Einrichtung zur Messung von Erdungswiderständen. Das Hauptpatent Nr. 114313 betriffteine Einrichtung zum Messen von Erdungswider- ständen, bei der der Spannungsabfall zwi schen zwei in der Erde angeordneten Leitern (Prüfplatte und Sonde) beim Durchgang eines Messweehselstromes mit dem Span nungsabfall an einem dazu parallel geschal teten regelbaren Widerstand bekannter Grösse verglichen wird, wobei als Anzeige gerät ein Gleichstromgalvanometer in Ver bindung mit einem Gleichrichter dient und die Phase im Gleichrichter derart eingestellt wird,
dass der infolge des Phasenfehlers .des induzierenden Schaltteils bei Gleichheit der Vergleichswiderstände in .der Anzeigevor richtung verbleibende Strom keine Wirkung auf den Ausschlag des Galvanometers aus übt. Dabei wird als Gleichrichter vorzugs weise ein mechanischer Unterbrecher verwen det, der eine Halbperiode des Wechselstro mes ausschaltet und zwangläufig von einer Welle angetrieben wird, die mit dem Strom erzeuger derart gekuppelt ist, dass die Un terbrechung synchron mit der Frequenz des erzeugten Wechselstromes geschieht.
Die erforderliche Einstellung der Phase dies Gleichrichters erfolgt beispielsweise durch Verdrehen eines auf der Unterbrecherwelle befestigten Exzenters, der den als Federschal ter ausgebildeten Unterbrecher betätigt.
Nach der vorliegenden Erfindung wird der Unterbrecher nicht mechanisch von -der Welle des Stromerzeugers aus angetrieben, sondern auf elektrischem Wege von der Wechselstromquelle aus gesteuert. Bei me chanischer Steuerung tritt infolge der Rei bung naturgemäss eine Abnutzung der be treffenden Teile auf, .die mancherlei Übel stände mit sieh bringt.
Ausserdem ist der Energiebedarf für einen auf mechanischem Wege gesteuerten Unterbreclier verhältnis mässig hoch und eine unter Umständen not- wendig werdende nachträgliche Korrektur der Phasenlage ist bei mechanischer Steue rung nur sehr schwer möglich.
Diese Übelstände werden durch die Ver wendung eines auf elektrischem Wege Ze- steuerten Gleichrichters vermieden, tsei es, .dass man einen auf dem Prinzip schwingender Körper beruhenden, beispielsweise elektro magnetisch gesteuerten Synchronschalter be nutzt oder eine Anordnung von synchron gesteuerten, polaritätsabhängigen Wider ständen, beispielsweise nach Art von Trok- kengleichrichtern.
Um bei Verwendung eines auf :dem Prinzip schwingender Körper beruhenden Synchronschalters die Phasenlage entspre chend einstellen zu können, kann man in den an die Klemmen des Stromerzeugers ange schlossenen Erregerkreis des Synchronschal ters einen Scheinwiderstand passender Grösse einschalten, der, wenn nötig, regelbar sein kann.
Wenn mit der Einrichtung auch Elektro- lytwiderstände gemessen werden sollen, ist es zweckmässig, mit höheren Frequenzen zu arbeiten, für die mechanische Synchronunter brecher infolge der zu bewegenden Massen weniger geeignet sind. In diesem Falle ist es vorteilhaft; statt dessen synchron ge steuerte polaritätsabhängige Widerstände zu verwenden, die praktisch trägheitslos arbei ten.
Als Stromquelle benutzt man in die sem Falle vorzugsweise einen Summer-Um- former, beispielsweise einen Röhrensumm-er oder einen Mikrophonsumm.er in Verbindung mit einem Transformator.
Weiterhin kann die Einrichtung so aus gebildet sein, dass, nicht nur Erdungswider- stände, sondern auch Erdwiderstände für die Zwecke der Bodenuntersuchung gemessen werden können..
