DE720022C

DE720022C - Circuit for measuring electrical insulation and capacitance values of electrical line structures

Info

Publication number: DE720022C
Application number: DES131145D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Norbert Christi Weyss
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1938-03-05
Filing date: 1938-03-05
Publication date: 1942-04-22

Description

Schaltung zum Messen von elektrischen Isolations- und Kapazitätswerten elektrischer Leitungsgebilde Es ist bereits eine Schaltung für elektrische Meßgeräte bekanntgeworden, bei der äußere Störeinldüsse dadurch beseitigt werden, daß die Wicklungen des mit zwei oder mehr Wicklungen versehenen Meßwerkes an verschiedene Teile der zu untersuchenden Einrichtung oder Anlage derart angeschlossen sind, daß sich die Störwirkungen auf das Meßwerk aufheben. Es handelt sich dabei wm Störungen, die annähernd gleichartig sind, oder um Störströme von gleichartiger Kurvenform, die auf das Meßwerk zur Einwirkung gelangen.Circuit for measuring electrical insulation and capacitance values electrical conduction structure It is already a circuit for electrical measuring devices became known, in which external disturbances are eliminated by the fact that the Windings of the measuring mechanism provided with two or more windings to different ones Parts of the facility or system to be examined are connected in such a way that the interfering effects on the measuring mechanism cancel each other out. These are wm disturbances, which are approximately the same, or interference currents of the same type of curve, which come to influence the measuring mechanism.

Für Kabelmessungen wurde die bekannte Schaltung in der Weise ausgebildet, daß die eine der an verschiedene Eabeladern angeschlossenen Meßwicklungen über die Meßstromquelle, die andere in entgegengesetzter Schaltung über einen regelbaren Widerstand an Erde gelegt ist. For cable measurements, the known circuit was designed in such a way that that one of the measuring windings connected to different egg wires has the Measurement current source, the other in the opposite circuit via a controllable one Resistance is placed on earth.

Wie sich bei der Betrachtung dieser Schaltung ohne weiteres ergibt, liegt zwischen den beiden Wicklungen (Rähmchenhälften) die volle Meßbatteriespannung, die in den meisten Fällen zwischen Ioo und 200 Volt beträgt. As you can see when looking at this circuit, the full measuring battery voltage lies between the two windings (frame halves), which in most cases is between 100 and 200 volts.

Ohne besondere Vorsichtsmaßregeln wird also auch bei offenen Klemmen schon der Isoiationsstrom, der von einer Rähmchenhälfte zur anderen fließt, gemessen. Zwr Beseitigung dieses Fehlers, der unter Umständen das Meßresultat merklich verfälscht, könnte man als Abhilfe je einen Schirm an beiden Systemhälften anbringen. Diese beiden voneinander isolierten Schirme würden aber erst dann eine sichere Unterdrückung von Kriechströmen bewirken, wenn sie die Wicklungen vollständig umgeben. Durch solche Schirmhüllen würde aber das Gewicht des Meßwerkes vermehrt und damit die Empfindlichkeit herabgesetzt.Without any special precautionary measures, the terminals are open the insulation current that flows from one half of the frame to the other has already been measured. To eliminate this error, which may noticeably falsify the measurement result, a screen could be attached to both halves of the system as a remedy. These only then would both shields, which are isolated from one another, be reliably suppressed cause of leakage currents if they completely surround the windings. By such However, shield covers would increase the weight of the measuring mechanism and thus its sensitivity degraded.

Als weitere Fehlerquelle kommen noch bei der benannten Anordnung kapazitive Wirkungen hinzu, die Ablenkungen des hochempfindlichen Galvanometers bewirken. Another source of error is the aforementioned arrangement capacitive effects are added, the deflections of the highly sensitive galvanometer cause.

