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Einrichtung zur Scheitelwert-und Effektivwertmessung, insbesondere hoher Spannungen, sowie zur Anzeige oder Registrierung von kurzzeitigen Spannungsänderungen
Die bekannte, von Chubb und Fortesche angegebene Einrichtung zur Bestimmung des Scheitelwertes von Wechselspannungen, bei welcher der Mittelwert der positiven oder negativen Halbwelle des Ladestromes eines an die zu messende Spannung angeschlossenen Kondensators gemessen wird, wobei zwischen diesem Gleichstromwert und dem zu messenden Scheitelwert der Wechselspannung Proportionalität besteht, hat u. a. die Nachteile, dass die Frequenz unmittelbar in das Messergebnis eingeht und dass, bei der allge- mein üblichen Verwendung von Gleichrichterröhren oder Trockengleichrichtern, die Messung falsche Ergebisse liefert, wenn in der Spannungskurve Zwischenscheitel bzw. Einsattelungen vorhanden sind.
Weiter sind Scheitelspannungsmesseinrichtungen bekannt geworden, bei welchen die am Unterkondensator eines kapazitiven Spannungsteilers anfallende, Spannung gleichgerichtet und mit einem Drehspulspannungsmesser gemessen wird. Hiebei bestehen die Nachteile, dass die Anzeige, für welche die Energie dem Teiler entnommen wird, frequenzabhängig ist, weil sich die Zeitkonstante : Kapazität des Teilers/ Widerstand des Instruments, meist nicht hoch genug einstellen lässt, und dass ein sehr fein reagierendes Instrument verwendet werden muss, das mechanisch sehr empfindlich und teuer ist.
Bekannt ist ferner eine ähnliche Einrichtung, bei welcher an Stelle des Drehspulinstrumentes ein statischer Spannungsmesser verwendet wird, doch hat dies wiederum den Nachteil, dass solche Spannungsmesser eine verhältnismässig grosse Einstellzeit haben und dass sie ebenfalls mechanisch sehr empfindlich und teuer sind.
Auch sind Einrichtungen bekannt geworden, bei denen ein Speicherkondensator, der über eine gittergesteuerte Triode auf eine mit der zu messenden Spannung in einem bestimmten Verhältnis stehende Spannung aufgeladen wird und mit dem Gitter einer zweiten Triode verbunden ist, in deren Anodenkreis ein elektrisches Messgerät, z. B. ein Drehspulinstrument, liegt.
Nach der Erfindung wird nun der Speicherkondensator mit der Kathode der ersten Triode unmittelbar verbunden und ein Widerstand ist ihm parallelschaltbar, wobei die Zeitkonstante dieser RC-Kombination so gross gewählt ist, dass die Spannung am Kondensator über die Periodendauer praktisch konstant bleibt, und ausserdem so klein, dass die Spannung am Kondensator den üblichen Spannungsänderungen folgen kann.
Durch diese Massnahme werden verschiedene Schaltelemente eingespart und dadurch eine wesentliehe Vereinfachung der bekannten Anordnungen erzielt, was eine Erhöhung der Betriebssicherheit zur Folge hat.
Vorzugsweise wird das Teilungsverhältnis des Spannungsteilers so gewählt, dass ein an dem gleichen Abgriff wie das Gitter der ersten Triode angeschlossener Kathodenstrahloszillograph an den Ablenkplatten direkt aussteuerbar ist.
Bei dieser Einrichtung erzeugt die. erste Elektronenröhre eine Gleichspannung, die ein Mass für den Scheitelwert der an ihrem Gitter liegenden, dem Teiler entnommenen Wechselspannung ist, während die zweite Elektronenröhre einen Strom liefert, der ein Mass für die von der ersten Röhre erzeugte Gleichspannung und damit für den Scheitelwert der am Gitter der ersten Röhre wirksamen Wechselspannung ist. Der von der zweiten Röhre abgegebene Strom wird zweckmässigerweise so gross gehalten, dass mit ihm ein elektrisches Messgerät normaler Stromempfindlichkeit, z. B. 2,3 oder 5 mA bei Vollausschlag betrieben werden kann.
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Durch entsprechende Wahl der Elektronenröhre und der Schaltelemente lässt sich ohne weiteres erreichen, dass der Ausschlag des Messinstrumentes, z. B. Drehspulstrommesser, dem Scheitelwert der zu messenden Spannung praktisch proportional ist, so dass die linear geteilte Skala des Drehspulinstrumentes direkt benutzt werden kann.
