CH168775A - Einrichtung zum Messen elektrischer Spannungen. - Google Patents

Description

  Einrichtung zum Messen elektrischer Spannungen.    Gegenstand vorliegender Erfindung ist  eine Elektroden und ein elektrisches Mess  instrument aufweisende Einrichtung zum  Messen elektrischer Spannungen.  



  Bekanntlich besteht zwischen zwei oder  mehreren elektrisch geladenen Elektroden ein  elektrisches Feld. Die Stärke dieses Feldes  hängt von der Potentialdifferenz, das heisst  von der elektrischen Spannung zwischen den  Elektroden ab, und zwar ist die Feldstärke  in einem Punkte des Feldes direkt propor  tional der elektrischen Spannung zwischen  den Elektroden. Es sind nun schon verschie  dene Einrichtungen bekannt, welche die Be  stimmung der elektrischen     Feldstärke    und  damit die Messung der elektrischen     Spannung     zwischen solchen Elektroden     gestatten,    z. B.

    Einrichtungen, die darauf beruhen, dass die  Kraftwirkung, die das elektrische Feld auf  die Elektroden ausübt, eine elastische Defor  mation und Verschiebung derselben     bewirkt.          Der        Nachteil    dieser Einrichtungen besteht  darin,     da$    die     Beobachtung    dieser Deforma  tion visuell     an    den     Elektroden    zu erfolgen    hat, wenn komplizierte     Anzeigemittel    ver  mieden werden sollen. Eine Fernübertragung  des     Messresultates    ist hier auf einfache Art  nicht möglich. Bei Wechselstrom werden die  Elektroden fortwährend geladen und ent  laden.

   Zwischen den Elektroden herrscht  dann ein Wechselfeld. Durch Messung des  Ladestromes der Elektroden kann auf die  Spannung     zwischen    denselben geschlossen  werden. Diese Methode versagt aber insofern  bei Gleichstrom, als dort nur beim Entstehen  oder Verschwinden des elektrischen Feldes  ein Strom zu den Elektroden auftritt. Die  einfachste Methode, die Spannung zwischen  zwei Elektroden mit Hilfe eines gewöhn  lichen, leistungsverbrauchenden Spannungs  messers zu bestimmen, führt bei höheren  Gleichspannungen zu grossen     Schwierigkeiten     und sie ist bei kleinen     Spannungen    wegen des  erwähnten Leistungsverbrauches oft nicht     an--          wendbar.     



  Gegenstand vorliegender Erfindung sucht  diese Nachteile zu vermeiden und besteht  darin. dass Mittel vorgesehen sind, welche die      Kapazität zwischen zwei an die zu mes  sende Spannung anzuschliessenden Elektroden  periodisch ändern.  



  Die periodische Änderung der Kapazität  zwischen den Elektroden kann auf verschie  dene Art erfolgen. Auf der Zeichnung sind  verschiedene Ausführungsbeispiele des Er  findungsgegenstandes dargestellt.  



  Bei der Einrichtung nach Fig. 1 sind  zwei Elektroden 1 und 2 vorgesehen, die mit  der Stromquelle 3, deren Spannung gemessen  werden soll, verbunden sind und zwischen  denen somit ein elektrisches Feld besteht.  Die Elektrode 1 ist fest und die Elektrode 2  ist verschiebbar gelagert und mit einem von  ihr isolierten Kurbelantrieb 5 verbunden.  Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist  folgende: Die Stromquelle 3 erzeuge die kon  stante Spannung U. Bleiben die Elektroden  vorerst in Ruhe, so fliesst nach der einmaligen       Aufladung    der Elektroden in den Zulei  tungen kein Strom mehr, und der Strom  messer 4 zeigt keinen Ausschlag.

   Wird nun  aber mit Hilfe des Kurbelantriebes 5 die  Elektrode 2 hin- und herbewegt, so verändert  sich die Kapazität zwischen beiden Elektro  den, und es fliesst ein Ladestrom zu den  selben, dessen Grösse ein Mass für die an der  Elektrodenoberfläche herrschende mittlere  Feldstärke und für die Spannung U zwischen  den Elektroden ist.  



  Bei der Ausführungsform nach Fig. 2  sind zwei feste Elektroden 6 und 7, sowie  eine zwischen diesen Elektroden verschiebbar  gelagerte Elektrode 8 vorgesehen. Letztere  ist mit einem von ihr isolierten Kurbelantrieb  5 verbunden. Die Kapazität zwischen beiden  Elektroden 6 und 7 wird dadurch geändert,  dass zwischen diese Elektroden eine dritte  Elektrode 8 geschoben wird. An Stelle der  Elektrode 8 kann auch ein Dielektrikum, das  sieh in der Dielektrizitätskonstanten vom  Dielektrikum, das sich bereits zwischen den  Elektroden befindet, unterscheidet, zwecks  Veränderung der Kapazität zwischen die  Elektroden 6 und 7 eingeschoben werden.  



  Die Ausführungsform nach Fig. 3 zeigt  eine andere     Anordnung    der Elektroden. Der    vollen, undurchlöcherten und plattenförmigen  Elektrode 9 steht eine gitterartige Elektrode  11 gegenüber, die durch eine dritte, ebenfalls  gitterartige Elektrode 10 abgeschirmt wird.  Die Elektroden 10 und 11 sind in den Fig. 4  und 5 in Frontansicht dargestellt.

   Wird nun  die Elektrode 11 mit Hilfe irgend eines An  triebmechanismus 12 auf- und abgeschoben,  also     translatoriseh    schwingend bewegt, so  treten abwechslungsweise deren Metallstreifen  13 hinter die     Gitterlücken        bezw.    Gitterstrei  fen der Elektrode     1ss.    Die Kapazität zwi  schen den Elektroden 9 und 11 wird so perio  disch zwischen einem grössten und kleinsten  Wert geändert, wobei der Letztere sehr klein  und für praktische Anwendungen gleich Null  angenommen werden kann.

