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Einrichtung zur anzeigenden oder registrierenden Messung von Stoßwellen
od. dgl.
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Die bekannteste Meßeinrichtung zur Messung von Stoßspannungen ist
die Kugelfunkenstrecke, die je.-doch einen erheblichen Platzbedarf erfordert und
deren Meßgenauigkeit kaum über etwa 5 ovo gesteigert werden kann. Der Hauptnachteil
dieser Meßmethode besteht darin, daß die Messung selbst nicht gleichzeitig mit der
Stoßprüfung durchgeführt werden kann.
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Weiter sind Spitzenspannungsmeßgeräte bekanntgeworden, bei denen von
einer an einem Spannungsteiler gewonnenen Teilspannung, die ein getreues Abbild
der Gesamtspannung ist, ein Kondensator über ein Gleichrichterventil auf ihren Scheitelwert
aufgeladen wird und die so gewonnene Gleichspannung über einen statischen Spannungsmesser
gemessen wird. Hierbei muß die Spannung am Kondensator so lange auf dem vollen Wert
gehalten werden, bis sich der statische Spannungsmesser eingestellt hat, d. h. mehrere
Sekunden. Dies bereitet erhebliche Schwierigkeiten, weil für die Entladung des Kondensators
dabei eine Zeitkonstante von vielen hundert Sekunden erreicht werden muß. Um auch
kürzeste Spannungsvorgänge erfassen zu können, bei denen die Aufiadurg des Me3ko!ldensators
sehr schnell vor sich gehen muß, und die Entladezeitkonstante mit Rücksicht auf
die gerade noch möglich sichere Ablesung des statischen Spannungsmessers auf etwa
500 Sekunden festlegen zu können, ist es bereits bekannt, dem Meßkondensator, der
über das Gleichrichterventil von der zu messenden Spannung aufgeladen wird, einen
zweiten Kondensator (Umladekondensator) in Reihe mit einem sehr hochohmigen Widerstand
parallel zu schalten; an diesem Umladekondensator wird dann (unter Berücksichtigung
des Umladeverhältnisses) die höchste Spannung durch das statische Voltmeter gemessen.
Mit diesem bekannten Spitzenspannungsmesser können durch entsprechende Umpolung
des Gleichrichterventils wahlweise positive und negative Spitzenspannungen gemessen
werden, obwohl der Meßkondensator dabei einmal positiv, das andere Mal negativ aufgeladen
wird, weil ein statischer Spannungsmesser bekanntlich polaritätsunempfindlich ist.
Dieses bekannte Gerät hat aber auch den Nachteil, daß die Entladezeitkonstante auf
etwa 500 Sekunden festgelegt werden muß, um das elektrostatische Instrument sicher
ablesen zu können.
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Diese Schwierigkeiten treten bei einem anderen bekannten, als Röhrenvoltmeter
ausgebildeten Scheitelwertmeßgerät nicht auf, das mit einem Milliamperemeter normaler
Empfindlichkeit ausgestattet ist und auch durch einen Schreiber ersetzt werden kann,
so daß es beispielsweise möglich ist, in Hochspannungsnetzen Stoßspannungen und
Wanderwellen laufend zu registrieren. Bei einem solchen Scheitelwertmeßgerät wird
die an einem Spannungsteiler gewonnene Teilspannung dem Gitter einer Triode zugeführt,
in deren Kathodenkreis parallel zu einem Widerstand ein Speicherkondensator liegt,
der 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 Anzeigeinstrument, z. B. ein Drehspulinstrument, liegt,
dessen Leistung vom Anodenstrom dieser Röhre gedeckt wird. Ein solches Scheitelwertmeßgerät
erfordert jedoch für seine Aussteuerung Impulse gleicher, und zwar positiver Polarität.
