-
Tragbares Prüfgerät für elektrische unter Wechselspannung stehende
Anlagen in bezug auf Erdung Masseschluß, Leitungsunterbrechung u. dgl.
-
Die Erfindung betrifft ein tragbares Gerät zur Feststellung von elektrischen
Wechselfeldern, mit dem es möglich ist, die Erdungsverhältnisse von elektrischen
Anlagen zu prüfen und laufend zu überwachen, ferner Masseschlüsse. Leitungsunterbrechungen
und den Verlauf von in Gebäuden, Bergwerken o. dgl. verlegten elektrischen Kabeln
für Starkstrom und Fernmeldezwecke in einfacher und rascher Weise festzustellen.
Auch können mit dem erfindungsgemäßen Gerät das Vorhandensein von durch Starkstromanlagen
hervorgerufenen elektrischen Wechselfeldern im freien Raum festgestellt und somit
die Unterlagen für die beim Bau von Empfangsantennen für den drahtlosen Nachrichtenverkehr
zu erwartenden Störungen ermittel werden.
-
Es ist bereits bekannt, Fehlerquellen in elektrischen Anlagen, z.
B. sog. Masseschlüsse, mittels Glimmlampen festzustellen, wobei der eine Pol der
Prüfglimmlampe nacheinander mit allen offenen Metallteilen der Anlage, z. B. mit
dem Gehäuse usw. eines Elektromotors oder einer Dynamomaschine, in Berührung gebracht
wurde, während der andere Pol dieser Prüfglimmlampe mit einer besonderen, von der
sonstigen elektrischen Anlage unabhängigen Erdleitung verbunden wurde. Da diese
Methode in vielen Fällen zu umständlich ist, hat man häufig von einer gründlichen
und regelmäßigen Überprüfung der elektrischen Anlagen Abstand genommen.
-
Es ist zwar möglich, mit diesen Glimmlampen sogar relativ schwache
Masseschlüsse festzustellen, jedoch sind die ungeeignet, um Unterbrechungen der
Erdleitung der gemäß den geltenden Vorschriften vorgesehenen Erdung von Gehäusen,
Abschirmungen usw. anzuzeigen, da sie für diesen Zweck zu unempfindlich sind.
-
Es sind auch bereits Anordnungen bekannt, mit denen es möglich ist,
den Verlauf von stromdurch-
fiossenen Leitern und Kabeln festzustellen.
Diese Anordnungen bestehen in einem tragbaren Niederfrequenzverstärker, dessen Eingang
mit einer kleinen, flachen Suchspule - nach Art der bekannten Rahmenantennen - gekoppelt
ist. Fließt in dem zu überprüfenden Leiter oder Kabel ein Wechselstrom, so entsteht
lekanntlich uin diesen Leiter ein konzentrische, elektromagnetisches Wechselfeld.
-
Sobald nun die Suchspule bei der Abtastung der Umgebung der vermuteten
Lage des stromführenden Leiters in dessen Nähe gelangt, wird in dieser Suchspule
eine Wechselspannung induziert, die nach Verstärkung einer Anzeigevorrichtung z.
B. einem Kopfhörer zugeführt wird und in diesem je nach der Lage und Entfernung
der Suchspule zu dem Leiter ein stärkeres oder schwächeres Geräusch bzw. Summen
bervorruft. Man ist also mit diesem bekannten Gerät in der Lage, den Verlegungsort
und die Verlegungsrichtung eines Leiters o<ler Kabels festzustellen. Ntan ist
jedoch darauf angewiesen, daß der zu suchende Leiter tatsächlich von elektrischen
Wechselströmen durchflossen ist. Nun treten häufig Fehlerquellen durch Leitungsunterbrechung
auf, so daß trotz einer an den Leiter angelegten Wechselspannung kein Strom durch
den Leiter fließen kann. Infolgedessen kann auch kein elektromagnetisches Wechselfeld
entstehen, so daß eine Überprüfung der Leitung o. dgl. nach dieser Methode nicht
möglich ist. Denn bei Anlegung einer elektrischen Wechselspannung an einen nicht
geschlossenen Kreis entsteht wohl ein elektrisches Wechselfeld, aber kein elektromagnetisches
Wechselfeld. Daher müssen auch die bekannteil, aut der magnetischen Induktion beruhenden
Verfahren bei offenem Stromkreis - in dem also kein Strom fließt - Versagen, wenn
also infolge einer Leitungsunterbrechung zwar eine Wechselspannung an dem zu untersuchenden
Leiter liegt, aber sich kein elektromagnetisches Feld aufbauen kann.
