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Sp annungssucher für Wechselstrom-Ho chsp annungs anlagen
Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf einen Spannungssucher für Wechselstrom-Hochspannungsanlagen.
mit einer die Spannung anzeigenden, leuchtenden Gasentladungsröhre und einer den
Strom durch die Gasent,ladungsröhre bestimmenden Gegengewichtskapazität.
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Als Spannungssucher für Wechselstrom-Hochspannungsanlagen mit Betriebsspannungen
über I kV werden den einschlägigen Sicherheitsvorschriften en.tsprechlende Geräte
benutzt, die das diesen Vorschriften genügende Isoliervermögen aufweisen und an
ihrem oberen Ende eine Vorrichtung tragen, die durch Aufleuchten einer Glimmlampe
die Anwesenheit von Spannung in der zu prüfenden Anlage oder in einem Anlageteil
anzeigt. Derartige Spannungssucher bekannter Art bestehen in ihrem grundsätzlichen
Aufbau stets aus einer kleinen leuchtenden Gasentladungsröhre (Glimmlampe), die
mit einem Kondensator in Reihe gefschaRtet ist. Die Kapazität dieses Kondensators
bestimmt den bei Anwesenheit von Spannung durch die Glimmlampe fließenden Strom.
Dieser Kondensator ist in der Regel aus Schierheitsgründen eine sogenannte Gegengewichtskapazität,
die keine galvanische Verbindung nach Erde oder nach der Umgebung der zu prüfenden
Anlage oder des zu prüfenden Anlageteiles hat Diese Gegengewichtskapazität ist im
allgemeinen so bemessen, daß der durch sie bestimmte Strom eine Größenordnung von
10 bis 200 ,uA hat.
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Die bekannten Spannungssucher der erwähnten Art haben nun den sehr
störenden Nachteil, daß
selbst bei günstigster Wahl der Gasentladungsröhre
die von ihr bei diesen kleinen Strömen erzeugte Lichtstärke so gering ist, daß nicht
in allen Fällen eine sichere Wahrnehmung der Leuchterscheinung der Gasentladungsröhre
gewährleistet ist. Die Wahrnehmbarkeit des Aufleuchtens der Gasentladungslampe ist
besonders dann sehr unsicher, wenn der Betrachter von der Gasentladungsröhre einen
größeren Abstand hat oder eine zu helle Umgebung, beispielsweise bei hellem Tageslicht
oder bei künstlich erleuchteten Räumen, die Erkennbarkeit des Aufleuchtens der Gasentladungsröhre
erschwert.
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Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, den Spannungssucher der
obenerwähnten Art in der Richtung zu verbessern, daß die Wahrnehmung der Leuchterscheinung
der Gasentladungsröhre erleichtert und damit die Benutzung des Spannung suchers
sicherer wird. Gemäß dem der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken wird das dadurch
erreicht, daß der von der Gegengewichtskapazität bestimmte Strom gleichgerichtet
und gespeichert und die so gespeicherte Energie in regelmäßigen Zeiltabständen durch
die Gasentladungsröhre entladen wird. In der Erfindung wird also eine Maßnahme benutzt,
die zu anderen Zwecken, jedoch unter anderen Voraussetzungen, bereits zur Anwendung
gekommen ist. Im Prinzip besteht diese Maßnahme darin, eine Spannungs- bzw. Stromquelle
geringerer Ergiebigkeit in längerer Zeit einen statischen Speicher aufladen zu lassen
und in kürzerer Zeit die gespeicherte Energie auf ein Signal-Melde-Betätigungsorgan
entladen zu lassen. Diese Maß nahme ist z. B. bekannt bei Fernsteueranlagen, die
mittels den Starkstromnetzen überlagerter Tonfrequenz-Steuerimpulse verwerten und
bei Spannungsanwesenheit Meldeeinrichtungen für Gleich-Hochspannungsanlagen betätigen.