Außerdem dürfen die am Eingang des Röhrenvoltmeters wirksamen Impulse eine bestimmte
Stirnsteilheit nicht übersteigen, wenn die Steuerung des Meßgerätes leistungslos
erfolgen soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches nur durch positive
Impulse steuerbares fixierendes Scheitelspannungsmeßgerät, z. B. ein Röhrenvoltmeter,
zur anzeigenden oder registrierenden Messung von Stoßwellen od. dgl. sowohl positiver
als auch negativer Polarität verwendbar zu machen. Die Erfindung geht aus von der
eingangs erwähnten bekannten Meßeinrichtung, bei der ein Meßkondensator über ein
Gleichrichterventil von einer an einem Spannungsteiler abgegriffenen Teilspannung
der zu messenden Spannung aufgeladen wird und ein Umladekreis, bestehend aus einem
Widerstand und einem zweiten Kondensator (Umladekondensator), vorgesehen ist, an
den das Meßgerät angeschlossen ist. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß außer dem Gleichrichterventil, welches eine positive Aufladung des Meßkondensators
und des Umladekondensators nur bei Spannungsimpulsen positiver Polarität gestattet,
ein zweites in entgegengesetzter Durchlaßrichtung geschaltetes Gleichrichterventil
vorgesehen ist, welches bei Spannungsimpulsen negativer Pola-
rität
eine ebenfalls positive Aufladung des Meßkondensators und des Umladekondensators
oder eines zweiten Meßkondensators nebst Umladekondensator gestattet, daß ferner
an den Umladekondensator bzw. jeden der beiden Umladekondensatoren ein nur durch
positive Impulse steuerbares fixierendes elektronisches Scheitelspannungsmeßgerät
(z. B. ein Röhrenvoltmeter) angeschlossen ist und daß schließlich die Zeitkonstante
für die Aufladung des oder der Meßkondensatoren in an sich bekannter Weise sehr
klein gegen die Stirndauer und die Zeitkonstante für die Umladung größer als die
Rückenhalbwertszeit der zu messenden Stoßspannung und so groß gewählt ist. daß die
Aussteuerung des nachgeschalteten Scheitelspannungsmeßgerätes leistungslos erfolgt.
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Soll ein und dasselbe Scheitelspannungsmeßgerät zur Messung von Spannungsimpulsen
sowohl positiver wie negativer Polarität benutzt werden, so wird die Anordnung vorzugsweise
so getroffen, daß die beiden Gleichrichterventile mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung
in Reihe liegend parallel zu zwei in Reihe geschalteten, vorzugsweise gleichen,
an der abgegriffenen Teilspannung liegenden Widerständen angeordnet sind und der
Meßkondensator zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände und dem Verbindungspunkt
der Gleichrichter liegt.
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Wohl ist bereits eine Einrichtung zum Messen von Wechselspannungen
bekanntgeworden. bei der an die zu messende Spannung ein kapazitiver Widerstand
und zwei untereinander und mit dem kapazitiven Widerstand in Reihe geschaltete Widerstände
bzw.
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Autotransformatonvicklungen geschaltet sind und die beiden Widerstände
über zwei mit vertauschter Polarität in Reihe geschaltete elektrische Ventile überbrückt
sind, wobei zwischen den Verbindungspunkt der beiden Widerstände und den Verbindungspunkt
der beiden Ventile ein Gleichstrominstrument gelegt ist. Bei dieser Einrichtung
handelt es sich um eine Verbesserung der Scheitelspannungs-Meßeinrichtung nach Chubb
und Fortescue dahingehend, daß durch Anwendung einer Doppelweggleichrichterschaltung
statt der ursprünglich benutzten Einweggleichrichterschaltung die Empfindlichkeit
der Meßeinrichtung verdoppelt wird, so daß dem Meßinstrument beide Halbwellen des
Ladestromes zugeführt werden.
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Diese Meßeinrichtung ist jedoch nur für periodische nicht aber für
einmalige Vorgänge brauchbar, also für die anzeigende oder registrierende Messung
von Stoßspannungen, um die es sich bei der Erfindung handelt. nicht verwendbar.
Ferner ist eine Meßeinrichtung für Schwachstrom-Übertragungssysteme bekannt, bei
der an die Sekundärseite eines primärseitig an die zu messende Spannung angeschlossenen
Übertragers eine Doppelweggleichrichterschaltung mit einem Kondensator angeschlossen
ist und die am Kondensator bestehende Spannung durch den Anodenstrom einer Hochvakuumröhre
zur Anzeige gelangt.