In den Kathodenkreis der zweiten Röhre wird zweckmässigerweise ein Widerstand gelegt, welcher diese Röhre so gegenkoppelt, dass mit der ihrem Gitter zugeführten Spannung ein elektrisches Messgerät voll aussteuerbar ist.
Zur Änderung des Messbereiches wird in einfacher Weise der Kathoden widerstand der zweiten Röhre umschaltbar gemacht.
Zur Einstellung des Arbeitspunktes der zweiten Röhre wird für die Erzeugung einer negativen Gittervorspannung gesorgt, indem das Potential der Kathode dieser zweiten Röhre durch Anschluss de zugehöri- gen Kathodenwiderstandes an den Abgriff eines an ihrer Anodenspannung liegenden Spannungsteilers angehoben wird.
Für den Fall, dass der Nullpunkt der Einrichtung unterdrückt werden soll, wird zweckmässigerweise die Gittervorspannung der zweiten Röhre entsprechend hoch gewählt.
Zur Eichkontrolle empfiehlt es sich, das Gitter der ersten Röhre über einen Umschalter an einestabilisierte Kontrollspannung anschaltbar zu machen.
Die mit der Einrichtung nach der Erfindung in sehr vorteilhafter Weise ebenfalls mögliche Messung des Effektivwertes der zu messenden Spannung wird vorzugsweise so vorgenommen, dass die Kathode der ersten Triode vom Speicherkondensator bzw. vom Kondensator nebst Widerstand auf einen Spannungswandler oder Ausgangstransformator umschaltbar ist, in dessen Sekundärkreis das effektivwertanzeigende Messinstrument, z. B. ein normales Dreheiseninstrument, liegt.
Als effektivwertanzeigendes Messinstrument wird zweckmässigerweise das für die Scheitelwertanzeige verwendete Messinstrument, vorzugsweise ein Drehspulinstrument, in Verbindung mit einem Thermokreuz verwendet.
Die Einrichtung nach der Erfindung lässt sich des weiteren in einfacher Weise auch als Röhrenvoltmeter verwenden ; hiezu ist lediglich ein entsprechender Umschalter erforderlich.
Zum Anzeigen oder Registrieren von einmaligen oder in unregelmässiger Folge nacheinander auftretenden kurzzeitigen Spannungsänderungen, insbesondere zum Aufzeichnen von Stossspannungen oder Überspannungen durch Wanderwellen mit einer Dauer in der Grössenordnung von Milli-oder Mikrosekunden, wird nach der weiteren Erfindung das elektrische Messgerät als zeitabhängig schreibendes Messgerät ausgebildet, neben das noch ein zusätzliches anzeigendes Messgerät treten kann.
Mit dieser Einrichtung ist es beispielsweise auch möglich, gegebenenfalls laufend Stossspannungen in Prüffeldern oder sonstige Überspannungen oder Stossspannungen aufzuzeichnen und z. B. auch Blitzeinschlä- ge aufzuzeichnen und/oder. zu registrieren.
Bekannt ist es zwar, in Hochspannungsnetzen zur Aufzeichnung von Störungen registrierende Geräte zu verwenden ; diese zeichnen aber im allgemeinen nur niederfrequente Abweichungen von der Nennspannung des Netzes auf. Zu diesen niederfrequenten Abweichungen gehören Entschlüsse, Phasenopposition und relativ langsam verlaufende Überspannungen. Hochfrequente oder kurzzeitige einmalige Vorgänge, wie sie in Netzen z. B. durch Wanderwellrn und Schaltvorgänge ausgelöst werden, lassen sich mit diesen Spannungsschreibern nicht registrieren.
Der ebenfalls bereits bekanntgewordene Vorschlag der Verwendung von Oszillographen bringt den Naclr teil mit sich, dass ständig eine Kathodenstrahlröhre in Bereitschaft gehalten werden muss, damit beim Eintreffen einer Stossspannung die Hellspur des Kathodenstrahles auf dem Schirm aufgezeichnet werden kann, wofür ausserdem auch noch eine optische Kamera vorgesehen werden muss. Die Kathodenstrahlröhre altert jedoch verhältnismässig rasch, weil sie während der gesamten Betriebszeit eingeschaltet ist, so dass hohe Kosten und laufend Überwachungen erforderlich werden, auch um festzustellen, ob die Einstellung der Bildschärfe und Helligkeit für die photographische Registrierung noch ausreichen. Insbesondere aber ist bei dieser photographischen Aufzeichnung die exakte Zeitmarkierung schwierig.
