DE485147C - Messapparat zur Bestimmung des Hoechstwertes von Wechselspannungen - Google Patents

Messapparat zur Bestimmung des Hoechstwertes von Wechselspannungen

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DE485147C DEV20310D DEV0020310D DE485147C DE 485147 C DE485147 C DE 485147C DE V20310 D DEV20310 D DE V20310D DE V0020310 D DEV0020310 D DE V0020310D DE 485147 C DE485147 C DE 485147C
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Description

  • Meßapparat zur Bestimmung des Höchstwertes von Wechselspannungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßgerät zur Bestimmung des Höchstwertes von Wechsel- oder Gleichstromspannungen und geht aus von der bekannten Anordnung mit zwei einen Drehspiegel tragenden Metallbändern, die in einem von der Meßspannung erzeugten elektrostatischen Feld drehbar gelagert sind. - Die Erfindung besteht darin, daß die beiden leitend verbundenen Metallbänder in Feldern von entgegengesetzt gerichtetein, Kraftlinienfluß angeordnet und so gedämpft sind, daß die Schwingungen des Drehspiegels aperiodisch sind. Das neue Meßgerät weist ein bewegliches System von äußerst geringer Trägheit auf, dessen Bewegungen den elektrischen Spannungsänderungen zu folgen vermag und das das rasche Messen der Höchst- und Mindestwerte gestattet. Das Gerät eignet sich besonders zur Messung des Maximalwertes bei Röntgenapparaten, Versuchen mit dielektrischen Stoffen USW.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die zu bestimmende Spannung über Kondensatoren, vorzugsweise Luftkondensatoren, an das Gerät angeschlossen wird. Dabei bildet zweckmäßig die das Gerät enthaltende Kapsel die eine Kondensatorbelegung und eine an den einen Pol der Meßspannung angeschlossene Metallfläche die andere Kondensatorbelegung, wobei sowohl der andere Pol der Meßspannung als auch die Kapsel selbst mit den Klemmen des Meßgerätes verbunden ist und nur ein gegen die Metallfläche gerichteter Teil der Kapsel als Kondensatorarmatur wirkt.
  • Zur Messung besonders hoher Spannungen, insbesondere der Höchstwerte von Wechselspannungen mit einem Drehspiegel in einem von der Meßspannung erzeugten elektrostatischen Feld, wird erfind:ungsgemäß der Drehspiegel mit einer Kante gelenkig ortsfest gelagert und mit einem an die Meßspannung angeschlossenen MetaRband verbunden, so daß er unter dem Einfluß der elektrostatischen Kräfte eine Schwingung ausführt, die durch ein entsprechendes Medium gedämpft wird.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung erläutert. Abb. i zeigt schematisch eine praktische Ausführungsfonn des oszillographischen Systems; Abb. 2 gibt das Schema des vollständigen Apparates, wie er zur Messung hoher Wechsel- oder Pulsierspannungen benutzt wird; Abb. 3 und 4 zeigen eine Anwendung zur Messung hoher Gleichspannungen; Abb. 5 und 6 stellen schematisch die Anwendung der Erfindung auf die Messung der Spannungen gegen Erde oder zwischen zwei isolierten Leitern dar, und Abb. 7 und 8 zeigen zwei Ausführungsformen mit flüssigen Widerständen.
  • Vier Metallannaturen A-A' und B-B' (Abb. sind zu je zweien parallel einander gegenübergestellt und in der Weise elektrisch miteinander verbunden, daß sie zwei elektrische Felder von entgegengesetzter Kraftlinienrichtung erzeugen. In diese elektrischen Felder taucht je ein Band N aus beispielsweise Phosphorbronze, und das Bänderpaar trägt in seiner Mitte einen ganz kleinen und leichten Spiegel S. Die Bandspannung ist mittels Spiralfeder M (Abb. 2) durch Drehung einer (nicht gezeichneten) Schraube einstellbar. Das ganze bewegliche System (BänderN und SpiegelS) ist in ein Vaselinölbad eingetaucht.
  • Eines der Armaturenpaare und das bewegliche System sind mit der von den übrigen Teilen des Apparates isolierten Kapsel C des Instrumentes verbunden, das andere Armaturenpaar mit einem Pol _P der Anlage. Der andere Pol -P'ist verbunden mit einer ScheibeD, die die eine, Armatur eines Kondensators bildet, der die das Instrument enthaltende Kapsel zur zweiten Armatur hat.