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Wie bei jeder Doppelweggleichrichterschaltung wird der Kondensator
hier auch immer im gleichen Sinn aufgeladen. Das ist ja das Wesen der Doppelweggleichrichtung.
Diese bekannte Meßeinrichtung ist aber zur anzeigenden oder registrierenden Messung
von Stoßspannungen, um die es sich bei der Erfindung handelt, nicht verwendbar.
Denn bei dieser Messung von Stoßspannungen kommt es darauf an, an einem Kondensator,
dessen Spannung zunächst mit steigender Stoßspannung wächst, den Zustand höchster
Ladung so lange aufrechtzuerhalten, bis die
Kondensatorspannung ausgemessen ist.
Außerdem handelt es sich bei der Erfindung darum. den Meßkondensator unabhängig
von der Polarität der Stoßwelle immer im gleichen Sinn aufzuladen, damit die Spannung
des Meßkondensators durch ein fixierendes Scheitelspannungsmeßgerät ausgemessen
werden kann, welches nur mit positiven Spannungen bzw. Spannungsimpulsen aussteuerbar
ist.
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Wenn für die Messung von Spannungsimpulsen positiver und negativer
Polarität je ein besonderes Scheitelspannungsmeßgerät vorgesehen sein soll, kann
die Anordnung gemäß der Erfindung so getroffen werden, daß das eine Gleichrichterventil
in Reihe mit dem zur Erfassung positiver Impulse dienenden Meßkondensator an dem
einen von zwei in Reihe geschalteten, vorzugsweise gleichen. an der abgegriffenen
Teilspannung liegenden Widerständen. das andere Gleichrichterventil in Reihe mit
dem zur Erfassung negativer Impulse dienenden Meßkondensator an dem anderen, mit
seinem einen Ende an Erde liegenden Widerstand derart angeschlossen sind, daß beide
Meßkondensatoren an dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände liegen. Es ist aber
in diesem Fall auch möglich. parallel zu einem an der abgegriffenen Teilspannung
liegenden Widerstand je eine Reihenschaltung, bestehend aus dem ersten Gleichrichterventil
und dem zugehörigen Meßkondensator bzw. aus dem zweiten Meßkondensator und dem zweiten
Gleichrichterventil, derart anzuschließen. daß der zur Erfassung negativer Impulse
dienende Meßkondensator mit dem spannungführenden Ende, der zur Erfassung positiver
Impulse dienende Meßkondensator mit dem geerdeten Ende des Widerstandes verbunden
ist.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung hat den wesentlichen Vorteil,
daß die Zeitkonstanten in dem Teil der Meßanordnung, der die Stoßwelle umformt.
um mehrere Größenordnungen kleiner gewählt werden können als bei der eingangs erwähnten
bekannten Einrichtung mit einem Umladekreis. Denn das Festhalten, Fixieren des Meßwertes
erfolgt in dem nachgeschalteten fixierenden Scheitelspannungsmeßgerät, indem der
Speicherkondensator (mit großer Kapazität und kleiner Spannung) durch leistungslose
Steuerung von dem Impulsumformer aus einer anderen Spannungsquelle (Anodenspannung)
aufgeladen wird.
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An Hand der F i g. 1 bis 7 soll die Einrichtung gemäß der Erfindung
näher und im einzelnen erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel
der Schaltung gemäß der Erfindung.
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Fig. 2 den Verlauf der Spannung an verschiedenen Punkten der Schaltung
nach der F i g. 1.
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F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur getrennten Erfassung
positiver und negativer Stoßwellen, Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel zur Erfassung
von Stoßwellen verschiedener Polarität, Fig.5 eine Anordnung. bei welcher der Aufbau
eines Scheitelspannungsmeßgerätes und seine Verbindung mit der erfindungsgemäßen
Eingangsschaltung sowie eine Löschschaltung dargestellt sind, durch die außer dem
Fixierkondensator des Scheitelwertmeßgerätes auch die Kondensatoren der erfindungsgemäßen
Eingangsschaltung entladen werden, F i g. 5 a eine von Fig.5 etwas abweichende Löschschaltung.
