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Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Messinstrumente und insbesondere auf Instrumente, um Spannungswellen mit steilem Anstieg aufzuzeichnen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung der oben genannten Art zu schaffen, die als steter Bestandteil an elektrische Verteilungsnetze angebaut ist.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht dalin, ein marktfähiges Instrument zu schaffen, um elektrische Wanderwellen mit steilem Anstieg anzuzeigen, das geeignet ist für gelegentlichen oder dauernden Gebrauch.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die das Aufzeichnen elektrischer Wanderwellen mit steilem Anstieg ausserordentlich erleichtert.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Normalinstrument zu schaffen, das auch solche charakteristische Eigenschaften von Wechselstromkreisen zu bestimmen gestattet, die bisher nur durch vorübergehend eingebaute oder behelfsmässige Apparate bestimmt wurden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Aufzeichnen elektrischer Wellen mit steilem Anstieg zu schaffen, die von einfacher und dauerhafter Bauart ist, billig in der Herstellung ist und zuverlässig arbeitet.
In elektrischen Schwingul1gskleisen treten Erscheinungen auf, die Wanderwellen genannt werden und mit starken Spannungsschwankungen auftreten. Wenn die Spannungsänderung genügend langsam vor sich geht, kann ein Galvanometer benutzt werden, um die Wellen anzuzeigen. Es gibt jedoch eine Grenze für die Geschwindigkeit der Spannungsänderung, für die sich irgendein mechanisch bewegliches Element, das also nennenswerte Trägheit besitzt, nicht mehr bauen lässt, um die Wellen genügend empfindlieh aufzuzeichnen oder anzuzeigen. Derartige Wellen sind die Wanderwellen mit steiler Stirn im Gegensatz zu einer Welle, die einen verhältnismässig geringen Anstieg zeigt oder zu der betriebsmässigen Welle eines Wechselstromkreises.
Wellen mit steilem Anstieg können in Stromkreisen aus mannigfache Gründen entstehen, wie z. B. Blitz, Erdschlüsse von ausserordentlich kurzer Dauer und andere Veranlassungen ; sie können die Wirksamkeit des Stromkreises mehr oder weniger beeinträchtigen je nach ihrer Steilheit, ihrer Dauer, ihrer Grösse und ihrer Richtung. Es ist deshalb ausserordentlich wünschenswert, dass Beobachtungen dieser charakteristischen Eigenschaften von einem Instrument direkt abgelesen werden können, das leicht zu handhaben ist. das geeignet ist zur Aufnahme allgemein nötiger oder spezieller Kurven und das auch sonst als elektrisches Normalinstrument geeignet ist. Es ist jedoch bisher kein derartiges Instrument vorgeschlagen worden oder vor dieser Erfindung verfügbar gewesen.
Man hat beobachtet, dass, wenn man fein pulverisierten Schwefel und Mennige über eine elektrisch geladene isolierte Platte verteilt, sich Figuren bilden, die Schneeflocken und andern Kristallen ähneln.
Es wird vorgeschlagen, die oben erwähnte Erscheinung auszunutzen durch Schaffung eines Instrumentes, in dem eine lichtempfindliche Platte oder Papier die Welle mit steilem Anstieg bei Ausschluss des Lichtes aufzeichnet. Mit anderen Worten : Eine lichtempfindliche Platte wird in einem lichtdichten Gehäuse zwischen positive und negative Elektroden gebracht und einer elektrischen Spannung unterhalb der Liehtgrenze ausgesetzt. Wenn die positive Elektrode über und die negative Elektrode unter dem
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lichtempfindlichen Papier sich befindet, ist die durch eine Welle entstehende Figur in ihrer Art deutlich verschieden von derjenigen, die man erhält, wenn die Stellungen der Elektroden miteinander vertauscht werden.