Aus allen diesen Gründen hat eine Einrichtung dieserArt für die Anzeige oder Registrierung von kurzzeitigenSpannungsänderungen praktisch keinen Eingang in die Praxis gefunden.
Für die Einrichtung nach der Erfindung ist die frequenzuna. bhängige Ankopplung an das Netz sowie die leistungslose Messung der im Teiler abgebildeten Spannung sehr vorteilhaft. Die Einrichtung erlaubt es, z. B. durch Blitzschlag in der Nähe von Leitungen erzeugte Spannungsstösse mit geringeren Steilheiten von einer Mikrosekunde bis zu statischen Gleichspannungen anzuzeigen und zu registrieren. Die neue Einrichtung ermöglicht dies ferner für Schwingungen, welche durch Schaltvorgänge ausgelöst sind, die in der
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Grössenordnung von Millisekunden liegen. Auch eignet sich die Einrichtung dazu, hochfrequente Schwingungen zu messen, die bei Erdschlüssen neben der Spannungserhöhung der gesunden Phasen durch Lichtbo- genbldung auftreten.
Hiebei wird jeweils der Scheitelweg aller dieser Vorgänge in Abhängigkeit von der Zeit aufgezeichnet.
Der vorteilhafterweise parallel zum Kondensator geschaltete Entladewiderstand hat für das Anzeigen und Registrieren der kurzzeitigen Spannungsänderungen und dergleichen den besonderen Vorzug, dass die Spannung am Kondensator rasch verschwindet, so dass nachfolgende Vorgänge, welche die vorhergehende Spitzenspannung nicht oder gerade noch erreichen, nicht mehr registriert werden. Die Einrichtung erlaubt es demgemäss auch, unregelmässige, kleinere Spitzenspannungswerte zu erfassen. Dies ist z. B. auch von Vorteil, wenn bei starker Gewittertätigkeit die Spitzenwerte in sehr kurzen Zeitabständen aufeinander folgen und hat ferner z. B. den Vorteil, wenn sich bei grosser Schalthäufigkeit oder bei automatischer Schaltung von Blindstromkondensatoren in Netzen sehr schnell Schaltfolgen ergeben.
Zur besonderen Berücksichtigung auch aller dieser praktisch vorkommenden Fälle wird nach derweiteren Erfindung die Einrichtung zweckmässigerweise mit einer Vorrichtung für den Schnellablauf oder den Schnellvorschub des Schreibgerätes versehen. Die Vorrichtung wird z. B. von der Spannungsänderung am Kathodenkondensator ausgelöst, wobei der Speicherkondensator der ersten Triode mit dem Gitter einer dritten Triode verbunden ist, in deren Anodenkreis ein Relais für die Schnellgangschaltung liegt, so dass sich eine Zeitdehnung der Registrierungsgeschwindigkeit ergibt. Dieser Schnellablauf wird während einer vorgegebenen Zeit beibehalten und, wenn keine weiteren Stösse nachfolgen, wieder auf normale'Vorschubgeschwindigkeit zurückgeschaltet.
Sind jedoch weitere Spannungsstösse registriert worden, dann erfolgt die Zurückschaltung erst, nachdem die vorgegebene Zeit seit dem letzten Spannungsstoss verstrichen ist.
Gleichzeitig wird vorzugsweise auch die Zeitkonstante des Kathodenkondensators derart beeinflusst, dass von dem Spannungsstoss nach einer vorbestimmten Zeit die Ladung des Kondensators gelöscht wird, so dass dieser bereit ist, neue, auch kleinere Störspannungen zu messen und an das Registriergerät weiterzugeben. Diese verzögerte Löschung der Ladung erfolgt vorzugsweise über ein Relais, welches durch einen von dem einfallenden Spannungsstoss herrührenden Impuls betätigt wird. Dieses Relais schaltet nach einer entsprechend bemessenen Wartezeit einen Entladewiderstand passender Grösse parallel zu dem Kathodenkondensator.
Dies wird dadurch erreicht, dass der Entladewiderstand in Reihe mit dem Arbeitskontakt das Relais zum Speicherkondensator der ersten Röhre parallel geschaltet ist, wobei des Relais im Anodenkreis einer weiteren Triode liegt, deren Gitter mit dem Speicherkondensator der ersten Röhre. verbunden ist.
