Anordnung zum messen hoher Spannungen. Es ist bekannt, den Meßbereich
eines elektrostatischen Spannungszeigers dadurch. zu erweitern, daß vor diesen ein
Kondensator geschaltet wird; die auf den Spannungszeiger und den Vorschaltkondensator
entfallenden Teilbeträge der Gesamtspannung verhalten sich dann umgekehrt wie die
Kapazität des Spannungszeigers zu der des Vorschaltkondensators. Sind sehr hohe
Spannungen zu messen, so ist daher für einen gegebenen Spannungszeiger für niedere
Spannung die Kapazität des Vorschaltkondensators im allgemeinen sehr klein zu wählen.
Die Herstellung von Kondensatoren für hohe Spannungen mit gut bestimmter kleiner
Kapazität bietet nun wesentliche Schwierigkeiten, besonders da die Anordnung der
Belegungen so -getroffen werden muB, daß das elektrische Feld zwischen ihnen gegen
die Einwirkung fremder Felder geschützt ist, die sonst den Kapazitätswert des Vorschaltkondensators
störend beeinflussen und zu fehlerhaften Angaben des statischen Spannungszeigers
führen würden. Sollen Gleichspannungen gemessen werden, so ist weiter zu fordern,
daß der Linienfluß des elektrischen Feldes im Vorschaltkondensator nur in Luft (oder
in einem Gase) verläuft. Jedes flüssige oder feste Dielektrikum gibt zu Volumladungen
und zu dielektrischen Nachwirkungserscheinungen und damit zu erheblichen Fehlerquellen
AnlaB.Arrangement for measuring high voltages. It is known the measuring range
an electrostatic voltage pointer. to expand that before this one
Capacitor is switched; those on the voltage vector and the ballast capacitor
omitted partial amounts of the total voltage then behave in reverse as the
Capacity of the voltage vector to that of the ballast capacitor. Are very high
To measure voltages is therefore for a given voltage phasor for lower
Voltage to choose the capacitance of the ballast capacitor is generally very small.
The manufacture of capacitors for high voltages with well-defined small
Capacity now presents considerable difficulties, especially since the arrangement of the
Assignments must be made in such a way that the electric field between them opposes
the effect of external fields is protected, which would otherwise reduce the capacitance value of the series capacitor
disturbing influence and to incorrect information of the static voltage vector
would lead. If direct voltages are to be measured, the following is to be demanded,
that the line flow of the electric field in the ballast capacitor is only in air (or
in a gas). Every liquid or solid dielectric gives rise to volume charges
and to dielectric after-effects and thus to considerable sources of error
Occasion.
Diese Forderungen soll die vorliegende Anordnung erfüllen. Sie besteht,
wie Fig. z schematisch darstellt, aus einem elektrostatischen Spannungszeiger A
beliebiger Konstruktion, dem ein Kondensator vorgeschaltet ist, der aus zwei konzentrisch
angeordneten Zylindern B und C besteht. Die beiden Zylinder sind an die Spannungsquelle
E angeschlossen. Der Zylinder B trägt ein konzentrisch gelagertes ZylindersegmentD,
das isoliert gegen B mit dem einen Pol des statischen Spannungszeigers A verbunden
ist. Der andere Pol des Spannungszeigers liegt in der angedeuteten Weise an der
Spannungsquelle E. Die von dem Zylinder C ausgehenden elektrischen Feldlinien landen
zum größten Teil auf dem Zylinder B und werden nur zu einem geringen Teil von dem
Segment D aufgefangen. Dem Spannungszeiger A ist also nur die Kapazität zwischen
C und D vorgeschaltet; gleichzeitig liegt aber die Kapazität. des Segments D gegen
den Zylinder B paraltel zum Spannungszeiger. Bezeichnet E' die Spannung am statischen
Spannungszeiger, KA dessen Kapazität, K1 die Kapazität C gegen D, K2 die Kapazität
D gegen B, so zeigt eine einfache Rechnung, daß
ist. Man kann also durch Wahl der Größe und des Abstandes der Sonde D von den Zylindern
B und C die Kapazitäten K= und KZ in weiten Grenzen ändern und jeden beliebigen
Meßbereich erreichen.
Die Anordnung der Sonde innerhalb der i beiden
konzentrischen Zylinder bietet weiter den Vorteil, daß die Sonde vor dem Auftreffen
von Linien fremder elektrischer Felder geschützt ist. Außerdem aber kann die Anordnung
leicht so getroffen werden, daß der von dem Zylinder C ausgehende Linienfluß ausschließlich
in Luft verläuft, Störungen durch feste oder flüssige Dielektrika, die bei anderen
Anordnungen oft unvermeidlich sind, also nicht auftreten können.The present arrangement is intended to meet these requirements. As shown schematically in FIG. Z, it consists of an electrostatic voltage vector A of any design, upstream of which is a capacitor consisting of two concentrically arranged cylinders B and C. The two cylinders are connected to the voltage source E. The cylinder B carries a concentrically mounted cylinder segment D, which is connected to one pole of the static voltage vector A, insulated from B. The other pole of the voltage pointer is connected to the voltage source E as indicated. The voltage vector A is only preceded by the capacitance between C and D; but at the same time there is capacity. of segment D against cylinder B parallel to the voltage vector. If E 'denotes the voltage at the static voltage vector, KA its capacitance, K1 the capacitance C against D, K2 the capacitance D against B, a simple calculation shows that is. Thus, by choosing the size and the distance between the probe D and the cylinders B and C, the capacitances K = and KZ can be changed within wide limits and any measurement range can be achieved. The arrangement of the probe within the two concentric cylinders offers the further advantage that the probe is protected from the impact of lines of external electric fields. In addition, however, the arrangement can easily be made so that the line flow emanating from the cylinder C runs exclusively in air, interference from solid or liquid dielectrics, which are often unavoidable in other arrangements, that is, cannot occur.
