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Meßgerät zur Fehlerortsbestimmung
Die Erfindung betrifft ein Meßgerät
zur Felllerortsbestimmung bei Kurzschlüssen oder Unterbrechungen von Leitungen.
Gemäß der Erfindung ist eine Schaltung vorgesehen, durch die Widerstände und Kapazitäten
gemessen und verglichen werden können, um örtliche Fehler in Kabeln od. dgl. aufzufinden.
Die Schaltung enthält eine W'heatstonesche Brücke mit zwei in Reihe geschalteten
Armen, die den Potentiometerwiderstand bilden. Das zu prüfende Kabel ist mit einem
Instrument verbunden und bildet außerdem die beiden anderen Arme der Brücke. Ein
Skalenhalter trägt mehrere Skalen. Ein über einen kleineren Teil des Potentiometers
gleitender Endkontakt verändert die Gesamtlänge des Potentiometers. Ein mit dem
Endkontakt gekoppelter Zeiger ist über die Skala beweglich. Ein Zwischenkontakt
ist mit dem einen Ende der Diagonale der Brücke verbunden und gleitet über den größeren
Teil des Potentiometers, so daß das Verhältnis der in Reihe geschalteten Widerstände,
die das Potentiometer bilden, sich ändert. Ein Zwischenzeiger ist mit dem Zwischenkontakt
gekuppelt und über die Skala beweglich. Der Skalenhalter kann bewegt werden, so
das irgendeine der auf dem Skalenhalter angebrachten Skalen unter die Zeiger gefiihrt
werden kann.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr an Hand
der Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 1 stellt eine Schaltung zur Fehlerortsbestimmung bei Kurzschlüssen
in doppeladrigen Kabeln dar; Fig. 2 ist eine Schaltung zur Fehlerortsbestimmung
bei Unterbrechungen in doppeladrigen Kabeln; Fig. 3 zeigt die Skalen abgewickelt,
die sich in, dem Meßgerät auf einem Zylinder befinden.
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Die in den verschiedenen Figuren getrennt dargestellten Teile sind'
in Wirklichkeit in einem Meßgerät untergebracht. Die Geräte nach Fig. 1 und Fig.
2 unterscheiden sich nur dadurch, daß das Galvanometer in Fig. I durch einen Kopfhörer
und die Gleichstrom- durch eine Wechselstromquelle ersetzt worden sind. Dieser Ersatz
kann indessen auch durch eine einfache, nicht dargestellte Umschaltung erfolgen.
Das Gerät nach Fig. I dient zur Fehlerortsbestimmung von Kurzschlüssen, die zwischen
den Adern 11 und 12 des doopeladrigen Kabels auftreten können, das, wie angenommen
und durch das Bezugzeichen I3 angedeutet wird, infolge seines Mantels für die Messung
unzugänglich ist. Solch ein Problem tritt z. B. bei mit einem Mantel versehenen
Telefonleitungen beträchtlicher Länge auf, die in der Erde verlegt sind. Eine erfolgreiche
Fehlerortsbestimmung macht es nicht erforderlich, das ganze Kabel herauszunehmen.
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Das Gerät enthält eine Gleichstromquelle 14, deren eines Ende bei
15 mit dem einen Ende des Potentiometers I6 und mit dem anderen Ende bei I7 mit
dem Endkontakt I8 verbunden ist, der über das andere Ende des Potentiometers gleitet.
Eine Leitung I2 des zu prüfenden doppeladrigen Kabels wird parallel zu dem Potentiometer
geschaltet. Das eine Ende 19 der anderen Ader des Kabels liegt über einem Meßinstrument
G an dem Zwischenkontakt 20, der über das ganze Potentiometer gleiten kann. Die
Kontakte I8 und 20 sind direkt oder durch mechanische Kupplung mit den beiden Zeigern
2I und 22 gekuppelt, die, wenn die Kontakte I8und2o bewegt werden, über einen zylindrischen
Skalenhalter 23 gleiten, der in seinen Einzelheiten später an Hand der Fig. 3 erläutert
wird.
