-
Prüfeinrichtung zum Nachweis der Erfüllung der Erdungsbedingung Damit
in Netzen ein wirksamer Schutz durch Erdung erreicht werden kann, ist festgesetzt
worden, daß Berührungsspannung,en oberhalb einer bestimmten Größe, die nach den
Vorschriften des VDE. 65-Volt beträgt, nicht auftreten düren. Man hat das Vorhandensein
einer dieser Bedingung entsprechenden Erdung bisher für bestehende Geräte oder neu
zu installierende Geräte in einfacher, aber kostspieliger Weise dadurchnachgeprüft,
daß man einen künstlichen Körperschluß herbeiführte und das rechtzeitige Ansprechen
der Sicherungen beobachtete.
-
Abgesehen. von der Zerstörung und dem Verlust der Sicherung war diese
Prüfmethode illit dem Unsicherheitsfaktor behaftet, daß man die Schmelzzeit der
Sicherung überhaupt nicht feststellen konnte und somit auch keine einwandfreie Gewähr
dafür hatte, daß die- Berührtmgsspannung wirklich unterhalb der zulässigen Grenze
lag.
-
Wenn man eine genaue Nachprüfung der Erdungsverhältnisse vornehmen
wollte, so mußte man einerseits die Spannung gegen Erde messen und anderseits mit
Hilfe einer besonders gestalteten und bemessenen. Meßanordnung den Strom, der die
Meßanordnung durchfließt, .und den Spannungsabfall derselben bestimmen und konnte
dann aus den mit verschiedenen unabhängigen ,Instrumenten gemessenen Werten errechnen,
ob der Erdungswiderstand der- Erdungsbedingung entspricht. Solche Messungen mußten
aber von geschultem Personal durchgeführt werden und erforderten im übrigen einen
solch erheblichen Zeit- und Kostenaufwand, daß es praktisch unmöglich war, alle
durch Erdung zu schützenden Geräte nachzuprüfen.
-
Zur Behebung dieser Mängel ist bereits eine in Gerätform ausgebildete
?-rüfeinrichtung bekanntgeworden, die aus einem zwischen Netz und Erde. einschaltbaren
Belastungswiderstand von solchem Wert besteht, daß der durch die Meßanordnung fließeiide
Strom einerseits die Belastbarkeit von Zählern, Sicherungen 0. dgl. nicht überschreitet
und anderseits praktisch durch die Stromr abhängigkeit des Erdungswiderstandes nicht
beeinträchtigt wird.
-
Um das Verständnis dieser Prüfeinrichtung, welche durch die Erfindung
verbessert werden soll, zu erleichtern, seífolgendesbemerkt: Die theoretischen Grenzwerte
derErdungswiderstände sind nach den VDE.-Vorschriften durch die Abschaltstromstärke
der vorgeschalteten Gerätesicherungen bestimmte. Bei normalen Sicherungen beträgt
die Abschaltstromstärke etwa das 2,5fade der Neunstromstärke. Bei trägen Siclierungen.
und Installationsselbstschaltern beträgt - die Abschaltstromstärke etwa das 6fache-
der Nennstromstärke. Beispielsweise bei 3 X 320-Volt-
Drehstrornneézen
mit geerdebem niederspannungsseitigem Sternpunkt des Transformators errechnet sich
der aus Erdlungswiderstanddes Gerätes, Erdungswiderstand des Stern punktes und Phasenwiderstand
des Netzes zusammengesetzte Rückieitungswiderstand atlsa der Spannung gegen Erde
und der Abschaltstromstärke. Bei Netzen der in Frage stehenden Art beträgt die Spannung
gegen Erde 127 Volt, während die Abschaltstromstärke bei Verwendung von 20 Ampere
trägen Sicherungen oder Installationsselb stschaltern 6 X 20 = 120 Ampere ausmacht.
Der Rückleitungswiderstand beträgt somit '27, Ohm.
-
120 Der Rückleitungswiderstand darf unter den gemachten Voraussetzungen
diesen Wert von I Ohm nicht überschreiten.