  • Der auf diese Weise erhaltene Kondensator (gewöhnlich ein Luftkondensator) könnte selbstverständlich durch andere Kondensatoren beliebiger Art ersetzt werden.
  • Die Kapsel C hat ein Loch, durch das ein von einer kräftigen Lampe L erzeugtes Strahlenbündel auf den Spiegel und von diesem auf die Teilung G zurückgeworfen wird. Die Teilung und die Lampe sind unabhängig von den übrigen Apparatteilen und stehen nicht unter der Apparatspannung.
  • Die Empfindlichkeit des Instrumentes kann: man regeln sowohl dadurch, daß man die Spannung der Drähte des beweglichen Systems ändert, als durch Änderung der Entfernung zwischen. der Instrurnentenkapsel C und der ArmaturD des die Spannung reduzierenden Kondensators.
  • Die Dämpfung der Schwingungen des beweglichen Systems kann außer durch Öl auch durch Luft bewirkt werden, z. B. mittels einer außerordentlich leichten, an dem Spiegel angebrachten Schaufel.
  • Die Eichung erfolgt z. B. mittels der üblichen Kugelfunkenstrecke unter Einhaltung aller Vorsichtsmaßregeln, die zur Erzielung genauer Messungen beobachtet werden müssen.
  • In der Ausfährungsform der Abb. 3. und 4 sind die beiden parallel einander gegenüberstehenden Armaturen a und b mit je einem Pol der zu messenden Spannung. verbunden underzeugen somit ein elektrisches Feld. In dieses Feld taucht ein gegebenenfalls unter, der Einwirkting einer Feder stehendes Plättchen oder MetaUband, das einen kleinen leichten Spiegel trägt. Dieser ist an einem der das elektrische Feld erzeugenden Plättchen gelenkig befestigt. Die Spannung des Phosphorbronzebandes regelt man mittels Feder m und Drehschraube v (Abb. 4). Sämtliche beschriebenen Teile (Phosphorbronzebänder n, Spiegel s und die die Felder erzeugenden Plättchen a, b) liegen in einem Vaselinölbad in einem geeigneten Behälter.
  • Dieser Behälter, der als Rohr aus Isolierstoff ausgebildet sein, kann, hat ein durch eine Linse geschlossenes Loch für den Durchgang des Strahlenbündels, das den Spiegel treffen soll. Eine kräftige elektrische Lampe 1 wirft durch Linsen hindurch ein Strahlenbündel auf den Spiegel s und dieser wirft das Bündel auf die Teilung g zurück. Teilung und Lampe sind von den übrigen Teilen des Apparates isoliert und stehen nicht unter der Apparatespannung.
  • Die Empfindlichkeit des Apparates kann dadurch eingestellt werden, daß man die Spannung des beweglichen Systems ändert, oder durch Änderung der Entfernung zwischen den zwei Metallplättchen, die das elektrostatische Feld des Bandes n erzeugen.
  • Die Eichung erfolgt mittels einer gewöhnlichen Kugelfankenstrecke unter Einhaltung sämtlicher zur Genauigkeit der Messung erforderlichen Vorschriften.
  • Das neue Meßgerät besteht also aus einem oszillographischen System, das durch eine Hälfte des Apparates nach Abb. i und 2 gebildet ist. Das bedeutet eine Verminderung der Empfindlichkeit, gleichzeitig aber auch den Vorteil, die höchsten zu messenden Spannungen auf das oszillographische System unmittelbar einwirken lassen zu können ohne Zuhilfenahme von Kondensatoren, so daß der Apparat auch für die Messung von Gleichstromspannungen geeignet ist.
  • Das oszillographische System karin aus einem einen Spiegel tragenden Metallplättchen bestehen, das sich um eine Achse drehen kann und durch eine Gegenfeder in Nullstellung gezogen wird, In Abb. 5 bis 8 ist eine Anordnung dargestellt, um die Spannung an den Klemmen der beschriebenen elektrostatischen Apparate mittels Ohmscher Widerstände zu reduzieren, so daß nur ein Bruchteil der fraglichen Spannung gemessen werden muß. Die Ohmschen Widerstände schaltet man zwischen die beiden Pole, deren Pontentialgefälle zu messen ist; der Widerstandswert ist so gewählt, daß der den Widerstand durchfließende Strom von der Größenordnung weniger Milliamperezehntel ist.
