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Rohde & Schwarz Hochspannungsprüfer UHP
#1
Hallo,

Das og. Gerät habe ich auf dem Tisch. Mit Hilfe einer Kaskade werden bis zu 2000V erzeugt, mit der Bauteile auf ihre Isolationsfestigkeit geprüft werden können. Dazu ist ein Ohmmeter im Gerät verbaut. Die Benutzung des Gerätes sei ungefährlich, da der Strom auf 4mA begrenzt sei, laut Bedienungsanleitung.

Bei der Inbetriebnahme fiel auf, dass das Ohmmeter nicht vollständig ausschlägt und -nach Messung des Spannungen - waren diese viel zu niedrig. Wie bei R&S üblich ist das Gerät im Innern extrem hochwertig aufgebaut. Der Tagesstempel zeigt den 5. November 1962 an. Der erste Veradacht fiel auf Kondensatoren, die jedoch i.O. bzgl der Kapazitätswerte sind. Auch die zahlreichen hochohmigen Widerstände von 500 kOhm bis 10 MOhm hielten der Überprüfung stand.

Bleiben die Dioden, die eine Fehlerquelle darstellen können. Die Widerstandsprüfung mit den Multimeter zeigte bei keiner der 4 Dioden einen plausibelen Wert. Es handelt sich um Siemensdioden, E500C4, die 500V ertragbare Spannung haben und nur 4mA Strom durchlassen. Offensichtlich hat R&S durch die Dioden den Strom begrenzt.

Nun bin ich auf der Suche nach modernem Ersatz, werde aber wegen des kleinen Stromes nicht fündig. Einfach 1N0007 zu nehmen traue ich mich nicht, da der Strom bei 2000V dann doch heftig werden kann.

Was könnt ihr mir empfehlen?

Bilder vom Gerät folgen.
Viele Grüße

Franz Bernhard


... und die Radios laufen nicht weg.....
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#2
Hallo,

Ich vermute, dass Du Die Dioden nicht mit dem Multimeter durchmessen kannst . Das dürfte sich ähnlich verhalten wie bei Selengleichrichtern .
 Hast du ein Widestandsmessgerät wasas eventuelle eine höhere Spannung liefert um die Dioden zu testen?




Gruß
Oliver
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#3
Hallo Franz Bernhard,
Das ist eine normale Selendiode mir 500V Sperrspannung und 4mA maximal Strom.
Der Messstrom wird nicht von der Diode begrenzt.
Nach meiner Meinung kannst du eine 1N4007 nehmen.
Eine Lüge wird nicht zur Wahrheit, falsches wird nicht richtig und das Böse wird nicht gut, nur weil es von der Mehrheit akzeptiert wird.

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#4
Jetzt eben dreifach.

Hallo Franz Bernhard.

Die „Dioden“ sind Stab-Selengleichrichter, 500V 4mA.
Das heisst, es dürfen maximal 500Volt anliegen und max. 4mA Strom entnommen werden.

Ich habe nur Daten aus 1965 fuer E400 C 5 und E600 C5 die 400 hat 20 Pillen, die 600 hat 30 Pillen. Man daher annehmen, dass die E 500 C4 25 Pillen hat.
Die Schwell- oder Schleusen-Spannung ist daher ca. 25 x 0,7 Volt = 17,5 Volt. Das kannst Du mit einem Ohmmeter mit 1,5 V oder etwas mehr nicht messen, das muss eines mit mehr als 20Volt sein.
Ausserdem kann man damit keinen Strom begrenzen, weil das Teil ja oberhalb 4 mA stirbt.
Die 4mA muessen woanders begrenz werden (sein).

Um die E500 C5 zu ersetzen oder testen, rate ich je eine 1N 4007 in Reihe mit einem 4,7kohm. Bei 4mA werden damit 18,8 Volt vernichtet. Das kommt den Original dann nahe weil wahrscheinlich keine 4mA fließen.
mike
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#5
Danke Hans,
Das wollte ich eben noch ergänzen
Eine Lüge wird nicht zur Wahrheit, falsches wird nicht richtig und das Böse wird nicht gut, nur weil es von der Mehrheit akzeptiert wird.

