI+R2+R3

Vx.

(D

In diesem Fall ist die Größe bzw. der Wert jedes Widerstandes so gewählt, daß der aufgrund des Stroms Ix über dem Widerstand R 4 auftretende Spannungsabfall/? 4 ■ /xder folgenden Beziehung genügt:

R1+R2+R3

Vx+VD>R4 bc.

(2)

Darin bedeutet VD die Durchlaßspannung der Diode £>3. Die Diode D3 leitet also nicht Infolgedessen wird die an der Verzweigung a zwischen den Widerständen R 1 und R 2 aus der Spannung Vx gebildete Teilspannung mit der von der Zenerdiode Dz 1 gelieferten Bezugspannung verglichen, und das Tastverhältnis des Schwingkreises OSC wird entsprechend dem Ergebnis dieses Vergleichs eingestellt. Wenn dabei der Isolationswiderstand des zu prüfenden Widerstands Rx groß ist, während der Strom Ix kleiner ist als der Grenzwert Ix 1, ist die für den Schwingkreis OSC wirksame Rückkopplung lediglich die Spannungsrückkopplung allein. In diesem Spannungsrückkopplungszustand wird, unabhängig von dem durch die Impedanz der nicht-linearen Schaltung bewirkten Spannungsabfall, die Klemmenspannung Vx auf einer festen Größe gehalten, und zwar unabhängig vom Isolationswiderstand des Widerstands Rx, d. h. unabhängig vom Strom Ix, wie es durch den Teil Yi der Kurve Y in Fig.2 dargestellt ist. Die tatsächliche Konstantspannungsregelung wird zwischen einer Verzweigung e zwischen den Widerständen R 6 und R 1 sowie einer der Minusklemme der Spannungsquelle EL entsprechenden Verzweigung f erreicht. Da zwischen die Verzweigung / und eine Verzweigung g zwischen den Widerständen R 3 und R 5 ein Widerstand R 4 geschaltet ist, verringert sich die Klemmenspannung Vx entsprechend dem zu messenden Strom Ix geringfügig. Dieser Spannungsabfall ist jedoch so gering, daß die Gleichspannungsversorgung DS für den Fall der Spannungsrückkopplung allein als Konstantspanr' <ngs-Steuerschaltung angesehen werden kann.

Infolge eines kleinen Isolationswiderstands des zu prüfenden Widerstands Rx und eines großen, Ix 1 übersteigenden Stroms Ix wird der Spannungsabfall am Widerstandselement R 4 zu

R1+R2+R3

Vx+VD<R4 Ix,

(3)

so daß die Diode DZ leiten kann. Dabei fließt der im Widerstand R 4 fließende Strom Ix auch über den Widerstand /?5 im Widerstand R 3. Demzufolge wird der Spannungsabfall, der durch den Teilstrom des Stroms Ix am Widerstand R 3 hervorgerufen wird, der Spannung an der Verzweigung b und auch der Teil-Spannung an der Verzweigung a überlagert. Die überlagerte Spannung an der Verzweigung a dient dann als Rückkopplungsspannung Ef, die mit der Bezugsspannung EzX von der Zenerdiode DzX verglichen wird. Infolgedessen wird die Charakteristik oder Kennlinie derart, daß die Klemmenspannung Vx, wie durch den Teil Y2 der Kurve Vin F i g. 2 dargestellt, entsprechend dem Strom Ix stark abfällt. Die Neigung der Kurve Y2 ist in Abhängigkeit vom Wert des Widerstands R 5 variabel. Wenn somit der Strom Ix einen vorgegebenen Wert Ix 1 in der Gleichspannungsversorgung DS übersteigt, wird zusätzlich zur Spannungsrückkopplung eine dem Strom Ix proportionale Stromrückkopplung gewährleistet.

Wie durch die Kurve Y in F i g. 2 angegeben, wird auf diese Weise die Klemmenspannung Vx in der Gleichspannungsversorgung DS auch dann nicht unter die Nennspannung Vs verringert, wenn der zu messende Isolationswidersland Rx klein ist. Bei einem Kurzschluß o. dgl. zwischen den Klemmen E und L fällt die Klemmenspannung Vx automatisch ab, so daß ein Anstieg des Stroms Ix verhindert und damit eine Verringerung des Stromverbrauchs erreicht wird. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine längere Betriebslebensdauer der als Niederspannungs-Gleichstromquelle EL in der Stromversorgung DS dienenden Batterie erreicht, während zusätzlich auch Sicherheit für das Personal geboten wird.

