Einrichtung zum Prüfen der Isolation von elektrischen Leitern
Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf eine Einrichtung zum Prüfen von elel- trischen Leitern durch Anlegen einer Prüf- spannung an jeden Leiter zweeks Feststellung des Zustandes der Isolation des Leiters z. B. gegen Erde oder benachbarte Leiter. Die Er findung ist für die Fälle bestimmt, bei wel chen eine Anzahl Leiter na. cheina. nder zu prüfen sind. Dies ermöglicht in solchen Fällen eine rasche selbsttätige Prüfung.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ausübung einer Art der Prüfung, bei weleher eine Prüfspannung an jeden Leiter über einen Reihenwiderstand von bekanntem Wert angelegt wird. Bei der Einrichtung ge mälS der Erfindung sind durch Relais gesteuerte Sehaltmittel für die Verbindung der Prüfspannung mit jedem Leiter der Reihe nach vorgesehen, und der Relaiskreis spricht so auf den Spannungsabfall in dem Reihen- widerstand während des Prüfens eines Leiters an, dass die Schaltmittel betätigt werden, um die Prüfspannung auf einen nachfolgen- den Leiter anzulegen,
wenn dieser Span nungsabfall kleiner als ein vorausbestimm- ter Wert ist.
Die nachfolgende Beschreibung von bei spielsweisen Ausführungsformen der Einrichtung nach der Erfindung, welche unter. Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 der Zeich- nungen beschrieben werden, dient dazu, die Erfindung zu erläutern. Bei diesen Beispielen ist die Einrichtung zur Prüfung der Vierer eines Telephonkabels bestimmt, wobei die vier Leiter jedes Vierers als eine Gruppe behan- delt werden. Für die Prüfung sind die vier am gleichen Kabelende liegenden Enden der Drähte je an eine Klemme der Prüfeinrich- tung anzuschliessen, während die Drähte und ihre andern Enden natürlieh isoliert sind.
Die Drähte der im Ka. bel vorhandenen benachbarten Vierer und die e Kabelumhüllung sind an Erde anzusehliessen.
In der Zeichnung ist Fig. 1 eine Anordnung für das Prüfen der Unverletztheit der Leiterisolation, und Fig. 2 ist eine Anord- nung für die zusätzliehe Angabe, dass der Isolationswiderstand einen Wert hat, der nicht kleiner als ein vorausbestimmtes Minimum ist.
Die Einrichtung nach Fig. 1 enthält vier Zweige 17-20, von welchen jeder eine Relaisspule C, D, E bzw. F und zwei Neonla. mpen 21 und 22 in Serie zwischen einer Eingangs- klemme 23 und einer geerdeten Sammelschiene 24 enthält. Jeder Zweig weist auch eine Verbindung 25 auf, die im Nebenschluss zum Relais und den Lampen steht und in einem Umschalter B1, C1, Dl oder E1 endigt, dessen Norma. lstellung die Nebenschluss- Verbindung 25 mit der geerdeten Sammel sehiene 24 verbindet. Die Relais und Lam- pen sind demgemäss normal erweise kurzgeschlossen.
Die zweiten Kontakte der Umschalter sind jeder über einen festen Widerstand 26 an eine Sammelsehiene 27 angeschlossen, welche mit dem einen Pol einer Prüf spannungsquelle verbunden werden kann, indem ein Kontakt A1 geschlossen wird, um die Schiene an eine Speiseklemme 28 der Prüfspannungsquelle anzuschliessen. Der an dere Pol der Speisequelle wird an Erde angeschlossen. Vier isolierte, nieht gezeichnete zu prüfende Leiter können an eine Vierfach- klemme 29 angeschlossen werden, von welcher vier Sammelschienen 30-33 ausgehen.
Diese Sammelschienen können über eine Grippe von vier Schaltern A3 mit den Prüf- zweigklemmen 23 verbunden werden. Die Schalter A3 werden durch Schliessen eines Scha, lters X geschlossen, durch den ein Relais A erregt wird, welehes über den Kontakt A2 gehalten wird und welches gleiehzeitig einen Kontakt A1 schliesst, um die Sammelschiene 27 anzuschliessen. Ein Kontakt A4 wird auch geschlossen, um ein Relais B zu erregen, welches durch den Kontakt B1 gehalten wird, um die erste, an die Schiene 33 angeschlossene Leitung an einen Widerstand 26 a. nzuschliessen. Dieser überträgt die Prüfspannung auf den ersten Draht.