   Erfolgen die  Kapazitätsänderungen in sehr rascher Auf  einanderfolge, so kann mit einer solchen An  ordnung nicht nur eine konstante, sondern  auch eine veränderliche Spannung gemessen  werden, indem bei jeder periodischen Kapa  zitätsänderung der Ladestrom proportional  dem     Momentanwerte    der zu     messenden        @i-          nung    ist.  



  Die Ausführungsform nach     Fig.    6 zeigt,       Nvie    durch Rotation einer Elektrode rasche,  periodische Kapazitätsänderungen erreicht  werden     können.    Der vollen, plattenförmigen  Elektrode 14 stehen wiederum zwei Elektro  den 15 und 16 gegenüber. Die Elektrode 15  ist fest, die Elektrode 16 wird durch einen  Elektromotor 17 in Rotation versetzt. Die  Elektrode 16 besitzt eine bestimmte Anzahl  radiale     sektorförmige    Ausschnitte (siehe       Fig.    7), während die Elektrode 15 (siehe       Fig.    8) mit entsprechenden     sektorförmigen     Flügeln ausgestattet ist.

   Bei der Rotation  der Elektrode 1,6 treten nun diese Flügel in  rascher Reihenfolge hinter die Ausschnitte  der Elektrode 16     bezw.    hinter die da  zwischenliegenden     sektorförmigen    Streifen,  wodurch die Kapazität zwischen den Elek  troden 14 und 1.5 wiederum periodisch zwi  schen einem grössten und     kleinsten    Wert ge  ändert wird. Es ist     selbstverständlich,    dass  auch die Elektrode 15 die     sektorförmigen         Ausschnitte, und dafür die Elektrode 16 die  entsprechenden Flügel aufweisen kann. An  Stelle der sektorförmigen Ausschnitte und  Flügel     können    auch solche anderer Formge  bung verwendet werden.

   Auch hierbei können  die Kapazitätsänderungen so rasch erfolgen,  dass bei nicht konstanten Spannungen  Momentanwerte bestimmt werden können.  



  Durch besondere Ausbildung und Bewe  gung der Elektroden kann bei einer perio  dischen Wechselspannung, entsprechend Fig.  9, jeder beliebige Momentanwert gemessen  werden. Die Gesamtanordnung ist prinzipiell  gleich gewählt wie bei der Einrichtung nach  Fig. 6. An Stelle der Elektroden 15 und 16       treten    jedoch Elektroden 18 und 19 nach den  Fig. 10 und 11. Die Elektrode 18 besitzt nur  eine radiale, schlitzförmige Öffnung (Fig.  10) und die Elektrode 19 (Fig. 11) besteht  aus einer einzigen Platte von der Form des  Schlitzes der Elektrode 18. Wird nun die  Elektrode 18 mit einer zur Frequenz der  Wechselspannung synchronen Tourenzahl ge  dreht, so wird die Platte 19 (Fig. 11) stets  in einem bestimmten Zeitmoment t (Fig. 9)  der Spannungsperiode abgedeckt und aufge  laden.

   Die Grösse des Ladestromes ist dann  proportional dem Momentanwert der Span  nung in diesem Zeitmoment. Durch Ver  drehen der Elektrode 19 (Fig. 11) um die  Rotationsachse der Elektrode 18 kann jeder  beliebige Momentanwert der Spannung ge  messen werden. Man kann auch die rotierende  Elektrode 18 mit einer geringen Zusatzver  drehung zur synchronen Tourenzahl rotieren  lassen, wodurch eine rasche Aufnahme der  Kurvenform der zu messenden Spannung     er-          müglicht    wird.

Claims (1)

1. PATEN TANSPRUCFi Elektroden und ein elektrisches Mess- instruinent aufweisende Einrichtung zum Messen elektrischer Spannungen, dadurch ge kennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, welche die Kapazität zwischen zwei an die zu messende Spannung anzuschliessenden Elektroden nerriodisch ändern. U NTERANSPRUCEE 1. Einrichtung nach Patentanspruch; da durch gekennzeichnet, dass Mittel zur periodischen Änderung des Abstandes zwischen den zwei an die zu messende Spannung anzuschliessenden Elektroden vorgesehen sind. 3.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zur perio dischen Kapazitätsänderung zwischen den zwei an die zu messende Spannung anzu schliessenden Elektroden eine Hilfselek trode und Mittel zum periodischen Ein schieben dieser Hilfselektrode zwischen die beiden an die zu messende Spannung anzuschliessenden Elektroden vorgesehen sind. 3. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass ein fester dielektrischer Körper und Mittel zum periodischen Einschieben dieses Körpers zwischen die zwei an die zu messende Spannung anzuschliessenden Elektroden vorgesehen sind.

   -1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass Mittel vorge sehen sind, um einer Elektrode eine schwingende Bewegung zu erteilen. 5. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine drehbar gelagerte Elektrode vorgesehen ist. 6. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass drei Elektroden vor gesehen sind, von denen die eine mit min destens einer Aussparung versehen ist, und wobei eine zweite mindestens einen Flügel aufweist, und dass Mittel zur perio dischen Relativbewegung dieser beiden Elektroden vorgesehen sind. 7.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die bewirken, dass eine Messelektrode periodisch in einem bestimmten Zeitmomente der Spannungs periode abgedeckt wird, wodurch beim Messen einer periodischen Wechselspan nung ein zum Momentanwert der Span- nung proportionaler Ladestrom zu dieser Elektrode fliesst. 8. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 6 und 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind den Zeitmoment der Elektrodenab- deckung beliebig wählen zu können.