Die beschriebene Anordnung ist daher beim Messen von Wechselspannungen
unabhängig von der Frequenz und läßt sich, wenn sie zum Messen von Gleichspannungen
dienen soll, mit bekannten Wechselspannungen eichen.The arrangement described is therefore useful when measuring alternating voltages
independent of the frequency and can be used when measuring DC voltages
should serve, calibrate with known alternating voltages.
In der Fig. a ist der Zylinder C exzentrisch zu B gelagert. Dadurch
wird erreicht, daß man durch Drehen des Zylinders B um seine Achse die Kapazität
der Sonde D gegen C verändern und auf diese Weise eine Änderung des Meßbereiches
des Spannungszeigers A erzielen kann. Eine andere Möglichkeit, die Kapazität des
Vorschältkondensators zu ändern, ist in Fig. 3 angegeben. Zwischen D und C läßt
sich ein konzentrisch angeordneter, zylindersegmentförmiger Schirm F tangential
verschieben, der mit B metallisch verbunden ist und einen Teil der von C ausgehenden,
auf D auftreffenden elektrischen Feldlinien abfängt; hiermit läßt sich der Meßbereich
des Spannungszeigers A leicht in weiten Grenzen einstellen. Versieht man F mit einem
Zeiger Z, der auf einer Skala spielt, so kann Einstellung auf bestimmte Werte vorgenommen
werden. Die Anordnung des Schirmes F bietet weiter den Vorteil, daß etwa auftretende
Spannungsüberschläge stets zwischen C und F einsetzen, der Spannungszeiger A also
vor Zerstörung durch Kurzschlüsse sicher geschützt ist.In Fig. A, the cylinder C is mounted eccentrically to B. Through this
it is achieved that by rotating the cylinder B about its axis, the capacity
change the probe D to C and in this way a change in the measuring range
of the voltage vector A. Another way to increase the capacity of the
To change the pre-cooling condenser is indicated in FIG. 3. Lets between D and C.
a concentrically arranged, cylindrical segment-shaped screen F tangentially
move, which is metallically connected to B and part of the starting from C,
intercepts electric field lines impinging on D; this allows the measuring range
of the voltage pointer A can be easily set within wide limits. If you give F a
Pointer Z, which plays on a scale, can be used to set certain values
will. The arrangement of the screen F has the further advantage that any
Always use voltage flashovers between C and F, i.e. voltage vector A.
is safely protected against destruction by short circuits.
Eine weitere Sicherung gegen Überschläge läßt sich erreichen, wenn
man die Ränder des Zylinders B nach innen einzieht, wie in Fig. 3 dargestellt ist,
und dadurch bei a eine Sicherheitsfunkenstrecke schafft. Diese Gestaltung des Zylinders
B bietet weiter den Vorteil, daß sie die Sonde D noch besser gegen den Einfluß fremder
elektrischer Felder schützt als ein beiderseits ganz offener Zylinder.A further protection against flashovers can be achieved if
the edges of the cylinder B are drawn inwards, as shown in Fig. 3,
and thereby creates a safety spark gap at a. This design of the cylinder
B also has the advantage that it protects the probe D even better against the influence of others
electric fields protect as a cylinder that is completely open on both sides.
Anstatt den segmentförmigen Schirm F mit dem Zylinder B zu verbinden,
kann man auch F isolieren und an den zweiten Pol des Spannungszeigers A legen, wie
in Fig. q. dargestellt ist. Auch hier iäßt sich der Meßbereich durch Verschieben
der beiden Segmente D und F gegeneinander, entweder in radialer oder auch in 'tangentialer
Richtung, in weiten Grenzen einstellen. Eine weitere Anordnung, die ebenfalls eine
Einstellung des Vorschaltkondensators und gleichzeitig einen Schutz des Spannungszeigers
gegen die zerstörende Wirkung von überschlagen gestattet, ist in Fig. 5 dargestellt.
i Hier ist die Sonde D in einem mit dem Zylinder B metallisch verbundenen Gehäuse
G untergebracht, das einen schlitzförmigen Ausschnitt in B überdeckt. Die Weite
dieses Ausschnittes läßt sich durch tangentiales Verschieben des mit B verbundenen
Schirmes F einstellen.Instead of connecting the segment-shaped screen F to the cylinder B,
one can also isolate F and connect it to the second pole of the voltage vector A, like
in Fig. q. is shown. Here, too, the measuring range can be shifted
of the two segments D and F against each other, either in radial or in 'tangential
Direction, adjust within wide limits. Another arrangement that is also a
Adjustment of the series capacitor and at the same time protection of the voltage indicator
against the destructive effect of rollover is shown in FIG.
i Here the probe D is in a housing that is metallically connected to the cylinder B.
G housed, which covers a slot-shaped cutout in B. The wide
this section can be moved tangentially by moving the one connected to B.
Set the screen F.