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F i g. 6 eine spezielle Schaltung zum Löschen der Einrichtung gemäß
der Erfindung mit Hilfe eines Thyratrons, F i g. 6 a eine gegenüber der Fig. 6 etwas
abgewandelte Löschschaltung und Fig. 7 einen speziellen Aufbau des Spannungsteilers
zur Messung der Stirnsteilheit einer Stoßspannung.
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In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist an den aus zwei praktisch
winkelfreien Widerständen 1, 2 bestehenden ohmschen Teiler parallel zum unteren
Widerstand 2, vorzugsweise über eine Meßleitung 3, die aus zwei gleichen Widerständen
4, 5, einem Meßkondensator 6 und zwei Gleichrichterröhren 7, 8 bestehende Eingangsschaltung
angeschlossen. Die beiden Widerstände 4, 5 sind einander gleich, ihre Summe ist
vorzugsweise gleich dem Wellenwiderstand der Meßleitung 3. Bei positiven Stoßwellen
wird der Meßkondensator 6 über das obere Ventil, z. B.
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Röhre 7, auf die am oberen Widerstand 4 auftretenden Spannungsscheitel
aufgeladen, bei negativen Wellen dagegen über das untere Ventil bzw. Röhre 8 auf
die am unteren Widerstand 5 auftretenden Spannungsscheitel. Durch den Abgleichkondensator
9 parallel zur oberen Röhre 7 wird die durch die Erdkapazität E der beiden Kathoden
und der angeschlos-
senen Leitungen vergrößerte Kathoden - Anoden -Kapazität der
unteren Röhre 8 ausgeglichen. Beim Stoß wird die Kathoden-Anoden-Kapazität der jeweils
gesperrten Röhre mit aufgeladen. Nach dem Verschwinden der Stoßwelle liegen die
Kathoden-Anoden-Kapazitäten beider Röhren, über die Widerstände 4 bzw. 5, zum Meßkondensator
6 parallel. Es ist leicht einzusehen, daß die Ladung und damit die Spannung für
negative und positive Wellen dann gleich sind, wenn die beiden Röhrenkapazitäten
gleich sind.
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Die Zeitkonstante für die Aufladung läßt sich leicht auf Zehntelmikrosekunden
bringen.
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Statt der zwei Gleichrichterröhren 7, 8 kann selbstverständlich auch
eine geeignete Doppeldiode oder eine andere Gleichrichterform Verwendung finden.
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In diesem und in den folgenden Ausführungsbeispielen können die als
ohmsche Widerstände dargestellten Teilerwiderstände 4 und 5 durch Kondensatoren
ersetzt werden, denen je ein Entladewiderstand parallel geschaltet ist. Dieser Entladewiderstand
muß natürlich eine Zeitkonstante ergeben, die gegenüber dem Stoßvorgang wesentlich
größer ist.
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Fig. 2 zeigt den Verlauf der Spannung an verschiedenen Punkten der
Schaltung während eines Stoßes, und zwar a ... die Spannung am oberen Punkt des
Widerstandes 4 bei positiver Welle b . . . die Spannung am oberen Punkt des Widerstandes
5 bei positiver Welle c ... die Spannung am Punkt 10 des Meßkondensators 6 bei positiver
Welle d . . . die Spannung am oberen Punkt des Widerstandes 4 bei negativer Welle
e . . . die Spannung am oberen Punkt des Widerstandes 5 bei negativer Welle f ...
die Spannung am Punkt 10 des Meßkondensators 6 bei negativer Welle Der Spannungsverlauf
am Punkt 10 des Meßkondensators 6 ist also für positive und negative Wellen verschieden,
bis die Welle verschwunden ist. Erfindungsgemäß ist eine nochmalige Umladung des
Kondensators 6 mit Hilfe des Umladewiderstandes 11 und des Umladekondensators 12
vorgesehen. Die Zeitkonstante für die Aufladung des Kondensators 12 ist dabei sehr
groß gegen die Stirndauer des Stoßvorganges, z. B. 1000fach größer, und die Zeitkonstante
für die Umladung ist größer als die Rückenhalbwertszeit der Stoßwelle zu bemessen.
