Beschreibung C-Meßgerät Type KARU BN 510
Meßbereich .................................... unterteilt in 6 Bereiche . 0...100 pF 100 .... 1000 pF 1000 ... 10 000 pF 0,01 ... 0,1 µF 1....10 u F Fehlergrenzen . Meßfrequenz . entsprechend obiger Meßbereiche . 175 .... 85 kHz 85..., 30 kHz 30 ... 10 kHz 50 .... 15 kHz 15... 5 kHz 5.... 1,5 kHz Meßanschlüsse . (30 mm Abstand, 4 mm Bohrung, eine Klemme lieat an Masse) Netzanschluß . 40...60 Hz (10 VA) Bestückung . 1 Röhre 6 SN 7 > 1 Schmelzeinsatz 0,1 DIN 41571 (100 mA, 5 @ x 20 mm) Abmessungen . (R&S-Normkasten Größe 35) Gewicht .
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Das C-Meßgerät KARU gestattet die direkte Messung der Kapazität von Kondensatoren in dem Bereich von 0...10 «F mit einer Genauigkeit von ±1%±0,5 pF in allen 6 Teilbereichen. Gemessen wird nach dem Resonanzverfahren. Nach erfolgter Abstimmung auf Resonanz ist der Kapazitätswert des zu messenden Kondensators unmittelbar in Pika- bzw. Mikrofarad ablesbar. Es können z. B. Schaltkapazitäten von wenigen Pikofarad ebenso bequem gemessen werden wie Kondensatoren von einigen Mikrofarad. Dank der verhältnismäßig niederen Meßfrequenz (max. 175 kHz) ist auch die Kapazität längerer Kabelstücke sicher meßbar.
Innerhalb normaler Grenzen hat der Verlustfaktor des zu messenden Kondensators auf die Meßgenauigkeit keinen Einfluß. Zur Messung von Elektrolytkondensatoren ist das Gerät jedoch nicht geeignet. Hierzu empfehlen wir den Mikrofaradzeiger Type KZT BN 5400 (Meßbereich 0,01....5000 a F).
Die elektrischen Eigenschaften des Gerätes KARU ermöglichen die Anwendung im Labor, Prüffeld und auch im rauhen Werkstattbetrieb oder bei Montagearbeiten außer Haus, Insbesondere für letztgenanntes Anwendungsgebiet besitzt das Gerät ein stabiles Stahlblechgehäuse mit Traggriff und zum Schutz der Frontplatte beim Transport einen aufsetzbaren Stahlblechdeckel.
Im Gegensatz zu Brückenmeßgeröten ist die Bedienung des KARU sehr einfach, so daß auch Anlernkräfte z. B. beim Abgleichen oder Sortieren von Kondensatoren eine hohe Meßgeschwindigkeit erreichen. Da nur die Skala des jeweils eingeschalteten Meßbereiches sichtbar ist, kann nie versehentlich an einer falschen Skala abgelesen werden.
Für die Labor- und Prüffeldtechnik ermöglicht das Gerät auf Grund der scharfen Resonanzanzeige auch die Ausführung sehr genauer Vergleichsmessungen mit einer Sicherheit von etwa 0,1 */e. Diese Eigenschaft hat z. B. für die Herstellung von Normalkondensatoren oder für die Gleichlauf-Trimmung von Mehrfach-Drehkondensatoren besondere Bedeutung.
Bild 1 zeigt die vereinfachte Schaltung des Gerätes. Dessen Hauptteile sind ein Sender, ein Meßkreis und ein Anzeigeteil. Als Senderröhre dient ein System der Doppel-Triode Rö 1 – 6 SN 7. Grundsätzlich arbeitet die Schaltung wie folgt: Der zu messende Kondensator x bildet mit der im Gerät eingebauten Meßkreisspule Lm einen Parallelschwingkreis, der über die Koppelspule Lk mit der Senderspule Ls lose gekoppelt ist. Die Selbstinduktion von Lm und die Kapazität des Nullstellungs-Kondensators C26 (einschließlich Schaltkapazitäten) liegen fest. Verändert man die Frequenz des Senders, bis sie mit der Resonanzfrequenz
des Meßkreises übereinstimmt, dann ist
Um Cx nach erfolgter Resonanzabstimmung unmittelbar ablesen zu können, ist die Skala des Sender-Drehkondensators C8 nicht in Frequenzen, sondern unmittelbar in Kapazitätswerten geeicht. Der Trimmer C26 dient dazu, den Nullpunkt (im kleinsten Meßbereich) auch mit angekleminten Zuleitungsdrähten oder mit Meßklammern nachstellen zu können.