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#6
Hallo,

bei meinem waren die Dioden und mind. 1 Kondensator defekt, ich habe alles durch neue C´s 220nF, und 1N4007 ersetzt (auf einer neuen Platine *))
funktioniert seit Jahren problemlos

   

*) neu deshalb, weil ich die alte für alle Fälle erhalten wollte

Gruß
Hans
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#7
Hallo,

hier gehts nun weiter.

Stab-Selengleichrichter
Die Ursache für die Fehlfunktion des Gerätes war schnell gefunden als ich mich mit den Stab-Selengleichrichtern, kurz SSGR befasste:

   

SSGR 1 hatte einen mechanischen Schaden. Der Draht war einfach gebrochen. Das kann ein Transportschaden gewesen sein.
Die Nummerierung hat der SSGR hat einen Grund. Ich habe die Teile durchgemessen. Anbei die Kurven, die mit Gleichstrom aufgenommen wurden:

   

Mit sieht, dass die vier SSGR eine Streuung haben. Die von Hans Knoll vermutete Durchbruchspannung von 17,5 V lässt sich so finden. Die Ursache der Streuung mag am Alter der SSGR liegen, wo bei mir die Alterungseffekte nicht klar sind.

Die Kurven sind durch Einstellen der Spannung am Regel Trafo und anschließenden Ablesen des Stromes entstanden. Dabei wurde die Spannung kontinuierlich erhöht. Bei der Korrektur der Spannung nach unten fiel jedoch auf, dass der Strom sich nicht sofort reduziert, sondern erst nach 1-2 s abfiel.

Das habe ich zum Anlass genommen, gemäß Werners fabelhaften Anleitung für die Benutzung eines Oszilloskops, die SSGR mit Wechselstrom auszumessen. Allerdings reichen dafür die 6V nicht aus, die Werner vorgeschlagen hat. Ich habe einen 20KOhm Widerstand in Reihe mit der zu prüfenden SSGR geschaltet und am Widerstand einen Spannungsabfall Veff = 17,6 V, also  Vss =25V, eingestellt. Es floss ein Strom Ieff  = 0,86 mA. Die Einstellung am Oszi wurde so gewählt, dass X und Y Skalierung gleich groß ist.
Nun ergeben sich folgenden Bilder:

   
   
   
   

Deutlich erkennbar ist die Hysterese. Ist das eine Eigenschaft des Selens? oder ist das auf die Alterung zurückzuführen?

Instanz Setzung des Hochspannungsprüfers
Die SSGR habe ich im Gerät durch die 1N4007 ersetzt, die Kondensatoren durch neue Highgrade Kondensatoren a 250 nF von Wüstens mit 1500V Durchschlagsspannung. Bei Einschalten des Gerätes ist die Nullstellung der MOhm Anzeige durchzuführen. Leider war es nicht möglich, bei Netzspannungen von 225 V den Nullpunkt einzustellen; das Poti war am Anschlag.
Das habe ich zum Anlass genommen, den genauen Schaltplan auf zu zeichnen, auch um ein Verständnis über die Funktionsweise des Geräts zu erhalten. Bisher gab es nur einen Prinzip Schaltplan. Den Schaltplan habe ich auch bei RM.org eingestellt.

   

Nach den Trafo TR1 wird mit 4 SSGR bzw. 1N4007 und in Reihe geschalteten Kondensatoren eine Spannungskaskade aufgebaut, die die Spannung des Trafos auf das 4-fache erhöht. Hier werden gut 2000V zwischen den Punkte A und B erreicht. Das Poti P1 dient zur Nullstellung des Messgerätes „Ohmmeter“.  Die Spannung fällt über insgesamt 20 MOhm und über das Messgerät ab, das voll ausschlägt. Die Skala ist so geeicht, dass rechts die Maimalstellung von 50 MOhm erreicht wird.
Durch einen Mehrfachschalter wird die geteilte Spannung den Buchsen zu Verfügung gestellt. Wird hier z.B. ein Kondensator angeschlossen, der die Spannung ableitet, erhält das Ohmmeter weniger Strom und zeigt eine kleinen Widerstandswert an. Je nach Stellung des Mehrfachschalters werden zwischen 50V und 2000V zur Verfügung gestellt.

