DE821069C

DE821069C - Geraet zur Isolationsueberwachung

Info

Publication number: DE821069C
Application number: DEP7922D
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl-Ing Wilke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-11-15
Also published as: FR1010841A

Description

Gerät zur Isolationsüberwadiung Es besteht bisher noch kein Gerät, das selbsttätig das Nachlassen des Isolationswertes zwischen zwei Polen anzeigt und bei höchster elektrischer Empfindlichkeit gleichzeitig unempfindlich gegen rauhe Behandlung ist, wie sie z. B. in Untertagebetrieben vorkommt. Man kann den Isolationswiderstand zwischen zwei Polen mittels bekannter Kurbelinduktoren prüfen, erhält dann aber nur ein Bild über den Zustand im Zeitpunkt der Messung. Um eine dauernde Überwachung sicherzustellen, ist das Einschalten von Relais oder Meßinstrumenten möglich. Relais erfordern wegen der Empfindlichkeit der kontaktgebenden Teile eine ständige Wartung. Meßinstrumente sind der Zerstörung durch Überspannung und Überstrom ausgesetzt, im übrigen sind wegen der hohen, von den VDE-Norinen vorgeschriebenen Isolationswerte schon Meßinstrumente erforderlich, deren empfindlicher Aufbau eine Verwendung in rauhen Betrieben nicht gestattet.
Es bedarf keiner Frage, daß für die Isolationsprüfung eine Gleichspannung in Frage kommt, da wegen der hohen Kapazitäten, die zuweilen zwischen den auf ihren Isolationswiderstand zu prüfenden Polen liegen, Wechselspannung ausscheidet. Die Gleichspannung muß ferner von ausreichender Höhe sein. Die entsprechenden VDE-Vorschriften verlangen als Prüfspannung mindestens ioo Volt. Gemäß der Erfindung wird zur Speisung des Gerätes zur Überwachung des Isolationswertes zwischen zwei Polen eine Wechselspeisespannung benutzt. Das Gerät umfaßt einen Transformator, der sekundärseitig an einen Gleichrichter angeschlossen ist. An die so gebildete Gleichspannung werden über einen Vorschaltwiderstand die Pole angeschlossen, deren Isolationswert zu überwachen ist. Die Primärseite des Transformators liegt in Reihe mit einem weiteren Vorschaltwiderstand, und parallel zu der Primärseite des Transformators und einem Teil des Vorschaltwiderstandes liegt das Anzeigegerät. Sinkt jetzt der zu überwachende Isolationswert ab, so nimmt auch die Primärseite des Transformators mehr Strom auf, so daß sich die Spannungsverhältnisse im Primärkreis verändern. Das Anzeigegerät ist derart beschaffen und so eingestellt, daß es in dieser Schaltung bei Ab- sinken des Isolationswertes unter.einen vorgegebenen Betrag anspricht.
Die Sekundärseite des Transformators ist so bemessen, daß sie der Summe des hier vorgesehenen Vorschaltwiderstandes und desjenigen Isolationswertes angepaßt ist, bei dessen Unterschreiten das Anzeigegerät ansprechen soll. Entsprechend ist die Primärseite des Transformators so bemessen, daß sie beim Absinken des zu überwachenden Isolationswertes auf den Ansprechbetrag den auf der Primärseite vorhandenen Vorschaltwiderständen angepaßt ist.
An Hand der Zeichnung sei zunächst ein Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung dargestellt.
Um den Isolationswert zwischen den Polen i und 2 zu messen, werden die Pole 3 und 4 der Wechselspannung über die Widerstände 5 und 6 an die Primärwicklung 7 eines Transformators 8 angeschlossen, dessen symmetrische sekundäre Wicklungshälften 9 an die Gleichrichter io in Vollweggleichrichterschaltung angeschlossen sind, wobei durch den Kondensator ii die zwischen den Punkten 12 und 13 herrschende Gleichspannung geglättet wird. Diese Punkte werden über den Vorschaltwiderstand 14 an die zu überwachenden Pole i und 2 angeschlossen, an denen demnach dauernd eine Gleichspannung bestimmter Höhe herrscht, wenn der Widerstandswert zwischen den Polen i und 2 konstant ist. Längs des Widerstandes 6 wird über einen weiteren Widerstand 15 die Spannung abgegriffen für das Anzeigegerät, für das in diesem Falle eine Neonlampe 16 dient. Diese wird so eingestellt, daß sie