Der Dra. ht ist nor malerweise von den ihn umgebenden Drähten durch seine unverletzte Isolation elektriseh isoliert, so dass kein erheblicher Spannungsabfall auftreten sollte, wenn die Prüfung stattfindet. Wenn die Isolation dieses Drahtes unverletzt ist, wird der Draht auf ein Potential aufgeladen, bei welchem die Neonlampen 21 und 22 übersehlagen und ein Strom durch sie und das mit ihnen in Serie befindliche Relais C durch die Sammelschiene 24 zur Erde fliesst. Die Lampen 21 und 22 bilden eine auf Spannung ansprechende Signalvorriehtung, welche so gebaut ist, dass sie bei einer nicht stark unter der Prüfspan- nung liegenden Spannung betätigt wird.
Der Umschaltkontakt Cl des Zweigkreises der nächsten Schiene 32 wird durch dieses erste Relais C betätigt, so dass der Hindurch- gang des Stromes durch das Relais sogleieh die Prüfspannung an den zweiten Draht anlegt. Wenn dessen Isolation unverletzt ist, leuchten die Signallampen 21 und 22 dieses zweiten Drahtes auf und das zweite Relais D legt die Prüfspannung durch Schliessen des Kontaktes D1 an die dritte Schiene 31 an.
Wiederum, wenn der mit dieser Schiene 31 verbundene Draht unverletzt ist, werden die Lampen gezündet, und die Prüfspannung wird durch das Relais E und den Kontakt E1 an die vierte Sehiene 30 angelegt, wodureh die Lampen aufleuchten und das Endrelais F betätigt wird. Dieses öffnet den Kontakt F1, welcher die Relais 21 und B zum Abfallen bringt, um die in Prüfung befindlichen Drähte durch Öffnen der Kontakte A3 abzu- sehalten, um die stromführende Sammelschiene 27 durch Öffnen des Kontaktes. A1 von der Speiseklemme abzutrennen, und um alle Relais C bis F zum Abfallen zu bringen.
Das Abfallen des Relais F schliesst den Kontakt F1 wieder, jedoch werden die Relais A und B unbeeinflusst bleiben, bis der handbetätigte Anlassschalter X wieder geschlossen wird.
Wenn einer der Drähte eine fehlerhafte Isolation aufweist, entsteht infolge Ablei- tung der aufgebrachten elektrischen Ladung durch den Fehler ein Spannungsabfall im Prüfkreis, und das Potential über die Zuge hörigen Lampen genügt nicht, damit diese überschlagen, Es fliesst folglich kein Strom durch das betreffende Relais C bzw. D usw., und der Prüfvorgang wird angehalten. Der Zustand der Lampen gibt eine sichtbare Anzeige des fehlerhaften Drahtes. Wenn z.
B. der dritte Draht fehlerhaft ist, wird dies durch die Tatsache augenscheinlieh gemacht, dass nur die Lampen für die ersten und zweiten Leiter leuchten,
Die Kontakte AI, A3 und B1 können na türlich von Hand betätigt werden ; wenn jedoch selbsttätiger Betrieb erforderlich ist, ist irgendein Relajsystem wesentlich. Das Relaispaar A A und B bildet eine einfache Anordnung, die bloss als Beispiel angegeben wurde. Das Endrelais F kann auch zum Ein- leiten weiterer Prüfvorgänge auf den vier Drähten durch Erregung eines Relais G am Kontakt F2 benutzt werden. Dieses Relais kann z.
B. eine Kontaktgruppe ssl sehliessen, um die vier Drähte mit andern Prüfgeräten xu verbinden und andere geeignete Steuerun- gen, welche durch die gest. richelte Linie zum Relais G dargestellt sind, können benutzt werden, um eine andere Gruppe von Drähten finir Isolationsprüfung anzuschliessen. Das Relais G ist zweckmässig ein Verzögerungsrelais, um zu gewährleisten, dass die Kontakte G sich nicht, schliessen, bis die Schienen 30-33 durch Öffnen der Kontakte A3 vom Isola tionisprüfer abgetrennt worden sind.