Zur Anzeige der Resonanzabstimmung wird die am Meßkreis auftretende Resonanzspannung dem aus den beiden Dioderstrecken von Rö2 = 6 H 6 gebildeten Delon-Gleichrichter zugeführt und mit der hierbei am Arbeitswiderstand R8 entstehenden Richtspannung der Anzeigeteil gesteuert. Der Spannungsteiler R1 – R2 – R3 – R4 – R5 ist so eingestellt, daß außerhalb der Resonanzabstimmung bei voll aufgedrehtem Regler "Anzeige" der Zeiger des Instrumentes nur bis zum Beginn der Marke "Messen" ausschlägt. Mit zunehmender Resonanzspannung und (positiver) Richtspannung von R8 am Gitter der Anzeigeröhre steigt deren Anodenstrom innerhalb des Anzeigebereiches "Messen" erst lineor an, nimmt aber dann, da die an R8 auftretende positive Spannung die negative Grundgittervorspannung überkompensiert und einen Gitterstrom hervorruft, innerhalb des Anzeigebereiches "Suchen" etwa logarithmisch zu,
Hierdurch wird in jeder Stellung des Reglers "Anzeige" ein verhältnismäßig umfangreicher Anzeigebereich erfaßt und trotzdem für die genaue Messung eine scharfe Resonanzanzeige erzielt. Für den Fall, daß bei der Abstimmung auf Resonanz (z. B. beim Messen eines sehr verlustarmen Kondensators) der Anzeigebereich nicht ausreicht, braucht man nur die Anzeigeempfindlichkeit durch Zurückdrehen des Reglers "Anzeige" entsprechend zu verringern, d. h. so weit, daß im Anzeigebereich "Messen" abgestimmt werden kann.
Bild 1. Vereinfachte Schaltung des C-Meßgerätes Type KARU BN 510
För jeden der sechs Kapazitätsmeßbereiche verfügt der Sender über je einen eigenen Schwingkreis. Siehe Stromlauf Bild 2. Der Umschalter dieser sechs Spulenkreise ist mit einem Schleppschaltersegment ausgerüstet, das die je-
weils fünf nicht eingeschalteten Schwingkreise kurzschließt. Die Entstehung von Schwinglächern durch die Eigenresonanz der nicht eingeschalteten Spulenkreise ist dadurch unmöglich gemacht. Mitnahmeerscheinungen zwischen Meßkreis und Sender werden durch lose Ankopplung vermieden. Den sechs Kapazitätsmeßbereichen entsprechen die unter "Eigenschaften" angegebenen Frequenzbereiche. Die Meßfrequenz sinkt nicht stetig mit steigender Kapazität von Cx, sondern macht (bei Cx = 10 000 pF) beim Übergang vom dritten auf den vierten Meßbereich einen Sprung von 10 auf 50 kHz. Hier wird von der Meßkreisspule LZ auf L8 umgeschaltet.
Durch eine Seiltriebkupplung dreht sich die sechsteilige Zylinder-Linearskala zwangsläufig mit dem Meßbereichschalter. Zudem ist an der Frontplatte der Ausschnitt für das Skalenfenster nur so groß gehalten, daß von außen jeweils nur die Skala des eingeschalteten Bereiches sichtbar ist. Die Gefahr einer Bereichverwechslung ist hiermit ausgeschlossen. Um einen toten Gang in der Zeigereinstellung zu verhindern, ist u. a. der Antrieb des Drehkondensators mit verspannten Zahnrädern ausgerüstet. Parallaxenfreie Ablesbarkeit der Skala gewährleistet der Doppelhaarstrich im Skalenzeiger.