gerade noch aufleuchtet. Sinkt der Isolationswert zwischen den Polen i und 2, so sinkt auch die für die Neonlampe zur Verfügüng stehende Spannung, und diese kommt zum Erlöschen. Das gleiche tritt natürlich ein, wenn eine Störung in der Apparatur vorliegt. Die Höhe des Widerstandswertes, dessen Unterschreiten angezeigt werden soll, wird bestimmt durch die Stellung des Abzweiges am Widerstand 6. Um das Erlöschen bzw. Aufleuchten der Neonlampe unabhängig von etwaigen Schwankungen der zwischen den Polen 3 und 4 angelegten Wechselspannung zu machen, ist einerseits derWiderstand 5 vorgesehen, und andererseits die Primärwicklung 7 und der Widerstand 6 durch eine Glimmlampe 17 von höherer Zündspannung und höherer Stromaufnahme überbrückt. Statt einer solchen weiteren Glimmlampe können auch andere stromaufnehmende Geräte zum Konstanthalten der Spannung Verwendung finden, z. B. Eisenwasserstoffwiderstände, Stabilisatoren und ähnliche.
An Stelle der Glimmlampe 16 können andere entsprechend empfindliche optisch-elektrische Anzeigegeräte Verwendung finden, auch können elektroakustische Systeme Verwendung finden. Auch kann hier ein Gerät eingeschaltet werden, das den hindurchfließenden Strom mißt und auf diese Weise nicht nur das Unterschreiten eines Mindestwertes der Isolation anzeigt, sondern ein Urteil über den Zustand der Isolation in genauerem Maße gestattet.
Die Vorschaltwiderstände der Primärseite, 5 und 6 in der Abb., liegen vorteilhafterweise symmetrisch zu den Transformatorwicklungen. Durch die Ausbildung des Widerstandes 6 als Potentiometer kann man für jedes Anzeigegerät die erforderliche Spannung einstellen. Das Gerät kann sowohl für die Messung der Isolation von Licht- und Kraftstromkreisen beliebiger Spannung, und zwar von Gleich-' Wechsel- und Drehstromkreisen und zur Messung von Fernsprechanlagen und Signalanlagen dienen. Es kann auch zur Prüfung des Isolationswiderstandes von Hochspannungskreisen dienen, wenn dafür Sorge getragen wird, daß die Hochspannungsseite gegen die Niederspannungsseite genügend isoliert ist, was zweckmäßig durch entsprechende Ausbildung des Transformators 8 züi erfolgen hat.
Das Gerät kann auch dazu dienen, Isolationswiderstände nicht nur zu überwachen, sondern auch zu messen. Dies geschieht in der Weise, daß an die Klemmen des Gerätes an Stelle des züi messenden Isolationswiderstandes bekannte Widerstände angeschlossen werden. Es wird dann derjenige herausgesucht, bei dem das Anzeigegerät in gleicher Weise anspricht.
Indem man die Ansprechempfindlichkeit ändert, läßt sich ebenfalls eine Messung von Isolationswiderständen durchführen, und zwar zweckmäßig in der Weise, daß der Potentiometerabgriff am Widerstand 6 entsprechend geeicht wird, so daß jeder Stellung des Abzweiges ein bestimmter Isolationswert entspricht. Um einen Begriff von der Größenordnung der zu messenden Widerstände zu geben, sei daran erinnert, daß nach den VDE-Normen der Isolationswert nicht kleiner werden darf als die Betriebsspannung dividiert durch i mA. Einer Betriebsspannung von 22o Volt entspricht also ein Isolationswert von 220 000 Ohm. Die Lampe wird so eingestellt, daß *sie durch Regelung der Potentiometereinstellung erlischt, sobald der zwischen den Polen i und 2 vorhandene Widerstand den Betrag von 220 000 Ohrn unterschreitet. Bei Verwendung einer kleineren Wechselspeisespannung als 220 Volt zwischen den Polen 3 und 4 empfiehlt es sich, diese Wechselspeisespannung durch einen zusätzlichen Transformator auf mindestens 22o Volt heraufzutransformieren. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Prüfspannung zwischen den Polen i und 2 nicht unter ioo Volt im Leerlauf sinkt. Der Kurzschlußstrom zwischen den Polen i und 2 beträgt etwa 5 mA. Die von dem Prüfgerät an die Klemmen i und 2 zwischen die zu überwachendenPole gelieferteLeistung ist mithin so gering, daß eine Störung der Betriebsgeräte des überwachten Netzes nicht stattfindet.