Bei länger andauernden Vorgängen, wie z. B. bei einem Erdschluss in einem Netz wird die Schreiblinie durch die Löschungen nur ganz kurzzeitig unterbrochen, so dass je nach der Löschungszeit eine gestrichelte Linie geschrieben wird. Es kann vorteilhaft sein, die Netznennspannung zu unterdrücken oder in der Nähe der Null-Linie zu schreiben. Im letzteren Fall besteht die Möglichkeit, auch Abweichungen von der Netznennspannung zu registrieren.
Da die stossartigen Störspannungen ein Vielfaches der Nennspannung betragen können, empfiehlt es sich, die Empfindlichkeit der Vorrichtung durch Aufteilung in mehrere Messbereiche umschaltbar zu machen. Die Umschaltung kann von Hand oder selbsttätig erfolgen.
Die Spannung am Kathodenkondensator steuert z. B. ein Thyratron aus, das so eingestellt ist, dass nach dem Überschreiten eines bestimmten Zündwertes ein Relais in dessen Anodenkreis anspricht und die Umschaltung auf einen zweiten Messbereich vornimmt.
Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den beiliegenden Schaltbildern von Ausführungsformen, sowie aus der folgenden Beschreibung zu entnehmen :
Es zeigen Fig. l eine grundsätzliche Schaltung für die Einrichtung zur Scheitelwert- und Effektivwertmessung, Fig. 2 eine Schaltanordnung für ein vollständiges Gerät, und Fig. 3 eine Schaltanordnung für eine abgewandelte Ausführungsform der Einrichtung, mit der insbesondere die Anzeige und/oder Registrierung von kurzzeitigen Spannungsänderungen möglich ist.
An der grundsätzlichen Schaltung der Fig. 1 sei der Aufbau und die Wirkungsweise erläutert.
Die Teilerkondensatoren 1,2 liegen bei 3 an Hochspannung und bei 3'an Erde. Zwischen den beiden Koadensatorgruppen l und 2 ist das Gitter 5 der Triode 4 angeschlossen, derenKathode mit 6 und Anode mit 7 bezeichnet sind. An der Kathode 6 liegt der Kondensator 8. Die am Gitter 5 liegende Wechselspannung ist ein getreues Abbild deram KondensatorSliegendenSpanmmg. Die Grösse der zu messenden Wedhselspannung ist durch das Teilerverhältnis der Kondensatoren 1 und 2 bestimmt.
Ist die Gitterspannung gleich Null, so fliesst, nach dem Einschalten des Gerätes, der Anodenstrom mit abnehmender Stärke so lange bis der Speicherkondensator 8 auf eine Spannung aufgeladen ist, die als Gittervorspannung den Anodenstrom gerade zu Null macht. Diese"Anfacgsspannung''des Kondensators, die
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als Gitterspannung an der zweiten Röhre 11 liegt, wird dadurch wirkungslos gemacht, dass bei dieser Röhre der Betriebspunkt entsprechend eingestellt wird. Für positive Augenblickswerte der am Gitter5 der Röhre4 anliegenden zu messenden Spannung wird-bei steigender Spannung- der Speicherkondensator 8 jedesmal auf Spannungswerte aufgeladen, die als negative Gittervorspannung zusammen mit dem am Gitter anliegenden Messwert die Röhre gerade sperren.
Das bedeutet, dass am Speicherkondensator jeweils eine zusätzliche Spannung erzeugt wird, die so gross ist wie die durch die jeweilige Messspannung bedingte Steuerspannung. Es besteht also für jeden positiven Augenblickswert der Messspannung automatische Kompensation. Das gilt auch für den positiven Scheitel der zu messenden Spannung.
Wenn nach Überschreiten des positiven Scheitels der zu messenden Spannung die Gitterspannung an der ersten Röhre wieder kleiner wird, bleibt am Speicherkondensator 8 die dem Scheitelwert der Gitterspannung zugeordnete Gleichspannung erhalten, da die Ladung von dem Kondensator nicht tiber die Röhre 4 abfliessen kann. Die Gleichspannung am Kondensator ändert sich nur, wenn nach Verschwinden oder Klei-
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sator bleibt, wie schon erwähnt, längere Zeit erhalten. Der höchste Messwert ist also fixiert.
Die Erzeugung der Kompensationsspannung am Speicherkondensator 8 belastet den Teiler 1, 2 nicht, da es sich dabei um eine gitter-stromlose Steuerung handelt und die Aufladung des Speicherkondensators aus dem Anodenkreis der Triode 4 erfolgt.