Die erste Bedingung bedeutet, daß der Umladekondensator 12 während der Stirndauer
der Stoßwelle praktisch keine Ladung erhält, daß also nur der Meßkondensator 6 aufgeladen
wird. Die zweite Bedingung besagt, daß die Stoßspannung schneller kleiner wird als
die Spannung am Meßkondensator6, daß also während der Rückendauer der Stoßwelle
keine Ladung über die in Frage kommende Röhre 7 oder 8 mehr auf den Meßkondensator
6 nachfließen kann.
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Unter diesen Bedingungen ist die Spannung am Punkt 10 des Meßkondensators
6 für positive und negative Wellen wohl verschieden, solange die Stoßspannung vorhanden
ist. Nach deren Verschwinden ist sie aber für beide Wellen gleich. Damit wird auch
der Verlauf des Spannungsanstieges am Umladekondensator 12 für die beiden Polaritäten
der Welle etwas verschieden, nicht aber der Endwert.
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Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung ist die Zeitkonstante für
die Umladung
so groß einzustellen, daß die Spannung am Umlade-
kondensator 12 so langsam ansteigt,
daß die Aussteuerung des nachgeschalteten fixierenden Scheitelspannungsmeßgerätes
13 immer leistungslos erfolgt, d. h. daß der Ladestrom des Speicher- oder Fixierkondensators
im Scheitelspannungsmeßgerät nie Werte annehmen darf, denen bei der verwendeten
Röhre positive Gitterspannungen zugeordnet sind.
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Diese Bedingung ist erfüllt, wenn die Zeitkonstante in der Größenordnung
von Millisekunden gewählt wird. Wie die im einzelnen noch später zu erläuternde
Fig. 5 zeigt, wird z. B. bei Verwendung des eingangs schon erwähnten bekannten,
nach Art eines Röhrenvoltmeters ausgebildeten fixierenden Scheitelspannungsmeßgerätes
die bei der Umladung am Umladekondensator 12 gewonnene Spannung dem Gitter einer
Triode 21 zugeführt, in deren Kathodenkreis ein Kondensator 24 liegt, der sich auf
eine Spannung auflädt, welche dem höchsten Scheitelwert der Gitter spannung entspricht,
und diese der Messung dienende Spannung über längere Zeit hält.
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Sollen Stoßspannungen beider Polaritäten getrennt erfaßt werden,
dann müssen Meßkondensator 6, Umladewiderstand 11, Umladekondensator 12 und Scheitelwertmeßgerät
13 doppelt vorhanden sein. Zwei Schaltungsbeispiele zeigen F i g. 3 und 4.
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In F i g. 3 wird die zum Beispiel an einem Ohmschen Teiler 1, 2 abgegriffene
Teilspannung an zwei gleich große, hintereinandergeschaltete Widerstände 4, 5 gelegt,
von denen jeder durch die Hintereinanderschaltung eines Meßkondensators 6 a bzw.
6b und eines Gleichrichters 7 bzw. 8 überbrückt ist, wobei die Gleichrichter im
Gegensinn arbeiten. Es wird abhängig vom Vorzeichen der Stoßspannung jeweils nur
ein Meßkondensator aufgeladen und über den
Umladewiderstand 11 a
bzw. 11 b auf den Umladekondensatorl2a bzw. 12 b umgeladen, derart, daß das eine
Meßgerät 13a bei einer Stoßspannung der einen Polarität eine Steuerspannung im gleichen
Sinne erhält wie das andere Meßgerät 13 b bei einer Stoßspannung der anderen Polarität.
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In F i g. 4 wird die beispielsweise von einem kapazitiven Teiler
1 a, 2 a abgegriffene Teilspannung nur einem Widerstand 4+5 zugeführt, zu dem zwei
Zweige parallel liegen, die je aus der Hintereinanderschaltung eines Meßkondensators
6 a bzw. 6 b und eines Gleichrichters 7 bzw. 8 bestehen, wobei die Gleichrichter
im Gegensinn arbeiten. Die Arbeitsweise entspricht derjenigen der Schaltung nach
der F i g. 3.
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Allerdings liefert die Schaltung nach der Fig. 4 bei sonst ähnlichen
Eigenschaften doppelt so hohe Spannungen am Meßkondensator 6 a bzw. 6 b wie die
Schaltung nach der F i g. 3.