Der Netzteil des Gerötes ist für die vier üblichen Netzwechselspannungen 110, 125, 150 und 220 V eingerichtet. Mit Rücksicht auf eine möglichst geringe Wärmeentwicklung im Geröt, d. h. um eine möglichst gute zeitliche Frequenzkonstanz zu erzielen, sind zur Erzeugung der Anodengleichspannung (anstatt einer Röhre) zwei Selengleichrichter eingebaut. Durch diese Maßnahme sowie durch Verwendung hochwertiger Hochfrequenz-Bauteile, die zum Teil einer künstlichen Alterung unterzogen werden, ist gewährleistet, daß die Frequenz für eine lange Betriebsdauer auf ± 0,5 % und damit die Genauigkeit der Kapazitätsmessung auf ± 1 % eingeholten wird. Die Leistungsaufnahme aus dem Netz betrögt nur etwa 10 VA. So kann man z. B. bei Montagearbeiten außer Haus das Geröt auch über ein kleines Zerhackeraggregat aus einer Batterie speisen. Die Kurvenform der Speisespannung ist bei Beachtung der Spannungshöhe ohne Einfluß auf die Meßgenauigkeit.
Das Gehäuse des Gerätes ist aus Stahlblech. Es besitzt auf der Oberseite einen aufklappbaren Traggriff und zum Schutz der Frontplatte (beim Transpart) einen aufsetzbaren Stahlblechdeckel. Die vier Näpfchen auf der Oberseite sind dafür bestimmt, das Abgleiten eines darübergestellten Gerätes (mit gleichen Bodenabmessungen) zu verhindern.
Ab Werk wird das Gerät auf 220 V eingestellt geliefert. Zur Umstellung auf 110, 125 oder 150 V muß man an den vier Ecken der Frantplatte die Schrauben lösen, das Gerät aus seinem Gehäuse nehmen und auf dem Spannungswähler das mit der gegebenen Spannung bezeichnete Kontaktfedernpaar mit einer passenden Sicherung überbrücken. Für 220 und 150 V ist eine 100 mA-Sicherung vorgesehen. Bei 125 und 110 V ist eine 250 mA-Sicherung zu verwenden.
Eingeschaltet wird das Gerät mit dem kleinen Kippschalter oberhalb der Netzkabeleinführug. Die kleine Glimmlampe oberhalb des Netzschalters dient zur Überwachung des Einschaltzustandes.
Diese Einstellung ist nach einer Einlaufzeit von einigen Minuten zu überprüfen und nötigenfalls zu korrigieren; sie ist jedoch nur von Bedeutung für die Messung kleiner Kapazitäten. Bei dieser Einstellung wird die innere Schaltkapazität auf den der C-Eichung zugrundeliegenden Wert gebracht.
Hierzu schalte man den Meßbereich 0... 100 pF ein, stelle den Skalenzeiger genau auf 0 pF, drehe den Knopf "Anzeige" zunächst bis zum rechten Anschlag auf und stelle dann die rechts von den Meßklemmen eingelassene Schlitzschraube mit einem Schraubenzieher so ein, daß das Instrument den höchsterzielbaren Ausschlag (Resonanzspitze) zeigt. Hierauf dreht man den Regler "Anzeige" so weit nach links, daß der Zeigerausschlag im Anzeigebereich "Messen" liegt und stimmt mit dem Nullstellungs-Trimmer nochmals genau auf Resonanz ab. Beim Durchdrehen der C-Skala muß also die Resonanzanzeige beim Teilstrich 0 pF ein Maximum erreichen. Die Kapazitätseichung gilt hiermit ab Meßklemmen.
Kondensatoren mit Anschlußdrähten klemme man möglichst direkt in die Meßklemmen ein. Beachten muß man hierbei, daß der Erdpol des Kondensators an die rechte, mit dem Erdzeichen gekennzeichnete Meßklemme angeschlossen wird. Anderenfalls würde die Raum- bzw. Handkapazität mitgemessen und damit insbesondere beim Messen kleiner Kapazitäten ein Meß-
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fehler verursacht. Der Erdpol ist z.B. bei einem Röhrchenkondensator der äußere Belag, bei Rollkondensatoren die meist mit einem Ring gekennzeichnete Seite und bei normalen Rundfunk-Drehkondensatoren der Rotor.