Soll die Spannung am Speicherkondensator 8 nicht auf einem einmal erreichten Höchstwert stehen bleiben, sondern schwankenden Scheitelwerten- auch abwärts- folgen (normale Messung), kann durch den Schalter 10 ein Widerstand 9 zum Speicherkondensator 8 parallel gelegt werden, der so zu bemessen ist, dass er zusammen mit dem Speicherkondensator 8 eine Zeitkonstante ergibt, die so gross ist, dass die Spannung am Kondensator üder die Periodendauer praktisch konstant bleibt, und gleichzeitig klein genug, dass die Kondensatorspannung den üblichen Spannungsänderungen folgen kann.
Die am Speicherkondensator 8 abhängig vom Scheitelwert der am Gitter 5 der Röhre 4 anliegenden Messspannung entstandene Gleichspannung liegt als Gitterspannung am Gitter 12 der zweiten Röhre 11, deren Anode 14 über das elektrische Messgerät 15a an die Anodenspannung, und deren Kathode 13 über einen Widerstand 16 an den gegebenenfalls regulierbarenAbgriff eines Spannungsteilers 17, 18 angeschlossen ist. Der Anodenstrom dieser Röhre stellt sich so ein, dass als Differenz zwischen der Spannung am Gitter 12, einerseits, und den durch den Anodenstrom an dem Kathodenwiderstand 16 und dem unteren Teilerwiderstand 17 erzeugten Spannungsabfällen sowie der aus dem Teiler herrührenden festen Vorspannung, andererseits, gerade die wirksame Gitterspannung übrig bleibt, die diesen Anodenstrom zur Folge hat.
Auch in dieser zweiten Stufe erfolgt die Steuerung leistungslos. Die am Speicherkondensator der ersten Röhre gebildete Gleichspannung wird also durch die zweite Röhre nicht belastet, so dass die oben be- schriebene"Fixier"-Eigenschaft der ersten Röhre auch in der Zusammenschaltung mit der zweiten Röhre erhalten bleibt. Weiter sind infolge derleistungslosen Steuerung Anoden- und Kathodenstrom immer einander gleich, so dass das elektrische Messgerät statt im Anodenkreis 15a gegebenenfalls auch im Kathodenkreis der Röhre 15b eingeschaltet werden kann.
Der Anodenstrom der zweiten Röhre lässt sich, insbesondere durch Bemessung des Kathodenwiderstandes 16 und der Teilerwiderstände 17,18 so einstellen, dass ein Messgerät normaler Empfindlichkeit (2,3 oder 5 mA bei Vollausschlag) Verwendung finden kann.
Die Gittervorspannung kann man am Teiler 17,18 gegebenenfalls so hochstellen, dass die Scheitel- wertmessei. irichtung mit unterdrücktem Nullpunkt arbeitet.
Fig. 2 zeigt ein Schaltungsbeispiel für ein komplettes Gerät gemäss der Erfindung. DerAbgriff des kapazitiven Teilers 1,2, der an die zu messende Spannung anzuschliessen ist, die bd 3 anliegt, ist über den Kontakt 20 eines Umschalters 19 am Gitter 5 der ersten Röhre 4 angeschlossen. Dieser Umschalter 19 hat zwei weitere Kontakte 21,22 deren Zweck später beschrieben wird. Im Kathodenkreis dieser Röhre befindet sich ein Umschalter 23 mit mehreren Schaltkotitakten. Liegt der Schalter am Kontakt 24, so ist er an den Speicherkondel1sator Sa, liegt er am Kontakt25, so ist er an den Speicherkondensator 8b mit dem Par- allelwiderstad 9 angeschlossen.
Mit dieser Umschaltung wird, wie beschrieben.., der Höchstwert der Schei- telspanfll1dg entweder fixiert oder die Scheitelspannung normal gemessen.
Um den fixierten Scheitelwert löschen zu können und das Gerät hiedurch für die nächste Messung be- triebsbereit zu machen, hat der Schalter23 einen weiteren Schaltkontakt 2 6, in dem über eine z'weite Kontakt- bahn der Speicherkondensator 8a über einen Widerstand 27 entladen wird. Der Zweck eines weiteren Kon-
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taktes 28 des Schalters 23 wird später beschrieben. Der Kathodenkreis der Röhre 4ist während des Löschens wie in Stellung" Normal" geschaltet.