Bei der bisher bekannten Anwendung dieser Maßnahme b'efinden sich jedoch der Speicher
(Kondensator) sowie die Signal-, MeNde-und Schalteinrichtungen auf Erdpotential,
was bei dem hier vorliegenden Zweck den Sicherungsvorschriften gemäß (VDE-Regeln
für Spannungssucher über 1 kV Wechselsplannung) nicht statthaft ist. Außerdem sind
die Spannungsanwesenheitsanzeiger mit den erwähnten Energiespeichern bischer nur
für Gleichspannungsanlagen gebräuchlich und vorwiegend für festen Einbau bestimmt.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist das gesamte elektrische Zubehör
am Kopf einer Isolierstange untergebracht und wird mit dieser an die zu prüfende
Anlage gelegt. Hierbei wird der von der Gegengewichtskapazität bestimmte Strom gleichgerichtet
und gespeichert und die so gespeicherte Energie in regelmäßigen Zeitabständen durch
die Gasentlandungsröhre entladen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Spannungssuchers wird einmal
erreicht, daß der durch die Gasentladungsröhre flißende Strom größer als bei den
bekannten Spannungssuchern ist und daß außerdem der durch die Gasentladungslampe
durchfließende Strom von der Höhe der zu prüfenden Spannung völlig unabhängig ist
Dadurch ergibt sich der sehr wesentliche Vorzug, daß auch die Leuchtintensität der
Gasentladungsröhre von der zu prüfenden Spannung unabhängig und immer gleich groß
ist, gleichgültig, ob die zu prüfende Spannung sehr geringe oder sehr hohe Werte'
hat Dagegen ist die Häufigloeit des Aufleuchtens der Gasentladun,gsröhre von der
Höhe der zu prüfenden Spannung abhängig, so daß die Frequenz des Aufleuchtens ein
Anhaltspunkt für die Höhe dieser Spannung iist.
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Die nach dem Erfindungsgedanken ausgebildete Schaltung für den neuen
Spannungssucher enthält eine den von der Gegengewichtskapazität bestimmten Strom
gleichriahtende Gleichrichtenschaltung und mindestens. einen parallel zur Gasentl'adungsröhre
liegenden Speicherkonidensatolr, der von der Gleichrichterschaltung aufgeladen wird.
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Bei dieser für den Spannungssucher neuartigen Schaltung wird also
der durch die Gegengewichtskapazität bestimmte Strom über einen Gleichrichter der
üblichen, an sich beliebigen Schaltung (z. B.
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Einweg- Gleichrichter, Doppelweg-Gleichrichter, Graetz-Schaltung,
Vervielfacher-Schaltung) gleichgerichtet und einem Speicherkondensator zugeführt.
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Dieser Speicheckondensa'tor wird somit von dem durch die Gegengewichtskapazität
bestimmten Ladestrom aufgeladen, so daß die an ihm liegende Spannung zeitabhängig
ansteigt. Die Gasentladungsröhre ist dem Speicherkondensator parallel geschaltet
und zündet in dem Augenblick, in dem die Spannung .an dem Speicherkondensator die
Zündspannung der Gasentladungsröhre erreicht hat Sodann wird der Speicherkondensator
durch die Gasentladungsröhre entladen, die wieder erlischt, sobald die Löschspannung
der Röhre unterschritten wird. Der Ladevorgang beginnt daraufhin von neuem, bis
wieder die Zündspannung der Röhre erreicht ist.
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Diese aus Gleichrichter, Speicherkondensator und Gegengewichtskapazität
bestehende Schaltung gemäß der Erfindung stellt ein Gebilde dar, das Kippschwing.ungen
ausführen kann, deren Frequenz von der Höhe der angelegten Spannung abhängt.
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Dabei bleibt die bei einer Entladung des Speicherkondensators frei
werdende und durch die Gasentladungsröhre fließende Energie von der am Spannungssucher
liegenden Spannung unabhängig. Auf diese Weise ist erreicht daß der während der
Entladung entstehende momentane Lichtstrom der Gasentladungsröhre von der Höhe dieser
Spannung unabhängig ist und außerdem gegenüber den vorbenannten Spannungssuchern
um ein Vielfaches gesteigert werden kann. Dazu kommt noch, daß durch das periodische
Aufleuchten und Erlöschen der Gasentladungsröhre die subjektive Wahrnehmung erhell
ich verbessert ist.