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Wenn beim Auftreffen einer Stoßspannung auf den Teiler 1, 2 der Meßkondensator
6 auf den Scheitelwert der halben bzw. der ganzen Spannung am unteren Teilerwiderstand
2 aufgeladen wird und anschließend die Umladung dieses Kondensators auf den Umladekondensator
12 erfolgt, bleibt nach beendeter Umladung die Spannung an den beiden Kondensatoren
je nach der Güte der Isolation mehr oder weniger konstant. Wird nun am nachgeschalteten,
den Meßwert fixierenden Scheitelwertmeßgerät die Anzeige durch Betätigen der Löschtaste
gelöscht, dann müssen gleichzeitig auch Meß- und Umladekondensator 6, 12 entladen
werden. Der hierzu erforderliche Schaltkontakt wird vorzugsweise mit der Löschtaste
des Meßgerätes gekuppelt.
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Weiter ist es möglich, Meß- und Umladekondensator dadurch zu entladen,
daß die Schaltung des fixierenden Scheitelmeßgerätes für die Löschstellung vorzugsweise
durch geeignete Wahl des Entladewiderstandes 28 (Fig. 5) so bemessen wird, daß während
des »Löschens« Gitterstrom fließt, wodurch dann Meß- und Umladekondensator auch
entladen werden.
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Ferner kann man auch dadurch löschen, daß man mit der Löschtaste
die Anodenspannung unterbricht.
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Dann werden die aufgeladenen Kondensatoren über die nachgeschalteten
Röhren entladen, weil mit der Anodenspannung die negative Gittervorspannung versehwindet
und infolgedessen Gitterstrom fließt.
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Es besteht auch die Möglichkeit, das Gerät für automatische Löschung
einzurichten, was besonders bei Geräten mit schreibender Anzeige von Interesse sein
kann. Die Steuerung der Löscheinrichtung erfolgt dabei vorzugsweise vom Anzeigeteil
des Scheitelwertmeßgerätes. Einige Schaltungsbeispiele sind im folgenden beschrieben.
r i g. 5 und 5 a zeigen zwei sehr einfache Schaltungen die sich z. B. bei Verwendung
eines fixierenden Scheitell.vertmeßgerätes mit Nullpunktskorrektur vorteilhatt anwenden
lassen.
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Die Schaltungen sind aber auch in Verbindung mit anderen Scheitelwertmeßgeräten
anwendbar, sofern diese für den Anzeigekreis eine Nullphlnktkorr.per,-sation enf'allten
die nur im unteren Anzeigebereich einen Strom liefert, bzw. bei welcher der Strom
bei kleinen Ausschlägen stark abnimmt.
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In der Zeichnung sind nur diejenigen Teile des lvießgerätes mit Bezugszeichen
versehen, die zum Verständnis der Erfindung notwendig sind.
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Das Meßgerät weist die Vorröhre 21, die Meßröhre 22 und die Kompensationsröhre
23 auf. Die vom Um-
ladekondensatorl2 abgegriffene Spannung liegt am Gitter der Vorröhre21,
deren Kathode mit dem Fixierkondensator 24 verbunden ist. Infolge des Aufbaus der
Anordnung wird schon bei kleinen Meßwerten der Strom in der Röhre 23 zu Null bzw.
sehr schnell kleiner. Infolgedessen fällt das Relais 25, das zunächst noch aus dem
Kondensator 26 gespeist wird, nach einiger Zeit ab und unterbricht durch seinen
Kontakt 27 die Anodenspannung für die Meßröhre 22 und für die Vorröhre 21, so daß
bei diesen Röhren Gitterstrom fließt, wodurch die an ihren Gittern liegenden Kondensatoren
- Meßkondensator 6, Umladekondensator 12 und Fixierkondensator 24 - entladen werden.
Beim Abschalten des Anodenstromes der Meßröhre 22 wird die Kompensationsröhre 23
wieder stromführend, so daß das Relais 25 wieder. und zwar verzögert anspricht,
die Anodenspannung wieder durchschaltet und das Gerät wieder betriebsbereit macht.
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Die Ansprechverzögerung des Relais 25 ist geringer als seine Abfallverzögerung,
da während der Zeit. in der die Meßröhre 22 stromlos ist, in der Kompensationsröhre
23 wegen der verringerten negativen Gittervorspannung ein größerer Anodenstrom fließt.