Die nicht-lineare Schaltung NC umfaßt Widerstände Rl bis Ä20, eine Zenderdiode Dz2 und Halbleiterschaltelemente D 4, D 5 und Q. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Elemente D 4 und D 5 jeweils Dioden, während das Element Q aus einem Transistor besteht. Weiterhin sind ein die Welligkeit beseitigender Glättungskondensator C4 und ein Drehspulen-Meßgerät M vorgesehen. Die Zenerdiode Dz 2 ist über den Widerstand R 7 zwischen die Ausgangsklemmen eund g der Gleichspannungsversorgung DS geschaltet, wobei sie mittels einer festen Vorspannung beaufschlagt wird. Ein Schalter 52 weist Kontakte 1 und 2 auf, und eine Diode D 6 dient auf noch näher zu erläuternde Weise zur Messung einer externen Spannung. Der durch den zu prüfenden Widerstand Rx fließende Strom Ix fließt weiterhin von der Verzweigung k der Widerstände R12 und R17 über die Diode D6 und den Schalter 52 in die nicht-lineare Schaltung NC Aufgrund der an der Zenerdiode Dz 2 anliegenden, festen Vorspannung wird an einer im folgenden auch als Bezugsspannungs-Erzeugungspunkt bezeichneten Verzweigung h zwischen dem Widerstand R 7 und der Diode Dz 2 eine Bezugsspannung Ez 2 erzeugt. Die Bezugsspannung Ez 2 wird durch Widerstände Ä8 bis R 10 in Teilspannungen aufgeteilt, so daß eine Spannung £z3an der Verzweigung / der Widerstände R 8 und R 9 und außerdem eine Spannung Ez 4 an einer Verzweigung j der Widerstände R 9 und R10 entstehen. Der von der Verzweigung k zufließende Strom Ix wird ais Eingangsstrom IM über Widerstände Al7 und Λ 18 an das Meßgerät M angelegt, so daß durch letzteres die Größe dieses Stroms angezeigt wird.

Eine Diode D 5 leitet, wenn das Potential an der Verzweigung k oder der durch den Strom Ix bewirkte Spannungsabfall über die Widerstände R 17 bis R 20 die Summe aus der Teilspannung Ez 4 an der Verzweigung j und dem Durchlaßspannungsabfall der Diode D 5 übersteigt. Hierbei ist somit eine Schaltung aus den Widerständen R 16, R 15 und R 10 mit dem Meßgerät M parallelgeschaltet, wobei der Strom Ix zum Teil über diese Parallelschaltung zur Verzweigung g fließt. Wenn der Strom Ix so stark ansteigt, daß das Potential an der Verzweigung k, die einen Eintrittspunkt für den Strom Ix darstellt, die Summe aus der Spannung EzZ an der Verzweigung / und der Basis-Emitter-Spannung eines Transistors Q übersteigt, wird dieser Transistor durchgeschaltet, so daß er einen Stromkreis aus den Widerständen R 14 und R 16 parallel zum Meßgerät M schaltet, wobei der dem. Meßgerät M zugeführte Strom Ix teilweise zu diesem Parallelkreis in Nebenschluß geschaltet wird und dabei unmittelbar zur Verzweigung g fließt. Wenn der Wert des zu prüfenden Widerstands Rx klein ist und der Strom Ix weiterhin so ansteigt, daß das Potential an der Verzweigung k die Summe aus der Bezugsspannung Ez 2 am Bezugsspannungspunkt h und dem Durchlaßspannungsabfall einer Diode D 4 übersteigt, leitet die Diode D 4, so daß der Strom Ix teilweise auch in einen Stromkreis aus den Widerständen R 12, Λ 11 und Diode D 4 fließen kann, wobei der Teilstrom über die Zenerdiode Dz 2 zur Verzweigung g fließt. Die Beziehung zwischen dem zu messenden Strom Ix und dem zum Meßgerät M fließenden Strom IM wird somit auf die in Fig.4 durch die ausgezogene Linie angedeutete Weise logarithmisch umgesetzt, so daß auch unter Verwendung eines Drehspul-Meßgeräts, dessen Ausschlag linear ist, eine Skala eines drei Dekaden umfassenden Meßbereichs erreicht werden kann. Die Punkte PX bis P2 der ausgezogenen Polygonzuglinien gemäß Fig.4 werden hauptsächlich durch die Werte der Widerstände RS, R9 und Λ 10 bestimmt, während sich die Neigungen dieser Linien durch die Widerstände R 11, R 13 und R 15 bestimmen. Gemäß F i g. 3 sind einstellbare Widerstände R 12, R 14 und R16 für eine Feineinstellung der jeweiligen Neigungen oder Gefälle der Polygonzuglinien vorgesehen. Die Wechselstromkomponente der an der Verzweigung für den Strom Ix erzeugten Spannung wird durch den Glättungskondensator CA beseitigt.