Wie es bei der Prüfimg der Isolation von Leitern relativ zu Erde üblich ist, wird die Erde durch die Umhüllung, die Abschirmung oder das Gehäuse gebildet, welches den oder (lie Leiter umsehliesst, und dieser ist mit der Rückleitungsseite der Quelle der Prüfspan- nung verbunden. Wo die Leiter eines zu. prü- fenden Satzes in unmittelbarer Nähe zueinan- der liegen, so dass Fehler zwischen ihnen auftreten können, sind alle Leiter des Satzes mit Ausnahme desjenigen, der sich in Prüfung befindet, durch die Prüfeinrichtung mit der Rüekleitungsseite der Prüfquelle verbunden.
Wenn somit in Fig. 1 alle Schalter A3 geschlossen sind und die Prüfspannung durch das Schliessen des Schalters A1 und die Be- wegung des Schalters B1 in die obere Stellung auf den an die Schiene 33 angeschlos- senen Draht übertragen wird, ist ersichtlich, (laf die verbleibenden an die Schienen 30 bis 32 angeschlossenen Drähte über die in unbetätigten Stellungen befindlichen Sehalter ('1E1 an Erde angeschlossen sind.
Diese Endansehlüsse sind aueh so angeordnet, dass die auf die Spannung ansprechende Signalvorrichtung, die einem Leiter zugeordnet ist, kurzgeschlossen wird, bis die Prüfspannung an sie angeschlossen ist, wobei der Kurzschluss selbsttätig aufhört. Zum Beispiel werden das Relais D und die zugehörigen Lampen 21 und 22 durch den Schalter Cl kurzgeschlossen bis durch Änderung der Stellung des Schalters C zur Anlegung der Prüfspan- nung an den Draht 32 der Kurzschluss unterbrochen wird.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungs- form der Einrichtung ist der auf den Isola tionswidersta. nd zu prüfende Leiter an eine Eing, angsklemme 1 a. nzuschliessen und ein Ausgangssignal wird von einer Ausgangs- klemme 7 abgeleitet, a. usser wenn die Isolation fehlerhaft ist. Über einen durch Beiais be tätigten Umsehaltkontakt CX1 wird der Leiter in Serie mit einem Widerstand von vor ausbestimmtem Wert geschaltet, welcher aus zwei seriegeschalteten Widerständen R1 und R2 besteht.
Der isolierte zu prüfende Leiter wird dann während einer festen Zeit auf ein bekanntes Gleichstromprüfpotential l aufgeladen. Bekanntlieh hat ein elektrisches Kabel die Eigenschaften eines Kondensators, und wenn eine Gleichstromspannung auf einen Kabelleiter übertragen wird, besteht ein an fänglicher Stromfluss in das Kabel, der als Aufladestrom bekannt ist. Der Strom ist anfänglieh im Vergleich mit dem Isolationsstrom durch die Leiterisolation hoch und fällt rasch exponential auf einen verhältnis- mässig beständigen Wert, der nahe dem er wähnten Isolationsstrom ist.
Es ist üblich, dass man den Aufladestrom während eines festgelegten Zeitintervalles fliessen lässt, bevor der in das Kabel fliessende Stromwert als Grundlage für die Berechnung des Wider- standswertes der Isolation eines Kabelleiters benutzt wird. In diesem Stadium befindet sieh der Kontakt CXl in seiner normalen, das heisst nicht betätigten Stellung, wie gezeigt. Nach einem bestimmten Zeitintervall wird der Kontakt CX1 in die andere Stellung bewegt, in welcher dasselbe Potential an n den Leiter über einen andern Widerstand R3 angelegt wird, der gleich der Summe der ersterwähnten Widerstände R1 und R2 ist.
Die Verbindung zwischen dem Leiter und dem Widerstand R3 wird an das Gitter 4 einer Elektrometerröhre V2 angeschlossen.
Das auf dieses Gitter 4 angelegte Potential ist ein Mass des Stromes, welcher in die Leiter- isolation strömt und kann als Mass des Iso lationswiderstandes dienen. Der Ausgang von der Anode 5 der Elektrometerröhre V2 wird an das Gitter 8 einer Verstärkerrohre V3 angelegt, und der Verstärkerausgang wird einer Diode V4 zugeführt. Wenn der Spannungsabfall über den Widerstand R3 genügend ist, wird die Diode V4 leiten und bewirken, dass eine Triggerröhre V5 ein Relais EX erregt.
Dieses Relais EX wird benutzt, einen fehlerhaften Isolationswiderstand anzuzeigen.