Bei der Reihenmessung kleiner Kondensatoren ist das Einklemmen unbequem und zeitraubend. Man verwendet daher am besten zwei aus hartem versilbertem Blech heraestellte Sortierklammern, die in die Meßklemmen eingespannt werden. Diese Klammern stellen jedach eine kleine Kapazität dar. die bei der genauen Messung kleiner Kapazitäten berücksichtigt werden muß. Dies kann auf zweierlei Weise geschehen: Entweder mißt man die Kanazität der Klammern, bevor man das Meßobiekt anschließt und zieht den Wert dann vom Meßergebnis ab oder man korrigiert die Nullstellung mit Klammern (wie unter 42 beschrieben), dann allt die Kanazitätseichung ab Klammern. Sind z. 8. bei der Messung eingebauter Kondensatoren zwei Verbindungsdröhte erforderlich, so ist die Korrektur der Nullstellung mit diesen Drähten nach 4.2 nur für eine begrenzte Leitungskapazität möglich. Für den Fall daß die Kapazitätsregelung des Null-Trimmers nicht ausreicht bestimmt man den Kapazitätswert des Meßobiektes einschließlich Zuleitungen, mißt dann, ohne die Lage der Zuleitungen zu verändern, deren Eigenkapazität und zieht diesen Wert vom gesamten Kapazitätswert ab.
Beim Messen großer Kondensatoren ist die Verwendung von Zuleitungen mit möglichst kleinem Widerstand erforderlich, um den dadurch zusätzlich bedingten Verlustfaktor möglichst klein zu halten. Zwei Zuleitungsdrähte mit zusammen 1 Q Widerstand würden bei der Messung eines Kondensators mit z. B. 1 µ F einen zusätzlichen Verlustfaktor von etwa 3 % bewirken und es könnte damit, falls der Verlustfaktor des Kondensators selbst groß ist, auf Grund der geringen Resonanzschärfe eine Einbuße an Meßgenauigkeit die Folge sein.
Der mit "Anzeige" beschriftete Empfindlichkeitsregler wird zunächst an den rechten Anschlag gedreht. Das Instrument schlägt hierbei bis zum Beginn des Anzeigebereiches "Messen" aus.
Ist der Kapazitätswert des zu messenden Kondensators bereits annähernd bekannt, so stelle man den Meßbereichschalter auf den entsprechenden Bereich und drehe den Zeiger der C-Skala langsam durch, bis der Instrumentausschlag zunimmt und ein Maximum erreicht hat. Nötigenfolls muß der Regler "Anzeige" etwas zurückgedreht werden, um auf Maximum, d. h. auf höchsten Resonanzausschlag abstimmen zu können. Am genauesten kann
auf die Resonanzkuppe im Anzeigebereich "Messen" abgestimmt werden. Hierzu ist also der Regler "Anzeige" bei gleichzeitiger Verbesserung der Resonanzabstimmung entsprechend zurückzudrehen, daß in diesem empfindlichsten Anzeigebereich abgestimmt werden kann.
Beim Ablesen des Kapazitätswertes sehe man so auf die Skala, daß die beiden Haarstriche des Zeigers sich decken.
Falls der zu messende Kapazitätswert nicht annähernd abschätzbar oder völlig unbekannt ist, so beginne man beim Aufsuchen der Resonanzstelle am besten mit dem ersten Meßbereich 0...100 pF (mit der höchsten Meßfrequenz), um beim Messen eines Kondensators mit größerem Verlustfaktor ein irrtümliches Abstimmen auf eine Oberwelle mit Sicherheit zu vermeiden.
Dank der scharfen Resonanzanzeige kann mit Hilfe eines stetig veränderbaren Normalkondensators wesentlich genauer gemessen werden. Das KARU für sich gestattet in den Bereichen von 0...1 //F Vergleichsmessungen mit einer Sicherheit von etwa ± 0,1 %. Es sind hierbei z. B. folgende Methoden anwendbar:
a) Cx anschließen und am KARU im Anzeigebereich "Messen" genau auf Resonanz abstimmen;
Cx durch den Normalkondensator CN ersetzen und diesen so einstellen, bis wieder genau Resonanz hergestellt ist; dann ist Cx = CN.