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Auf dem Skalenhalter (vgl. Fig. 3) befinden sich mehrere Skalen 24,
25, 26 usw. Jede Skala besitzt eine gleichmäßige Gradeinteilung, wobei jede folgende
eine kleinere Einteilung als die vorhergehende aufweist. Die so gezeichneten Skalen
werden zusammengesetzt; eine Linie 27 (ein orthogonaler Kreis zu den zylindrisch
verteilten, einzelnen Skalen) wird durch die Einheit 100 der obersten Skala, die
den weitesten Strichabstand aufweist, gezogen. Das Potentiometer I6 wird durch den
Zwischenkontakt 20 in zwei Widerstände r1 und r2 aufgeteilt, die die beiden in Reihe
verbundenen Brückenarme der Wheatstoneschen Brücke bilden, während der Kurzschluß
10 das der Prüfung unterliegende Kabel in zwei in Reihe liegende Widerstände aufteilt,
deren Werte mit der Brücke bestimmt werden sollen.
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Der Diagonalzweig der Brücke enthält das Galvanometer oder ein anderes
Meßinstrument.
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Der Endkontakt I8 ist nur über einen kleineren Teil des Potentiometers
I6 in der Weise beweglich, daß er die Gesamtgröße des Widerstandes des zür Messung
erforderlichen Potentiometers bestimmt. Der mittlere Kontakt 20 bewegt sich über
einen größeren Teil des Potentiometers I6 und bestimmt das Verhältnis, in das die
Reihenwiderstände r1 und r2 geteilt werden. Es wird agnenommen, daß das doppeladrige
Kabel 11, 12 etwa I20 m lang i, st. Um nun den Kurzschluß zu finden, wird der Endkontakt
I8 auf die Zahl I20 der Skala 24 eingestellt und so die Gesamtgröße des Widerstandes
des Potentiometers entsprechend gewählt.
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Das Galvanometer G und die Gleichstromquelle 14 werden sodann eingeschaltet
und der Zwischenkontakt 20 so lange verschoben, bis durch das Galvanometer kein
Strom mehr fließt.
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Wenn mit r1 der Widerstand zwischen den Punkten 15 und 20, mit r2
der Widerstand zwåschen den Punkten 20 und I8, mit R, der Widerstand zwischen den
Punkten 19 und I0, mit R2 der Widerstand zwischen den Punkten 10 und Liga, mit ll
die Entfernung zwischen den Punkten 19 und 20 und mit l2 die Entfernung zwischen
den Punkten 10 und 19 A bezeichnet werden, so gilt die Beziehung r1 - R1 = l1 r2
- R2 12 Es gibt somit die Einstellung des Zeigers 22 auf der Skala 24 eine direkte
Ablesemöglichkeit der Kurzschluß stelle in dem Kabel.
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Die obige Aufgabenstellung kann auch mit-bekannten Anordnungen gelöst
werden. Wenn jedoch nunmehr verlangt wird, einen Kurzschluß in einem 180 m langen,
doppeladrigen Kabel zu finden, so kann die Lösung dieser Aufgabe mit dem erfindungsgemäßen
Gerät herbeigeführt werden, indem nur der Skalenhalter 23 so weit gedreht wird,
daß die Skalen 26 unter die Zeiger 2I und 22 kommt.
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Diesbezüglich besitzt das Gerät gemäß der Erfindung gegenüber den
bekannten Geräten, die mühsame Änderungen und Berechnungen für die zweite Untersuchung
erforderlich machen, große Vorteile.
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Um die zweite Prüfung mit der vorliegenden neuen Anordnung durchzuführen,
wird, nachdem die Skala 26 unter die Zeiger gebracht worden ist, der Endzeiger auf
die Ablesemarke I80 eingestellt, und hinterher wird das Gerät wie vorher betätigt,
bis daß das Galvanometer den Wert Null anzeigt.
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In dieser Stellung ermöglicht der Zwischenzeiger 22 auf wider Skala
26 direkt die Kurzschlußstelleohne irgendeine weitere Berechnung abzulesen.
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Nach Fig. 3 ergibt sich, daß irgendeine der Skalen benutzt werden
könnte, um die Messungen an Kabeln unter 125 m Länge auszuführen. Es isf aber klar,
daß die Messungen immer bei den Skalen mit den größeren Strichabständen durchgeführt
werden, um die größte Meßgenauigkeit zu erreichen. Es werden so Kabel bis I25 m
Länge auf der Skala 24, Kabel zwischen I25 und 160 m Länge auf der Skala 25, Kabel
zwischen 160 und 200 m Länge auf der Skala 26 usw. gemessen.