Neben der fehlerhaften Nullstellung ergibt sich das Problem, die Spannungen an den Buchsen zu messen. Da der innere Widerstand mit 20 MOhm relativ hoch ist, muss der Spannungsmesser einen sehr großen Innenwiderstand besitzen. Röhrenvoltmeter haben 10 Mohm; auch bei einfachen Digitalmultimeter, wenn sie denn bis 1000V messen können, zeigt das Ohmmeter im Hochspannungsprüfer einen deutlichen Ausschlag.

Die niedrigen Spannungen bis 350V  können einigermaßen gemessen werden. Es zeigt sich, dass diese durchweg um ca. 20V zu hoch sind. Also habe ich die Widerstände überprüft und festgestellt, dass trotz der augenscheinlich hohen Qualität der Widerstände, diese teilweise mehr als 200 KOhm nach oben abweichen. Die fehlerhaften Widerstände habe ich ersetzt und so die Funktion des Gerätes soweit wiederhergestellt, dass eine sichere Beurteilung von Kondensatoren möglich ist. Allerdings bleibt die Widerstandsanzeige eine ungefähre Angabe, die eine Aussage gut/schlecht ermöglicht. Mehr brauche ich auch nicht.

Ich habe als erstes die alten Kondensatoren des Hochspannungsprüfers gemessen. Er hat sich also selbst kontrolliert. 3 von 7 Kondensatoren zeigten einen niedrigen Isolationswiderstand.
Anbei ein paar Bilder vom instandgesetzten Gerät.

   
Spannungskaskade mit Trafo, Ansicht von Innen.

   
Spannungsteiler Innenansicht von Unten

   
Trafo mit Sicherungshalter und Datumsstempel; links die originalen Kondensatoren, für R&S eine spezielle Halterung spendiert hat.

   
Hier das fronpanel vor der Reinigung.
Für die Einstellung "2000V" wurden besondere Sicherungsmaßnahmen eingebaut. Eine ist an der Buchse + zu sehen. Der Abstand zu geerdeten Gehäuse ist besonders groß gewählt.
Neben dem Poti zur Eichung je nach Schwankung der Netzspannung sieht man den Schalter für den Spannungsteiler und den Ein/Ausschalter, der natürlich zweipolig geschaltet ist.

Ich danke für die Hilfe und für die konstruktive Kritik.
Allerdings verstehe ich die R&S Werbung  immer noch nicht, die eine Strombegrenzung auf 4 mA angibt. Vielleicht kann mir hier jemand weiterhelfen.
Viele Grüße

Franz Bernhard


... und die Radios laufen nicht weg.....
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#8
Hallo Franz

Das mit Hytherese könnte ich erzählen.
Es liegt an Selen-Gleichrichter mit grosse Sperrschichtskapazität.

Probiert mal diese Messaufbau wiederholen mit 1n4007 und 1nF parallel.
Dann hast du auch ähnliche Bild.

Das mit Nullstellung, ich grübelte grad.

Grüss
Matt
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#9
Hallo Matt,

die Nullstellung geht nach Ersetzen eingier Widerstände wieder....

Danke für den Hinweis auf die Sperrschichtkapazität. Daran habe ich üebrhaupt nicht gedacht.
Halbleiter sind einfach zu modern für mich :-).
Viele Grüße

Franz Bernhard


... und die Radios laufen nicht weg.....
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#10
Hallo Franz-Bernhard, hallo Leser.

Heute ist Rätselabend.
1.) Das Gerät heißt nicht UHD sondern UHP
2.) Der max. Strom laut Datenblatt ist nicht 4 mA sondern 0,4 mA.
3.) Leider ist das Schaltbild nur ca. 50 KB groß man kann die Ohmwerte nur raten.
4.) Vom RMorg. konnte ich es mit 99 KB holen. Sowas muss 300KB haben
5.) Die 0,4 mA werden sicher, wie es im Moment aussieht, vom Teiler-Innenwiderstand vorgegeben.
Die Eigenkapazität der Selens, hat MATT schon genannt.

mike
EDIT: es ist so, die max. 0,4mA werden vom (den Teilerwiderständen) Teiler als Ganzes vorgegeben.
Belege, Morgen
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#11
Hallo,

ich hab meines schnell mal nachgemessen, es fließen max. 0,31mA
wobei ich jetzt noch nicht nachgeschaut habe, welchen Ri mein Amperemeter in dem Meßbereich hat.
Die genannten 0,4mA dürften also schon stimmen.
Gruß
Hans
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#12
Hallo mike jordan,
wenn Du den Schaltplan doppelt anklickst wird er schon vergrößert dargestellt,
dann noch einmal klicken (+) und alles ist lesbar und hat abgespeichert ca, 150 KB.
Der Meßstrom, im 2KV-Bereich, kann maximal 2000V : (5x2MOhm Platine 3) = 200µA betragen,
(wenn man die Widerstände, auf der Platine 2, außer Acht lässt).
Viele Grüße,
Rolf
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#13
Hallo Rolf.

