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Meßschaltung zur laufenden Uberwachung elektrischer Kabel, insbesondere
beim Legen von Seekabeln, und danach aufgebautes Kabelprüfgerät
Für die elektrische
Prüfung elektrischer Kabel sind die Messung des Isolationswiderstandes des Kabels
und die Messung des elektrischen Widerstandes der Kabelleiter am wichtigsten. Sie
werden bei Fernmeldekabeln gewöhnlich an Einzeladern oder an Doppeladern ausgeführt.
Zur Überwachung, z. B. bei Überschießarbeiten oder bei der Verlegung, ist es erforderlich,
beide Messungen laufend oder zum mindesten in kurzen Zeitabständen wiederholt durchzuführen.
Eine laufende Überwachung ist von besonderer Wichtigkeit beim Legen von Seekabeln,
die nach der Verlegung nicht mehr ohne weiteres zugänglich sind, weshalb man besonders
sicher sein will, daß die einmal verlegten Längen in Ordnung sind.
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Um das Kabel laufend zu überwachen, braucht man bisher außer einer
Widerstandsmeßbrücke einen vollständigen Isolationsmeßsatz, die beide zugleich auf
das zu messende Kabel geschaltet sind, wie Abb. I zeigt. Dabei sind a und b der
feste, R der einstellbare Widerstand und G1 das Galvanometer der Brücke, die von
der Stromquelle B1 gespeist wird. Der Isolationsmeßsatz besteht aus dem Galvanometer
G2, dem Schutzwiderstand c von beispielsweise O,I MQ und der Stromquelle B2 Das
zu überwachende Kabel mit dem Schleifenwiderstand X
ist in den einen
Zweig der Brücke geschaltet und gleiwchzéitig an den Isolatïoñsmeßsatz angeschlossen.
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Zeigen sich Unstetigkeiten in den Ausschlägen der Galvanometer G,
und G2, so liegt im Kabel ein Fehler vor, dessen Natur dadurch bestimmt'werden -muß,
daß das Kabel zur genauen Messung von Schleifen- und-I$plationswiderstand einmal
nur in der Brücke und dann nur an den Isolationsmeßsatz geschaltet wird, weil sich
bei gleichzeitiger Messung die Meßströme zum Teil überlagern und die Fehlerströme
in der Überwachungsschaltung beide Galvanometer beeinflussen. Diese Meßanordnung
hat den Nachteil, daß zur laufenden Überwachung ständig zwei Meßgeräte beobachtet
werden müssen, was sehr ermüdet. Dieser Nachteil wiegt deshalb besonders schwer,
weil die Überschießarbeiten langer Kabel und die Verlegung von Seekabeln oft tagelang
dauern und das Kabel während dieser ganzen Zeit überwacht werden muß. Außerdem ist
bei der bekannten Anordnung die zur Bestimmung der Fehlerart notwendige Trennung
der Meßsätze oft umständlich und zeitraubend.
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Nach der Erfindung dient das Galvanometer der Widerstandsmeßbrücke
gleichzeitig als Anzeigegerät für den Isolationsmeßsatz. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß
das Galvanometer an der einen Ecke der Brücke über einen Galvanometerumschalter
angeschlossen, der das Galvanometer in der einen Schaltstellung für die Überwachung
des Kabels gleichzeitig mit der Brücke und dem Isolationsmeßsatz und in zwei weiteren
Schaltstellungen für die Messung des Isolationswiderstandes und des Schleifenwiderstandes
des Kabels wahlweise mit dem Isolationsmeßsatz und der Brücke allein verbindet.
Der- Galvanometerumschalter ist vorteilhaft zweipolig und besitzt mechanisch gekuppelte
Kontaktarme, von denen der eine an den dem Galvanometer parallel geschalteten Widerstand
und der andere an das Galvanometer unmittelbar angeschlossen ist. Um die Empfindlichkeit
des Galvanometers den verschiedenen Verwendungszwecken anzupassen, ist zweckmäßig
bei der Stellung des Galvanometerumschalters, die das Galvangmeter gleichzeitig
mit dem Isolationsmeßsatz und der Brücke verbindet, zwischen Galvanometer und Brücke
ein Widerstand geschaltet, dessen Betrag etwa in der Größenordnung des- Gal-vanometerwiderstandes
liegt.
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InAbb. 2 ist die Meßschaltung nach der Erfindung für ein Kabelprüfgerät
dargestellt. Es bezeichnen G das für die beiden Meßsätze gemeinsam verwendete Galvanometer,
S einen zweipoligen Galvanometerumschalter mit den festen Kontakten I bis 6 und
den mechanisch gekuppelten Kontaktarmen 7 und 8 und W ist der in der Überwachungsschaltung
zwischen Galvanometer und Brücke geschaltete Widerstand. Im übrigen sind die Bezeichnungen
der Abb. I entnommen. Von den festen Kontakten des Galvanometerumschalters sind
die Kontakte I und 6 mit der den festen Brückenwiderständena und b gemeinsamen Ecke
der Brücke verbunden. Zwischen dem Kontakt 6 und der Brücke ist dabei der Widerstand
W angeordnet. Die Kontakte 2 und 3 sind an den Isolationsmeßsatz angeschlossen.