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Der erfindungsgemäße Spannungssucher läßt sich noch in der Weise
weiter ausgestalten, daß man zwischen dem Speicherkondensiator und der Gasentladungsröhre
ein im Entladungsweg liegendes Relais vorsieht, das eine durch eine vom Hochsp annungsnetz
unabhängige Hilfsstromquelle gespeiste Anzeigevorrichtung betätigt. Bei dieser Aus-
führungsform
des erfindungsgemäßen Spannungssuchers wird man von den Leuchterscheinungen der
Gasentlandungsröhre überhaupt unabhängig. Da die Anzeigevorrichtung grundsätzlilch
beliebiger Art sein kann, wird diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannungssuchers
auch in den Sonderfällen brauchbar sein, wo auch die Leuchtkraft der Gasentladungsröhre
iin mit erfindungsgemäß ausgebildeten Spannungssuchern noch nicht ausreichen sollte.
Bei dieser Sonderausführung des erfindungsgemäßen Spannungssuchers fließt der durch
die Gasentladungsröhre gebende Entladestrom des Speicherkondensators gleichzeitig
über ein geeignetes Relais, das magnetischer oder elektronischer Bauart sein kann.
Dieses Relais schaltet eine von einer Hilfsstromquelle versorgte Anzeigevorrichtung,
z. B. eine Glühlampe oder eine akustische Signalvorrichtung, so daß die Wahrnehmbarkeit
der Anzeige in beliebigem Maße gesteigert werden kann.
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In den Fig. I bis 3 der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele
für den erfindungsgemäßen Spannungssucher dargestellt. Mit I ist die in Form einer
Metallkugel ausgebildete Tastsonde des Spannungssuchers bezeichnet, die mit einem
spannungsführen den Teil der zu prüfenden Anlage in Berührung gebracht wird. Eine
sogenannte Gegengewichtskapazität 2 verursacht einen von der Tastsonde I durch eine
Gleichrichterschaltung fließenden Strom, der den Speicherkondensator bzw. die Speicherkondensatoren
auflädt.
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Bei der Anisführung nach Fig. 1 besteht die Gleichrichterschaltung
aus den beiden Gleichrichtern 5 und 6, die in dieser Schaltung einen Doppelweg-Gleichrichter
bilden. Der durch die Gleichrichterschaltung gleichgerichtete Strom lädt die beiden
hintereinandergeschalteten Speicherkondensatoren 4 und 4a auf. An der Ve.rblindung
der Kondensatoren 4 und 4a ist die Gegengewichtskapazität 2 angeschlossen, so daß
eine symmetrische Schaltung entsteht. Parallel zu den hintereinandergeschalteten
Speicherkondensatoren 4 und 4a liegt die Gasentladungsröhre 3. Die Arbeitsweise
dieser Schaltung stimmt vollkommen mit der obigen Beschreibung überein.
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Bei der Ausführungsform nach Fig.2 besteht die Gleichrichterschal'tung
aus den vier in Graeltz-Schaltung liegenden Gleichrichtern 7, 8, 9 und 10.
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An dem unteren Eckpunkt der Graetz-Schaltung, also an der Verbindung
der Gleichrichter 8 und 10, liegt die Gegengewichskapazität 2. Mit dem oberen Eckpunkt
der Graetz-Schaltung ist die Tastsonde 1 verbunden während an den beiden restlichen
Eckpunkten der Speicherkondensator 4 und dazu pa.rallel die Gesentladungsröhre 3
liegt.
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DieAusführungsform gemäß Fig.3 unterscheidet sich von der in Fig.
2 dargestellten Ausführungsform nur dadurch, daß in dem Entladungsweg zwischen dem
Speicherkondensator 4 und der Gasentladungsröhre 3 die Erregerwicklung 12 eines
magnetischen Relais 11 liegt. Wenn die im Speicherkondensator 4 liegende Spannung
die Zündspannung der Gasentladungsröhre- erreicht hat, die Gasentladungsröhre zündet
und der Speicherkondensator 4 über die Gasentladungsröhre 3 entladen wird, so fließt
dieser Entladestrom auch durch die Erregerwicklung 12, die den Anker 13 des Relais
11 anzieht. Auf diese Weise wird ein Stromkreis geschlossen, in dem eine Hilfsstromquelle
15 und eine Glühlampe 14 liegen, so daß die Glühlampe 14 aufleuchtet.