-
Diese Bedingung, die natürlich jeweils nur für die gemachten Voraussetzungen
Gültigkeit hat, dagegen nicht mehr zutrifft, wenn die Netzart sich ändert oder Sicherungen
anderer Nennstromstärke verwendet werden, bildet den Hauptausgangspunkt für die
Bemessung der Prüfeinrichtung.
-
Den zweiten Hauptausgangspunkt bildet die untere Begrenzung des die
Prüfeinrichtung durchfließenden Stromes, die dadurch gegeben ist, daß bei zu kleinen
Strömen die Stromabhängigkeit des Erdungswiderstandes nicht mehr ohne Einfluß bleibt.
Für die wirkliche Ausgestaltung der Prüfeinrichtung ist aber, abgesehen von diesen
beiden Gesichtspunkten, der Umstand maßgebend, daß die die Prüfeinrichtung durchfließende
Stromstärke im Interesse einer genauen Anzeige möglichst grol3 sein soll. Praktisch
bedeutet dies bei einem 3 > 220-Volt-Drehstromnetz, daß die Stromstäcke zwischen
5 und 10 Ampere beträgt.
-
In Abb. I ist die - Prüfeinrichtung oder das Gerät nach dem bekannten
Vorschlag in seiner einfachsten Ausgestaltung gezeigt. Die Einrichtung umfaßt einen
Belastungswiderstand I und einen parallel dazu liegenden hochohmigen Spannungsteiler
2, an welchen eine Glimmlampe 3 angeschlossen ist. Die Einrichtung wird hinter dem
Druckknopf 4 bei 5 an das Netz und bei 6 an die Erde angeschlossen.
-
Unter den gemachten Voraussetzungen, d. h. bei der Spannung gegen
Erde von I27 Volt, dem Rückleitungswiderstand von maximal 1 Ohm und der gewählten
Stromstärke von etwa 5 Ampere, läßt sich der Widerstandswert des Belastungswiderstandes
I ohne weiteres errechnen. Auf die Größe des durch diePrüfeinrichtung fließenden~
Stromes hat natürlich der hochohmige Spannungsteiler 2 einen gewissen Einfluß, der
aber in Anbetracht des großen Widerstandswertes des Spannungsteilers praktisch vernachlässigt
werden kann.
-
Abb. 3 veranschaulicht die praktische lurch führung der Messung,
wobei als Erder der Prüfeinrichtung und des niederspannungseltigen Sternpunktes
des Transformators ein vorhandenes Wass erleitungsr0hrsys tern be-Ü'ützt ist.
-
Da nun der Rückleitungswiderstand genau wie die Prüfeinrichtung von
einem Strom von 5 Ampere durchflossen wird und sein Widerstand maximal 1 Ohm beträgt,
so darf sein Spannungsabfall maximal nur 5 Volt betragen, so daß als Spannungsabfall
der Prüfeinrichtung 127 - 5 = 122 Volt übrigbleiben.
-
Der Anschluß der Glimmlampe 3 an den Spannungsteiler 2 geschieht
nun im Verhältnis des Spannungsabfalls der Prüfeinrichtung und des Rückleitungswiderstandes
derart, daß die Glimmlampe hdi Betätigung des Druckknopfes 4 immer zum Aufleuchten
kommt, solange der Spannungsabfall des Rückleitungswiderstandes 5 Volt nicht überschreitet.
Das Aufleuchten der Glimmlampe ist demnach das IÇriterium dafür, daß für die betrachteten
Verhältnisse die Erdungsbedingung erfüllt ist.
-
Für andere Netze und andere Bedingungen bezüglich zulässiger Stromstärke
der Meßordnung, zulässiger Abschaltstromstärke usw. sind die Teile- der Meßordnung
jeweils entsprechend zu bemessen.
