DE416206C

DE416206C - Equipment for practicing the method for measuring earth resistance

Info

Publication number: DE416206C
Application number: DES65418D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Priority date: 1921-05-14
Filing date: 1924-03-15
Publication date: 1925-07-14

Description

Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens zur Messung von Erdungswiderständen. Das Hauptpatent betrifft eine Schaltung, die es ermöglicht, mit einer einzigen Messung einen Erdungs- oder Ausbreitungswiderstand zu bestimmen. Es werden in. dieser Schaltung verglichen der Spannungsabfall zwischen der Prüfplatte und einer in die Erde gesteckten Sonde beim Durchgang eines Meßstromes einerseits und der Spannungsabfall in einem regelbaren Widerstand bekannter Größe bei einem vom Meßstrom aus induzierten, vorzugsweise dem Meßstrom gleichen Strom andererseits. Als Anzeigevorrichtung dient vornehmlich ein Telephon, und die Regelung geschieht auf ein Minimum der Tonstärke im Telephon. Da indessen das Telephon einerseits nicht erkennen läßt, nach welcher Seite die Regelung des Widerstandes erfolgen muß, und andererseits die Genauigkeit der Einstellung auf ein ,Minimum der Tonstärke bekanntlich nicht sehr groß ist, so empfiehlt es sich, diese Unzuträglichkeiten gemäß der Erfindung durch Verwendung eines Gleichstromgalvanometers mit einem Gleichrichter in einer Schaltung nach einer Nullmethode zu verwenden. Nach dem bisher bekannten Verfahren, ein Telephon durch ein Gleichstromgerät mit Gleichrichter zu ersetzen, würde man bei Anwendung eines Galvanometers als Anzeigegerät in der vorliegenden Schaltung die Gleichrichtung so eingestellt haben, daß die Ein- und Ausschaltung in den Zeitpunkten geschehen wäre, in denen der von der Stromquelle, vorzugsweise einem Induktor gelieferte Meßstrom seine Richtung umkehrte. Dabei zeigt es sich aber, daß in dem vorliegenden Fall das Anzeigegerät niemals auf o geregelt werden kann.Device for carrying out the method for measuring earth resistance. The main patent relates to a circuit that enables a single measurement to determine a grounding or propagation resistance. It will be in. This circuit compared the voltage drop between the test plate and one plugged into the earth Probe when a measuring current passes through on the one hand and the voltage drop in one controllable resistance of known size in the case of one induced by the measuring current, preferably on the other hand, the same current as the measuring current. It is primarily used as the display device a telephone, and the regulation is made to a minimum of the volume in the telephone. Since, however, on the one hand the telephone does not reveal which side the Regulation of the resistance must take place, and on the other hand the accuracy of the setting as is known, it is recommended that the sound intensity is not very high at a minimum address these inconveniences according to the invention by using a DC galvanometer to use with a rectifier in a circuit based on a zero method. According to the previously known method, a telephone by using a direct current device To replace rectifiers, one would use a galvanometer as a display device have set the rectification in this circuit so that the input and switching off would have happened at the times when the power source, preferably an inductor supplied measuring current reversed its direction. It shows it is however that in the present case the display device is never regulated to o can be.