Das Aufladepotential wird von einer passenden Abzapfung, von z. B. 500 Volt, einer Gleichstromquelle 6 abgenommen und an die Kathode 3 der Elektrometerröhre V2 angelegt. Von dieser Kathode 3 wird die Prüfspannung auf die gemeinsame Klemme der Widerstä. nde R3 und Rl durch eine Vorspannungsvorrichtung 9 übertragen, welehe einstellbar ist, um die erforderliche Vorspannung an der Elektrometerröhre V2 vorzusehen. In Reihe mit dem Widerstand R1 befindet sich ein Amperemeter 36, welches ge wöhnlich durch einen Schalter 35 kurzge- schlossen wird.
Der Anschlusspunkt zwischen den Seriewiderständen ssl und R2 ist an ein Gitter 10 einer Multivibratorröhre VI ange- schlossen. Diese MultivibratorröhreV1 arbeitet als Zeitschaltvorrichtung, durch welche auto matisch die Zeitdauer bestimmt wird, während welcher die Prüfspannung über Seriewider- stände R1 und R2 einem zu prüfenden Leiter zugeführt werden, und durch welche der Umschaltkontakt CX1 in die Lage bewegt wird, in welcher die Prüfspannung über den an dern Widerstand R3 an den Leiter angelegt wird.
Die Multivibratorröhre VI spricht auf die Stärke des Aufladestromes an, welcher durch die zwei Seriewiderstände R1 und R2 am Anfang des Aufladevorganges des Leiters zur Erde strömt. Dieser anfängliche Auf ladestromfluss über die Widerstände R1 und R2 bewirkt, dass ein negativer Impuls auf dieses Gitter 10 übertragen wird. Die Strom kreiskonstanten der Röhre V1 sind so, dass dieser Impuls auf einer Seite der Röhre in einem rasch anziehenden Relais AX des Anodenkreises der andern Seite der Röhre einen Stromimpuls von genügender Da. uer erzeugt, um das Relais zu erregen. Das Relais an wird durch seinen Eigenkontakt =4Jrl in einem Haltekreis gehalten.
Das Relais AX schliesst einen Kontakt 4. X2, ... um ein Verzögerungsrelais BX zu erregen, und öffnet aueh einen Kontakt AX3 im Kreis zur Aus gangssignalklemme 7. Die Verzögerungsdauer des Relais BX bestimmt die Auflade- dauer (welche eine Sekunde sein kann) des isolierten Leiters. Am Ende dieser Dauer schliesst da. Relais. M" den Kontakt BX1, um ein rasch anziehendes Relais CX zu erregen, und schliesst einen Kontakt B.
Y2 um ein Verzogerungsrelais MT zu erregen. Das Relais CX verändert die Stellung des Kontaktes CX1 rasch, um den Leiter an die Verbindung zwischen dem Widerstand R3 und dem Gitter 4 der Elektrometerröhre V2 an- zuschliessen. Irgendein Stromverlust in der Leiterisolation erzeugt einen Spannungsabfall über den Widerstand R3, welcher durch die Elektrometerröhre V2 gemessen und durch die Röhre V3 verstärkt wird.
Durch passende Auswahl des Potentials der Anode 11 der Diode V4 in bezug auf das Po tential ihrer Kathode 12 mittels eines Poten tiometers 13 kann die Diode so eingestellt werden, dass sie leitet, wenn das Kathoden- potential auf einen bestimmten Wert fällt, der einen minimal zulässigen Wert des Leiter Isolationswiderstandes darstellt. Wenn die Diode V4 leitet, wird ein negativer Impuls von ihrer Anode zu einem Gitter 14 einer Zweizustandstriggerröhre V5 zugeführt.
Die Schaltungsanschlüsse dieser Röhre V5 sind so, dass im normalen Zustand eine Hälfte, einschliesslich dem Gitter 14 etwas leitend, und die andere Hälfte, einschliesslich einer Anode 15 nichtleitend ist. Der negative Impuls an dem ersten Gitter 14 erzeugt eine Re genera. tivwirkung, was bewirkt, dass die Rohre in einen zweiten stabilen Zustand um- kehrt, in welchem die zweite Hälfte leitet.