Die beim dargestellten Isolationswiderstandsprüfer verwendete nicht-lineare Schaltung NC entspricht der Schaltung nach der JP-GM 130 001/1975. Bei dieser Schaltung gemäß F i g. 5 werden durch einen in einem zu prüfenden Widerstand Rx fließenden Strom Ix Teilspannungen an den jeweiligen Verzweigungen a, b und ein einer Reihenschaltung aus Widerständen R 2 bis R 5 erzeugt Wenn dabei ein an der Verzweigung a auftretender Spannungsabfall eine von einer Zenerdiode Dz gelieferte Bezugsspannung Ez übersteigt, leitet eine Diode DX, so daß ein Teil des Stroms Ix im Stromkreis der Diode D1 fließen kann. Anschließend leitet eine Diode D 2, wenn die Spannung an der Verzweigung b aufgrund der Erhöhung von Ix die Bezugsspannung Ez übersteigt In gleicher Weise leitet eine Diode D 3, wenn die Spannung an der Verzweigung c die Bezugsspannung Ez übersteigt, so daß der Strom teilweise in den Stromkreisen der Dioden D 2 bzw. DZ fließt Die Beziehung zwischen dem zu messenden Strom /ar und dem in das Meßgerät Mfließenden Strom IM verläuft also in gleicher Weise wie bei der nicht-linearen Schaltung NC gemäß F i g. 3, entspre-

chend der (gekrümmten) Kurve gemäß F i g. 4.

Die nicht-lineare Schaltung gemäß F i g. 5 ist jedoch von einer Art, welche Polygonzuglinien des Stroms Ix durch sequentielles Durchschalten der Dioden Dl, D2 und D 3 erzeugt, wenn der Spannungsabfall an den Verzweigungen a, b und c so stark zunimmt, daß er die Bezugsspannung Ezübersteigt. Wenn beispielsweise die Diode DZ leitet oder durchschaltet, steigt der Spannungsabfall an der Verzweigung c augenblicklich auf einen ziemlich großen Wert von etwa 130 V an, wobei der Strom Ix bei einer Nennleistung von 250 V/50 Meg/ohm einen Wert von 1 raA hat. Wie oben in Verbindung mit der Kennlinie Kgemäß F i g. 2 erwähnt, ist ein verbesserter Isolationswiderstandsprüfer vorgesehen, bei welchem die Klemmspannung Vx nicht unter die Nennspannung Vs abfällt, wenn der zu messende Strom Ix kleiner ist als der Grenzwert Ix I. Falls jedoch die Impadanz, wie bei der nichtlinearen Schaltung nach Fig.5, hoch ist, nimmt die Klemmenspannung Vx aufgrund eines auftretenden Spannungsabfalls im Vergleich zum Strom Ix beträchtlich ab, so daß die Schaltung nach Fig.5 die gestellten Anforderungen nicht zu erfüllen vermag. In der nicht-linearen Schaltung NC gemäß F i g. 3 wird andererseits die Bezugsspannung Ez 2 in Teilspannungen aufgeteilt, und wenn der Spannungsabfall am Verzweigungspunkt k des Stroms Ix, der dem zu prüfenden Widerstand Rx proportional ist, die Teilspannungen der Bezugsspannung Ez 2 sequentiell von der kleinsten Teilspannung aus übersteigt, werden die Halbleiterschaltelemente sequentiell durchgeschaltet, um die Widerstandskreise parallel zum Meßgerät M zu schalten und damit Teilströme des Stroms Ix im Meßgerät M fließen zu lassen. Mit diesem Schaltungsaufbau kann vorteilhaft der am Verzweigungspunkt k für das Durchschalten des Halbleiter-Schaltelements D 4 erforderliche Spannungsabfall reduziert werden, so daß der notwendige Spannungsabfall wesentlich kleiner sein kann als bei der nicht-linaren Schaltung nach F i g. 5. Versuche haben gezeigt, daß der Spannungsabfall in der nichtlinearen Schaltung NC bei einer Nennleistung von 250 V/50 Meg/ohm mit einem Strom Ix einer Stärke von 1 mA auf etwa 8 V reduziert werden kann. Beim Isoiationswiderstandsprüfer unter Verwendung der genannten nicht-linearen Schaltung NC erhält die vom Strom Ix abhängige Kennlinie der Klemmenspannung Vx die Form der Kurve Z gemäß F i g. 2. Falls der Strom Ix unter dem Grenzwert liegt, fällt die Klemmenspannung Vx, wie durch den Kurventeil ZX gezeigt, bei einem Anstieg des Stroms Ix etwas ab. Dieser auf der Impedanz der nicht-linearen Schaltung NC beruhende Spannungsabfall ist jedoch nur geringfügig, weil die Impedanz, wie erwähnt, niedrig ist, und solange der Strom Ix innerhalb des Grenzwerts 1x2 liegt, bleibt die Klemmenspannung Vx unabhängig von einem Anstieg des Stroms Ix oberhalb der Nennspannung Vs. Wenn der Strom Ix weiter über Ix 2 ansteigt tritt in der Gleichspannungsversorgung DS eine Stromnickkopplung ein, wodurch ein starker Abfall der Klemmenspannung Vx in Abhängigkeit vom Strom Ix eingeführt wird, wie dies durch den Kurventeil Z2 dargestellt ist