Die Messbereichumschalumg erfolgt durch Ändern des Kathodenwiderstandes an der zweiten Röhre, mit Hilfe eines Schalters 29 mit den Schalterstellungen 30a, 30b, die über die Widerstände 16a bzw. 1öb, gegebenenfalls über das Messinstrument 15b an der Kathode 13 der Röhre 11 liegen. Der Schalter 29 ist mit seinem anderen Pol an den Teiler 17 angeschlossen.
Statt durch Umschalten jes Kathodenwiderstandes der zweiten Röhre kann die Änderung des MssBbe- reichs auch dadurch erzielt werden, dass das Teilerverhältnis des Hochspannungsteilers umschaltbar gemacht wird, oder dass dem Teilerkondensator 2 ein hochohmiger umschaltbarer Teiler parallel geschaltet wird.
Bei entsprechender Wahl der Röhren und der Anodenspannung besteht für die Wahl der maximalen Steuerspannung eine gewisse Freiheit. Infolgedessen kann es günstige sein, das Teilerverhältnis am Teiler so zu wählen, dass die an ihm abgegriffene Spannung einen Kathodenstrahloszillographen direkt an dessen Ablenkplatten auszusteuern vermag. Der Oszillograph wird an die Buchse 31 angeschlossen.
Statt des kapazitiven Teilers kann auch ein. Ohmscher oder induktiver Teiler verwendet werden. Beispielsweise kommt man beim Messen von Gleichspannung oder von Gleichspannung mit überlagerter Wech selspannung mit einem Ohmschen Teiler aus.
Einweiterer Kontakt2ldcsUmschalters19gestattet, eineaneinemGlimmstabilisator32abgegriffe- ne Kontrollspannung an das Gitter 5 der ersten Röhre 4 zu legen, so dass die Betriebsbereitschaft und die Eichung des Gerätes überprüft werden können.
Wenn das Gerät für die Effektivwertmessung verwendet werden soll, wird bei der ersten Röhre. 4 statt des Speicherkondensators 8a oder 8b mit. oder ohne Parallelwiderstand 9 ein Effektivwertmesser 34 (Strommesser) mit vorgeschaltetem Übertrager, z. B. Stromwandler 33 über den weiteren Kontakt 28 des Umschalters 23 eingeschaltet. Der Arbeitspunkt der Röhre 4 wird dabei vorzugsweise auf die Mitte des gradlinigen Teiles der Röhrenkennlinie eingestellt, was z. B. unter Verwendung des Teilers 17,. 18 geschehen kann. Bei der Effektivwertmessung ist die zweite Röhre 11 nicht erforderlich, sie kann daher abgeschaltet werden. Das Anzeigeinstrument 34 kann dasselbe Anzeigeinstrument sein, das für die Scheitelwertmessung verwendet wird.
Der hiefür erforderliche Schalter, sowie der Schalter für die Abschaltung der zweiten Röhre und der Schalter für die Umschaltung des Arbeitspunktes der ersten Röhre sind in dem Schaltungsbeispiel nicht veranschaulicht.
Sollen Effektivwertmessung und Scheitelwertmessung gleichzeitig erfolgen, so werden an Stelle der einen ersten Röhre zwei erste Röhren verwendet. Diese beiden Röhren liegen vorzugsweise gitterseitig parallel. Die eine dieser beiden Röhren wirkt über die zweite Hauptröhre 11 auf das Drehspulinstrument 15a, 16b, welches den Scheitelwert anzeigt, während die andere. der zwei ersten Röhren über den Übertrager 33 auf das effektivwertmessende Instrument 34 einwirkt.
Soll die Einrichtung nach der Erfindung als Röhrenvoltmeter dienen, so wird bei der Schaltung nach der Fig. 2 das Gitter 5 der ersten Röhre 4, das über den Kontakt 20 des Umschalters 19 an die Kondensatoren 1, 2 angeschlossen ist, mittels dieses Schalters von diesen Kondensatoren abgetrennt und über den weiteren Kontakt 22 dieses Umschalters 19 an eine besondere Anschlussbuchse 35 angelegt, wo die betreffende Messspanmmg zugeführt wird.
Bei der Schaltung nach der Fig. 3 sind wieder die beiden Teilerkondensatoren 1, 2 vorgesehen. Die Hochspannung liegt an 3, die Erde an 3'. Parallel zum Unterspannungskondensator 2 liegt eine Glimmsichemng 36. Ferner ist an diesen Kondensator 2 das Gitter einer Triode 37 angeschlossen, in deren Kathodenkreis ein Kondensator 38 liegt, der nur einen kleinen Verlustwinkel hat und auf den Scheitelwert der am Kondensator 2 abfallenden Spannung aufgeladen wird.