Die Kontakte 4 und 5 sind Leerkontakte. Von den - drehbaren Kontaktarmen des Galvanometerumschalters
ist der Arm 7 an den dem Galvanometer parallel geschalteten Widerstand angeschlossen,
damit man für den durch Arm 7 fließenden Strom die Empfindlichkeit des Galvanometers
nach Bedarf ändenl kann. Der Arm 8 ist mit dem Galvanometer unmittelbar verbunden.
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Bei der Verwendung des Gerätes wird der Galvanometerumschalter zunächst
in Stellung I auf die Kontakte I und 4 geschaltet, um mit der Widerstandsmeßbrücke
in bekannter Weise den Schleifenwiderstand des Kabels zu messen. Dann wird der Galvanometerumschalter
in Stellung II auf die Kontakte 2 und 5 geschaltet zur Messung des Isolationswiderstandes
des Kabels. Der Isolationswiderstand der Meßbrücke und der Zuleitung, die hierbei
mitgemessen werden, müssen bei der Auswertung berücksichtigt werden, soweit nicht
durch geeignete, an sich bekannte Maßnahmen (S;chutzspannung) dafür gesorgt ist,
daß die Isolation der Brücke und der Zuleitung unendlich groß wird. Nach diesen
vorbereitenden Messungen wird mit der Stellung I1I des Galvanometerumschalters die
Uberwachungsschaltung hergestellt, die während der Arbeiten am Kabel (z. B. bei
Überschießarbeiten oder Verlegung) ständig beibehalten wird, solange sich kein Fehler
zeigt. bei fehlerfreiem Kabel ist in dieser Schaltung der Galvanometerausschlag
umgekehrt proportional dem Isolationswiderstand, weil die Brücke bei der Widerstandsmessung
auf den Galvanometerausschlag Null abgeglichen war. In seinem Betrag ist der Galvanometerausschlag
in der Überwachungsschaltung stets etwas kleiner als vorher in Stellung II des Galvanometerumschalters
bei der Messung des Isolationswiderstandes, weil jetzt die Brückenzweige a+X und
b+R dem Galvanometer parallel geschaltet sind. Pieser Unterschied wird aber durch
den vor den Kontakt 6 des Schalters S geschalteten Widerstand W so weit verringert,
daß er praktisch nicht ins, Gewicht fällt. Die genaue Bestimmung des Schleifenwiderstandes
und des Isolationswiderstandes kann im Falle eines Kabel fehlers, was sich durch
Unstetigkeiten des Galvanometerausschlages anzeigt, in einfacher Weise dadurch vorgenommen
werden, daß der Galvanometerumschalter nacheinander auf Stellung I und II umgeschaltet
wird, um in Stellung I nach dem üblichen Brückenverfahren und in Stellung II unmittelbar
nach dem Galvanometerausschlag zu messen.
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Dadurch, daß in dem dargestellten Beispiel von den bei den drehbaren
Kontaktarmen des Galvanometerumschalters der Arm 7 an den dem Galvanometer G parallel
geschalteten Widerstand angeschlossen, der Arm 8 aber unmittelbar mit dem Galvanometer
verbunden ist, wird erreicht, daß in Stellung III des Schalters (Überwachungsschaltung)
die Brückenempfindlichkeit unverändert hoch bleibt, während die Empfindlichkeit
des Galvanometers für den Isolationsstrom geändert werden kann.
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Gegenüber dem Bekannten hat die Meßschaltung nach der Erfindung folgende
Vorteile: Es wird ein
Galvanometer samt Zubehör gespart. Das Gerät
ist daher billiger und handlicher. Dies ist insbesondere bei tragbaren Geräten von
Bedeutung. Außerdem ist, iveil nur ein Gerät beobachtet zu werden braucht, die Überwachung
ganz wesentlich erleichtert und nicht mehr so ermüdend. Dadurch ist überhaupt erst
erreicht, daß ein Mann die Überwachung zuverlässig durchführen kann, weil ein einzelner
immer nur ein Gerät ununterbrochen ablesen kann. Für die Feststellung kleiner und
plötzlicher Ausschlagsänderungen ist dadurch eine wesentlich größere Sicherheit
gegeben. Weiterhin ist bei dem erfindungsgemäß geschalteten Gerät die im Falle eines
Rabelfehlers erforderliche Umschaltung auf die genauen Widerstandsmessungen besonders
einfach.
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Die lGrückendiagonalen (Galvanometer- und lSatteriel;reis) lassen
sich bei der Schaltung in bekannter Weise vertauschen.