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Statt den Anodenstrom zu unterbrechen, kann mit dem Kontakt 27 (i
des Relais 25 auch ein Widerstand 28 zum Fixierkondensator 24 parallel geschaltet
werden.
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F i g. 6 und 6 a zeigen zwei Schaltungsbeispiele für eine automatische
Löschschaltung mit einem Thyratron. Das Gitter des Thyratrons 31 wird entweder über
einen relativ hohen Widerstand 32 an die Kathode der Meßröhre 22 (F i g. 5) oder
über einen kleinen Kondensator 32a an den Umladekondensator 1-2 (Fig.5) oder auch
an den Meßkondensator 6 (Fig. 5) angeschlossen. Beim Ansteigen der Spannung an der
Kathode der Meßröhre 22 (F i g. 5). also beim Ansteigen des Meßstromes bzw. beim
Eintreffen eines Impulses vom Umladekondensator 12 oder Meßkondensator 6 her wird
das Thyratron 31 gezündet. Es fließt ein Anodenstrom, der den Kondensator 34 über
den Widerstand 35 langsam auflädt. bis die Glimmlampe 36 zündet und das Relais 37
anspricht. Durch den Widerstand 33 kann der Anodenstrom des Thyratrons 31, falls
erforderlich zusätzlich beeinflußt werden.
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Der Kontakt 38 des Relais 37 wird wieder in gleicher Weise geschaltet
wie in den vorhergehenden Beispielen (Fig. 5 und 5 a). Allerdings muß auch der Anodenkreis
des Thyratrons 31 zu seiner Löschung mit unterbrochen werden. Daher ist für den
Fall, daß mit dem Relaiskontakt 38 nicht der Anodenkreis für Vorröhre 21 und Ießröhre
22 (F i g. 5) unterbrochen wird, sondern ein Widerstand 28 parallel zum Fixierkondensator
24 gelegt wird. ein zweiter Kontakt erförderlich welcher den Anodenkreis des Thyratrons
31 unterbricht. Bei der Steuerung des Thyratrons 31 mit Gleidspannung vom Meßkreis
aus kann es im Anodenkreis auch mit Wedsdspannung betrieben werden. Dann braucht
der Kontakt 38 des Relais 37 genau wie bei den Schaltungsbeispielen der Fig. 5 und
Sa nur die Anodenspannung von der Vorröhre 21 und der Meßröhre 22 abzutrennen oder
den Widerstand 25 parallel zum Fixierkondensator 24 zu legen. Das Thyratron 31 erlischt
nämlich jedesmal bei der negativen Halbwelle der Netzspannung und zündet bei der
positiven nur so lange wieder, als die steuernde Gleichspannung vom Meßkreis her
vorhanden
ist. Bei Steuerung des Thyratrons 31 mit Impulsen vom
Umladekondensator 12 ist dieses Verfahren allerdings nicht ohne weiteres möglich,
da der Steuerimpuls dann eintreffen könnte, während die Anodenspannung negativ oder
nicht ausreichend positiv ist.
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Die Ansprechverzögerung des Relais 37 wird im wesentlichen durch
die Aufladezeitkonstante für den Kondensator 34 und die Ansprechspannung der Glimmlampe
36, die Abfallverzögerung dagegen durch den Kondensator 39 bestimmt.
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Es besteht des weiteren auch noch die Möglichkeit, parallel zum Umladekondensator
12 einen hohen Widerstand 14 vorzusehen (F i g. 5), der so bemessen wird, daß die
Zeitkonstante für die Entladung von Meßkondensator 6 plus Umladekondensator 12 groß
wird gegen die Zeitkonstante der Umladung von Meßkondensator 6 auf Umladekondensator
12. Wählt man z. B. die Zeitkonstante für die Aufladung des Meßkondensators 6 in
der Größenordnung zehntel Mikrosekunden und die Zeitkonstante für die Umladung in
der Größenordnung zehntel Millisekunden, dann kann man die Zeitkonstante für die
Entladung in der Größenordnung zehntel Sekunden wählen.