-
Diese den bekannten Anordnungen anhaftenden Nachteile werden durch
die Erfindung in einfacher Weise beseitigt und ein tragbares Prüfgerät zur Feststellung
von elektrischen Wechselfeldern geschaffen, das eine rasche und mühelose Prüfung
der unter Wechselspannung stehenden elektrischen Anlage ohne jeden Eingriff in die
Anlage selbst schon auf mehrere Meter Entfernung auch an unzugänglichen Stellen
- z. B. bei in Gebäuden oder Bergwerken verlegten Kabeln - ermöglicht. Auch gestattet
die erfindungsgemäße Anordnung ein genaues Anpeilen der Fehlerquelle. Dies wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß dicht hinter der Öffnung eines zweckmäßig
zylindrischen Metallgehäuses eine gegenüber dem Metallgehäuse isolierte und mit
dem Eingang eines Niederfrequenzverstärkes gekoppelte Metallscheibe angeordnet ist
und daß in dem Ausgang des Verstärkers eine Anzeigevorrichtung, z. B. ein Meßinstrument,
ein Glimmspannungsanzeiger o. dgl. vorgesehen ist.
-
Diese gegenüber dem Gehäuse isolierte Metallscheibe stellt die eine
Belegung eines Kondensators dar, während die andere Belegung durch die zu prüfenden
Kabel. Steckdosen usw. gegeben ist. Es findet also eine kapazitive Kopplung zwischen
dem zu untersuchenden Kabel o. dgl. und dem Steuergitter der Verstärkereingangsstufe
mittels der erwähnten Metallscheibe statt. Zwar ist diese kapazitive Kopplung bei
einer Entfernung des Prüfgebrätes von einigen Äletern von dem zu prüfenden Kabel
nur sehr gering und liegt höchstens in der Größenordnung von i bis 2 cm. jedoch
genügt diese geringe Kopplung zur Durchführung einer einwandfreien Prüfung. I)iese
erfindungsgemäße Anordnung spricht infolge der kapazitiven Kopplung auf elektrische
Wechselfelder an. Da jeder eine Wechselspannung führend Leiter o. dgl. von einem
derartigen Streufeld lizw. von einem derartigen elektrischen Wechselfeld umgeben
ist, gleichgültig ob in diesem Leiter ein Strom fließt oder nicht, sofern dieser
nicht von einer geerdeten metallischen Abschirmung umgeben ist, hat man durch die
erfindungsgemäße Anordnung eine bequemes Mittel an der Hand, die Erdung von Abschirmungen
bzw. von Gehäusen bei Elektromotoren, Schaltern, Umformen, Kabeln usw. zu überprüfen.
Da bei nicht abgeschirmten Leitungen stets ein Streufeld vorhanden ist, kann man
mit dem erfindungsgemäßen. Gerät das zu überprüfende Kabel abtasten und eine etwa
vorhandene Leitungsunterbrechung feststellen die dadurch zu erkennen ist, daß infolge
des plötzlichen Aufhörens des elektrisehen Streufeldes die Anzeige des aii dem Gerät
vorgesehenen Meßinstrumentes auf Null zurückgeht. infolge der Anordnung der zur
Kopplung mit dem zu prüfenden Kabel usw. dienenden Metallscheibe im Innern des Metallgehäuses
dicht hinter einer Öffnung ergibt sich eine recht gute Richtwirkung, so daß man
den zu untersuchenden, eine Wechselspannung führenden Leiter auf etwa 2 bis 3 m
Entfernung anpeilen kann. Die Öffnung des Metallgehäuses, hinter der die mit dem
Verstärker gekoppelte Nietallseheibe angeordnet ist, ist durch eine dichtschließende
Scheibe aus hochwertigem und gegen Feuchtigkeit beständigem Isolierstoff verschlossen,
durch den die elektrischen Wechselfelder ungehindert hindurchgehen. Diese Scheibe
aus Isolierstoff und die mit dem Verstärkereingang verbundene Metallscheibe sind
dicht hintereinander und itt zur .\chse des Metallgehäuses senkrechten Ebenen angeordnet.
-
Ouer zur Achse des Metallgehäuses ist ein hohler, zweckmäßig aus
Äfetall bestehender Handgriff vorgesehen, in welchem der Verstärker - z. B. ein
dreistufiger sog. NViderstandsverstärker - untergebracht ist. Ein aus diesem Handgriff
herausgeführtes flexibles Kabel dient zur Verbindung des Verstärkers mit der Heiz-
und Anodenbatterie.
-
Im Anodenkreis der letzten, als Richtverstärker mit negativer Gittervorspannung
arbeitenden Verstärkerröhre liegt ein mit einem Vorschalt- bzw.
-
Begrenzungswiderstand versehenes Meßinstrument, das zum Schutz gegen
Beschädigungen im Innern, und zwar hinter einer am entgegengesetzten Ende des Metallgehäuses
vorgesehenen Öffnung des Gehäuses angeordnet ist.
-
Da es sich bei den zu überprüfenden elektrischen Anlagen insbesondere
um Anlagen mit normalen Netzfrequenzen von etwa 50 hertz bis etwa 162/3 Hertz handelt,
ist bei der Dimensionierung der Kopplungen zwischen der Anode der vorhergehenden
und dem Steuergitter der folgenden Röhre des Verstärkers besonders auf die Erhaltung
einer hohen Empfindlichkeit und eines möglichst linearen Frequenzganges zu achten.