Die Erfindung besteht nun darin, daß eine Einrichtung geschaffen wird, bei der die Anwendung einer Nullmethode möglich ist durch geeignete Einstellung des Gleichrichters, nachdem die Ursache des genannten Cbelstandes festgestellt wurde. Diese liegt darin, daß bei der Erzeugung des Stromes in dem regelbaren Widerstand mit Hilfe eines an den Meßstromkreis angeschlossenen Stromwandlers eine nicht beabsichtigte Phasenverschiebung des Sekundärstromes oder, genauer gesagt, des negativ genommenen Sekundärstromes gegen den Primärstrom entsteht, Infolge dieser Phasenverschiebung haben auch die zu vergleichenden Spannungsabfälle in der Erde und in dem. Regelwiderstand nicht die gleiche Phase, und die Folge davon ist, daß die an der Anzeigevorrichtung auftretende Spannungsdifferenz, die man auf o zu regeln wünscht, niemals = o werden kann. Abb. i veranschaulicht diese Verhältnisse. il ist der Meßstrom, der die Erdung durchfließt und dem der Spannungsabfall in der Erde phasengleich zu setzen ist; 1, der durch einen Stromwandler mit il als Primärstrom erzeugte Strom ini Regelwiderstand, dem die Spannung am Regelwiderstand phasengleich ist. Bei Gleichher des Regelwiderstandes und des Erdungswiderstandes sollte der Spannungsabfall an der Anzeigevorrichtung = o werden. Er ist aber proportional dem Strom il - i2, kann also nie = o werden, da ii und i2 nicht phasengleich werden können. Man bekommt also nur ein Minimum des Stromes in der Anzeige vorrichtung. Um diesen Strom wirkungslos zu machen, wird erfindungsgemäß die Vorrichtung zum Gleichrichten, vorzugsweise ein Druckkontakt, der den Kreis des Wechselstromes für je eine halbe Periode unterbricht, so eingestellt, daß die Umschaltung in dem Augenblick erfolgt, in dem der Strom il-i2 sein positives und negatives Maximum hat. In Abb. 2 ist in bekannter Weise der Strom il-i' veranschaulicht. Die Zeitmomente, die durch die Linien I und II dargestellt sind, werden zur Umschaltung benutzt, so daß während der Einschaltung des Stromes dieser immer zur Hälfte der Zeit positiv und zur Hälfte negativ gerichtet ist, so daß die Wirkungen im Galvanometer sich aufheben. Die schraffierte Fläche in Abb. 2 zeigt die Änderung der Stromstärke während der Einschaltung. Eine Abweichung des Spannungsabfalles im Regelwiderstand von dem im Erdungswiderstand kommt dagegen im Galvanometer noch gut zur Wirkung, da die Spannungsabfälle mit den Strömen il und i2 in Phase sind und diese gegen den Strom 11-i2 um den größeren Teil eines rechten Winkels versetzt sind, so daß die Halbperiode der Ein-und Ausschaltung bei ihnen sich mit großer Annäherung mit der Halbperiode positiver und negativer Richtung deckt.The invention now consists in that a device is provided in which the use of a zero method is possible by suitable adjustment of the rectifier after the cause of the said Cbelstandes has been determined. This is due to the fact that when the current is generated in the controllable resistor with the help of a current transformer connected to the measuring circuit, an unintended phase shift of the secondary current or, more precisely, the negative secondary current compared to the primary current occurs Voltage drops in the earth and in the. Variable resistor does not have the same phase, and the consequence of this is that the voltage difference occurring on the display device, which one wishes to regulate to o, can never be = o. Fig. I illustrates these relationships. il is the measuring current that flows through the earth and to which the voltage drop in the earth is to be set in phase; 1, the current generated by a current transformer with il as the primary current ini variable resistor, to which the voltage at the variable resistor is in phase. If the rheostat and the earth resistance are the same, the voltage drop on the display device should be = o. However, it is proportional to the current il - i2, so it can never be = o, since ii and i2 cannot be in phase. So you only get a minimum of the current in the display device. In order to make this current ineffective, according to the invention the device for rectifying, preferably a pressure contact which interrupts the circuit of the alternating current for half a period, is set so that the switchover takes place at the moment when the current il-i2 is positive and has negative maximum. In Fig. 2, the current il-i 'is illustrated in a known manner. The time moments, which are shown by the lines I and II, are used for switching, so that when the current is switched on, it is always positive half the time and half negative, so that the effects in the galvanometer cancel each other out. The hatched area in Fig. 2 shows the change in current intensity during switch-on. A deviation of the voltage drop in the rheostat from that in the earth resistance, on the other hand, still has a good effect in the galvanometer, since the voltage drops are in phase with the currents il and i2 and these are offset by the greater part of a right angle with respect to the current 11-i2, see above that the half-cycle of switching them on and off coincides very closely with the half-cycle of positive and negative direction.

Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand der Abb. 3 bis 6, die Ausführungsbeispiele der Schaltung nach der Erfindung zeigen, erläutert werden. Eine Wechselstromquelle i, vorzugsweise ein Induktor, liefert den Meßstrom il, der durch den Prüfwiderstand, beispielsweise den Ausbreitungswiderstand einer Erdplatte 2, geschickt wird. Der Meßstrom il fließt von der Erdplatte 2 über eine Sonde 3, die zum Anschluß der Anzeigevorrichtung 4 dient, nach einer Hilfserde 5. In dem äußeren Schluß des Stromkreises liegt die Primärspule 6" eines Stromwandlers 6, dessen Sekundärspule 6b durch einen Regelwiderstand 7 geschlossen ist. Der aus 6b und 7 gebildete Kreis wird von dem Strom il durchflossen. Mit dem einen Pole ist der Regelwiderstand mit der Leitung der Erdplatte 2 verbunden. An dem Regelwiderstand befindet sich ein Schleifkontakt B. Zwischen dem Schleifkontakt 8 und der Sonde 3 befindet sich die Anzeigevorrichtung 4, die aus einem Galvanometer 4, und einer mit diesem verbundenen Gleichrichtervorrichtung, vorzugsweise einem Unterbrecher 4b, besteht, der eine Halbperiode des zwischen dem Schalter 8 und der Sonde 3 fließenden Wechselstromes ausschaltet. Der Unterbrecher wird in an sich bekannter Weise angetrieben von einer Welle, die mit dem Stromerzeuger i derartig gekuppelt ist, daß die Unterbrechung mit der Frequenz des Stromerzeugers geschieht. Die Welle ist durch die punktierte Linie 9 angedeutet. Auf der Welle befindet sich ein Exzenter io, durch dessen Verdrehung gegen die Achse 9 die Phase der Unterbrechung geregelt werden kann. Weiter ist noch im Kreise des Me'ßstromes il ein Umschalter i i angeordnet, der gestattet, den Meßstrom statt durch die ganze Primärwicklung 6" des Stromwandlers 6 mittels des verschiebbaren Anschlusses 12 nur durch einen Teil derselben zu schicken. Hierdurch soll eine irgendwie mit bekannten Mitteln zu bewirkende Umschältungsmöglichkeit für den Stromwandler zur Änderung seines übersetzungsverhältnisses angedeutet sein. In dem umgekehrten Verhältnis, in dem die Ströme i, und i2 stehen, verhalten sich bei o-Einstellung des Galvanometers 4" die zu vergleichenden Widerstände, in denen die Ströme fließen. Man kann also mit einem gegebenen Vergleichswiderstand Erdungs- und andere Ausbreitungswiderstände verschiedener Größenordnung messen, wenn man das übersetzungsverhältnis des Stromwandlers ändert.Details of the invention should be based on FIGS. 3 to 6, the exemplary embodiments show the circuit according to the invention will be explained. An AC power source i, preferably an inductor, supplies the measuring current il, which is generated by the test resistor, for example the propagation resistance of an earth plate 2 is sent. Of the Measurement current il flows from the earth plate 2 via a probe 3, which is used to connect the display device 4 is used, after an auxiliary earth 5. In the outer end of the circuit is the Primary coil 6 ″ of a current transformer 6, the secondary coil 6b of which is controlled by a variable resistor 7 is closed. The circuit formed by 6b and 7 is traversed by the current il. One pole of the variable resistor is connected to the line of the ground plate 2. There is a sliding contact B on the rheostat. Between the sliding contact 8 and the probe 3 is the display device 4, which consists of a galvanometer 4, and a rectifier device connected to this, preferably one Interrupter 4b, there is a half cycle between the switch 8 and the Probe 3 switches off the flowing alternating current. The breaker is in itself known way driven by a shaft connected to the generator i such is coupled that the interruption happens with the frequency of the power generator. The wave is indicated by the dotted line 9. Located on the shaft an eccentric io, by rotating it against the axis 9, the phase of the interruption can be regulated. There is also a changeover switch in the circuit of the measuring current il i i arranged, which allows the measuring current to take place through the entire primary winding 6 "of the current transformer 6 by means of the displaceable connection 12 only through one To send part of the same. This is supposed to somehow use known means Switching option to be effected for the current transformer to change its transmission ratio be indicated. In the inverse relationship in which the currents i, and i2 stand, If the galvanometer 4 "is set to o, the resistances to be compared behave, in which the currents flow. So you can with a given comparison resistance Measure earthing and other propagation resistances of various magnitudes, if you change the transformation ratio of the current transformer.