Ein bedeutsamer technischer Fortschritt bei der Messung von elektrischen Isolations- und Kapazitätswerten elektrischer Leitungsgebilde, in denen Störspannungen auftreten, insbesondere also bei der Bestimmung von Einszelwerten elektrisclier Kabel, Freileitungen und Geräte, wird dadurch erzielt, daß man die Schwankungen in der Meßgerätanzeige durch eine Schaltung beseitigt, bei welcher die Meßstromquelle nicht mehr zwischen den beiden Rähmchenhälften liegt. Die Erfindung betrifft somit eine Schaltung zum Messen von elektrischen Isolations- und Kapazitätswerten elektrischer Leitungsgebilde, in denen Störspannungen auftreten, mittels eines zwei gleichartige Wicklungen enthaltenden Meßgeräts, dessen eine Wicklung an den zu messenden Leiter und dessen andere Wicklung an einen von der Störspannung in gleicher Weise be. einflußten anderen Leiter derart angeschlossen ist, daß sich die Störwirkungen auf das Meßgerät aufheben, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei Endpunkte der Wicklungen des Meßgeräts direkt miteinander verbunden sind, daß der andere Endpunkt der einen Wicklung unter Zwischenschaltung der von Erde isoliert aufgestellten Meßstromquelle an den einen Leiter, der andere Endpunkt der anderen Wicklung, gegebenenfalls über einen regelbaren Widerstand, an den anderen Leiter angeschlossen ist und daß der gemeinsame Punkt der beiden Wicklungen an Erde gelegt werden kann. A significant technical advance in the measurement of electrical Insulation and capacitance values of electrical line structures in which interference voltages occur, especially when determining individual values Cable, overhead lines, and equipment, is achieved by taking the fluctuations eliminated in the measuring device display by a circuit in which the measuring current source no longer lies between the two frame halves. The invention thus relates to a circuit for measuring electrical insulation and capacitance values of electrical Line structures in which interference voltages occur, by means of two similar Measuring device containing windings, one winding of which is connected to the conductor to be measured and its other winding to one of the interference voltage in the same way. influenced other conductor is connected in such a way that the interference effects on the measuring instrument cancel, and which is characterized in that two end points of the windings of the measuring device are directly connected to each other, that the other end point of the one Winding with the interposition of the measuring current source, which is isolated from earth to one conductor, the other end point of the other winding, possibly over an adjustable resistor, connected to the other conductor and that the common point of the two windings can be connected to earth.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist in der Zeichnung dargestellt. in dem Beispiel der Fig. I ist als wichtigster Anwendungsfall die Messung der Isolationswerte an einem von äußeren Störungen beeinflußten Kabeladerpaar dargestellt. Es bedeuten a und b die beiden gestörten Adern, 1 und 2 die beiden gleichartigen Wicklungen des Meßgerätes, deren gemeinsamer Punkt geerdet werden kann; U ist die von Erde isoliert aufgestellte Meßstromquelle; ra ist ein zur Nachbildung des inneren Widerstandes der Batterie dienender veränderlicher Ausgleichswiderstand; w1e und w2e bedeuten die Isolationswiderstände gegen Erde, w12 den Isolationswiderstand der beiden Adern gegeneinander. Es ergibt sich aus der Zeichnung ohne weiteres, daß durch diese Schaltanordnung die Gefahr einer Fälschung des Meßergebnisses durch Kriechströme ausgeschaltet ist, da die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Wicklungen 1 und 2, den Rähmchenhälften, beseitigt ist. The circuit according to the invention is shown in the drawing. In the example in FIG. 1, the most important application is the measurement of the insulation values shown on a pair of cable cores influenced by external interference. It mean a and b the two disturbed wires, 1 and 2 the two similar windings of the measuring device, the common point of which can be earthed; U is that of Earth isolated measuring current source; ra is a to simulate the internal resistance variable equalizing resistor serving the battery; w1e and w2e mean the insulation resistance to earth, w12 the insulation resistance of the two wires against each other. It is evident from the drawing that this switching arrangement the risk of falsification of the measurement result due to leakage currents is eliminated, because the voltage difference between the two windings 1 and 2, the frame halves, is eliminated.

Es empfiehlt sich, an U eine Abschirmung derart anzubringen, daß -Äbleitunesströme der Meßstromquelle gegen Erde, die sich als Fehlablenkung des Anzeigegeräts auswirken wiirden, für die Messung wirkungslos werden. It is advisable to attach a shield to U in such a way that - Discharge currents of the measuring current source to earth, which result as a false deflection of the Display device would be ineffective for the measurement.

