DE390226C - Verfahren zur Messung des Scheitelwertes und des Scheitelfaktors veraenderlicher Spannungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Messung des Scheitelwertes und des Scheitelfaktors veränderlicher Spannüngen.-Unter bestimmten Voraussetzungen ist es möglich, Glimmröhren herzustellen, deren Anfangsspannung Va konstant ist und mit guter Annäherung unabhängig von der Frequenz der angelegten Spannung, der Temperatur, elektromagnetischen und elektrostatischen Feldern und allen ionisierenden elektromagnetischen Schwingungen. Eine solche Glimmröhre - und dies ist der grundlegende Gedanke der vorliegenden Erfindung - stellt ein Spannungsnormal von sehr geringer Trägheit dar und läßt sich daher zur vergleichenden :Messung eines 'Momentanwertes, insbesondere des Scheitelwertes, einer periodischen Spannung verwenden.
• Legt man eine Gleichspannung E an eine Glimmröhre mit der Anfangsspannung Va und steigert E, so wird, wenn E = Va ist, die Glimmröhre glimmen. Die Gleichheit ist entweder mit dem Auge an der auftretenden Leuchterscheinung direkt zu erkennen oder an dem Glimmstrom indirekt durch ein Telephon, ein Relais, ein Meßinstrument o. dgl. Legt man eine Wechselspannung an die Glimmröhre, so tritt Glimmen ein, wenn der Scheitelwert cler Wechselspannung eben den Wert i' a der Anfangsspannung erreicht.
• Die obenerwähnten Voraussetzungen für eine gute Konstanz der Anfangsspannung Va einer Glimmröhre werden durch folgende 'Maßnahmen gewährleistet: Die Glimmröhre wird mit einem möglichst vollkommen reinen Gas gefüllt.
• Der Elektrodenabstand wird derart gewählt, daß die Elektrodenspannung unmittelbar vor dem Glimmeinsatz nur wenig größer ist als der Kathodenfall unmittelbar nach dem Glimmeinsatz. Hierdurch wird die Temperaturabhängigkeit der Anfangsspannung der Glimmröhre und die Abhängigkeit von kleinen Gasdruckänderungen wesentlich vermindert.
• Die Elektroden werden so ausgebildet, daß die Glimmstrecke möglichst vollkommen in eine Metallhülle eingeschlossen ist, welche noch ganz innerhalb des Gasraumes liegt; hierdurch wird die Beeinflussung durch fremde elektrostatische Felder außerordentlich vermindert. Ferner wird hierdurch die Beeinflussung durch elektromagnetische Schwingungen bis herab zum Gebiet des ultravioletten Lichtes von der Glimmstrecke abgehalten. Für gewisse Verwendungszwecke wird die ganze Glimmröhre in ein Schutzgehäuse aus Eisen und ein zweites aus Blei eingebaut. Ersteres schützt gegen Beeinflussung der Glimmstrecke durch magnetische Felder, letzteres gegen Beeinflussung durch kurzwellige elektromagnetische Schwingungen im Gebiet der Röntgenstrahlen.
• Erst dieErkenntnis dieser notwendigenVoraussetzungen hat ermöglicht, die Glimmröhre als Spannungsnormal in die Meßtechnik einzuführen.
• Eine fertige Glimmröhre hat nur eine ganz bestimmte Anfangsspannung, die nicht variiert werden kann. Um eine unbekannte Scheitelspannung V,x zu vergleichen mit der kleineren bekannten Anfangsspannung Tja der Glimmröhre, ist noch eine geeignete Reduktionseinrichtung notwendig. Eine solche ist in der beiliegenden Abb. i dargestellt. R ist ein regulierbarer Widerstand, r ein Teil von 1Z. Die Glimmröhre G liegt an r; solange sie nicht glimmt, stellt sie einen praktisch unendlich großen Parallelwiderstand zu dem endlichen Widerstand r dar. Die zu bestimmende Spannung VR liegt an R, die Spannung an dem Teilwiderstand r sei L',. Es ist dann nach bekannten Gesetzen Diese Beziehung gilt bis zum Glimmeinsatz; unmittelbar vor dem Glimmeinsatz ist V, = Va und damit nach (i) Va und r sind bekannte konstante Größen, es ist also VR proportional R.