Die bisher beschriebene, in Abb. 3 dargestellte Schaltung unterliegt aber noch der Beeinflussung durch eine gleichs;romerzeugende Fehlerquelle, nämlich durch die elektromotorische Kraft im Erdboden. Um zu verhindern, daß diese einen Strom in der Anzeigevorrichtung erzeugt, werden nach weiterer Erfindung an sich bekannte Mittel zur Unterbindung von Gleichstrom an geeigneten Stellen der Schaltung verwendet.The circuit described so far and shown in Fig. 3 is subject but also the influence of an identical, rom-generating source of error, namely by the electromotive force in the ground. To prevent this one Electricity generated in the display device are per se according to a further invention known means for suppressing direct current at suitable points in the circuit used.

Abb. 4 zeigt die Anordnung von Kondensatoren 13" und 13b am Erdboden vor der Eintritts- und Austrittsstelle der Meßstromleitung. Diese Kondensatoren können gleichzeitig benutzt werden, um die induktive Komponente des Widerstandes im Kreise des '_Vleßstromes il zu kompensieren. Allerdings wird dann die Abhängigkeit der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung von der Änderung der Frequenz verhältnismäßig groß.Fig. 4 shows the arrangement of capacitors 13 "and 13b on the ground in front of the entry and exit point of the measuring current line. These capacitors can at the same time used to make the inductive component of the resistance in the circle of the '_Vleßstromes il to compensate. However, will then the dependence of the phase shift between current and voltage on the Change in frequency relatively large.

Den letztgenannten Mangel vermeidet die Schaltung nach Abb. 5, bei welcher die Anzeigevorrichtung 4 nicht unmittelbar zwischen Sonde 3 und Schleifkontakt 8 eingeschaltet ist, sondern über einen Isoliertransformator 14, der mit seiner Primärwicklung an Sonde und Schleifkontakt liegt. Der von der elektromotorischen Kraft im Erdboden erzeugte Gleichstrom in der Primärwicklung von 14 übt auf die Sekundärwicklung keine Wirkung aus. Die Änderung der Magnetisierung des Transformators durch den Gleichstrom ist unschädlich, da sie die o-Einstellung nicht beeinflußt.The circuit according to Fig. 5 avoids the last-mentioned deficiency which the display device 4 is not directly between probe 3 and sliding contact 8 is switched on, but via an insulating transformer 14, which is connected to his Primary winding is on the probe and sliding contact. The one from the electromotive Direct current generated in the ground in the primary winding of 14 exerts a force on the Secondary winding has no effect. The change in the magnetization of the transformer by the direct current is harmless since it does not affect the o-setting.