Die Zeichnungen zeigen einige Ausfüh rungsbeispiele der Einrichtung nach ,der Er findung. In Fig. 1 ist 1 der Stromerzeuger, dessen eine Klemme, wenn der Umschalter 2 auf x gestellt ist und dementsprecbend die Kontaktfedern 3 und 4 sieh berühren, mit der Klemme H für den Hilfserder 9 und dessen andere Klemme über den Messber eich- wähler 10 je nach dessen Einstellung auf 10a, 10b oder 10c an die Punkte 11a, 11b oder 11c der Primärwicklung des Strom wandlers 11 angeschlossen ist. Dabei kann in die Leitung<B>1.0e,</B> 11c noch ein Widerstand 12 eingeschaltet sein.
Der Endpunkt 11d der Primärwicklung des Stromwandlers 11 ist mit der Erdklemme E zum Anschluss der zu messenden Erdplatte 13 verbunden.
An die Sekundärwicklung 11e des Strom wandlers 11 ist der Widerstand des Span- nungsteilers 14 angeschlossen. Parallel zu diesem liegt der Schalter 15 zur Wahl eins dem jeweiligen Messbereich zugeordneten Justierwiderstandes entsprechend der Stel lung auf 15a, 15b oder<B>15e.</B> Die Lasche 16 verbindet die Klemmen E und SZ. Der ver stellbare Abgriff 17 -des Spannungsteilers 14 ist über -die Primärwicklung 18a des Isolier- wandlers 18 und den Federschälter 6, 7 mit der Klemme S,
für den Anschluss der Sonde 19 verbunden..
An die Sekundärwicklung 18b des Iso lierwandlern 18 ist über den Kontakt 20 des Zungengleichrichters 21 das Gleichstrom galvanämeter 22 angeschlossen, wobei zur Regelung der Empfindlichkeit noch ein Nebenschlusswiderstand 23 vorgesehen sein kann. Die Erregerwicklung 24 .des Zungen gleichrichters 21 ist über den Kondensator 25 und den Widerstand 26 an die Klemme des Stromerzeugers 1 angeschlossen. Wird der Schalter 2 auf "10 Ohm" gestellt, so berühren sich die Federn 3 und 5 bezw. 6 und B. In diesem Falle ist statt des zu messenden Erdungswiderstandes der Ver gleichswiderstand 29 angeschlossen.
Stellt man den Schalter 2 auf x, so fliesst ein von dem beispielsweise als Magnetinduk tor ausgebildeten Generator erzeugter Wech selstrom durch das Erdreich von der Erd- platte 13 zum Hilfserder 9. Der durch -die sen Strom in der durch Erdplatte 13 und Sonde 19 abgegriffenen Erdstrecke hervor gerufene Spannungsabfall wird in dem Spannungsteiler 14 verglichen mit der von dem Messstrom in der Sekundärwicklung 11e des Stromwandlers 11 induzierten Span nung. Zu diesem Zweck wird der Abgriff 17 solange verstellt, bis der Strom in .dem Isolierwandler 18 und somit auch in dem Galvanometer 22 verschwindet.
Dabei dient der beispielsweise durch den Kondensator 25 und den ohmschen Widerstand 26 angedeu tete Scheinwiderstand im Erregerkreis des Gleichrichters dazu, .die Phase der Unter brechung so einzustellen, dass der infolge des Phasenfehlers des Stromwandlers bei Gleich heit der Vergleichswiderstände im Isolier wandler verbleibende Strom keine Wirkung auf den Ausschlag .des Galvanometers aus- üben kann.
Im allgemeinen wird es genügen, wenn der Scheinwiderstand von vornherein auf einen für die vorliegenden "Verhältni:sse mög lichst günstig abgestimmten Wert eingestellt wird. Es kann aber auch zweckmässig sein, ihn beispielsweise .durch Verändern .der Ka pazität des Kondensators regelbar zu machen, um bei ,jeder Messung den jeweils günstigsten Wert einstellen zu können.
Wenn man die Lasche 16 entfernt und die Klemme S\. mit einer zwischen der Erd platte 13 und der Sonde 19 in den Erdboden versenkten zweiten Sonde 30 verbindet, kann man die Einrichtung zur Bestimmung des spezifischen Erdwiderstandes benutzen, wie sie beispielsweise zur geophysikalischen Er forschung der Beschaffenheit des Erdbodens nach der Methode von F. W. Lee erforder lich ist.