Insbesondere muß der zusammen mit der Metallscheibe am Steuergitter der Eingangsröhre
liegende Gitterableitwiderstand einen hohen Wert besitzen. Zwecks Vermeidung einer
Selbsterregung des Verstärkers infolge der gegebenen Phasenbeziehungen zwischen
dem Steuergitter der vorhergehenden und der Anode der nachfolgenden Röhre sind einerseits
in Reihe mit dem Anodenwiderstand der Eingangsstufe und dem Anodenwiderstand der
zweiten Stufe des Verstärkers zusätzlich eilt gemeinsamer hochohutiger Widerstand
und anderseits eine zwischen diesem zusätzlichen Widerstand und den Anodenwiderständen
der ersten bzw. zweiten Verstärkerstufe an die Anodenleitung angeschaltete, mit
dem anderen Pol am Minuspol der Anodenspannungsquelle liegende Kapazität vorgesehen.
Hierdurch kann die STeigung zur Selbsterregung des Verstärkers vermieden werden.
-
Zur Erläuterung der Erfindung und ihrer Wirkungsweise ist in der
Zeichnung eine der möglichen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
und es bedeuten Fig. 1 das erfindungsgemäße Prüfgerät, teilweise int Schnitt.
-
Fig. 2 Vorderansicht des Prüfgerätes.
-
Fig. 3 Hinteransicht des Prüfgerätes mit dem eingebauten Meßinstrument.
-
Fig. 4 eine Schaltschema der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem
dreistufigen Widerstandverstärker.
-
Gemäß Fig. 1 ist in dem Metallgehäuse 1, das auf der Vorderseite
durch eine Platte aus hochwertigem Isolierstoff 2 abgeschlossen ist, eine Metallscheibe
oder -gitter 3 angeordnet, die gegenüber dem Gehäuse durch Isoliermittel 4, 6 isoliert
ist. Die mit der Platte 3 verbundene Leitung 5 führt zu dem Steuergitter der Eingangsröhre
Ii des Verstärkers. der in dem hohlen Handgriff 9 aus Metall untergebracht ist.
1 )as flexil<le Kabel io fiihrt zur Heiz-und Anodenspannungsquelle. Auf der der
Isolierplatte 2 entgegengesetzten Seite des Gehäuses 1 ist eine Öffnung 8 vorgesehen,
hinter der ein Meßinstrument 7 angeordnet ist. Diese Meßinstrument liegt gemäß Fig.
4 zusammen mit einem Vorschalt-bzw. Begrenzungswiderstand 21 in dem Anodenkreis
der als Richtverstärker arbeitenden Ausgangsstufe 13 des Verstärkers. Die erforderliche
negative Gittervorspannung wird vom negativen Pol 25 der Gitterbatterie über den
Gitterwiderstand 19 dem Steuergitter der Röhre 13 zugeführt. I)er IXegrenzungswiderstand
21 wird entsprechend dem Meßbereich des Instruments 7 bemessen. Hierdurch wird gleichzeitig
erreicht, daß die Empfindlichkeit des Meßinstrumentes 7 am Skalenanfang sehr hoch
ist und gegen Ende der Skala infolge des durch den NViderstand 21 bei steigendem
Anodenstrom der Röhre 13 eintretenden Spannungsabfalles allmählich abnimmt. Der
zusammen mit der Äletallscheibe 3 am Steuergitter der Röhre 11 liegende Gitterwiderstand
14 besitzt, wie bereits dargelegt wurde. einen sehr hohen Widerstand Bei der Dimensionierung
der Widerstände 15 I6, I8, 19 und der Koppelungskapazitäten 17, 20 ist auf die Erzielung
des erwünschten möglichst linearen Frequenzganges bei größter Empfindlichkeit des
Verstärkers zu achten. Zur Verhinderung eine Selbsterregung des Verstärkers dienen
der hochohmige Widerstand 22 und die Kapazität 23. In den Fig. 2 unter 3 sind einige
Einzelheiten der Fig. I des beste ren Verständnisses halber nochmals gezeigt.
-
Zum Gebrauch wird das Gerät mittels des Handgriffes g auf das zu
untersuchende Kabel gerichtet und dieses der Länge nach abgetastet. Die Entfernung
zwischen dem Prüfgerät und dem zu untersuchenden Teil der Anlage kann maximal mehrere
Metter betragen. Die Stärke der vorhandenen elektrischen Wechselfelder wird unmittelbar
an dem Meßinstrument 7 abgelesen. Infolge seiner ausgesprochenen Richtcharakteristik
ist die Handhabung des Gerätes sehr einfach und kann etwa mit dent Ableuchten mittels
eines kleinen elektrischen Handscheinwerfers verglichen werden.