Die Kathode der Triode ist ferner über einen Widerstand 39 galvanisch mit dem Gitter einer Gleichspannungsverstärkerröhre 40 verbunden, welche der leistungslosen Verstärkung dient.
Im Anodenkreis dieser Röhre 40 liegt das Schreibgerät 41,das das'mit einem Antriebsmotor 42 verbunden ist. Die Kathode der Röhre 40 ist über einen Widerstand 43 hochgesetzt, der mehrere Anzapfungen besitzt, um die Empfindlichkeit von Hand oder automatisch regeln zu können. Die Spannung für die Kathode dieser Röhre wird einem Spannungsteiler entnommen, der aus den Widerständen 44,45, 46 besteht, die zwischen dem positiven und dem negativen Pol der Schaltung liegen. Mit Hilfe des als Potentiometer ausgebildeten Widerstandes 45 kann die Unterdrückung der Nennspannung dadurch eingestellt werden, dass die Kathode mit Bezug auf das Ruhepotential des Kondensators 38 negativ gemacht wird.
Die Arbeitsweise des bisher beschriebenen Teiles der Schaltung ist folgende :
Durch einen am Gitter der Röhre 37 eintreffenden Spannungsstoss wird das Potential dieses Gitters erhöht.
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Die Röhre, eine Tliode, wirkt als automatischer Kompensator, so dass der in der Kathodenleitung liegende Kondensator auf den Scheitelwert der einfallenden Spannung aufgeladen wird und zwar mit Unterstützung des von der Anode her nachfliessenden Kathodenstromes, so dass die Spannung an der Kathode automatisch angehoben wird und sich auf den Scheitelwert der einfallenden Spannung einstellt. Zwischen dieser Spannung und der Kathodenspannung besteht dann kein Potentialunterschied mehr, so dass auch kein Strom nachfliesst. Der Speicherkondensator behält wegen seines kleinerl Ableitwiderstandes die Ladung über längere Zeit bei.
Diese Ladung wird mit Hilfe des Gleichspannungsverstärkers 40 leistungslos gemessen, wobei am Ausgang dieses Verstärkers soviel Leistung zur Verfügung steht, dass das Schreibgerät 41 oder auch ein stabiles Anzeigeinstrument betätigt wird.
Um das Schreibgerät 41beim Eintreffen eines Spannungsstosses auf Schnellablauf ümzuschalten, istdie Anordnung mit der Röhre 47 vorgesehen. Das Gitter der Röhre 47 ist über einen Widerstand 18 mit dem Kondensator 38 verbunden. Im Anodenkreis der Röhre 47 liegt ein Relais 49, welches den Motor 42 des Schreibgerätes 41 auf Schnellablauf umschaltet. Die Kathode der Röhre 47 ist über einen Widerstand 50 an einen Spannungsteiler mit den Widerständen 51,52, 53 angeschlossen, so dass sie ebenfalls das Ruhepo- tential des Kondensators 38 hat. Bei einer Spannungserhöhung an diesem Kondensator 38 wird also über die Röhre 47 das Relais 49 betätigt und schaltet den Antriebsmotor 42 auf Schnellgang um.
Erst nach Ablauf einer vorgegebenen Verzögerungszeit fällt das Relais ab, so dass der Motor wieder mit seiner normalen langsameren Geschwindigkeit weiterläuft. Wenn inzwischen ein neuer Spannungsstoss E. ufgenommenworden ist, wird auch die Abfallzeit des Relais vom neuen verzögert.
Die Einrichtung zur Löschung der Ladung des Kondensators 38 nach einer vorgegebenen Zeit enthält im wesentlichen die Röhre 54 und die Relais 55 und 56. Der Kondensator 38 ist über den Widerstand 57 mit dem Gitter der Röhre 54 verbunden. Im Anodenkreis der Röhre 54 liegt über einen Widerstand 58 das als Glimmrelais ausgebildete Relais 55, wobei die Widerstände 59 und 58 eine Spannungsteilung bewir ken, so dass das Glimmrelais normalerweise nicht zündet. Im Ausgangskreis des Relais 55 liegt das als mechanisches Relais ausgebildete Relais 56, zu dessen Wicklung ein einstellbarer Kondensator 60 parallel geschaltet ist. An die Kontakte des Relais 56 ist einerseits ein Widerstand 61 angeschlossen, der auf der anderen Seite geerdet ist, während der Gegenkontakt des Relais 56 mit dem Kondensator 38 verbunden ist.