Die Anordnung eines Isoliertransformators kann gemäß der Schaltung nach Abb. 6 gleichzeitig benutzt werden, um eine etwaige Beeinflussung des Anzeigeinstrumentes durch Fehlerströme, die z. B. infolge mangelhafter Isolation aus einer fremden Stromquelle, vorzugsweise dem Netz, durch die Schaltung fließen, zu vermeiden. Der die Isolation durchbrechende Strom soll beispielsweise in die Leitung zur Erdung an einem Punkte P eintreten. Der Strom teilt sich dann, und der eine Teil des Stromes wird auch über die Anzeigevorrichtung durch die Sonde zur Erde fließen. Dieser Fehler wird nach weiterer Erfindung dadurch vermieden, daß man auf die Anzeigevorrichtung 4 gleichzeitig einen weiteren Strom wirken läßt, der dem die Anzeige beeinflussenden Fehlerstrom an Größe und Phase gleich und entgegengesetzt gerichtet ist. Dies wird mit dem obengenannten Isoliertransformator 14 dadurch erreicht, daß man diesem Transformator zwei Primärwicklungen 14, 14, gibt, die in bezug auf den Stromkreis des Fehlerstromes in symmetrischer Anordnung parallel geschaltet sind, so daß sie vom Fehlerstrom in zwei gleichen Hälften durchflossen werden. In bezug auf -die Sekundärwicklung 14b werden sie entgegengesetzt geschaltet, so daß die Wirkung des Fehlerstromes auf diese = o ist. Der Isoliertransformator 14 ist also als Differentialtransformator ausgebildet und enthält die einander entgegengesetzt parallel geschalteten Primärwicklungen 14" und 14,. Der obenerwähnte Teil des Fehlerstromes fließt von P über die Schaltungsteile 6b, 7, 8 in die Primärwicklung 14" des Isoliertransformators, die von dem Meßstrom durchflossen wird. Danut die andere Hälfte des Fehlerstromes, die durch die zweite Primärwicklung 14, fließt, der ersten gleich wird, ist aus dem Ohmschen Widerstand 15 mit dem Schleifkontakt 16 und dem induktiven Widerstand 17 eine Schaltung geschaffen, die der aus dem Regelwiderstand ; mit dem Schleifkontakt 8 und der Sekundärwicklung 6b des Transformators 6 elektrisch gleich ist. Die Widerstände 7 und 15 sind gleich groß und ebenso die Induktivitäten, die die Ströme in den einander entsprechenden Teilen 6b und 17 finden, so daß der Fehlerstrom zwischen P und der Sonde in zwei gleiche Hälften zerfällt, die beide -die Sekundärwicklung 14b im entgegengesetzten Sinne induzieren, so daß ihre Gesamtwirkung also = o ist.The arrangement of an isolating transformer can according to the circuit according to Fig. 6 can be used at the same time to prevent any influence on the display instrument due to fault currents that z. B. as a result of inadequate insulation from a third-party power source, preferably the network to avoid flowing through the circuit. The isolation Breaking current is said to be, for example, in the line for grounding at one point P enter. The stream then divides, and one part of the stream also becomes flow via the indicator through the probe to earth. This bug will avoided according to a further invention that one on the display device 4 at the same time another current can act, which influences the display Fault current is equal and opposite in magnitude and phase. this will achieved with the above-mentioned insulating transformer 14 by using this transformer two primary windings 14, 14, there with respect to the circuit of the fault current are connected in parallel in a symmetrical arrangement, so that they are protected from the fault current flow through in two equal halves. With respect to -the secondary winding 14b they are switched in opposite directions, so that the effect of the fault current on this = o is. The isolating transformer 14 is therefore a differential transformer formed and contains the oppositely connected in parallel primary windings 14 "and 14 ,. The above-mentioned part of the fault current flows from P via the circuit parts 6b, 7, 8 in the primary winding 14 "of the insulating transformer, which is from the measuring current is traversed. Danut the other half of the fault current caused by the second Primary winding 14, flows, the first becomes equal, is from the ohmic resistance 15 with the sliding contact 16 and the inductive resistor 17 created a circuit, the one from the rheostat; with the sliding contact 8 and the secondary winding 6b of the transformer 6 is electrically the same. The resistors 7 and 15 are the same large and likewise the inductances that drive the currents in the corresponding ones Find parts 6b and 17 so that the fault current between P and the probe is divided into two the same halves disintegrate, the two -the secondary winding 14b in the opposite Induce senses so that their total effect is = o.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Establishment to carry out the procedure for Measurement of earthing resistances according to patent 349o99, characterized in that as a display device with a known connection of a direct current indicator a device for rectifying the alternating current is provided and the phase is set in the rectifier so that the due to the phase error of the inducing Switching part when the comparison resistances are equal in the display device remaining current has no effect on the deflection of the galvanometer.

2. Device according to claim i, characterized in that in order to avoid one Effect of the electromotive forces of the earth on the galvanometer known per se Switching means, e.g. B. capacitors are arranged.

3. Device according to claim z, characterized in that at the entry point of the measuring current in earth and a capacitor is switched on at its exit point.

4. Set up after Claim 2, characterized in that the display device has an insulating transformer connected.

5. Device according to claim 4, characterized in that for the purpose An additional circuit arrangement to render an externally entering fault current harmless is used, which is electrically equal to the measuring circuit and of part of the Fault current is flowing through, and both circuits two with respect to the secondary winding oppositely connected primary windings of a differential isolation transformer Food.