DE1516244A1

DE1516244A1 - Ohmic voltage divider for high voltages and frequencies

Info

Publication number: DE1516244A1
Application number: DE19651516244
Authority: DE
Inventors: Peche Dr-Ing Dipl-Ing Gerhard
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-03-11
Filing date: 1965-03-11
Publication date: 1969-05-22

Description

Ohmscher Spannungsteiler für hohe Spannungen und Frequenzen. Ohmic voltage divider for high voltages and frequencies.

Zur Beobachtung des seitlichen Verlaufs hoher Spannungen, z.B. in der Größenordnung von 100 kV, die eine Gleichspannungskomponente enthalten, ist ein ohmscher Spannungsteiler erforderlich, der die Spannung auf die zulässige Bingangsspannung eines Kathodenstrahloszillographen, die üblicherweise in der Größenordnung von 100 V liegt, amplituden- und phasengetreu herabsetzt. Diese Aufgabe liegt beispielsweise bei Hochspannungs-Stromrichtergefä#en vor, bei denen die Spannungen an der Anode und den Zwischengittern untersucht werden sollen. Die Üfbertragungseigenschaften eines Spannungsteilers für diesen Zweck müssen bif zu einer Frequenz von 1 MHz nach Amplitude und Phasenwinkel einwandfrei sein Bei einer so hohen Frequenz können die Induk@ivitäten der üblicherweise verrendeten stabförmigen ohmschen Viderstände nicht mehr vernachlässigt werden; es ist daher erforderlich, diese Induktivitäten durch parallel geschaltetc I'apazitäten zu kompensieren. Au#erdem soll der Spannung steiler unempfindlich gegen äußere elektrische Störfelder sein.To observe the lateral course of high stresses, e.g. in of the order of 100 kV, which contain a DC voltage component an ohmic voltage divider is required to adjust the voltage to the permissible input voltage a cathode ray oscilloscope, which is usually on the order of 100 V lies, reduced in accordance with the amplitude and phase. This task is for example in high-voltage converter vessels where the voltages at the anode and the intermediate grids are to be examined. The transmission properties a voltage divider for this purpose must bif to a frequency of 1 MHz according to The amplitude and phase angle are perfect. At such a high frequency, the Induc @ ivities of the rod-shaped ohmic resistors, which are usually used, do not more neglected; it is therefore necessary to pass these inductors through connected in parallel to compensate for capacities. In addition, the tension should be steeper be insensitive to external electrical interference fields.

Uie erfindung bezieht sich auf einen ohmschen Spannungsteiler für hohe Spanunen und Frequenzen mit Parallelkapazitäten zur Kompensierung der Induktivität der ohmschen Widerstände. Sie besteht darin, daß der auf Erdpotential liegende Kondensatorbelag die übrigen Kondensatorbeläge und die Widerstände urnhüllt und damit gleichzeitig abschirmt, Sie erfindung ermöglicht e£, den Spannungsteiler ohne zusätzlichen Aufwand gegen iinstreuungen äußerer elektrischer Störfelder einwandfrei zu schützen.Uie invention relates to an ohmic voltage divider for high voltages and frequencies with parallel capacitances to compensate for inductance ohmic resistances. It consists in the fact that the capacitor plate lying on earth potential the remaining capacitor plates and the resistors are enveloped and thus at the same time shielding, you invention enables e £, the voltage divider without additional effort to properly protect against the interference of external electrical interference fields.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Widerstände und ein Metallrohr, das den auf hohem Potential ligenden Kondensatorbelag bildet, in einem Isolierstoffrohr angeordnet, auf dessen Außenseite der auf Zwischenpotential und der auf Erdpotential liegende Kondensatorbelag unter Zwischenfügun einer Isolierschicht aufgewickelt sind. Es ist vorteilhaft, die Isolierstoffrohr zur Kühlung der Widerstände mit einem Öl zu ft-i len. Bei Verwendung der üblichen Kohleschichtwiderstände hat sie gezeigt, daß für diesen Zweck Öle, die aromatische Komponenten enthalten, wie z.3. normales Transformatoröl, weniger geeignet sind, da diese Öle die Widerstandsschicht, sofern die Schutzlackierung der Widerstände nicht ganz geschlossen ist, angreifen.According to a preferred embodiment of the invention, the resistors are and a metal tube that forms the capacitor plate, which is ligated at high potential, arranged in an insulating tube, on the outside of which is at intermediate potential and the capacitor plate, which is at ground potential, with an insulating layer in between are wound up. It is advantageous to use the insulating tube to cool the resistors with an oil to ft-i len. When using the usual carbon film resistors she demonstrated that for this purpose oils contain aromatic components included, such as 3. normal transformer oil, are less suitable as these oils the resistance layer, if the protective coating of the resistors is not completely closed is to attack.

Vorzugsweise wird daher ein aliphatisches 01, d.h. ein Paraffinöl, verwendet.It is therefore preferable to use an aliphatic oil, i.e. a paraffin oil, used.

