CH467455A - Elektrisches Wechselspannungsprüfgerät - Google Patents

Description

  
 



  Elektrisches Wechselspannungsprüfgerät
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Wechselspannungsprüfgerät mit in einem Isoliergehäuse angeordneten Verstärker- und Anzeigeorganen.



   Es sind bereits Spannungsprüfgeräte für einpolige Messungen als auch andere für zweipolige Messungen bekannt. Bei der einpoligen Messung wird der Strom zwischen dem Spannungsprüfgerät, das an dem zu prüfenden Leiter liegt und Erde und bei der zweipoligen Messung derjenige zwischen dem Spannungsprüfgerät, das an dem zu prüfenden Leiter liegt und einem zweiten Leiter bzw. Phase als Signal ausgewertet.



   Bei der einpoligen Messung wird verlangt, dass schon bei kleiner Spannung ein genügend grosser Strom zwischen dem Spannungsprüfgerät, das an dem zu prüfenden Leiter liegt und Erde fliesst, d.h. die Kapazität zwischen dem Spannungsprüfgerät und Erde muss möglichst gross sein. Andererseits soll die Kapazität zwischen dem Spannungsprüfgerät und einer benachbarten Phase unwirksam klein sein. Der Grund ist der folgende: Es sei angenommen, der zu prüfende Leiter habe gegen Erde keine Spannung, hingegen sei in der Nähe ein zweiter unter Spannung stehender Leiter vorhanden. Ist nun die Kapazität zwischen Spannungsprüfgerät und Nachbarleitung nicht klein genug, so wird im Gerät Spannung angezeigt. Es gibt also eine Fehlanzeige, indem Spannung angezeigt wird, obwohl auf dem zu prüfenden Leiter keine solche vorhanden ist.



   Bei der zweipoligen Messung wird verlangt, dass schon bei kleiner Spannungsdifferenz ein genügend grosser Strom zwischen dem Spannungsprüfgerät, das an dem zu prüfenden Leiter liegt und der zweiten Phase fliesst, d.h. die Kapazität zwischen Spannungsprüfgerät und zweiter Phase muss möglichst gross bzw. der Widerstand möglichst klein sein. Hingegen muss die Kapazität zwischen Spannungsprüfgerät und Erde unwirksam klein sein. Der Grund ist der folgende: Es sei angenommen, dass an beiden Phasen eine gewisse Spannung gegen Erde vorhanden sei, der Phasenwinkel zwischen den beiden sei aber Null.



   Die Spannungsdifferenz ist also Null. Ist nun die Kapazität zwischen Spannungsprüfgerät und Erde nicht klein genug, so fliesst ein Strom gegen Erde, und es wird Phasenungleichheit angezeigt. Es gibt also eine Fehlanzeige, indem Phasenungleichheit angezeigt wird, obwohl beide Phasen gleich sind.



   Aus diesen Gründen ist es nicht ohne weiteres möglich, Spannungsprüfer als kombinierte Prüfgeräte zu bauen, mit welchen also sowohl einpolige als auch zweipolige Prüfung durchführbar sind, da von einem solchen Prüfgerät Eigenschaften verlangt werden, die sich teilweise zuwiderlaufen.



   Die Erfindung, mit der dieses Problem gelöst wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass sich im Gehäuse eine gegen den   Geräthalter    hin offene, haubenartige, elektrisch leitende metallische Abschirmung befindet, um die Verstärker- und Anzeigeorgane bei einpoliger Prüfung gegen vom zu prüfenden Leiter benachbarte, unter Spannung stehende Leiter abzuschirmen, und ein Umschalter vorhanden ist zur elektrischen Verbindung einer elektrisch leitenden, metallischen Schicht der Gehäusebodenplatte mit der haubenartigen Abschirmung, um die Verstärkerund Anzeigeorgane bei der zweipoligen Prüfung gegen Erde abzuschirmen.



   Dadurch gelingt es, das Gerät für beide Messarten verwendbar zu machen.



   Bei der einpoligen Prüfung bewirkt die haubenartige Abschirmung somit, dass die Kapazität gegen Erde vergrössert und gegen Nachbarleiter verkleinert wird.



  Anderseits erreicht man mit der Umschaltung, dass bei der zweipoligen Messung die elektronischen Bauteile in einen Faraday-Käfig zuliegen kommen und dadurch die Kapazität gegen Erde nahezu Null wird.