Im Kathodenkreis der Röhre 54 liegt ein Widerstand 62 zur Potentialanpassung der Röhre 54. Ein Kondensator 63 ist mit dem Glimmrelais 55 verbunden, um den Null-Punkt dieses Relais zu stabilisieren.
Der Vorgang zur-Löschung der Ladung des Kondensators spielt sich dann'folgendermassen ab :
Die Spannungserhöhung am Kondensator 38 überträgt sich auf das Gitter der Röhre 54. Das Glimmrelais 55 wird über den Anodenkreis dieser Röhre zum Ansprechen gebracht und betätigt seinerseits das mechanische Relais 56. Das Relais 56 legt mit seinem Arbeitskontakt den Widerstand 61 parallel zum Kondensator 38, so dass dieser Kondensator entladen wird. Mit seinem Ruhekontakt unterbricht es seinen eigenen Stromkreis. Wenn die Spannung am Kondensator 60 über die Wicklung des Relais 56 abgesunken ist" fällt das Relais 56 wieder ab. Da beim Verschwinden der Spannung am Kondensator 38 auch die Röhre 54 und das Relais 55 in Ruhestellung gingen, ist die Kompensationsschaltung jetzt wieder in Bereitschaft zum Messen eines neuen Spannungsstosses.
Durch Einstellung des Kondensators 60 kann die Verzögerungszeit verändert werden.
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so eingestellt, dass der empfindlichste Bereich gegeben ist. Bei Begitin der GewittertÅatigkeit kann die Einstellung auf einem weaiger empfindlichen Bereich geändert werden.
Bei der Einstellung auf grösste Empfindlichkeit kann die Vorrichtung in besonders vorteilhafter Weise für uie Untersuchung von Eigenspannungen im Netz herangezogen werden. In dieser Stellung wird schon jeder Teildurchschlag an Isolatoren registriert. Auch die Leitungskorona in Abhängigkeit vom Wetter kann beobachtet werden.
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sator mit dem Gleichspannungsverstärker in einem wasserdichten Gehäuse derart anzuordnen, dass diese Teile der Vorrichtung in einer Freiluftanlage neben dem kapazitiven Teiler aufgebaut werden können. Die dem Verstärker zur Wiedergabe der Stossspannungen entnommenen Gleichspannungen werden über ein im Kabelkanal verlegtes Kabel in die Warte eingeführt und an das dort aufgestellte Schreibgerät angeschlossen.
Die Vorrichtung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. An Stelle der Triode können auch andere geeignete Röhren odei Verstärkerelemente benutzt werden. Auch die Ausbildung der Relais mit den Verzögerungszeiten ist nur als Beispiel angegeben. Die Verzögerung kann auch durch beliebige andere geeignete Mittel hervorgerufen werden. Als Schreibgerät werden vorzugsweise normale Tin- tenschreiber. oder Metallpapier-Funkenschreiber, z. B. mit einem Steuerbereich von 0-10 mA verwendet.
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An Stelle oder neben dem Schreibgerät kann auch einAnzeigeinstrument hoher Genauigkeitsklasse für besonders exakte Messungen oder ein robustes Instrument bei rauhem Betrieb vorgesehen sein.
Der Anschluss an die zu untersuchende Spannungsquelle kann auch über Ohm'sehe Spannungsteiler erfolgen, besonders, wenn es sich z. B. um Ankopplungen an den Rückenwiderstand eines Stossgenerators handelt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zurleistungslosen Dauermessung insbesondere sehrhoherWechselspannungen mit einem Speicherkondensator, der über eine gittergesteuerte Triode auf eine mit der zu messenden Spannung in einem bestimmten Verhältnis stehende Spannung aufgeladen wird und mit dem Gitter einer zweiten Triode verbunden ist. in deren Anodenkreis ein elektrisches Messgerät, z.
B. ein Drehspulinstrument, liegt, dessen Leistung vom Anodenstrom dieser zweiten Triode gedeckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherkondensator (8) mit der Kathode (6) der ersten Triode (4) unmittelbar verbunden und ihm ein Widerstand (9) parallelschaltbar ist, wobei die Zeitkonstante dieser RC-Kombination so gross gewählt ist, dass die Spannung am Kondensator über die Periodendauer praktisch konstant bleibt, und ausserdem so klein, dass die Spannung am Kondensator den üblichen. Spannungsänderungen folgen kann.