Bei der nicht-linearen Schaltung NC gemäß F i g. 3 werden als Halbleiter-Schaltelemente DA und DS Dioden und als Element Q ein Transistor aus folgenden Gründen verwendet: Beim Durchschalten der Diode D 5 fließt, wie erwähnt, der Strom teilweise im Widerstand RXO, so daß an einem Spannungsteilerpunkt j durch den Widerstand R10 ein Spannungsabfall hervorgerufen wird, durch den sich die Spannung Ez4 ändert. Mit der Änderung der Spannung Ez 4 verändert sich auch ein Punkt PX einer Polygonzuglinie gemäß F i g. 4. Da jedoch der Wert des Widerstandes R 10 sehr klein ist, stellt die aufgrund des Stromanstiegs am Punkt j auftretende Spannungsänderung in der Praxis keine Schwierigkeit dar. Wenn anstelle des Transistors <?eine Diode verwendet wird, fließt der nach dem Durchschalten dieser Diode über die Widerstände R 14 und R 13

ίο fließende Strom auch durch die Widerstände /?9 und R 10, so daß die Spannung EzZ am Spannungsteilungspunkt /ansteigt. Da außerdem der Spannungsanstieg am Punkt /groß ist, folgt die Kurvenneigung, vom Punkt P2 gemäß Fig.4 aus, dem durch die gestrichelte Linie angedeuteten Verlauf, so daß es unmöglich wird, die ideale logarithmische Umsetzung zu erzielen, die für die Skalencharakteristik des !solationswiderstandsprüfers erforderlich ist. Der Grund für die Verwendung eines Transistors anstelle einer Diode für das Halbleiter-Schaltelement Q beruht auch darauf, daß versucht werden soil, den Anstieg der Spannung EzZ am Punkt / zu verhindern, indem der in den Widerständen R14 und R13 fließende Strom am Stromkreis aus den Widerständen R 9 und R10 vorbeigeleitet wird. Da die Impedanz der Zenerdiode Dz 2 niedrig ist, fließt der Strom über die Diode D 4 durch die Zenerdiode Dz 2, so daß keine Veränderung der Bezugsspannung Ez 2 eintritt. Falls die Zenerdiode Dz2 eine hohe Impedanz besitzt, fließt der über die Widerstände R 12 und R XX fließende Strom auch durch die Widerstände RS, R9 und R 10, so daß sich die Bezugsspannung Ez 2 ändert. Im Fall einer hohen Impedanz der Zenerdiode Dz2 wird auf ähnliche Weise auch die Spannung Ez 4 am Teilungspunkt j durch den über die Widerstände R16 und R15 fließenden Strom verändert. Falls die Zenerdiode Ez 2 somit eine hohe Impedanz besitzt, ist es erforderlich, gemäß Fig.6A für alle Halbleiter-Schaltelemente D 4, Q und D 5 Transistoren zu verwenden. Dies bedingt jedoch eine Erhöhung der Fertigungskosten. Falls die Zenerdiode Dz 2 andererseits eine außerordentlich niedrige Impedanz besitzt und die Werte der Widerstände RS, R9 und RXO verkleinert werden können, indem in ihnen ein großer Vorspannungsstrom hervorgerufen wird, ergeben sich

