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Tragbares elektrisches Prüfgerät zum Prüfen von Isolationswiderständen
Die. Erfindung betrifft ein tragbares elektrisches Prüfgerät zum Prüfen von Isolationswiderständen
und zum Nachweis von Isolierungsfehlern in Kondensatoren, Kabeln o. dgl.
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An Gleichstromquellen für tragbare elektrische Prüfgeräte wird in
erster Linie die Forderung gestellt, daß sie von einfacher und robuster, aber trotzdem
leichter Bauart sein sollen. Es sind Vorrichtungen bekannt zur Erzeugung einer Gleichspannung
durch Ladung eines oder mehrerer Kondensatoren von einer Wechselstromquelle aus
über als Gleichrichter dienende Ventilröhren. Diese bekannten Anordnungen sind jedoch
kostspielig und kompliziert und eignen sich infolge ihres beträchtlichen Gewichtes
und infolge der großen Empfindlichkeit der Gleichrichteranordnung gegen mechanische
Beschädigung nicht als Spannungsquellen in. tragbaren Prüfgeräten. Eine Bauart,
die in bezug auf Leichtigkeit, Einfachheit und Unempfindlichkeit gegen mechanische
Beschädigung den obigen Forderungen entspricht, erhält man' zwar, wenn man die Ventilröhren
durch eine Funkenstrecke oder andere Entladungsstrecke mit stationären Elektroden
ersetzt und den Kondensator über diese Funkenstrecke mittels eines an eine geeignete
Stromquelle, vorzugsweise ein Trockenelement, angeschlossenen Funkeninduktors kleiner
Abmessungen ladet. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Schlußspannung
am Kondensator von -zufälligen Umständen, wie der Größe der Batteriespannung, der
Arbeitsgeschwindigkeit des Funkeninduktors o. dgl., abhängig ist, und außerdem liegt
die Gefahr vor, daß der .Kondensator sich -über die vorzugsweise homogene Funkenstrecke
entladet, wenn der Kondensator eine gewisse Spannung erreicht hat.
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Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß
bei einem tragbaren Gerät der eingangs genannten Art, bei dem die Spannungsquelle
aus einem Kondensator besteht, der mittels eines Funkeninduktors über eine Funkenstrecke
mit stationären Elektroden auf hohe Spannung geladen wird, parallel zu dem über
die vorzugsweise homogene Funkenstrecke geladenen Kondensator ein Ableitungskreis
geschaltet ist; der eine Entladungsstrecke, z. B. eine Glimmlampe, vorzugsweise
in Reihe mit einem Ohmschen Widerstand enthält. Die im Ableitungskreis enthaltene
Glimmlampe kann man als Stromanzeigegerät beim Prüfvorgang benutzen, indem die während
der Ladung des Kondensators in dem Ableitungsstromkreis liegende Glimmlampe während
der Prüfperiode
zwischen die Pole des Kondensators in Reihe mit
dem Prüfgegenstand geschaltet wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben.
Das elektrische Isolationsprüfgerät enthält einen Funkeninduktor io, dessen Sekundärwicklung
an zwei Leitungen i und 15 angeschlossen ist und dessen Primärwicklung von einer
Batterie 13 aus gespeist wird. Dabei ist der positive Pol 12 der Batterie 13 über
eine Leitung i i an den Selbstunterbrecherkontakt angeschlossen, während der negative
Pol 1¢ über eine Leitung 15, einen Druckknopfschalter 16 und eine Leitung?
an, das andere Ende der Primärwicklung angeschlossen ist. Die Leitung i ist mit
der einen Elektrode der Funkenstrecke 3 verbunden, deren andere Elektrode über .eine
Leitung 4 an die eine Klemme des zu ladenden Kondensators 6 angeschlossen ist, während
die andere Klemme des Kondensators mit der Leitung 15 verbunden ist. Dieser Kondensator
wird im folgenden kurz als Ladungskondensator bezeichnet. An die eine Klemme des
Ladungskondensators 6 ist ferner die eine Klemme einer Glimmlampe 7 angeschlossen,
deren andere Klemme entweder über einen Vorschaltwiderstand 17 und einen mit dem
Schalter 16 mechanisch verbundenen Schalter 18 oder über einen Vorschaltwiderstand
8, einen Schalter i9 und den zwischen den Anschlußklemmen 2o und 2i eingeschalteten-
Prüfgegenstand36 an die zweite Klemme des Kondensators angeschlossen werden kann.