• Die Widerstände R und r können auch induktiver oder kapazitiver Art sein, wenn sie nur die Aufgabe der Spannungsunterteilung richtig erfüllen. Die Veränderung des Widerstandes R kann durch ein fremdes Organ (z. B. einen Elektromotor) betätigt werden, das durch den Strom der glimmenden Röhre gesteuert wird, etwa in folgender Weise: Glimmt die Röhre nicht, d. h. ist der Glimmstrom gleich Null, so wird durch das fremde Organ der Widerstand R (Abb. i) verkleinert, bis schließlich Tor = Va wird und damit die Röhre glimmt. Der Glimmstrom steuert jetzt das fremde Organ derart, daß der Widerstand R wieder vergrößert wird, bis der Glimmstrom erlischt. Dadurch wird das fremde Organ wieder auf Verkleinerung von R gesteuert. So geht das Spiel hin und her zwischen zwei Werten des Widerstandes R, deren Differenz zwischen Anfangsspannung Va der Glimmröhre und ihrer sogenannten Endspannung he, d. h. der Spannung, bei welcher die Röhre eben aufhört zu glimmen. Die Differenz zwischen Va und he kann durch geeignete Ausbildung der Röhre klein gehalten werden. Der Vorgang wird ferner günstig beeinfiußt durch den Umstand, daß bei Einsetzen des Glimmstromes in der Glimmröhre G die Spannung am Widerstand r sinkt.
• Der Scheitelfaktor, d. h. das Verhältnis von Scheitelwert (Maximalwert) zu Effektivwert einer periodischen Spannung, läßt sich mit der Glimmröhre und einem Voltmeter für Effektivwerte in folgender Weise messen: In Abb. a sind R und r Widerstände (Ohm, Henry oder Farad), G die Glimmröhre, S ein Voltmeter für effektive Spannungswerte. Bei einer Gleichstromspannung mit dem Scheitelfaktor L wird das Voltmeter S beim Eintritt des Glimmens gerade auf den Skalenwert Va (z. B. 5oo) Volt zeigen. Legt man nun an R eine periodische Spannung vom Scheitelfaktor (= 1,5), so wird, wenn die Teilspannung V,. auf ha (- 500) Volt gestiegen ist, die Glimmröhre G glimmen. Der Zeiger des Effektivvoltmeters steht in diesem Augenblick auf Es ist also Da die Anfangsspannung ha konstant und bekannt ist, ferner die Effektivspannungen für alle Stellungen des Voltmeterzeigers bekannt sind, gibt die Stellung des Voltmeters im Augenblick des Glimmeinsatzes ein Maß für den Scheitelfaktor a-. Man kann auch nach vorstehender Gleichung die Skala des Voltmeters mit einer Scheitelfaktorteilung versehen zur direkten Ablesung des Scheitelfaktors.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: -i. Verfahren zur Messung des Scheitelwertes und des Scheitelfaktors periodischer Spannungen mit der Glimmröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangsspannung der Glimmröhre durch geeigneten Elektrodenabstand und Gasdruck nur wenig größer gewählt wird als der Kathodenfall der glimmenden Röhre, zum Zwecke, die Anfangsspannung möglichst unabhängig von Änderungen der Frequenz, der Temperatur und des Gasdruckes zu machen und so die Glimmröhre als Spannungsnormal auszubilden. a. Verfahren zur Messung des Scheitelwertes und des Scheitelfaktors periodischer Spannungen mit der Glimmröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmstrecke durch geeignete Ausbildung der Elektroden in einem innerhalb der Glimmröhre möglichst metallisch geschlossenen Raum verläuft, zum Zwecke, die Anfangsspannung _ ,der Glimmröhre möglichst unabhängig von unbestimmten und fremden elektrischen Feldern zu machen. 3. Verfahren zur Messung des Scheitelwertes und des Scheitelfaktors periodischer Spannungen mit der Glimmröhre, dadurch gekennzeichnet, daß der Glimmzustand der Röhre mittels des Glimmstromes durch an sich bekannte Mittel, z. B. Telephon, Relais, Meßinstrumient, .deutlich erkennbar gemacht wird. q.. Verfahren zur Messung des Scheitelwertes und des Scheitelfaktors periodischer Spannungen mit der Glimmröhre, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Relais usw. nach Anspruch 3 ein Arbeitsorgan gesteuert wird, so daß ein mit dem- letzten in Verbindung stehender Zeiger dauernd die zu messende Scheitelspannung anzeigt. 5. Verfahren zur Messung des Scheitelwertes und des Scheitelfaktors periodischer Spannungen mit der Glimmröhre, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Glimmröhre ein Voltmeter gelegt wird, dessen Zeigerausschlag zwar vom Effektivwert der angelegten Spannung abhängt, dessen Zeigerstellung aber im Augenblick des Glimmeinsatzes der Glimmröhre dem Verhältnis Scheitelwert zu Effektivwert gleich Scheitelfaktor entspricht, und so der Scheitelfaktor direkt am Zeiger des Voltmeters abzulesen ist.