b) Normalkondensator anschließen, an diesem eine Kapazität CN > Cx einstellen und am KARU genau auf Resonanz abstimmen;
Cx dem Normalkondensator parallel schalten und an diesem die Kapazität verkleinern, bis das KARU wieder genau Resonanz anzeigt; dann ist Cx = CNmax — CNmin
c) Cx dem Normalkondensator parallel scholten, an diesem seine kleinstmögliche Kapazität CNa einstellen und am KARU genau auf Resonanz abstimmen;
Cx abtrennen, am Normalkondensator die Kapazität auf CNevergrößern, bis das KARU wieder genau Resonanz anzeigt, dann ist Cx = CNe – CNa,
Zunächst ermittelt man, ob der Kapazitätswert des Kondensators zu klein oder zu groß ist. Dann stellt man am KARU den gewünschten Kapazitätswert genau ein und bewirkt durch Parallelschalten oder Abwickeln (bei Rollkondensatoren) so lange die nötige Kapazitätsänderung, bis am KARU das Ausschlagsmaximum erreicht ist. Ist beim Abwickeln der Streifen eine Erwärmung erforderlich, so muß für die endgültige Messung die Wiederabkühlung des Kondensatorwickels abgewartet werden.
Die Kapazitätsverkleinerung an keramischen Röhrchen-Kondensatoren geschieht z. B. durch Abschaben oder Abschleifen des Belages mit einem geeigneten Schabstahl oder mit einer feinkörnigen, schnell laufenden Schleifscheibe. Beachten muß man hierbei, möglichst scharfe, d. h. nicht fransige Konturen an den geschabten oder geschliffenen Röndern zu erzielen.
Mit Hilfe eines Kondensators Ch, dessen Kapazität am oberen Ende des größten Meßbereiches 1...10 µF noch direkt meßbar ist, können auch Kondensatoren in der Größe von 10 bis etwa 100 µF gemessen werden. Für Ch wählt man am besten einen möglichst verlustarmen Kondensator zu 10 µF, dann kann Cx auch ein Elektrolytkondensator sein.
Bei der Messung wird Cx mit Ch in Reihe geschaltet und die Kapazität Cs dieser Reihenschaltung bestimmt. Cx erhält man somit aus
Mit zunehmendem Wert von Cx nimmt die Meßgenauigkeit jedoch sehr rasch ab. So ist z. B. bei Ch = 10 µF ein Kondensotor mit 100 µF nur mehr aut etwa ± 10 % genau meßbar.
Das Gerät bedarf unter normalen Umständen keiner besonderen Wartung.
Nach dem Herausnehmen des Gerätes aus seinem Gehäuse sind die beiden Röhren ohne weiteres zugänglich und können ohne Einfluß auf die Meßgenauigkeit ausgewechselt werden.
Nach dem Wechsel der Röhre Röll = 6 SN 7 kann es erforderlich sein, den Abgleich des Anzeigeteils so zu korrigieren, daß der Zeiger des Anzeigeinstrumentes atwa bis zum Beginn des Anzeigebereichs "Messen" ausschlägt, wenn der Regler "Anzeige" am rechten Anschlag steht.
Für die Korrektur des Abgleichs trenne man die von R7/C 22 zum Gitter führende Leitung am Gitter ab und schalte in diese Trennstelle (also zwischen R7 und Gitter) eine Gleichspannungsquelle (z. B. eine Batterie) von 25 V ein, mit dem positiven Pol an das Gitter. Dann drehe man den Regler "Anzeige" an den rechten Anschlag und stelle mit dem Regler R2 den Ausschlag des Instrumentes auf die Pfeilspitze der Skala. Hierauf nehme man die Gleichspannungsquelle weg, schließe die Gitterleitung wieder an und stelle mit dem Regler R4 den Zeigerausschlag auf den Beginn des Anzeigebereichs "Messen". Diese beiden Abgleichvorgänge beeinflussen sich gegenseitig. Es ist daher erforderlich, den ganzen Abgleich ein- bis zweimal zu wiederholen, Letzter Abgleich ist der mit R4. Die beiden Regler mit Schlitzachse sind im Inneren des Gerätes zugänglich.
