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meßkondensator für Hochspannungszwecke. Für die Messung in Hochspannungskreisen
bedient man sich vielfach eines Kondensators, der naturgemäß von äußeren Einflüssen
möglichst unabhängig ist und dessen Kapazität sich bei den verschiedenen in Betracht
kommenden Spannungen nicht ändern darf. Für diesen Zweck ist bereits der Zylinderkondensator
vorgeschlagen- worden, der zwar eine theoretische Nachrechnung der Kapazität gestattet,
jedoch in der Ausführung für hohe Spannungen ziemlich teuer zu stehen kommt und
viel Platz erfordert.
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Die Erfindung betrifft nun einen Meßkondensator mit zwei einander
gegenüberstehenden Kugelflächen, von denen die eine mit der Hochspannungsquelle,
die andere, gegen Erde isoliert, über ein Meßgerät mit dem Gegenpol zu verbinden
ist. Eine solche Ausführung besitzt gegenüber der Zylinderausführung bezüglich des
Preises und des- Platzbedarfes erhebliche Vorzüge, insbesondere, wenn es sich um
Kapazitäten von der Größenordnung einiger Zentimeter handelt und Spannungen oberhalb
5o ooo Volt in Frage kommen.
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Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht schematisch einige Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes, teils in einem Hochspannungskreis, dessen einer Pol
geerdet ist, teils in nichtgeerdeten Hochspannungskreisen.
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Wie Abb. z zeigt, sind hier zwei Ganzkugelflächen a und
b vorgesehen, von denen die eine a mit der Hochspannungsquelle verbunden
wird, während die andere gegen Erde isolierte Kugelfläche b über das Meßgerät c
an den Gegenpol bzw. Erde gelegt wird. Beim Beispiel gemäß Abb. 2 sind zwei Halbkugelfiächen
a, b vorgesehen.
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Die Beeinflussung durch äußere Felder ist bei Abständen der Kugelflächen
bis zu ihren Krümmungsdurchmessern in den meisten Fällen vernachlässigbar klein.
Sie kann jedoch fast ganz ausgeschaltet werden, wenn die mit dem Meßgerät verbundene
Kugelfläche b in der beim Beispiel gemäß Abb. 3 angedeuteten Weise
einen
vom übrigen Teil derselben durch Isolation getrennten Segmentteil b1 im Meßkreis
aufweist, dessen Ableitung elektrostatisch geschirmt zu dem Meßgerät geführt wird.
Es ist dabei zweckmäßig, diesen Meßkreis mit dem Segmentteil b1 derart anzuordnen,
daß er sich verstellen läßt, so daß er um einige Millimeter im Abstand zum übrigen
Kugelflächenteil verstellt werden kann.
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Die Größe des Krümmungsradius der Kugelflächen hängt naturgemäß von
der zur Verwendung kommenden Hochspannung ab, und es ist darauf zu achten, d#rß
die Kugelflächen nur mit einer Spannung beansprucht werden, die einen ungefähren
Abstand gleich ihrem Durchmesser nicht zu überspringen vermag.
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Für manche Zwecke wird es zweckmäßig sein, die Kugelflächen des Meßkondensators
nicht in freier Luft, sondern in einem (flüssigen, festen oder gasförmigen) Dielektrikum
hoher Durchschlagfestigkeit, wie z. B. Transformatorenöl, Preßluft usw., unterzubringen.
Ein solches Beispiel zeigt Abb. 4.. Hierbei lassen sich leicht bei kleinstem Raumbedarf
'Meßkondensatoren für hohe Spannungen herstellen, die praktisch nicht durch äußere
Felder beeinflußt werden.
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Soll die Messung in nichtgeerdeten Hochspannungskreisen erfolgen,
so wird zweckmäßig nach dem Vorbilde von Abb. 5 für jede Phase des Kreises ein besonderer
Meßkondensator vorgesehen, dabei aber ein gemeinsames Meßgerät c verwendet, an dem
der Mittelpunkt der Wicklung geerdet ist. Hier ist dann die Kugelfläche b jeder
der an den Hochspannungsphasen liegenden Meßkondensatoren über das Meßinstrument
c elektrisch mit dem Gegenpol bzw. mit der Erde verbunden.
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Ähnlicher Art ist die Anwendung gemäß Abb. 6, wo die Teilkugelflächen
b2 und die Gegenkugelflächen a der beiden Meßkondensatoren in ein und derselben
Achsenflucht liegen.
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Im nachfolgenden sei beispielsweise ein Verwendungszweck eines solchen
Kondensators I erläutert. Es ist bekannt, daß man den Ladestrom eines Kondensators
zur Spannungsmessung verwenden kann, und zwar mißt man, wenn der Ladestrom ein Meßgerät
durchfließt, welches den Effektivwert des Stromes anzeigt, den Effektivwert der
Spannung am Kondensator. Selbstverständlich sind die Werte mit einer Konstante zu
multiplizieren, die von der Größe der Kapazität, der Frequenz und der Empfindlichkeit
des Meßgerätes abhängt. Kommutiert man hingegen den Ladestrom des Kondensators auf
gleiche Richtung, sei es mittels eines mechanischen oder eines oder mehrerer Gas-
oder Vakuumgleichrichter, so kann man auch mit einem Drehspulinstrument den :Mittelwert
des gleichgerichteten Stromes messen. Da der Ladestrom des Kondensators, bezogen
auf il, Periode, d. h. vom Spannungswert O bis zum Maximalwert, ganz unabhängig
von der Kurvenform ist und nur durch das /idt bestimmt ist, so mißt die letztere
Anordnung an dem Drehspulinstrument, welches ebenfalls nur das fidt berücksichtigt,
den Maximalwert der am Kondensator anliegenden Hochspannung. Es ergibt sich für
letzteren Fall die einfache Gleichung
Hierin bedeutet M (J) den vom Drehspulinstrument gemessenen Mittelwert des kommutierten
Ladestromes in Ampere, v die Periodenzahl pro Sekunde und C die Kapazität des.Kondensators
in Farad. Wünscht man den Effektivwert zu erhalten, bezogen auf die theoretische
Sinusform, so ist die Gleichung noch durch den bekannten Faktor l'2 zu dividieren.
Die Methode gestattet also, den Maximalwert der Spannung an einem direkt zeigenden
Meßgerät dauernd abzulesen.