Dureh die Zwischenschaltungn des Iso lierwandlers werden etwaige aus dem Erd boden kommende Fremdströme, soweit sie Gleichströme sind, von dem Galvanometer ferngehalten. Um auch Wechselstrom nach Möglichkeit abzuschwächen, können in die Zuleitungen zu den Hilfselektroden 9 und 19 Widerstände 27 und 28 eingeschaltet werden.
Ferner ist es zweckmässig, die Dämpfung des Galvanometers über das bei derartigen Instrumenten sonst übliche Mass hinaus zu verstärken, beispielsweise durch Anbringen einer besonderen Kurzschluss- wicklung oder einer entsprechenden Verstär- kung des Dämpfungsrahmens der Drehspule, damit plötzliche Stromstösse infolge von Fremdströmen sich nicht in voller Stärke als Ausschläge des Galvanometers bemerk bar machen und .die Ablesung erschweren.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung, bei der statt eines mecha nischen Synchronschalters eine Anordnung von fremdgesteuerten polaritätsabhängigen Widerständen verwendet ist. Zu diesem Zweck ist beispielsweise eine Brückenschal tung, bestehend aus vier Trockengleichrich- tern 31, 32, 33, 34 so an die steuernde Wech- selstromquelle 1 angeschlossen, dass die ein zelnen Gleichrichter von dem Steuerstrom im Sinne der Durchlassrichtung durchflos sen werden, während die Gleichrichter in dem von :
der Sekundärwicklung 18b -des Isolierwandlers 19 ausgehenden, :das Gal vanometer<B>22</B> enthaltenden Messstromkreise in entgegengesetzter Polrichtung liegen. Durch den Steuerstrom werden die als elek trische Ventile wirkenden Gleichrichter syn chron mit der Spannung .des Stromerzeugers 1 während einer Halbperiode des Wechsel stromes geöffnet und während :der andern Halbperiode geschlossen, so dass die Anord nung für den Messstrom in der gleichen Weise wie ein mechanischer Synchronschal ter wirkt.
Zur Einstellung .der richtigen Phasenlage kann auch hier, ebenso wie bei einem mechanischen Synchronschalter in den Erregerkreis, ein Scheinwiderstand einge- schaltet werden, der in Fig. 2 beispielsweise aus einem Ohmschen Widerstand 35 und einem zu einem Teil .dieses Widerstandes parallel geschalteten Kondensator M he steht. Der Scheinwiderstand kann beispiels weise durch Verschieben des Abgriffes am Widerstand 35 regelbar gemacht werden.
Die Fig. 3 bis 6 zeigen die konstruktive Ausbildung eines Ausführungsbeispiels lin den drei Ansichten, wobei das Gehäuse teil- weise im Schnitt dargestellt ist. Dieses be steht aus einem topfartigen Behälter 39, der beispielsweise aus Blech hergestellt und mit einem nach innen umgebogenen Rand 37 zur Aufnahme eines U-förmigen Dichtungs- ringes 38 versehen ist und einer den Ab schluss bewirkenden, aus Isolierpressstoff be otehenden Deckplatte 40, die mittelst @dter Schrauben 48 mit dem Behälter 3'9 verbun den ist.
Die Deckplatte .40 dient gleichzeitig in der Hauptsache zur unmittelbaren Be festigung der im Messkreise liegenden Teile, während eine zur Aufnahme der übrigen Teile bestimmte, beispielsweise aus Spritz guss hergestellte Aufnahmeplatte 41 mit der Deckplatte .40 lösbar verbunden ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass' die zu den einzelnen .Stromkreisen gehörenden Teile getrennt voneinander an der Aufnahme platte 41 bezw. an der Deckplatte 40 be festigt und elektrisch miteinander verbunden werden können.