Das Instrument gemäss der Erfindung umfasst Elektroden und Mittel zur Aufnahme des lichtempfindlichen Papiers, die so zusammengebaut sind, dass sie mit einem Stromkreise und einem besonderen lichtempfindlichen Papier zusammenwirken, von dem einzelne Blätter nacheinander in das Instrument eingelegt und automatisch oder von Hand ausgewechselt werden, um eine oder mehrere Wellen mit steilem Anstieg aufzuzeichnen. Die Erfindung umfasst auch den Gebrauch von Mitteln zur Zusammenarbeit zwischen dem Instrument und einem Stromkreis, um Spannungswellen aufzuzeichnen, die proportional. aber nicht gleich den Wellen im eigentlichen Stromkreise sind, ebensowohl wie die Bereitstellung von Mitteln, um das lichtempfindliche Papier und die Elektroden gegeneinander zu bewegen, und andere Kennzeichen, die im folgenden genauer beschrieben und beansprucht sind.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Einrichtung, die gemäss einem wesentlichen Kennzeichen der Erfindung arbeitet und die der einfachen Darstellung wegen auf ihre einfachste Form gebracht ist.
Fig. 2 und 3 sind schematische Ansichten verschiedener Anordnungen der erfindungsgemässen Vorrichtung in der Anwendung bei elektrischen Verteilungsnetzen.
Fig. 4 ist ein Querschnitt eines Instrumentes gemäss der Erfindung, der bestimmte bauliche Einzelheiten genauer zeigt.
Fig. 5 und 6 sind vergrösserte Darstellungen der Aufzeichnungen, wie sie durch das Instrument gemäss Fig. 4 hervorgebracht werden.
Fig. 7 ist ein vergrösserter Grundriss eines abgebrochen gedachten Teiles der Einrichtung gemäss Fig. 4.
Wie Fig. 1 zeigt, ist ein positiver Leiter 2 eines Stromkreises 1 durch einen Schalter ; ; mit einer Elektrode 4 verbunden, die mit einem Ende in Berührung mit der oberen lichtempfindlichen Oberfläche 5 einer photographischen Platte 6 steht. Die letztere liegt auf einer leitenden Platte 7, die mit einem negativen oder geerdeten Leiter 8 des Stromkreises 1 verbunden ist.
Wird Licht von der Platte 6 ferngehalten und der Schalter. 3 geschlossen, so bewirkt eine positive Welle mit steilem Anstieg, die im Stromkreise 1 von der Elektrode 4 zur geerdeten Platte 7 verläuft, ein Bild auf der Platte 6, ähnlich der in Fig. 6 dargestellten Figur.
Dieses Bild wird bei einer Spannung unterhalb der Korona-oder Lichtbogengrenze erhalten. Wenn die Welle in der entgegengesetzten negativen Richtung auftritt, d. h. von der Platte 7 zur Elektrode 4, so ist das auf der Platte 6 erzeugte Bild ähnlich dem in Fig. 7 dargestellten. Diese Figuren werden erhalten bei der Anwendung einer Spannung von ausserordentlich kurzer Dauer. Sie bilden sich nicht augenblicklich, sondern wachsen bis zu ihrer vollen Ausdehnung, wobei die positiven Bilder in ungefähr 10-ss und die negativen in ungefähr 10-78 entstehen.
Die positiven und negativen Bilder haben bestimmte gemeinsame Kennzeichen, wie z. B. Grösse und Intensität, aber die Formen der Linien sind zweifelsfrei verschieden. Daher lässt sich die Richtung einer Welle leicht bestimmen.
Der Durchmesser des Bildes ist ein Mass für die Grösse, die Intensität des Bildes lässt einen Schluss auf die Dauer der Welle zu.
In der marktfähigen Ausführungsform besteht das Instrument (s. Fig. 2) aus einem lichtdichten Gehäuse 10, in dem die lichtempfindliche Platte oder das Papier 11 auf einer Unterlage oder einer Platte 12 angeordnet ist. Die letztere ist auf einer Welle 1J befestigt, die in einer Zwischenwand 15 des Gehäuses 10 gelagert und mit einem Kegeh'ade 16 ausgerüstet ist. Das Kegelrad 16 steht in Eingriff mit einem Kegel-
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wand 2. 3 des Gehäuses 10 angebracht sind. Die Welle 19 ist mit Mitteln zum Antrieb der Platte 12 ausgerüstet, wie z. B. einer Sehnurseheibe 25.