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Nach etwa einer Sekunde wird dann ein neuer Stoß schon richtig erfaßt
und auch richtig angezeigt, wenn -das Scheitelwertmeßgerät inzwischen gelöscht wurde
oder bei noch nicht gelöschter Anzeige der neue Meßwert größer ist als der voraufgegangene.
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Insbesondere bei der letztbeschriebenen Anordnung, bei welcher die
Entladung von Meßkondensator 6 und Umladekondensator 12 durch den Parallelwiderstand
14 zum Umladekondensator 12 besorgt wird, kann es, vorzugsweise bei Geräten mit
schreibender Anzeige, günstig sein, wenn man das Scheitelwertmeßgerät nicht im eigentlichen
Sinne fixierend auslegt, d. h., daß die Anzeige über längere Zeit praktisch unverändert
bleibt, sondern durch festes Parallelschalten eines Widerstandes 28 a (Fig.5) zu
dem für das Fixieren zuständigen Kondensator 24 die Zeitkonstante für die Entladung
dieses Kondensators und damit für das Verschwinden der Anzeige so einstellt, daß
der Ausschlag des -(schreibenden) Instrumentes gerade noch mit der gewünschten Genauigkeit
ausschlägt. Läßt man z. B. für den Spannungsabfall am Kondensator während des Ausschlagens
des Instrumentes 5 bis 100/o zu und beträgt die Einstellzeit des Anzeigegerätes
z. B. 2 Sekunden, dann würde eine Zeitkonstante von 40 bis 20 Sekunden erforderlich
sein, was z. B. bei einem Kondensator von 0,1 FF einen Widerstand von 400 bis 200
MOhm bedingt. Ein Anzeigefehler von 5 bis 10 O/o ist aber in vielen Fällen, z. B.
bei der Registrierung von Stoßspannungen im Netz, ohne weiteres zulässig.
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Nötigenfalls könnte er sogar eingeeicht werden.
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Obwohl alle Schaltungsbeispiele für die Löschung -des fixierten Meßwertes
in Verbindung mit einem bestimmten fixierenden Scheitelwertmeßgerät dargestellt
sind, lassen sich auch andere Scheitelwertmeßgeräte sinngemäß anwenden, die, um
für die Meßanordnung gemäß der Erfindung brauchbar zu sein, folgende oben bereits
angegebene Eigenschaften haben sollen.
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1. Leistungslose Aussteuerbarkeit mit einem Impuls von Zehntel-Millisekunden-Stirndauer,
2. fixierende Anzeige und 3. gegebenenfalls Aussteuerung in wenigen Millisekunden.
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Mit der Anordnung gemäß der Erfindung können nicht nur Stoßspannungen
gemessen werden, sondern auch andere Größen, z. B. die Stirnsteilheit, wenn diese
zunächst durch eine Spannung nachgebildet wird. Die Stirnsteilheit kann man z. B.
der Messung zugängig machen, wenn man nach F i g. 7 einen Teiler aus Hochspannungskondensator
1 c (z. B. Belastungskondensator der Stoßanlage) und winkelfreiem Widerstand 2 c
zusammenstellt. Die an diesem Widerstand entstehende Spannung ist dem Ladestrom
des Hochspannungskondensators und damit der Spannungsänderung der Stoßwelle proportional.
Verwendet man eine Meßanordnung nach F i g. 3 oder 4 mit zwei Anzeigegeräten, kann
man größte Steilheit von Stirn und Rücken gleichzeitig messen, da diese entgegengesetzte
Vorzeichen haben. Gegebenenfalls kann der Widerstand 2c auch mit den Widerständen
4, 5 des Stoßspannungsumformers identisch sein.
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Während bei der Bestimmung der Stirnsteilheit der Hochspannungskondensator
1 c und der Meßwiderstand 2 c möglichst winkelfrei sein müssen, kann man bei den
Teilern zur Messung von Spannungen neben rein ohmschen oder kapazitiven Teilern
auch gemischte Teiler (ohmsch und kapazitiv) verwenden. Es empfiehlt sich aber,
daß die beiden Teilerelemente sich bei den steilsten in Frage kommenden Wellen auch
bezüglich ihrer Fehlwinkel gleich verhalten.