keine Schwierigkeiten bezüglich einer Änderung der Teilspannungen Ez 3 und Ez4, wenn gemäß Fig.6B jeweils eine Diode D für jedes Halbleiter-Schaltelement verwendet wird. In der Praxis besitzt die Zenerdiode Dz 2 eine feste Impedanz, obgleich ihr Wert klein ist.

Die nicht-lineare Schaltung NC gemäß Fig.3 wird durch zwei Dioden und einen Transistor gebildet, um die Fertigungskosten niedrig zu halten und gleichzeitig im praktischen Betrieb keinen nicht mehr vern.achlässigbaren Fehler einzuführen. Gemäß den F i g. 6A und 6B, in denen die den Teilen von F i g. 3 entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen wie dort bezeichnet sind, ist eine Konstantstromquelle IS vorgesehen. Die Impedanz der nicht-linearen Schaltungen gemäß F i g. 6A und 6B ist, ebenso wie bei der Schaltung nach F i g. 3, niedrig.

Wenn in einem den zu prüfenden Widerstand Rk enthaltenden Meßkreis eine Spannung vorhanden ist, wird diese Spannung an eine interne Schaltung des Isolationswiderstandsprüfers über die Klemme E und L angelegt, indem letztere mit dem Meßkreis zur Messung des Isolationswiderstands des betreffenden Widerstands Rx verbunden werden. Da die nichtlineare Schaltung NC gemäß der Erfindung eine niedrige

Impedanz besitzt, kann sie einem Durchbruch unterliegen, wenn von einer externen Spannungsquelle her eine hohe Spannung, etwa mit Nenngröße, angelegt wird. Aus diesem Grunde muß vor der Messung des Isolationswiderstands das Vorhandensein oder Fehlen einer solchen externen Spannung festgestellt werden. Erfindungsgemäß erfolgt dies auf nachstehend beschriebene Weise: Gemäß Fig.3 sind die Klemmen £und L mit dem Meßkreis in einem Zustand verbunden, wenn die Schalter Sl und S 2 auf die Klemme 2 bzw. 1 umgelegt sind. Falls in diesem Fall eine externe Spannung anliegt, fließt ein Strom über einen Stromkreis, bestehend aus Klemme L, Gleichrichterdiode D 6, Schalter S 2, nicht-linearer Schaltung NC, Schaltkreis aus den Widerständen R 3 bis R 5 in der Gleichspannungsversorgung DS, Dioden D 2 und D 2 im Gleichrichterkreis RE, Widerstand R 6 und Klemme E Dabei wird der Wert dieser Spannung durch das Meßgerät M in der nicht-linearen Schaltung NC angezeigt. Falls eine solche externe Spannung festgestellt wird, wird der Widerstand R 6 als Last eingefügt. Wird das Fehlen einer externen Spannung festgestellt, so wird der Schalter S1 auf seinen Kontakt 1 umgelegt, so daß die Schaltung in vorgesehener Weise als mit konstanter Spannung arbeitender Isolationswiderstandsprüfer arbeitet.