Eine Elektrode 27 erstreckt sieh durch eine Wand 28 des Gehäuses 10 und ist so eingestellt, dass sie die Oberfläche'der lichtempfindlichen Platte 11 eben leicht berührt, u. zw. in einer bestimmten Entfernung von der Welle 14. In dieser gegenseitigen Lage werden die Platte 11 und die Elektrode 27 gegeneinander bewegt, um fortlaufend Aufzeichnungen auf der Platte entstehen zu lassen. Eine undurchsichtige Scheibe 29 ist auf einer Welle. 30 befestigt, die in Lagern il und 32 drehbar ist, welch letztere an der
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oder einem andern geeigneten Antriebsmittel versehen ist.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die Scheibe 29 nahe ihrem Umfange mit einer Reihe durchsichtige Teile 40 versehen, welche die Tagesstunden in undurchsichtigen Zahlen tragen. Diese Zahlen können auch in anderer Weise aufgetragen sein, z. B. indem die Scheibe 29 geschnitten ist, so dass sie Zahlen ähnlich
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vorteilhafte Ausführungsform zur Markierung für die Tagesstunden auf der Platte 11 umfasst eine Lampe 42, deren Licht durch den Teil 4. 3 geführt wird. Die Lampe 42 ist so eingerichtet, dass sie nur einen Augenblick
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Indem so die Sehnurseheiben 25 und-' 8 mit riehtiger Geschwindigkeit angetrieben werden. wie z.
B. durch ein Uhrwerk oder einen Motor mit konstanter Drehzahl, und die Lampe 42 von Zeit zu Zeit
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Geschwindigkeit (nicht dargestellt) betätigt werden, wird die Platte 11 in Umdrehungen versetzt, um aufeinanderfolgende Wellenbilder aufzunehmen und die Tagesstunden markieren zu lassen.
Wie in Fig. 4 gezeigt, werden zwei Vorrichtungen verwendet : in Verbindung mit einer von diesen wird ein positiver Leiter 48 eines Hochspannungskreises über der Grundfläche 49 durch einen unter-
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Wenn eine positive Welle in der Richtung eines Pfeiles 62 auftritt, ist die Figur, die auf der Platte 11 aufgezeichnet wird. von der Art. die in Fig. 6 dargestellt ist. Wenn die Welle negatives Vorzeichen hat, so ist die aufgezeichnete Figur ähnlich der Fig. 7. Dementsprechend sind, wenn die Welle in umgekehrter Richtung über die Leitung läuft, die erhaltenen Bilder umgekehrt wie die vorher erhaltenen. Auf diese Weise erhält man durch Verbindung eines Instrumentes an den Enden einer Selbstinduktion 59 eine Angabe über die Steilheit des Wellenanstieges und die Richtung, in der die Welle wandert.
Durch Benutzung zweier Instrumente, die gemäss Fig. 4 angeschlossen sind, erhält man Angaben über die Grösse, die Dauer, das Vorzeichen und die Richtung einer Welle gleichzeitig mit der Angabe über die Steilheit des Anstieges.
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zwei Leitern eines Mehrphasensystems auftreten. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die als Isolator dienenden Kondensatoren 65 und 66 ähnlich dem Kondensator 50 zwischen Boden und den Leitern 67 und 68 angeordnet. Die Elektrode 27 wird durch einen Leiter 70 mit einem Ring 71 am Isolator 65 verbunden, und das Leiterende 55 wird durch einen Leiter 72 mit einem Ring 73 am Isolator 66 verbunden.
Das Gehäuse 10 kann gegen Erde isoliert werden, z. B. durch einen Isolator 75. Durch die Erfindung ist ein Mittel gefunden, um in einem Instrument normaler oder marktfähiger Form, geeignet für dauernden Gebrauch von Normalblättern. die von Hand oder automatisch bewegt werden, eine Reihe eharakte- ristischer Eigenschaften steiler elektrischer Wellen aufzuzeichnen einschliesslich der Zeit ihres Auftretens.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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gungen, dadurch gekennzeichnet, dass an die Leitungen (2, 8) des zu untersuchenden Stromkreises (1) Elektroden angeschlossen sind, zwischen denen eine lichtempfindliche Schicht, z. B. eine photographisehe Platte (6), angeordnet ist.