DE333786C

DE333786C - Elektrostatisches Voltmeter

Info

Publication number: DE333786C
Application number: DE1920333786D
Authority: DE
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1920-03-25
Filing date: 1920-03-25
Publication date: 1921-03-03

Description

Elektrostatisches Voltmeter. Die elektrostatische Kraft p zwischen zwei Körpern mit der Potentialdifferenz Y ist bekanntlich proportional dem Quadrat dieser Potentialdifferenz: p == M v2, wo m eine Konstante bedeutet. m - ist jedoch nur konstant für eine bestimmte relative Lage der beiden Körper. Ist die relative Lage der Körper veränderlich, so wird p = f(L) V', (2) wo f (L) die Funktion der Lage bedeute.
In der Figur sind Körper i und 2 dargestellt, zwischen welchen die Potentialdifferenz Y bestehe. Es ist i ein drahtförmiger Körper, der an einer Achse 4 um den Punkt o drehbar befestigt ist. 2 ist ein aus zwei elektrisch verbundenen Platten bestehender kammerförmiger Körper. I Und 2 sind gegeneinander elektrisch isoliert.
Die zwischen i und 2 wirkende elektrostatische Kraft p ist direkt abhängig von der freien Länge r des Körpers i, so daß in Gleichung (z) f (L) = n r gesetzt werden kann, wo n wieder eine Konstante bedeutet. Wählt man als Begrenzung 3 der Platten eine hyperbolische Spirale mit dem Drehpunkt o als Ursprung, der Länge r als Leitstrahl und den Winkel cp als Polarwinkel,' so ist be-Unntlich damit wird die Funktion der Lage f (L) = n Dies in Gleichung (2) gibt Bringt man in bekannter Weise auf der Achse 4 eine Spiralfeder als Richtkraft an, so ist bei einer Drehung dieser Achse 4 um den Winkel rp die Richtkraft k am Körper i k = Ccp, (5) wo c eine Konstante bedeutet. Kommt der Körper i bei irgendeiner Spannung V in Ruhe, so ist und aus den Gleichungen (4) und (5) ergibt sich: d. h. der Ausschlagswinkel q) des Körpers i ist proportional der Spannung V. Wird der Körper i, wie es in der Figur dargestellt ist, als Instrumentzeiger über einer Skala 5 ausgebildet, so ergibt die Anordnung ein sehr einfaches elektrostatisches Voltmeter mit einer dem Ausschlagswinkel proportionalen Spannungsteilung.
Bei der praktischen Ausbildung ist dieser theoretische Fall der vollkommen proportionalen Spannungsteilung nur angenähert erreichbar. Für cp = o müßte nach Gleichung (3) ro = oo werden. Es ist jedoch mit einem mechanisch ausführbaren endlichen -rl eine Instrumentskala zu erreichen, die von etwa 3 bis j:oo Prozent des Zeigerendausschlages einen praktisch gleichmäßigen Verlauf aufweist Hierzu weicht die günstigste Form der Kurve 3 etwas ab von der theoretischen hyperbolischen Spirale.
Diese Erfindung ermöglicht den Bau eines sehr vorteilhaften elektrostatischen Voltmeters. Außer der erwähnten Proportionalität der Skalenteilung sind die Richtkräfte im Verhältnis zur Massenträgheit des bewegten Körpers sehr groß.
In gewissen Fällen ist es erwünscht die Instrumentskala zu verzerren, z. B. an der Hauptgebrauchsstelle zu erweitern. Dies hat man durch Änderung der Form der Kurve 3 in weiten Grenzen in der Hand.
Für kleine Spannungen wird man mehrere Körper i und 2 in achsialer Richtung übereinander anordnen nach Art der bekannten Kultizellularvoltmeter. Man wird dann nur -,inen Körper i als Zeiger ausbIlden ' oder letzteren separat auf die Achse setzen. Der gerade gezeichnete Körper i könnte auch krumm sein. Es müßte dann die Kurve 3 eine andere Form erhalten, derart, daß die geometrischen Entfernunken zwischen i und 3 wieder den vorstehenden Darstellungen entsprechen.

Claims

PATF,NT-ANspR-ücH.t: i. Elektrostatisches Voltmeter, dadurch. gekennzeichnet, daß ein beweglicher drahtförmiger Körper (i) in einen feststehenden kammeraxtigen Körper (2) durch elektrostatische Kräfte hineingezogen wird. q- Elektrostatisches Voltmeter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungslinie (3) der Kammer (2) an der dem beweglichen Körper zugewandten Seite als hyperbolische Spirale ausgebildet ist, um solcherart eine nahezu gleichmäßige Spannungsteilung der Instrumentskala zu erhalten. 3. Elektrostatisches Voltmeter nach Anspruch i: und z, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erweiterung der Skalenteilung an Gebrauchsstellen die Begrenzungskurve eine von der hyperbolischen Spirale abweichende Form erhält. 4. ElektrostatischesVoltmeter nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der drahtförmige Körper (i) gleich' zeitig als Instrumentzeiger ausgebildet wird.