DE309622A

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Description

Für die Messung sehr hoher Spannungen hat man elektrostatische Voltmeter gebaut, deren Innenraum zur Erhöhung der Isolationsfestigkeit mit komprimierten Gasen erfüllt wird.

Bei der vorliegenden Erfindung werden ebenfalls komprimierte Gase als Isoliermittel verwendet. In Fig. ι ist ι und 2 ein für hohen Innendruck eingerichtetes Gehäuse mit

ίο seinem Deckel, 3 und 4 ein beweglicher und fester Belag des schematisch dargestellten Meßsystems mit seinem Zeiger S, der über einer Skala 6 spielt und durch eine Einschauöffnung 7 sichtbar ist. Die Zuführung der

iS Spannung in das Innere des Gehäuses erfolgt über einen Bolzen 8 des dargestellten Isolators.

Der Innenraum des Durchführungsisolators steht durch einen Kanal 9 in direkter Verbindung mit dem Innenraum des Meßinstrumentes, so daß bei der Füllung des letzteren sich auch der erstere mit kompri-

■_v mierten Gasen füllt. Durch diese Maßnahme kommt auch dem Durchführungsisolator die hohe Isolation des komprimierten Gases zu gute. -

Der Instrumentzeiger 5 ist ganz nahe an die Einschauöffnung gelegt, was nur dadurch möglich wurde, . daß das ganze bewegliche System mit dem Metallgehäuse direkt verbunden ist und somit dessen Potential besitzt. Ferner wird durch die Ausbildung der Skala 6 als Metallscheibe das elektrische Feld von der Einschauöffnung "und dem dort riotwendigen Deckglas sicher ferngehalten.

Die in Fig. 1 angedeutete Lösung wird allerdings, manchen Ansprüchen' auf technische Brauchbarkeit noch nicht genügen. Die geringe Einsichtsöffnung·? erfordert eine Beobachtung aus nächster Nähe, was beim Vorhandensein besonders hoher Spannungen immerhin bedenklich bleibt. Auch ist eine völlige dauernde Abdichtung des unter hohem Druck stehenden Raumes erschwert, sobald das metallische Gehäuse durch nichtmetallische 'Wände unterbrochen' ist. Man müßte solchen Fällen den Luftdruck häufiger

unter Umständen
der erforderlichen

durch Höhe

nachprüfen und

Nachpumpen auf

halten. ■'·,-. 5<>

Die Erfindung erhält eine weitere Vervollkommnung gemäß Fig. 2, wobei nämlich der Apparat in zwei Kammern zerlegt ist, eine Hochdruckkammer für das elektrisch wirk- ■ same System und eine unter gewöhnlichem Atmosphärendruck stehende Kammer für das Zeigersystem. Es erfordert diese Trennung alsdann "die. Stellungsübertragung des gewöhnlichen Systems auf den Zeiger.

Diese Aufgabe ist bei dem in Fig. 2 sehematisch dargestellten Ausführungsbeispiel in vollkommener Weise gelöst. Der bewegliche >. Meßbelag 3 ist auf einer Achse ro, die einen Magneten 11 trägt, befestigt! Dieser Magnet ist in. einer möglichst dünnwandigen röhrenförmigen Ausbuchtung 12 des druckfesten Gehäuses 13' untergebracht. Außer _r halb des druckfesten Gehäuses 13 ist auf einer Achse 16 der Zeiger 5 über der Skala 6 spielend gelagert. Die Kupplung der Achse 16

mit der Achse io erfolgt durch einen zweiten Magneten 15, der den Magneten 11 an seinen Polen festhält. Diese magnetische Kupplung sichert nicht nur eine vollkommene elekirische Abdichtung des Zeigerraumes gegen den Hochspännungsmeßraum, sondern ermöglicht es auch, den Zeigerraum mit seiner notwendigen Glasscheibe auf normalen Atmosphärendruck zu halten.

Von den Körpern 11 und 15 braucht nur einer ein Magnet zu sein, während der andere als Weicheisenkörper-den magnetischen Kreis schließt.' Der Körper 11 wird z. B. vorteilhaft als elliptische Eisenscheibe ausgebildet.

Die Verbindungslinie der Pole des Magneten 15 wird sich dann immer in die Großachse der Ellipse stellen, auch wenn durch eine stoßweise Bewegung des Meßsystems diese Stellung für kurze Zeit verloren gehen sollte. ■ Die Ausführung dieser magnetischen Kupplung (sie könnte auch elektromagnetisch sein) scheint auf den ersten Blick an dem großen Gewicht der zu bewegenden Eisenteile zu scheitern. Da jedoch die Kraft elektrostatischer Voltmeter mit der zweiten Potenz der Spannung wächst, kommt man schon bei einigen 10 Kilowatt auf Kräfte, die zur sicheren Bewegung der Teile 11 und 15 vollständig ausreichen.

Da das magnetische Feld.der Kupplung die Metallröhre 12 durchsetzt, wird durch Wirbelstrombildung in der letzteren eine starke Dämpfung der bewegten Teile bewirkt, zumal, wenn die Röhre 12 aus Kupfer besteht.