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Spannungsteilers nach der Erfindung dargestellt; Figur 2 zeigt das Schaltbild dieses Spannungsteilers.In Figure 1 is an embodiment of a voltage divider according to the invention shown; Figure 2 shows the circuit diagram of this voltage divider.

In Figur 1 ist mit 1 ein Isolierstoffrohr, z. B. aus Hartpapier, bezeichnet. In der Achse des Rohres 1 ist ein Kupferrohr 2 angeoxdLet, dessen oberes sunde 3 den hochspannungsseitigen Anschluß des Spannungsteilers bildet. Das Kupferrohr 2 endet bei 2a; an diese Stelle ist ein Isolierstoffstab 4 in das Roher 2 eingeführt, der die mechanische Halterung der Widerstände des Spannungsteilers übernimmt. Die Widerstände sind mit 5 bezeichnet ; es sind jeweils vicr Widerstände zwischen je zwei Metallplatten 6 parallel geschaltet. Jeder Widerstand 5 kann beispielsweise einen Widerstandsbetrag von 20 M# haben; der Widerstandsbetrag einer Widerstandsgruppe ist dann 5 M# . Die Metallscheiben 6 sind am Umfang zur Verringerung der Feldstärke mit Wülsten 6a versehen.In Figure 1, 1 is an insulating tube, for. B. made of hard paper, referred to. In the axis of the tube 1, a copper tube 2 is anoxed, the upper end of which 3 forms the high-voltage side connection of the voltage divider. The copper pipe 2 ends at 2a; at this point an insulating rod 4 is inserted into the tube 2, which takes over the mechanical support of the resistors of the voltage divider. the Resistors are denoted by 5; there are always vicr resistances between each two metal plates 6 connected in parallel. Each resistor 5 can, for example have an amount of resistance of 20 M #; the amount of resistance of a resistance group is then 5 M #. The metal disks 6 are on the circumference to reduce the field strength provided with beads 6a.

Zur Halterung der Metallscheiben 6 auf dem Isolierstab 4 dienen Distanzrohre, die auf den Stab 4 aufgeschoben sind; von diesen Distanzrohren sind die Rohre 7 metallisch, während die Rohre 8 aus Isolierstoff bestehen.Spacer tubes are used to hold the metal disks 6 on the insulating rod 4, which are pushed onto the rod 4; of these spacer tubes are the tubes 7 metallic, while the tubes 8 are made of insulating material.

Am unteren Ende der Widerstandssäule schließt sich an den Isolierstab 4 ein Metallrohr 9 an, das in einem metallischen Flansch 10 befestigt ist; der Flansch 10 ruht seinerseits in einer isolierenden Zwischenwand 11. Der Flansch 10 führt das Zwischenpotential des Spannungsteilers; dieses Potential ist durch den zentralen Leiter 12 einer abgeschirmten Leitung 13 durch den metallischen Sockel 14 nach außen geführt.The insulating rod connects to the lower end of the resistance column 4 a metal pipe 9 fixed in a metal flange 10; the flange 10 in turn rests in an insulating partition 11. The flange 10 leads the intermediate potential of the voltage divider; this potential is through the central Conductor 12 of a shielded line 13 through the metallic base 14 to the outside guided.

Der obere Widerstandsabschnitt des Spannungsteilers wird durch die Widerstände 5 gebildet; bei den angegebenen Werten der Einzelwiderstände beträgt der Widerstand zwischen dem Anschluß 3 und dem Flansch 10 50 S? . Der untere Widerstandaabsehnitt des Spannungsteilers wird durch den Widerstand 15 gebildet, der einen Widerstandsbetrag von 50 k# aufweist und einerseits an den Flansch 10, andererseits an den Socke'l 14 angeschlossen ist. Das unterc Potential des Widerstandes 15 ist an die Abschirrnung 16 des Leiters 13 angeschlossen.The upper resistor section of the voltage divider is determined by the Resistors 5 formed; at the specified values of the individual resistances is the resistance between terminal 3 and flange 10 50 S? . The lower resistance section of the voltage divider is formed by the resistor 15, which has a resistance amount of 50 k # and on the one hand to the flange 10, on the other hand to the Socke'l 14 is connected. The lower potential of the resistor 15 is at the shield 16 of the conductor 13 connected.

In dem Isolierstoffrohr 1 ist ferner ein metallisches, glockenförmiges Rohr 17 angeordnet, das auf hohem Potential liegt. Oberhalb der Zwischenwand 11 ist das ohr 1 mit Paraffinöl 18 gefüllt.In the insulating tube 1 is also a metallic, bell-shaped Arranged tube 17, which is at high potential. Above the partition wall 11 the ear 1 is filled with paraffin oil 18.

Über dem Ölspiegel 18a ist ein Raum 19 freigelassen, der einen Volumauegleich des Öles 18 ermöglicht.A space 19 is left free above the oil level 18a, which has the same volume of the oil 18 allows.