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Zwischen dem positiven Pöl 12 der Batterie 13 und der Anschlußklemme
2o ist eine Glühlampe 22 in Reihe mit einem Druckknopfschalter 23, geschaltet. Die
andere Anschlußklemme 21 ist über die Leitung 15 dauernd an den negativen Pol 14
der Batterie 13 angeschaltet.
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Mit. strichpunktierten Linien ist eine zusätzliche Vorrichtung angedeutet,
die beispielsweise zum Prüfen der Durchschlagfestigkeit von Kabeln dient. Die Leitung
i ist mittels einer Leitung 24 an eine Anschlußklemme 25 angeschlossen, und zwischen
den Leitungen 15 und 24 ist eine einstellbare Funkenstrecke 26 eingeschaltet. Diejenigen
Adern des Kabels, zwischen denen die Durchschlagfestigkeit geprüft werden soll,
werden an die Anschlußklemmen 21 und 25 angeschlossen. Dias Prüfgerät wird wie folgt
benutzt: Es. sei angenommen, daß z. B. die Isolation eines Kondensators 36 geprüft
werden soll. Der Kondensator 36 wird dann zuerst zwischen den Anschlußklemmen 20
und 21 eingeschaltet. Dann wird der Knopf 16, 18 niedergedrückt, -wobei einerseits
ein von der Batterie 13 zum Funkeninduktor io verlaufender Speisestromkreis über
den Schalter 16 geschlossen wird und andererseits die Glimmlampe 7 parallel zu dem
Ladungskondensator 6 und in Reihe mit dem Vorschaltwiderstand 17 geschaltet wird.
Hierbei wird der Funkeninduktor io in Tätigkeit versetzt, wobei die Aufladung des
Ladungskondensators 6 bis zur gewünschten Prüfspannung in folgender Weise stattfindet:
Wenn die Spannung des Funkeninduktors nach dem, Niederdrücken des Knopfes 16, 18
sich seinem größten Höchstwert, z. B. seinem positiven Höchstwert, nähert, so -wird
die Spannung über die Funkenstrecke 3 die Zündspannung überschreiten, wobei eine
Entladung stattfindet und der Kondensator eine gewisse Ladung erhält. Die Spannung
am Kondensator steigt dabei etwas. Wenn nunmehr die Spannung am Funkeninduktor durch
Null bis zum negativen Höchstwert herabsinkt, so wird offenbar der Kondensator bestrebt
sein, sich über die Funkenstrecke zu entladen. Nun ist zu berücksichtigen, daß die
positiven und negativen Werte der Wechselspannung des Funkeninduktors verschieden
hoch sind. Bei Kontaktschluß in der Erstwicklung steigt nämlich der Erregungsstrom
wegen der hohen Selbstinduktion nur langsam an, und infolgedessen wird in :der Zweitwicklung
eine verhältnismäßig niedrige Spannung induziert, die nicht genügt, um einen überschlag
zwischen den Elektroden der Zweitwicklung zu bewirken. Während der Kontaktschlußperiode
wird elektrische Energie im Magnetfeld !des Funkeninduktors angehäuft, und diese
Energie verschwindet bei der Kontaktöffnung plötzlich, was die Induzierung einer
hohen Spannung in der Zweitwicklung veranlaßt, die einen Überschlag bewirkt. Die-
Summe der Kondensatorspannung und der negativen Höchstspannung des Funkeninduktors
erreicht also nicht einen Wert, der die Zündspannung der Funkenstrecke erreicht,
und folglich wird die erhaltene Ladung im Köndensator zurückbleiben. Das nächste
Mal, wenn die Spannung des Funkeninduktors sich seinem positiven Höchstwert nähert,
findet wieder eine Entladung in der Funkenstrecke statt, wobei der Kondensator noch
eine Ladung erhält, so daß seine Spannung weiter gesteigert wird. Der Kondensator
wird in dieser Weise schrittweise aufgeladen, bis seine Spannung einen Wert erreicht
hat, der der Zündspannung der mit ihm parallel geschalteten Glimmlampe 7 entspricht.