   In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Gerät,
Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild,
Fig. 3 ein elektrisches Blockschaltbild.



   An einem Gehäuse 1 aus schlagfestem Kunststoff ist eine metallische Prüfelektrode 2 auswechselbar befestigt.



  In das Innere des unten offenen Gehäuses 1 ist eine Einschubeinheit 2 eingesetzt. Das tragende Element dieser Einschubeinheit 3 ist ein Bodenstück 4 aus Isolierstoff, der auf seiner Oberseite einen Metallbelag 5 aufweist. Das Bodenstück 4 besitzt Aussparungen für die   Anzeigelampe 6 und die Prüftaste 7. An diesem Bodenstück 4 sind Batteriegehäuse für zwei Trockenbatterien, die Tragplatte 9 für die gedruckte Schaltung mit den elektronischen Bauelementen sowie ein Umschalter 10 und ein Deckel 11 befestigt. Zwischen dem Bodenstück 4 und dem Deckel 11 ist ein als Mantelabschirmung dienendes Metallrohr 12 eingesetzt. Der aus Kunststoff bestehende Deckel 11 ist mit einem Metallbelag 13 versehen, der mit dem Metallrohr 12 in elektrisch leitender Verbindung steht, so dass dieser zusammen mit dem Metallrohr 12 eine haubenförmige Abschirmung ergibt.

   Die elektrische Verbindung zwischen Prüfelektrode 2 und der Einschubeinheit 3 wird durch einen Federstift 14 hergestellt.



   Je nach Verwendungsart des Gerätes wird ein zum Aufsetzen auf eine Stange geeignetes rohrförmiges Kupp  lttngsstück    15 mit oder ohne stirnseitige Ringnut 16 gewählt, wodurch der Schaltstift 17 des Umschalters 10 an die eine oder andere Schaltlage gebracht wird. Dieser Umschalter 10 bewirkt, dass der Metallbelag des Bodens mit der haubenförmigen Abschirmung für einpolige Messung elektrisch getrennt oder für zweipolige Messungen in elektrisch leitende Verbindung gebracht wird.



   Die Wirkungsweise beruht auf folgendem Prinzip: Massgebend für den kapazitiven Verschiebestrom zwischen der Haubenabschirmung und einem benachbarten spannungsführenden Leiter ist das elektrische Feld zwischen diesen. Je kürzer die Strecke der gedachten Feldlinie von der Deckelabschirmung zum Nachbarleiter ist, desto grösser ist der Verschiebestrom. Es liegt in der Natur der Feldlinien, dass sie mit gleichmässiger Krümmung verlaufen, dass sie immer senkrecht zur Oberfläche eines Leiters stehen und dass sie einen Leiter niemals durchdringen. Der Verlauf der elektrischen Feldlinien von der Haubenabschirmung zum Nachbarleiter wird also zunächst senkrecht zum Boden nach unten sein, um dann auf einem weiten Bogen zum Nachbarleiter zu gelangen. Aus diesem Feldverlauf ergibt ich, dass der Störeinfluss eines räumlich benachbarten Leiters infolge dieser Abschirmung sehr gering wird.



   Bei der Verwendung als zweipoliger Prüfer wird ein Anschlussstück 15 ohne Ringnut 16 verwendet, wodurch die Bodenabschirmung mittels des Schaltstiftes 17 und des SchaTters 10 elektrisch an die Haubenabschirmung gelegt und die elektronischen Bauteile über die Kontaktfeder 18 und den Schraubbolzen 19 mittels eines Kabels, welches kapazitiv an den Schraubbolzen 19 angeschlossen ist, hochohmig mit dem zweiten Pol verbunden. Durch diese Schaltungsart wird die Kapazität gegen Erde im Idealfall Null. In der Praxis ist dies aber nicht möglich, da nicht ideal abgeschirmt werden kann (Lampe, Drucktaste). Es genügt aber, die Kapazität gegen Erde auf einen solchen Wert zu reduzieren, dass der zu prüfende Leiter im 2-poligen Spannungsbereich die Spannung gegen Erde nicht mehr anzeigt.



   Damit eine eindeutige Anzeige schon bei kleinen Spannungen sichergestellt werden kann, wird das Signal elektronisch verstärkt. Als eigentliche Anzeige dient die Lampe 6, die bei angelegter Spannung blinkt.