-
Die bisher beschriebene einfache Methode gemäß dem bekannten Vorschlag
hat jedoch den großen Nachteil, daß stets in Erwägung gezogen werden muß, daß die
Spannung gegen Erde nicht lronstant ist, z. B. kann bei einem 3 X 220-Volt-Drehstromnetz
die Phasenspannung von dem Normalwert um i 10 Volt abweichen. Diesem Umstand ist
bei dem bekannten Vorschlag dadurch Rechnung getragen worden, daß man den Belastungswider
stand regelbar ausbildet oder durch einen mit ihm in Reihe liegenden Regelwiderstand
ergänzt, um eine Unter- oder Überspannung zu kompensieren. Mit Rücksicht auf die
Stromstärke, die die Prüfeinrichtung durchfließt, bringt diese Art der Kompensation
von Spannungsschwankungen praktisch erhebliche Schwierigkeiten mit sich, weil die
Kontakte zu rasch zerstört werden und die verfügbare Abgreiffläche des Regeiwiderstan
des zuklein list.
-
Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie geht einen anderen und einfacheren
Weg, um die Abweichungen der Spannung gegen Erde festzustellen und den Einfluß solcher
Abweichungen auf die Anzeige auszugleichen. Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch,
daß parallel zu dem Belastungswiderstand einerseits ein Spannungsmesser, dessen
Nullpunkt zweckmäßig unterdrückt ist, -und anderseits ein hochohmiger, yorzugsweise
nur zum Teil regelbarer -Spannungsteiler mit angeschlossener Glimmlampe angeordnet
ist. Dabei empfiehlt
es sich, den Spannungsmesser und den regelbaren
Teil des Spannungsteilers mit gleichartig geeichten Skalen zu versehen.
-
Soll mit diesem Gerät eine Prüfung vorgenommen werden, dann wird
zunächst bei abgeschaltetem Belastungswiderstand die Spannung festgestellt und der
regelbare Teil des Spannungsteilers dann auf den entsprechenden Wert eingestellt.
Nunmehr ist das Gerät gebrauchsfertig und zeigt beim Einschalten des Belastungswiderstandes
durch das Aufleuchten der Glimmlampe unmittelbar an, ob der Erdungswiderstand der
Erdungsbedingung entspricht, so daß unzulässige Berührungsspannungen nicht auftreten
können.
-
In Abb. 2 der Zeichnung ist das erfindungs gemäße, mit Kompensationsmöglichkeit
versehene Gerät dargestellt. Es unterscheidet sich von der Einrichtung nach Abb.
1 dadurch, daß parallel zu dem Belastungswiderstand 1 ein Spannungsmesser 7 mit
unterdrücktem Nullpunkt angeordnet ist. Der Nullpunkt der Skala dieses Gerätes entspricht
der niedrigsten möglichen Spannung gegen Erde.
-
Der weiteste Zeigerausschlag entspricht der möglichen höchsten Spannung.
Die Unterteilung der Skala ist an und für sich beliebig..
-
Abweichend von der Einrichtung nach Abb. I ist weiterhin, daß der
Teil2 des Spannungsteilers 2 regelbar ausgebildet ist, derart, daß die Glimmlampe
3 an verschiedene Spannungspunkte des Spannuligsteileis angeschlossen werden kann.
Der regelbare Teil 2a des Spannungsteilers ist zweckmäßig kreisbogenförmig ausgeführt
und mit einer Skala versehen, deren Unterteilung in einem bestimmten Verhältnis
zur Unterteilung des Spannungsmessers 7 steht. Zweckmäßig entspricht der Nullpunkt
der dem regelbaren Teil des Spannungsteilers zugeordneten Skala ein-er solchen Spannungsteilung,
daß die Glimmlampe bei erfüllter Erdungsbedingung und bei Siedrigster Spannung gegen
Erde aufleuchtet, 'iobei also der Spannungsmesser 7 seineNlxllstellung einnimmt.
Für die weiteren Einstellpunkte dieser Skala gilt sinngemäß das gleiche, d. h. wenn
z. B. die höchste Spannung gegen Erde besteht, muß bei erfüllter Erdungsbedingung
die Glimmlampe- 3 dann aufleuchten, wenn das Zeiger organ der Skala für den regelbaren
Widerstand auf den Höchstwert eingestellt ist.