(Kennzeichen nach Stromlauf Bild 2)
Kenn-
teichen |
Benennung | Wert bzw. Type | R&S-Sach-Nr. |
---|---|---|---|
C1 | Kf-Kondensator | 10 000 pF/250 V | CKS 10 000/250 |
C2 | Kf-Kondensator | Trimmwert | CKS/500 |
C 3 | Kf-Kondensator | 1250 pF/500 V | CKS 1250 500 |
C 4 | Kf-Kondensator | 750 pF/500 V | CKS 750/500 |
C 5 | Kf-Kondensator | 1000 pF/500 V | CKS 1000/500 |
C6 | Kf-Kondensator | 750 pF/500 V | CKS 750-500 |
C7 . | Kf-Kondensator | 500 pF/500 V | CKS 500/500 |
C8 | Drehkondensator | ΔC 1030 pF | CD 8527 |
C9 | Rohrkondensator | 20 pF | CT 20 |
C11 | Scheibentrimmer | 420 pF | CV 921 |
C 12 | Scheibentrimmer | 420 pF | CV 921 |
C 13 | Scheibentrimmer | 420 pF | CV 921 |
C 14 | Scheibentrimmer | 420 pF | CV 921 |
C 15 | Scheibentrimmer | 4 20 pF | CV 921 |
C 16 | Scheibentrimmer | 28 pF | CV 911 |
C 17 | Rohrkondensator | 160 pF | CT 160 |
C 18 | Rohrkondensator | 30 pF | CT 30 |
C 19 | MP-Kondensator | 4 μF/160 V | CMR 4/160 |
C 20 | Kf-Kondensotor | 10 000 pF/125 V | CKS 10 000/125 |
C 21 | Kf-Kondensator | 10 000 pF/125 V | CKS 10 000/125 |
C 22 | Kf-Kondensator | 1000 pF/500 V | CKS 1000/500 |
Kenn-
z#ichen |
Benennung | Wert bzw. Type | R&$-Soch-Nr. |
---|---|---|---|
C 23 | Kf-Kondensator | 1000 pF/500 V | CKS 1000/500 |
C 25 | Kf-Kondensator | 1000 pF/500 V | CKS 1000/500 |
C 26 | Scheibentrimmer | 28pF | CV 911 |
GI 1 | Netzgleirchichter | 250 V/30 m.A | GNE 250/30 M |
GI 2 | Netzgleirchichter | 250 V/30 mA | GNE 250 30 M |
11 | Drehspulstrommesser | 1 mA | IP 072/1 mA |
K I | Anschlußkabel | LK 303 | |
1.1 | Schwingspule | F 510-3.2 | |
L2 | Schwingspule | F 510-3.3 | |
L3 | Schwingspule | F 510-3,4/1 | |
L4 | Schwingspule | F 510-3.5/1 | |
1,5 | Schwingspule | F 510-3.6/1 | |
L6 | Schwingspule | F 510-3.7/1 | |
17 | Meßkreisspule | F 510-3.8/1 | |
L 8 | Meßkreisspule | F 510-3.9 | |
R 1 | Schichtwiderstand | 12,5 kΩ/2 W | WF 12,5 k/2 |
R 2 | Entbrummer | 1 kΩ lin. | WR 1101/1 k |
R 3 | Schichtwiderstand | 2,5 kΩ/0,5 W | WF 2,5 k 0,5 |
R 4 | Entbrummer | 1 kQ lin. | WR 1101/1 k |
R 5 | Schichtdrehwiderstand | 5 kΩ lin, | WS 7126/5 k |
R 6 | Schichtwiderstand | 100 kΩ/0,5 W | WF100 k/0,5 |
Kenn-
zeichen |
Benennung | Wert bzw. Type | R&S-Sach-Nr. |
---|---|---|---|
R 7 | Schichtwiderstand | 5 MΩ/0,5 W | WF 5 M/0,5 |
R 8 | Schichtwiderstand | 10 MΩ/0,5 W | WF 10 M/0,5 |
R 9 | Schichtwiderstand | 5 M(2/0,5 W | WF 5 M/0,5 |
RIT | Zwergglimmlampe | 220 V/Sockel E 10 | RL 210 |
Rö 1 | Doppel-Triode | 6 SN 7 | |
Rō 2 | Duodiode | 6 H 6 | |
S 1 | Scheibenschalter | SRN 3351/32 | |
S 2 | Umschalter | nach F 510 Bl. 2 | |
S 3 | Spannungswähler | FD 603 | |
S 4 | Knebel-Kippschalter | SR 121 | |
Si 1 | Schmelzeinsatz | 100 mA | 0,1 DIN 41571 |
Tr 1 | Netztransformator | 3 | TN 211/2 |