In Ordnung so, war eben Mist von mir.
mike
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#14
Hallo,

das Ding heißt wirklich UHP. Danke Mike für den Hinweis. Da schaut man 100 mal drauf und sieht es nicht. Der Termin beim Augenarzt ist schon gemacht ...

Vielleicht kann ein Admin den Titel in UHP ändern.

Die SSGR halten die 4mA aus ohne kurzfristig richtig warm zu werden. Die Messungen des Stromes habe ich mit zwei Geräten unabhängig voneinander gemacht. Geht man mal von 80V aus, die am SSGR abfällt, so ist die Leistung 0,32 W. Angesichts der Größe der Teile sollten das ca. halbe Watt als Wärme problemlos abgestrahlt werden können. Im Gerät werden die SSGR jedoch bei weitem nicht so stark belastet.

Im Betrieb bis Schalterstellung "1500V", ohne Last an den Stellen A-B, liegen an -in Summe ca. - 20MOhm 2000V Spannung an; d.h. es sollte theoretisch ein Strom von 0,1 mA fließen. Das Messgerät ist genau auf diesen Maximalwerte ausgelegt. Löst man die Schrauben am Messgerät und legt eine Spannung an, wird der Maximalwert genau bei 0,1 mA angezeigt.
Bei Stellung des Mehrfachschalters auf 2000V ändert sich der Stromfluss durch eine Zusatzschalter: Parallel zu den 20 MOhm zwischen den Klemmen werden weitere 20MOhm geschaltet, ergibt 10MOhm. Gleichzeitg werden 10MOhm an die + Buchse in Reihe geschaltet. Über das Poti P2 wird der Strom so eingestellt, dass jeweils der gleiche Strom über das Messgerät fließt.
Wenn Hans_L hier eine anderne Stromstärke in seiner Schaltung findet, ist sein Gerät möglicherweise ein anderes. Auch im RM.org werden Varianten zu dem Gerät in den Bildern sichtbar.

Offen ist immer noch die Frage nach der Strombegrenzung. Wenn die Lampe L1 eine Glimmlampe ist, kann diese den Strom auf der Primärseite des Trafo begrenzen?
Viele Grüße

Franz Bernhard


... und die Radios laufen nicht weg.....
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#15
"Offen ist immer noch die Frage nach der Strombegrenzung. Wenn die Lampe L1 eine Glimmlampe ist, kann diese den Strom auf der Primärseite des Trafo begrenzen?"

L1 ist eine Signal-Glimmlampe mit eingebauten Vorwiderstand.

Eine Glimmentladung hat folgende Charakteristik:

   

Die Signalglimmlampe brennt in dem Bereich "Normale Glimmentladung". Ohne Vorwiderstand zur Strombegrenzung kommt es zur "Bogenentladung" (wie beim Schweißen!) mit Zerstörung der Glimmlampe bzw. auch zum Kurzschluß.

Strombegrenzung geht also nicht mit Hilfe einer parallelgeschalteten Glimmlampe!

MfG DR
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#16
(06.02.2017, 16:55)Franz Bernhard schrieb: Hallo,

das Ding heißt wirklich UHP. Danke Mike für den Hinweis. Da schaut man 100 mal drauf und sieht es nicht. Der Termin beim Augenarzt ist schon gemacht ...

Vielleicht kann ein Admin den Titel in UHP ändern.

[...]

Bin zwar kein Admin, habe es aber trotzdem mal geändert. Tongue Big Grin
Viele Grüße 
Philipp
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#17
Hallo Franz Bernhard,
welchenStrom willst Du denn begrenzen?
Der maximal fließende Strom, - Kurzschluss an den Prüfbuchsen -,
ist doch begrenzt und zwar durch die ganze Batterie der hochohmigen
Vorwiderstände...
viele Grüße,
Rolf
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#18
(07.02.2017, 07:56)Bastelbube schrieb: Der maximal fließende Strom, - Kurzschluss an den Prüfbuchsen -,
ist doch begrenzt und zwar durch die ganze Batterie der hochohmigen
Vorwiderstände...