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I)amit der die Messung. Wusführende immer die mögliche Skala mit dem
weitesten Stric, habstand verwendet, ist ein nicht dargestellter Anschlag für den
Endkontakt 21 vorgesehen, durch den seine Bewegung über die Linie 27 hinaus verhindert
wird.
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Um dasselbe Gerät zur Fehlerortsbestimmung l>ei einer Unterbrechung
28 eines doppeladrigen Kabels gebrauchen zu können, ist ein Schalter vorgesehen,
durch dessen Betätigung das Galvanometer G abgeschaltet und durch einen Kopfhörer
T ersetzt wird, so daß ein Schaltkreis nach Fig. 2 entsteht. Es kann ferner auch
mit demselben Schalter die Gleichstromquelle 14 dier Fig. I mit einer Wechselstromquelle
nach Fig. 2 oder mit einer Quelle, die zerhackten Gleichstrom liefert, vertauscht
werden.
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Um die Bruchstelle zu finden, wird der Endzeiger 21 auf den der Kabellänge
entsprechenden Punkt der Skala eingestellt. Das Kabel ist mit dem Meßinstrument
(vgl. Fig. 2) verbunden. Der Zwischenkontakt 22 wird nun so lange bewegt, bis das
Minimum im Kopfhörer T zu hören ist. In dieser Stellung gilt als Beziehung r1 k2
12 r2 kl 11 unter der Annahme, daß die Kapazitäten kl und k2 den Kabelabschnittslängen
ii und 12 entsprechen.
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Es kann so die Lage der Bruchstelle auf der Skala sofort ohne weitere
Berechnung abgelesen werden.
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Ein wesentliches Merkmal des Meßgerätes ist, daß die Skalen 24, 25,
26 usw. so ausgewählt worden sind, daß die ganze oder nahezu die ganze Länge des
Potentiometers entsprechend der zu prüfenden Kabellänge unabhängig von der Länge
des Kabels verwendet werden kann. Die verschietlenen Skalen brauchen nicht geradlinig
angeordnet zu sein, und die Zeiger 21 und 22 können über Getriebe mit den Kontakten
I8 und 20 verbunden sein; ihre Bewegung muß aber proportional mit den Kontakten
erfolgen.
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Die oben erläuterten Fehlerarten werden durch Verfahren gefunden,
bei denen Widerstände (Fig. 1) oder Kapazitäten (Fig. 2) verglichen werden. Wenn
jedoch einer der verglichenen Widerstände oder eine der Kapazitäten bekannt ist,
dann kann der andere Wert durch absolute Messung gefunden werden. Das Gerät kann
daher entweder zur Fehlerortsbestimmung oder zum Messen und Vergleichen von Widerständen
und Kapazitäten verwendet werden.
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PATENTANSPROCHE 1. Gerät zum Messen und Vergleichen von Widerständen
und Kapazitäten, inshesondere zur Fehlerortsbestimmung mit einer Wheatstone schen
Brücke, von der zwei Arme als Potentiometer ausgebildet sind und in deren Diagonalzweig
ein Meßinstrument mit einer Kabelader verbunden ist, währendl die zweite, schadhafte
Kabelader mit ihrer Fehlerstelle die beiden anderen Arme der Brücke bilden, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Skalenträger (23) mit mehreren linearen Skalen (24, 25...),
ein Ender kontakt I8, der über einen kleineren Teil des Potentiometers, um die Gesamtgröße
dieses Potentiometerwiderstandes zu verändern, beweglich ist, ein über die Skala
beweglicher, mit dem Endkontakt gekuppelter Endzeiger (2I) und ein Zwischenkontakt
(20) an einem Ende der Brückendiagonale vorgesehen sind, und daß der Zwilschenkontakt
über den größeren Teil des Potentiometers gleiten kann, um das Widerstandsverhältnis
der beiden in Reihe liegenden und das Potentiometer bildenden Widerstände (r, r2)
zu ändern, und daß der Zwischenkontakt mit dem Zwischenzeiger (22) gekuppelt ist
und ebenfalls sich über die Skala bewegen kann und daß schließlich der Skalenhalter
und die Zeiger sich relativ zueinander bewegen können, damit eine von den Skalen
auf dem Halter unter die Zeiger gebracht werden kann.