Da die beiden Rähmchenhälften I und 2 am gleichen Potential liegen, ergibt sich als weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Schaltung, daß elektrostatische Kraftwirkungen nicht auftreten können, während sich diese Krafiwirkungen bei der erwähnten bekannten Schaltung, insbesondere dann, wem mit höheren Battetiespannungen und empfindlicheren Meßgeräten gearbeitet wird, de Drehmomenten des Meßwerkes überlagern. Since the two frame halves I and 2 are at the same potential, Another advantage of the circuit according to the invention is that electrostatic Force effects cannot occur while these force effects are in the mentioned known circuit, especially if you have higher battery voltages and more sensitive measuring devices are used, the torques of the measuring mechanism are superimposed.

Zu Beginn einer Meßreihe wird nach der Schaltung in Fig. I ein Ausschlag gewonnen, der dem Wert - 1 + 0,5 proportional ist. w12 w1e Da der Wert wie im Ergebnis nicht vorkommt, ist die Anordnung meßunsymmetrisch durch die über den geschlossenen Erdungsschalter bestehende Verbindung des gemeinsamen Punktes der Wicklungen mit der Erde, der andererseits die Anordnung gegen Störungen symmetriert. At the beginning of a series of measurements, according to the circuit in FIG which is proportional to the value - 1 + 0.5. w12 w1e Since the value as in the result does not occur, the arrangement is asymmetrical in terms of measurement due to the over the closed Earthing switch existing connection of the common point of the windings with the earth, which on the other hand balances the arrangement against disturbances.

Zur Gewinnung einer weiteren Gleichung werden nach Fig. 2 die Adern und b vertauscht angeschlossen, so daß ein Ausschlag 0,5 proportional 1/w12 + entsteht. Das bew2e züglich der Fig. I über die Meßunsymmetrie Gesagte gilt sinngemäß auch bei der Schaltung nach Fig. 2. To obtain a further equation, the wires are shown in FIG and b connected reversed, so that a deflection of 0.5 proportional to 1 / w12 + arises. What was said about the measurement asymmetry with regard to FIG. 1 also applies accordingly in the circuit according to FIG. 2.

Die dritte Gleichung wird durch eine Messung nach Fig. 3 erhalten, wobei der Aus-1 schlag proportional 1/w12 + ist. Der w1e + w2e Erdungsschalter ist dabei geöffnet, so daß mangels einer Verbindung mit der Erde sowolil Meß- als auch Störsymmetrie herrscht. The third equation is obtained by a measurement according to Fig. 3, where the deflection is proportional to 1 / w12 +. The w1e + w2e earthing switch is opened, so that in the absence of a connection with the earth both measuring and There is interference symmetry.

Die Proportionalitätskonstante, die den Zusammenhang zwischen den Widerstandswerten und den Ausschlägen gibt, wird in bekannter Weise durch Ersetzen des zu prüfenden Wider. standes durch einen Eichwiderstand erhalten (Fig. 4). Die Anordnungen nach den Fig. 1 bis 3 sind auch für Kapazitätsmessungen anwendbar, wobei die Teilkapazitäten C1e, C2e und C1 durch Ausschlagmessungen erhalten werden, Die Fig. I bis 4 dienen nur zur grundsätzlichen Übersicht, Die bei solchen Meßan ordnungen üblichen Meß-, Kurzschluß- und Dämpfungstasten, Empfindlichkeitsregler und Umschalter sind nicht eingezeichnet. The constant of proportionality that defines the relationship between the Resistance values and the deflections there is in a known manner by replacing of the cons to be examined. standes obtained by a calibration resistor (Fig. 4). the Arrangements according to FIGS. 1 to 3 can also be used for capacitance measurements, with the partial capacitances C1e, C2e and C1 are obtained by deflection measurements, The Fig. I to 4 are only used for a basic overview, The orders in such Meßan usual measuring, short-circuit and damping buttons, sensitivity controls and changeover switches are not shown.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Circuit for measuring electrical Insulation and capacitance values of electrical line structures in which interference voltages occur by means of one it two containing similar windings Measuring device, one winding of which on the conductor to be measured and the other winding to another conductor influenced in the same way by the interference voltage is connected that the interfering effects on the measuring device cancel each other out, thereby characterized in that two end points of the windings of the meter are directly connected to each other are connected that the other end point of a winding with the interposition the measuring current source, isolated from earth, to one conductor, the other End point of the other winding, if necessary via an adjustable resistor, connected to the other conductor and that the common point of the two Windings can be placed on earth.

2. Circuit according to claim I, characterized in that leakage currents the battery to earth due to a shielding of the battery for the measurement ineffective are made.