Wem- dieses eintrifft, entsteht eine Entladung über die Glimmlampe 7, wobei ein
Ableitungskreis, der die Glimmlampe 7 und deren Vorschaltwiderstand 17 enthält,
.über den Ladungskondensator geschlossen -wird. Der Ableitungsstrom durch diesen
Stromkreis ist anfänglich sehr
schwach, weil die Glimmlampe, sölanbe
die Spannung am Kondensator niedrig ist, .den größten Teil des Spannungsabfalles
verschluckt. Je mehr die Spannung am Kondensator steigt, wird jedoch der Vorschaltwiderstand
einen immer größeren Anteil des Gesamtspannungsabfalles übernehmen, so daß der Ableitungsstrom
schneller als die Spannung des Ladungskondensators steigt. Andererseits wird die
je Periode der pulsierenden Wechselspannung in den Ladungskondensator eingeführte
Ladung immer kleiner, je größer die Kondensatorspannung wird. Wenn die je Zeiteinheit
zugeführte Elektrizitätsmenge gleich der in derselben Zeit abgeleiteten Elektrizitätsmenge
tvird, tritt offenbar ein Gleichgewichtszustand ein, nach dessen Erreichen die Spannung
nicht mehr steigt, obwohl der Knopf 16, i 8 noch niedergedrückt wird. Durch zweckmäßige
Bemessung des Vorschaltwiderstandes 17 läßt sich offenbar erreichen, daß die Kondensatorspannung
niemals einen so hohen Wert erreichen kann, daß die Summe der genannten Spannung
und der negativen Höchstspannung des Funkeninduktors die Zündspannung der Funkenstrecke
erreicht. Hierdurch wird also in wirksamer Weise die Entladung des Kondensators
6 über die Funkenstrecke 3 verhindert. Andererseits muß die Schlußspannung des Kondensators
wesentlich höher sein als die Zündspannung der Glimmlampe 7, weil ja in dem dargestellten
Gerät die während der Ladungsperiode in dem Ableitungskreis liegende Glimmlampe
als Anzeigegerät während der Prüfperiode verwendet werden soll.
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Der Knopf 16, 18 wird so lange, und zwar im allgemeinen 3 bis q. Sekunden,
niedergedrückt gehalten, bis die Schlußspannung in dem Ladungskondensator erreicht
wird. Das erkennt man daraus, daß die Glimmlampe mit einer gewissen Lichtstärke
gleichmäßig brennt. Nunmehr wird der genannte Knopf losgelassen, und statt dessen
wird während 5 bis 8 Sekunden der Knopf 19 niedergedrückt, wobei die Glimmlampe
in Reihe mit dem Vorschaltwiderstand 8 zwischen den Ladungskondensator 6 und den
zu prüfenden Kondensator 36 eingeschaltet wird. Wenn die Isolierung gut ist, so
entsteht nur eine kurzdauernde Glimmerscheinung in der Glimmlampe 7, weil der zu
prüfende Kondensator einen Ladungsstrom erhält, der unterbrochen wird, sobald der
Spannungsunterschied- zwischen den Kondensatoren 6 und 36 bis zur Löschspannung
der Glimmlampe 7 gesunken ist. Die relative Dauer der Glimmerscheinung ist dabei
auch abhängig von der Größe des Vorschaltwiderstandes B. Wenn die Isolierung weniger
gut ist, so sinkt nach der Hufladung die Spannung am Kondensator 36 infolge der
Ableitung, bis der Spannungsunterschied zwischen dem Ladungskondensator und dem
zu prüfenden Kondensator wieder bis zur Zündspannung der Glimmlampe ge= stiegen
ist, worauf erneute Aufladung durch die Glimmlampe mit dadurch verursachter Glimmerscheinung
stattfindet. Je schneller die Glimmerscheinungen wiederkehren, um so schlechter
ist offenbar die Isolierung. Wenn man eine starke und ausgedehnte Glimmerscheinung
erhält, so besitzt der geprüfte Kondensator 36 eine sehr schlechte Isolierung. Wenn
die Glühlampe 22 beim Niederdrücken des Knopfes 23 leuchtet, so ist Kurzschluß vorhanden.
. -Wenn man beim Prüfen eines fehlerfreien Kondensators die Ladungsglimmerscheinung
wiederholt feststellen will, so muß der Kondensator 36 jedesmal nach dem Niederdrükken
des Knopfes i9 entladen werden. Dies kann durch Niederdrücken des Knopfes 23 erfolgen,
wobei der Kondensator 36 sich über die Glühlampe 22 und die Batterie 13 entladet.
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In den Ableitungsstromkreis kann an, Stelle der Glimmlampe eine andere
Entladungsstrecke eingeschaltet werden, deren Löschspannung wesentlich größer ist
als die Zündspannung der während .der Prüfperiode als Anzeigegerät benutzten Glimmlampe.
In diesem Falle ergibt sich eine Schlußspannung am Ladungskondensator, die, praktisch
genommen, unabhängig ist von den Schwankungen der vom Funkeninduktor gelieferten
Höchstspannung.