Hallo Rolf,

ja stimmt, danke!

Für den Fall das bei Schalterstellung "1500V" die Buchsen kurzgeschlossen werden, fließt der Strom über insgesamt 5 MOhm; d.h. bei anliegenden 2000V fließen dann jene maximal 0,4 mA. Das stellt den maximalen Kurzschlussstrom dar.
Falls die Stellung des Schalters auf "2000V" steht, fließt der Strom über 10MOhm; d.h. max 0,2 mA.
Bei allen anderen Schalterstellungen fließt der Strom über noch höhere Widerstände.

Die Kurzschlussleistung an den 5 MOhm ist 0,8 W. Da zwei 2,5 MOhm Widerstände a 1Watt in Reihe geschaltet sind, also in Summe 2 Watt, werden die Widerstände den Kurzschlussstrom ohne Schaden, also auch ohne internen Kurzschluss in den Widerstände ertragen.

Ich werde das mal probieren: Strommessgerät zwischen Buchsen als Kurzschluss und dann stufenweises Hochschalten....

Manchmal fällt der Groschen halt Pfenning weise.
Viele Grüße

Franz Bernhard


... und die Radios laufen nicht weg.....
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#19
Hallo,

ich bin noch die Ergebnisse der Kurzschlussprüfung schuldig. Bei der Prüfung fiel mir auf, dass das Messgerät offensichtlich nicht ok ist:
1. Der maximale Ausschlag des Instrumentes war bei 130 mA und nicht wie gewünscht bei 100 mA.
2. Gleichzeitig ließ sich das Instrument nicht auf "0" einstellen.

Auf die Kurzschlussmessung hat das jedoch keinen Einfluss:
Der maximale Strom fließt bei der Schalterstellung 1500V: ca. 0,45 mA.
Bei allen anderen Schalterstellung ist der Kurzschlussstrom geringer, auch bei 2000V.

   
Das Multimeter schließt die Anschlüsse kurz. Das Anzeigeinstrument am Hochspanungsmesser sollte auf "0" zurückdrehen, bleibt aber hängen.

Es musste also ein neues Messgerät her. Im Ebay wurde ich dann fündig. Das gleichgroße Gerät wurde mit einer Empfindlichkeit vom 20mA angeboten. Nach Ersteigerung konnte ich den Shunt Widerstand auf 925 Ohm ermitteln, der durch einem 1KOhm und einen ca. 13 kOhm Widerstand parallel geschaltet dargestellt wurde: Vollausschlag bei 100mA, wie gewünscht. Nach dem Austausch der Skala war es ist möglich, gute Ergebnisse zur Bestimmung von Widerständen zu erhalten.

   
Hier die Prüfung bei 5 MOhm. Dabei ist die Prüfspannung von R&S mit 50V definiert.

Jetzt kann ich die volle Funktion des Gerätes nutzen. Hilfreich ist es, nun auch die Funktion des Gerätes zu verstehen. Trotz der ehrfurchteinflößenden Bezeichnung "Hochspannungsprüfer" ist die Benutzung ungefährlich.

Die erstellte Beschreibung macht einen Nachbau möglich, wobei die Beschaffung des Trafos (Mikrowellen Trafo?) und des Mehrfachschalters die größten Hindernisse darstellen würden.
Viele Grüße

Franz Bernhard


... und die Radios laufen nicht weg.....
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#20
Hallo Bernhard,

das ist in der Tat ein sehr hilfreiches Gerät. Es ist zum Beispiel geeignet um Kondensatoren zu prüfen. Hier sollte man allerdings darauf achten, dass der Kondensator je nach Kapazität einiges an Energie speichern kann. Das geht dann auch locker über die 0,45mA hinaus und kann sehr unangenehm sein.
Auch kann man sehr gut Isolationsprobleme bei Röhren damit ermitteln. Die Glimmlampenprüfmethode ist nicht immer empfindlich genug.
Aufgrund der hohen Prüfspannung lassen sich auch Selengleichrichter damit gut durchmessen.

Gruß
Oliver
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