Ein Vorteil wird erzielt, wenn die Kontinuität eines zu prüfenden Widerstands mittels eines Isolationswiderstandsprüfers überprüfbar ist. Der Widerstandsprüfer bietet dabei auch diese Kontinuitätsprüffunktion. Zu diesem Zweck ist ein Summer Bz vorgesehen. Bei der Überprüfung der Kontinuität mittels des Widerstandsprüfers nach Fig.3 werden die Schalter Sl und S2 jeweils auf die Kontakte 2 umgelegt, so daß eine

s Reihenschaltung gebildet wird, die aus Niederspannung-Gleichspannungsquelle EL, Schalter Sl, Diode D 7, zwischen die Klemmen E und L eingefügten Prüf-Widerstand Rx, Schalter S 2 und Summer Bz besteht. Wenn der Widerstand Rx unterbrochen ist, wird der Summer Bz von einem Strom durchflossen, so daß der Durchgang des Widerstandes Rx angezeigt wird. Für eine derartige Durchgangsprüffunktion für eine externe Spannung werden die dargestellten Schalter S1 und S 2 benötigt. Da sich bei der dargestellten Ausführungsform diese Schalter an der Niederspannungsseite befinden, wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß weder eine hohe dielektrische Durchschlagsfestigkeit noch eine hohe Isolationscharakteristik erforderlich ist. Die Diode D 7 dient zu Verhinderung der Anlegung einer hohen Spannung Vx von der Verzweigung e an den Schalter Sl.

Der vorstehend beschriebene Isolationswiderstandsprüfer besitzt somit ersichtlicherweise einen einfachen Aufbau, bei welchem eine Klemmenspannung auch dann oberhalb einer Nennspannung bleibt, wenn der Isolationswiderstand einen kleinen Wert besitzt Falls zwischen den Klemmen ein Kurzschluß od. dgl. auftritt, wird die Klemmenspannung automatisch verringert, um den Stromverbrauch herabzusetzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Isolationswiderstandsprüfer, mit einem von einer Batteriespannungsquelle (EL) gespeisten Schwingkreis (OSCJ, mit einem Gleichrichterkreis (RE) zur Gleichrichtung des über einen Transformator (T) geführten Ausgangssignals des Schwingkreises (OSCX mit einem Rückkopplungskreis zum Anlegen einer hohen Gleichspannung vom Gleichrichterkreis (RE) an einen zu prüfenden Widerstand ι ο (Rx), der zur Prüfung zwischen eine Masseklemme (E) und eine Leitungsklemme (L) geschaltet ist, und mit einem Drehspulmeßgerät (M), das mit einem zu messenden Strom (7X₁J beaufschlagt ist, der durch den zu prüfenden Widerstand (Rx) zur Messung des is Isolationswiderstandes fließt, gekennzeichnet durch eine Gleichspannungsversorgung (DS) mit einem mit der Leitungsklenime (L) in Reihe geschalteten Widerstand (RA) und mit einer Rückkopplungsschaltung (FC), über die eine Spannungsrückkopplung während der Zeit stattfindet, in der ein am Widerstand (R 4) erzeugter Spannungsabfall einen vorgegebenen Spannungswert nicht überschreitet, und über die eine gleichzeitige Spannungs- und Stromrückkopplung erfolgt, wenn der Spannungsabfall am Widerstand (R 4) den vorgegebenen Spannungswert überschreitet, so daß der Betrieb des Schwingkreises (OSC) gesteuert wird, durch eine in Reihe zwischen die Leitungsklemme (L) und den Widerstand (R 4) geschaltete, jo nicht-lineare Schaltung (NC), die enthält, ein Bauelement (Dz 2) zur Erzeugung einer Bezugsspannung (Ez 2) in Abhängigkeit von der daran anliegenden Ausgangsspannung (Vx)des Gleichrichterkreises (RE), eine aus Widerständen aufgebaute Spannungsteilerschaltung (R 8— RiO) zur Erzeugung von Teilspannungen der Bezugsspannung (Ez 2), Halbletter-Schaltelemente (D 4, Q, D 5, D), die parallel zu den jeweiligen Widerständen (RS, R9, R 10) zwischen die jeweiligen Spannungsteilerpunkte (j, i, h) der Spannungsteilerschaltung (RS-RiO) und einen Verzweigungspunkt (k) zwischen der Gleichspannungsversorgung (DS) und der Leitungsklemme ^geschaltet sind, und
einen weiteren Widerstand (R 17), über den das Drehspulmeßgerät (M) sowohl an den Verzweigungspunkt (k) als auch an die Leitungsklemme (L) angeschlossen ist, so daß die Halbleiter-Schaltelemente nacheinander leiten, wenn der Spannungsabfall am Verzweigungspunkt (k) die Teilspannungen (Ez 4, Ez 3, Ez 2) der Spannungsteilerschaltung (RS-R 10) überschreitet.

2. Isolationswiderstandsprüfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastverhältnis des Ausganges des Schwingkreises (OSC) in Abhängigkeit von der Spannungsrückkopplung oder der kombinierten Spannungs-Stromrückkopplung einstellbar ist.

3. Isolationswiderstandsprüfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (Dz 2) zur Erzeugung der Bezugsspannung (Ez 2) eine Zenerdiode ist.

4. Isolationswiderstandsprüfer nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter-Schaltelemente (D 4, Q; D 5, D) als Dioden (D; D 4, D 5) oder Transistoren (Q) ausgebildet sind.

Die Erfindung betrifft einen Isolationswiderstandsprüfer, mit einem von einer Batteriespannungsquelle gespeisten Schwingkreis mit einem Gleichrichterkreis zur Gleichrichtung des über einen Transformator geführten Ausgangssignals des Schwingkreises, mit einem Rückkopplungskreis zum Anlegen einer hohen Gleichspannung vom Gleichrichterkreis an einen zu prüfenden Widerstand, der zur Prüfung zwischen eine Masseklemme und eine Leitungsklemme geschaltet ist, und mit einem Drehspulmeßgerät, das mit einem zu messenden Strom beaufschlagt ist, der durch den zu prüfenden Widerstand zur Messung des Isolationswiederstandes fließt

Ein Isolationswiderstandsprüfer dieser Art ist beispielsweise aus der DE-AS 10 54 168 bekannt, wobei die dort beschriebene Schaltungsanordnung den Zweck hat, bei der Isolationsmessung eine saubere Trennung von Meß-Strömen und Stör-Strömen zu erzielen. Aus diesem Grunde werden bei der dort beschriebenen Schaltungsanordnung ein Speisestromkreis mit einer Wechselspannungsquelle, die eine konstante Spannung liefert und deren Frequenz höher ist als die der Stör-Ströme im Kabel, sowie eine im Meßobjektkreis durch Gleichrichtung der Wechselspannung hergestellte Gleichspannung verwendet, wobei bei Abriegelung der Niederfrequenzen, beispielsweise vom Kabel induktiv aufgenommene Stör-Ströme die Messung im Wechselstromkreis unter Kompensation des über den Gleichrichter fließenden Ruhestromes erfolgt.

Betrachtet man einen Isolationswiderstandsprüfer, bei dem sich ausgehend von einer Gleichspannungsversorgung der Stromkreis über eine Masseklemme, einen zu prüfenden Widerstand, eine Leitungsklemme, eine nicht-lineare Schaltung wieder zur Gleichspannungsversorgung schließt, so liegt der zu prüfende Widerstand zwischen den beiden Klemmen, zwischen denen die Klemmenspannung entsprechend dem Isolationswiderstand abfällt. Wenn nun der Isolationswiderstand nur einen sehr geringen Wert besitzt fällt die Klemmenspannung zwischen Masseklemme und Leitungsklemme aus, so daß der durch den zu messenden Widerstand fließende Strom wegen der Impedanz der Gleichspannungsversorgung und der nicht-linearen Schaltung ansteigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Isolationswiderstandsprüfer zu schaffen, der einen einwandfreien Betrieb auch bei sehr kleinen Isolationswiderständen und hohen Meß-Strörnen gewährleistet und der für eine automatische Senkung des Stromverbrauchs bei Störungen, wie z. B. Kurzschlüssen, sorgt.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, einen Isolationswiderstandsprüfer der Eingangs genannten Art gemäß den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs auszubilden. Weiterbildende Merkmale des erfindungsgemäßen Isolationswiderstandsprüfers sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 ein Schaltbild zur Erläuterung des Arbeitsprinzips eines Isolationswiderstandsprüfers;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Strom-Spannungs-Kennlinie eines Isolationswiderstandsprüfers;

F i g. 3 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Isolationswiderstandsprüfers;

F i g. 4 eine graphische Darstellung der Polygonzug-Kennlinie einer nicht-linearen Schaltung des erfindunes--