Diese erregt ein rasch anziehendes Relais Et im Kreis der zweiten Anode 15. Dieses Relais EX ändert die Stellung eines Umschalt- kontaktes EX1, welcher sich normalerweise im Kreis zur Signalausgangsklemme 7 befindet. In seiner betätigten Stellung schliesst der Kontakt EX1 einen Kreis zu einer Signallampe 16, welche eine sichtbare Anzeige einer fehlerhaften Isolation ergibt.
Auch befindet sich in Serie mit den Kontakten EX1 und AX3 ein Kontakt DX1, welcher nun durch die Betätigung des Verzöge- rungsrelais DX geöffnet wird. Das Relais DX öffnet auch einen Kontakt DX2 für das Abfallen der Relais BX und CX und öffnet einen Kontakt DX3 für das Abfallen des Relais AX und gestattet, dass der Kontakt #X3 sich wieder schliesst. Das Wiederöffnen des Kontaktes BX2 lässt das Rela. is DX ab- fallen und gestattet, dass die zugehörigen Kontakte DX1, DX2 und DX3 in Normalstellung zurückkehren.
Die Rüekkehr des Kontaktes CX1 hat die Leiteraufladebedin gung wieder hergestellt, jedoch bleibt das Endrelais EX gehalten, bis ein Wieder- einstellsehalter RS dureh die Bedienungsper- son gesehlossen wird. Mit dem Kontakt Ex1 in Aussernormalstellung besteht kein A. usgang von der Klemme 7. Wenn der Leiterisolations- widerstand über dem vorausbestimmten minimalen Wert ist, wird die Diodenröhre V4 nicht leiten, und das Relais EX wird nicht erregt, so dass ein vollständiger Kreis zur Ausgangsklemme 7 vorhanden ist.
Dieser Ausgang kann benützt werden, um ein Anlass- relais (nicht gezeigt) zu betätigen und dadurch den geprüften Leiter von der Ein- gangsklemme 1 abzutrennen und an die Klemme den näehstfolgenden aufzuladenden und zu prüfenden Leiter anzusehliessen.
Eine Relaisanordnung für das aufeinander i'olgende Steuern des Anschlusses von ver schiedenen isolierten Leitern an den Prüf- kreis kann gleich sein wie der in Fig. 3 der brit. Patentschrift Nr. 73746.
Bei Variante des in Fig. 2 gezeigten Kreises kann z. B. an Stelle des Verzöge- rungsrelais BX eine bekannte Ausführungs- form eines elektronischen Zeitschalters be- nützt werden, um die Einstellung der Auf- ladedauer genau auf irgendeinen gewünsch- ten Wert zu erleichtern. Auch kann die Elektrometerröhre V2 und/oder die Verstär- kerröhre V3 durch eine Umschaltvorrichtung in jedem Fall ersetzt sein, in welchem er höhte Betriebsstabilität erwünscht ist.
Es ist zu beachten, dass bei der Anwendung der Erfindung auf die Prüfung in irgendeiner der beschriebenen Arten die Einrichtung so angeordnet ist, da. das Er gebnis der Prüfung jedes Leiters eines Satzes von Leitern, welcher die gewünschte Bedingung oder Anforderung erreichte, in der Betätigung von Mitteln für das Übertragen der Prüfspannung auf den nächsten Leiter der Reihenfolge besteht. Dieser Vorgang setzt sich über den Satz von zu prüfen- den Leitern fort. Wenn ein Fehler auftritt, wird der Vorgang angehalten, weil die Vorrichtung zur Übertragung der Prüfspannung auf den nächsten Leiter nicht betätigt wird.
Der Zustand des geprüften Leiters oder der geprüften Leiter, wenn der Vorgang aufhört, kann. durch eine Prüfung der betätigten Signa. lvorrichtungen ermittelt werden. In dem Fall der Fig. 1 kann der Ort eines fehlerhaften isolierten Leiters durch Bezeichnen der zuletzt betätigten Signalvorrichtung ermittelt werden ; diese wird mit dem Leiter übereinstimmen, der geprüft wurde, unmittelbar bevor die Prüfspanmmg an einen fehlerhaften Leiter angelegt wurde. In dem andern Fall kann die Anordnung getroffen werden, dass die Signalvorrichtung, vorteil- haft eine sichtbare, entweder bei der Erreichung des gewünsehten Wertes oder beim Ausbleiben des Erreiehens dieses Wertes be tätigt wird, wobei das letztere vorzuziehen ist.