   Mittels einer Prüftaste 7 ist es möglich, die ganze Elektronik inkl. Batterien und Lampe auf einwandfreies Funktionieren zu prüfen. Dies kann aber auch, soweit vorhanden, direkt am 220-V-Netz geschehen. Dazu wird die Prüfelektrode 2 an Phase gelegt und gleichzeitig das Bodenstück 4 von Hand berührt.



   Damit die Batterien nicht unnötigerweise belastet werden, indem zu früh ein- oder zu spät bzw. gar nicht ausgeschaltet wird, wird das   Ein- und    Ausschalten elektronisch durchgeführt. Das ganze Gerät schaltet sich nämlich erst in dem Moment selbsttätig ein, wenn Spannung angezeigt werden soll. Auch schaltet es sich automatisch wieder aus, wenn keine Spannung mehr angezeigt wird. Der Strom, der als Signal dient, fliesst durch die Emitterbasisstrecke einer ersten Verstärkerstufe (siehe Fig. 3). Eine Schaltung mit einer Zenerdiode am Eingang verhindert, dass bei hohen Spannungen der Basisstrom zu gross werden kann. Anschliessend an eine zweite Verstärkerstufe wird das Signal gleichgerichtet und nochmals verstärkt. Diese dritte Stufe steuert einen Längstransistor an, welcher den Rest der Elektronik einschaltet.

   Dadurch wird ein astabiler   Multivibrator    an Spannung gelegt, der seinerseits über einen Treiber die Lampe einschaltet. Die Repetitionszeit des Multivibrators beträgt zirka 0,7 Sekunden. Lampenstrom fliesst zirka während zwei Drittel dieser Zeit. Der grosse Vorteil des elektronischen Schalters wird dadurch ermöglicht, dass dauernd ein sehr kleiner Reststrom bis zum Längstransistor fliesst
Als Spannungsquelle dienen zwei handelsübliche Trockenbatterien à 1,5 V, die in Serie geschaltet sind. Im weitgehend entladenen Zustand der Batterie funktioniert die Elektronik immer noch, aber die Helligkeit der Lampe wird so schwach, dass sie nicht mehr genügend gut wahrgenommen werden kann.



   Dieses Gerät ist für Spannungen bei einpoliger Messung bis 380 kV und bei zweipoliger Messung bis 24 kV geeignet.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Elektrisches Wechselspannungsprüfgerät mit in einem Isoliergehäuse angeordneten Verstärker- und Anzeigeorganen, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Gehäuse eine gegen den Geräthalter (15) hin offene, haubenartige, elektrisch leitende metallische Abschirmung (12, 13) befindet, um die Verstärker- und Anzeigeorgane bei einpoliger Prüfung gegen vom zu prüfenden Leiter benachbarte, unter Spannung stehende Leiter abzuschirmen, und ein Umschalter (10) vorhanden ist zur elektrischen Verbindung einer elektrisch leitenden, metallischen Schicht (5) der Gehäusebodenplatte mit der haubenartigen Abschirmung (12, 13), um die Verstärker- und Anzeigeorgane bei der zweipoligen Prüfung gegen Erde abzuschirmen.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Spannungsprüfgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für ein- oder zweipolige Prüfung wahlweise einsetzbare, unterschiedlich ausgebildete Halter (15) vorhanden sind, welche den Umschalter (10) beim Einsetzen des jeweiligen Halters selbsttätig in die jeweils richtige Schaltlage bringen.

   2. Spannungsprüfgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung, der Verstärker mit Gleichrichter und Schalter, die Batterien, sowie die Anzeigelampe (6) und eine Prüftaste (7) zusammen eine Einschubeinheit bilden, die als Ganzes lösbar in das Innere des Gehäuses eingesetzt ist.

   3. Spannungsprüfgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigelampe (6) bei angelegter Spannung über einen astabilen Multivibrator ein Blinksignal abgibt.

   4. Spannungsprüfgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät durch einen elektronischen Schalter bei Anlegen einer Spannung selbsttätig eingeschaltet und im spannungslosen Zustand selbsttätig ausgeschaltet wird.

   5. Spannungsprüfgerät nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite von mindestens einem der lösbar befestigten Halter (15) mit einer Ringnut (16) oder einem Ansatz versehen ist, welche bzw. welcher mit dem Betätigungsstift (17) des Umschalters (10) zusammenwirkt.