Nach dem Befestigen der Aufnahmeplatte 41 an der Deckplatte 40 sind dann nur noch die Leitungsverbindungen zwischen den zu den verschiedenen Kreisen gehörenden Teilen herzustellen. Zu diesem Zweck können beispielsweise bewegliche Laschen 42 vorgesehen werden, um die Lei tungsverbindung zu erleichtern. An der Auf nahmeplatte 41 sind im einzelnen folgende Apparate befestigt: Der Magnetinduktor 43, der durch die Kurbel 44 angetrieben werden kann, der Widerstand 26, der Kondensator 25, der Zungengleichrichter 21, der Wider stand 23, der Isolierwandler 18 und der Stromwandler 11.
Die Deckplatte 40 trägt den durch den Drehgriff 45 zu verstellenden Spannungsteiler 14, die nicht gezeichneten Widerstände 27, 28 und 29 (Fig. 1), den Umschalter 2, das Galvanometer 22, (Fig. 6), von -dem in Fig. 3, 4 und 5 nur der Zeiger 46 und die Skala 47 gezeichnet ist, dessen Zeiger 46 über .der Skala 47 spielt, den Mess- bereichschalter, der eine Vereinigung der Schalter 10 und 14 darstellt und mittelst des Drehknopfes 47 bedient werden kann, und die Anschlussklemmen E, S,
und H. Soll die Einrichtung auch zur Messung des Erd- widerstandes dienen, so kommt noch die Klemme 8.- und die Lasche 16 hinzu, die gestrichelt gezeichnet sind.
Mit der Achse 50, die -den verstellbaren Kontakt 17 (Fig. 4) trägt, ist eine Platte 51 fest verbunden, an der mittelst der Schrauben 52 der Drehgriff 45 befestigt ist, wobei der zwischen Drehgriff 45 und Platte 51 eingeklemmte -Skalenring 49 nach Lok kern der Schrauben 52 verstellt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Skala ent sprechend der Stellung des Spannungsteiler- kontaktes 17 nachträglich bequem auf Null gestellt werden kann.
Um das Galvanometer, die Widerstände und die sonstigen an der Deckplatte 40 be festigten empfindlichen Teile vor Feuch tigkeit und Staub zu schützen, ist es zweck mässig, die Deckplatte -so zu gestalten, dass für die Aufnahme der genannten Teile nach dem Innern des Gehäuses zu offene Kam mern 53 vorgesehen. Isind, die nachAuf- nahme der betreffenden Teile durch eine oder mehrere Abschlussplatten 54 abgedeckt wer den können.
Die Abschlussplatte 5-1 kann gleichzeitig auch zur Befestigung les Gal vanometers 22 dienen, wie es in Fig. 6 bei spielsweise dargestellt ist.
Zum Schutz gegen mechanische Beschä digungen kann das Gehäuse noch mit einem aufklappbaren Schutzdeckel 55 versehen sein. In diesem Falle kann man das Galvanometer vor Beschädigungen beim Transport dadurch schützen, dass man es mit einer Vorrichtung zum selbsttätigen Arretieren beim Schliessen des Schutzdeckels 55 versieht. Eine sol che Vorrichtung ist in Fig. 6 dargestellt. 56 ist ein unter .dem Druck einer Feder 57 stehender Druckknopf, der in einer in .die Deckplatte 40 eingesetzten Buchse 58 ver schiebbar ist.
Wenn der Deckel geschlos sen wird, drückt das mit einem Druckstück 59 versehene untere Ende des Druckknopfes 56 auf eine bei 60 befestigte, mittelst der Schraube 61 einstellbare Blattfeder 62, so dass dessen freies Ende die Drehspule 63 des Galvanometers berührt und somit das bewegliche System festhält.
Um die Einrichtung leicht tragbar zu gestalten, ist es zweckmässig, das Gewicht aller Teile möglichst zu verringern. Eine wesentliche Gewichtsersparnis lässt sieh unter anderem .dadurch erreichen, dass man zum Aufbau der Herne des btromwandlers und des Isolierwandlers ein Material mög lichst hoher Permeabilität, zum Beispiel Nickel-Eisen, verwendet.