Durch Zusatz eines mehrstelligen Schalters zu dem neuen Gerät ist eine gleichzeitige Überwachung einer größeren Anzahl von Stromkreisen möglich. Die verschiedenen Stromkreise müssen dann nacheinander in bestimmter Zeitfolge auf das Gerät geschaltet werden.
Mittels des neuen Überwachungsgerätes läßt sich auch eine Einrichtung zur akustischen Meldung von Erdschlüssen schaffen, wenn diese zu einem Kurzschluß an den zu überwachenden Polen führen; als eine Hälfte des symmetrisch zur Transformatorwicklung aufgeteilten Vorschaltwiderstandes dient in diesem Falle ein Relais, das eine elektro-akustische Vorrichtung betätigt und so eingestellt ist, daß es bei Kurzschluß zwischen den Polen anspricht.
Ein Hauptvorteil des Gerätes liegt darin, daß es kaum einer Wartung bedarf, da es keine beweglichen Kontakte verwendet. Die in dem Gerät benutzten Spannungen und Ströme sind so gering, daß sämtliche Schaltungsteile im allgemeinen bei weitem überdimensioniert sein können und das Gerät eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer hat. Die einzelnen, nur langsamem Verschleiß unterworfenen Teile sind die Gleichrichter und das Anzeigegerät, z. B. die Glimmlampe.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Gerät zur Überwachung des Isolationswertes zwischen zwei Polen, dadurch gekennzeichnet, daß an diese über einen Vorschaltwiderstand eine Gleichspannung gelegt ist, die aus einer transformierten Wechselspannung über Gleichrichter erzeugt wird und ein in der Nähe der Grenzspannung betriebenes Anzeigegerät derart parallel zur Primär-wicklung des Transformators und einem weiteren Vorschaltwiderstand liegt, daß es bei Absinken des Isolationswertes unter einen vorgegebenen Betrag anspricht.
2. Gerät zur Überwachung des Isolationswertes nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärseite (der Ausgangswiderstand) dem Betrag des zu überwachenden Isolationswertes angepaßt ist, bei dessen Unterschreiten das Anzeigegerät ansprechen soll. 3. Überwachungsgerät nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswiderstand auf der Primärseite dem beim Absinken des zu überwachenden Isolationsweries vorhandenen Widerstand der Primärwicklung angepaßt ist. 4. Überwachungsgerät nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschaltwiderstand der Primärseite im Anpassungsbereich veränderlich ist. 5. Überwachungsgerät nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweigpunkt für das Anzeigegerät längs des prirnären Vorschaltwiderstandes veränderlich ist (Potentiometer-Schaltung). 6. Überwachungsgerät nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschaltwiderstände symmetrisch zu den Transformatorwicklungen aufgeteilt sind. 7. Überwachungsgerät nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glimmlampe als Anzeigegerät dient. 8. Überwachungsgerät nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Spannungskonstanz für die anzeigende Glimmlampe durch eine weitere Glimmlampe erzeugt wird unter Mitbenutzung eines unveränderlichen Vorschaltwiderstandes. g. Verfahren zum Messen von Isolationswiderständen mittels eines Überwachungsgerätes nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des zu messenden Isolationswiderstandes an die Klemmen des Gerätes bekannte Widerstände angeschlossen und derjenige herausgesucht wird, bei dem das Anzeigegerät in gleicher Weise anspricht. io. Einrichtung zum Messen von Isolationswiderständen mittels eines Überwachungsgerätes nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dabei vorgesehene Potentiometerschaltung derart in Ohrnwerten geeicht ist, daß sie die direkte Ablesung des Isolationswertes gestattet. ii. Einrichtung zur akustischen Meldung von Erdschlüssen mittels eines Überwachungsgerätes nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als eine Hälfte des symmetrisch zur Transformatorwicklung aufgeteilten Vorschaltwiderstandes ein Relais dient, das eine elektro-akustische Vorrichtung betätigt und so eingestellt ist, daß es bei Kurzschluß zwischen den Polen anspricht.