Auf die Außenseite des Rohres fl sind drei Schichten gewickelt, und zwar eine metallische Folie 20, eine Isolierstoffolie 21 und eine weitere metallische Folie 22. Die Dicken dieser Folien sind der Deutlichkeit halber übertrieben gezeichnet. Die Metallfolie 20 ist durch den Leiter 23 mit dem Flansch 10 verbunden; @@@ bildet zusammen mit dem Metallrohr 17 den hochspannungsseitigen Kompensierungs-Kondensator, dessen Dielektrikum durch das Öl 18 und das Isolierstoffrohr 1 gegeben ist. Die Metallfolic 22 ist elektrisch mit- dem metallischen Sockel 14 verbunden; sie bildet zusammen mit der Folie 20 den niederspannungaseitigen Kondensator, dessen Dielektrikum durch die Isolierstoffolie 2 gegeben ist. Wie ferner aus der Figur ersichtlich ist, bildet die auf Srdpotential liegende Folie 22 eine Abschirmung für die übrigen Elemente des Spannungsteilers gegen Einstreuung äußerer elektrischer Felder.On the outside of the tube fl, three layers are wrapped, and a metallic foil 20, an insulating foil 21 and a further metallic one Slide 22. The thicknesses of these films are exaggerated for the sake of clarity. The metal foil 20 is connected to the flange 10 by the conductor 23; @@@ forms together with the metal tube 17 the high-voltage compensation capacitor, the dielectric of which is given by the oil 18 and the insulating tube 1. the Metallic foil 22 is electrically connected to metallic base 14; she educates together with the film 20, the low-voltage capacitor, its dielectric is given by the insulating film 2. As can also be seen from the figure, the foil 22, which is at ground potential, forms a screen for the other elements of the voltage divider against the interference of external electric fields.

Die Metallfolie 22 ist an ihrem oberen Ende zur Verminderung der Feldstärke durch ein ringförmiges metallisches Rohr 2ß verstärkt. Der Abstand zwischen dem Anschluß 3 und dem Ringrohr 24 ist so groß gewählt, daß die Oberflächenisolation des Isolierstoffrohres 1 für die gesamte am Spannungsteiler liegende Hochspannung ausreicht.The metal foil 22 is at its upper end to reduce the field strength reinforced by an annular metallic tube 2ß. The distance between the Connection 3 and the ring tube 24 is chosen so large that the surface insulation of the insulating tube 1 for the entire high voltage applied to the voltage divider sufficient.

Da die Kapazitäten der Kompensierungs-Kondensatoren 17/20 einerseits, 20/22 andererseits im wesentlichen durch die Bauform der Anordnung gegeben sind, ist im allgemeinen noch ein Abgleich des Spannungsteilrs erforderlich. Hierzu ist im Sokkcl 4 ein weiterer Kondensator 25 vorgesehen, der elektrisch zwischen dem Plansch 10 und dem Sockel 14 liegt. Die Kapazität des Kondensators 25 kann experimentell mit Hilfe eines Rechteckgenerators und eines Zweistrahl-Oszillographen bestimmt werden, wobei die an 3 und 16 angeschlossene Rechteckspannung den einen Strahl steuert, während die zwischen 12 und 16 abgenommene Teilspannung nach entsprechender Verstärkung den zweiten Strahl auslenkt. Der Kondensator 25 wird dann so variiert, daß die beiden Spannungsbilder übereinstimmen.Since the capacities of the compensation capacitors 17/20 on the one hand, 20/22, on the other hand, are essentially given by the design of the arrangement, an adjustment of the voltage divider is generally necessary. This is Another capacitor 25 is provided in the socket 4, which is electrically connected between the Splash 10 and the base 14 is located. The capacitance of the capacitor 25 can be experimental determined with the help of a square wave generator and a two-beam oscillograph will, where the square wave voltage connected to 3 and 16 denotes the controls a beam, while the partial voltage taken between 12 and 16 after corresponding gain deflects the second beam. The capacitor 25 becomes then varied so that the two tension patterns match.

In Figur 2 ist das Schaltbild des Spannungsteilers nach Figur 1 wiedergegeben, wobei die Bezugszeichen die gleichen sind die in Figur 1. 3 Ansprüche 2 FigurenIn Figure 2, the circuit diagram of the voltage divider according to Figure 1 is reproduced, wherein the reference numerals are the same as in Figure 1. 3 claims 2 figures

Claims

Claims 1.) Ohmic voltage divider for high voltages and frequencies with parallel capacitances to compensate for the inductance of the ohmach Resistors, characterized in that the capacitor plate which is at ground potential envelops the remaining capacitor plates and the resistors and thus at the same time shields.

2.) Voltage divider according to claim 1, characterized in that the Resistors and a metal tube, which is the capacitor plate lying on i-ioilem potential forms, are arranged in an insulating tube, on the outside of the Intermediate potential and the capacitor plate lying on earth potential with interposition an insulating layer are wound.

3e) voltage divider according to claim 2, characterized in that the Insulating tube is filled with an aliphatic oil.