Für die Beanspruchung des Isoliermittels ist der Maximalwert der angelegten Spannung, für das wirksame Drehmoment ihr Effektivwert maßgebend. Ist der' Maximal-¹ wert groß gegen den Effektivwert (z. B. Sekundärspannung eines Induktoriums), so erhält man bei voller Ausnutzung der Isolierfestigkeit bei der beschriebenen Anordnung ein normales Drehmoment. Dieses überschreitet jedoch unter denselben Isolations-Verhältnissen weit das für Meßinstrumente übliche Maß, wenn die angelegte Spannung einen sinusförmigen Verlauf hat, d. h. wenn hr Effektivwert sich nur um ]/2 von dem Maximalwert unterscheidet. Es wird daher.

notwendig, die Spannung zu unterteilen.

Diese Unterteilung der Spannung, die selbstverständlich auch durch die Isolationsfrage gegeben sein kann, erfolgt in bekannter Weise durch einen Kondensator. Von außerordentlichem Vorteil ist es, diesen Kondensator in das mit komprimiertem Gas erfüllte Instrumentgehäuse einzubauen (nicht dargestellt)¹. Einmal bringt komprimiertes Gas als Dielektrikum des Vorschaltkondensators so gut wie keine dielektrischen Verluste, was, die vollständige Unabhängigkeit der Anordnung von Frequenz und Kurvenform der angelegten Spannung mit sich bringt. Ferner kann bei einem, derart eingebauten Kondensator keine Abstrahlung erfolgen, die nicht schon bei der Eichung berücksichtigt werden kann.

Bei elektrostatischen Voltmetern macht man die Beobachtung, daß die beweglichen Teile, auch wenn sie sich scheinbar nicht in einem elektrischen Feld befinden, unter Span-· nung strahlen. Eine sehr deutliche Folge dieser Erscheinung . ist die frühzeitige Zerstörung aller Achsenspitzen und Lagersteine, die auch eintritt, wenn eine Spiralfeder oder ein Silberband die metallische Steinpfanne mit der Achse mit geringem Ohmschen Widerstand elektrisch verbindet. Der Grund dieser Zerstörung sind oscillatorische Entladungen hoher Frequenz, wie sie in allen mit Kapazität behafteten Wechselstromkreisen auftreten, und die über die-Achsenspitze durch den Stein mit seiner Jiohen Dielektrizitätskonstante nach der Steinpfanne einen bequemeren Ausgleich finden wie über die mit Induktion behafteten Spiralfedern oder Zuleitungsbänder. Je höher die Spannung, desto heftiger und häufiger sind diese Erscheinungen.

Gemäß der Erfindung wird diesem Übelstand durch einen oder mehrere kapazitive Verbindungen von hoher Leitfähigkeit. zwischen Systemachse und Gestell abgeholfen. In Fig. 3 ist 10 die Systemachse, auf der sich eine Metallscheibe 17 befindet, der möglichst ⁹S nahe eine zweite Metallscheibe 18 gegenübersteht. Letztere befindet sich direkt auf dem Lagerbock 19 oder ist durch möglichst kurze Verbindungen mit diesem verbunden. Der Lagerstein ist also durch einen Kondensator überbrückt, der die Systembewegung weder beeinflußt noch hemmt.

Claims

Patent-An Sprüche:

ι. Elektrostatisches Voltmeter für hohe Spannungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des DurchführungSr isolators mit dem Innenraum des Instrumentgehäuses durch Kanäle o. dgl. in Verbindung steht, zum Zwecke, an die elektrisch hoch beanspruchte Durchführungsstelle die den Innenraum des Instrumentes erfüllenden komprimierten Gase zu leiten.
2. Elektrostatisches Voltmeter mit Teilung des Innenraumes des Instrumentengehäuses in zwei Kammern nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplung (11,15) zwischen dem in der Hochdruckkammer befindlichen Meßsystem (3, 10) und einem außerhalb der-

selben befindlichen Zeigersystem (5, 16) durch eine geeignet ausgebildete Stelle (12). des druckfesten Gehäuses (13) hindurch auf magnetischem Wege erfolgt.
3. Elektrostatisches Voltmeter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle (12) des druckfesten Gehäuses (13), durch die das magnetische Kupplungsfeld hindurchtritt, aus Metall von hoher galvanischer Leitfähigkeit hergestellt wird, zum Zwecke, eine kräftige Wirbelstromdämpfung der bewegten Teile zu bewirken.
- 4. Elektrostatisches Voltmeter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch elliptische Form des Eisenstückes (11) ein" vollständiges'und dauerndes Abreißen der magnetischen Kupplung (11, 15) zwischen Meß- und Anzeigesystem bei stoßweiser Bewegung des ersteren vermieden wird. ..■>..
5. Elektrostatisches Voltmeter nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Meßkondensatoren unmittelbar in das unter hohem Gasdruck stehende Instrumentgehäuse (13) eingebaut sind.
6. Elektrostatisches Voltmeter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem festen Systemgestell und dem beweglichen System eine die Bewegung des letzteren nicht hemmende kapazitive Verbindung hergestellt wird, welche für oscillierende Entladungen eine sichere Überbrückung der Achsenspitzen, Lagersteine und anderer empfindlicher Teile darstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.