  • Der elektrostatische Spannungsmesser -wird an zwei, Zwischenstellen dieses Widerstandes angeschaltet. Es ist klar, daß die Spannung in diesem Falle, denselben Kurvenzug aufweisen wird, wie-die den-Endpunkten des, ganzen Rheostaten zugeführte Spannung, der Maßstab ist aber reduziert im Verhältnis worin Rv der zwischen den beiden Klemmen des Spannungsmessers liegende Widerstand und Rt der gesamte Ohmsche Widerstand ist.
  • Da die Kapazität des Spannungsmessers ganz gering ist, ist auch der ihn durchfließende Strom äußerst gering, selbst bei Wechselstrombetrieb.
  • Da es sich im allgemeinen um die Messung sehr hoher Spannungen handelt, so ist es angezeigt, den Rheostatmittelpunkt zu erden, entweder unmittelbar oder über eine Entladevorrichtung (Abb. 6), und den Spannungsmesser symmetrisch zu diesem Punkt anzuschließen, so daß das Instrument unter keinem zu großen Potential steht. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, das Voltmeter an einem anderen Ort aufzustellen, da nur der Hochspannungsapparat und der Rheostat zusammengebaut zu werden brauchen.
  • Bei Röntgenanlagen ohne geerdeten Mittelpunkt wird die Gefahr für den Benutzer durch diese Art der Apparateinschaltung nicht vergrößert, denn die Erdung des Anlagenmittelpunktes erfolgt über Widerstände, deren Wert so bemessen ist, daß die Entladung bis zur Unschädlichkeit verkleinert ist. Der Gesamtheit der Anlage erwächst dagegen durch die Einschaltung dieser Widerstände ein großer Gewinn an Regelmäßigkeit des Betriebes insofern, als der so zusammengebaute.. Apparat einen sehr wirksamen Entlader für Uberspannungen ergibt, nämlich einen Entlader, der den bei industriellen Hochspannungsnetzen ge- bräuchlichen Wasserstrahlentladern ganz ähnlich ist.
  • Der Energieverlust ist, wie schon bemerkt, unbedeutend, da er von derselben Größenordnung wie die Leitungsverluste ist.
  • Für den Rheostaten können Metallwiderstände, flüssige oder sonstige Widerstände Verwendung finden.
  • Ein wichtiger praktischer Fall ist derjenige, bei dem die Widerstände durch eine umlaufende Flüssigkeit gebildet sind, nämlich durch in Isolierröhren umlaufendes reines Wasser oder beliebige Lösungen. Auf diese Weise ergibt sich selbst für höchsLe Spannungen ein sehr einfacher und wirtschaftlicher Apparat. Ist die Umlaufgeschwindigkeit ausreichend groß, so ist die Erwärmung der Widerstände praktisch Null. Hierzu mag bemerkt werden, daß das Druckwasser städtischer Wasserleitungen oder Wasser aus einem kleinen, in genügender Höhe aufgestellten Behälter benutzt werden kann. Die Änderungen des Flüssigkeitswiderstandes beeinflussen die Meßgenauigkeit nicht, weil die geometrischen Abmessungen des Stromkreises unverändert bleiben und somit die Spannungsgefälle in den einzelnen Strecken dieses von dem durchfließenden. Strom unabhängig sind und nur von dem an den Endklemmen des Rheostaten herrschenden Potentialgefälle abhängen.
  • Die Widerstandsröhren können an den Hochspannungspolen ausmünden, und man kann das Wasser hier in einen dazu vorgesehenen Ablaß (Abb. 7) frei herabfallen lassen, wobei die Wassersäule nicht von Strömen durchflossen werden kann, weil sie infolge der hohen Spannung zerteilt wird. Oder man kann eine Rücklaufröhre vorsehen (Abb. 8), die ebenfalls vom Strom durchflossen werden wird. In diesem Falle sollte der Spannungsmesser auch an eine Strecke dieser Röhre angeschlossen werden.
  • Das aus den Röhren herausfließende Wasser oder die Lösung (Abb. 7) fließt, falls beide Sammelbehälter aus Metall hergestellt und geerdet sind ' in die Behälter einmal infolge der Schwere und dann auch infolge der Wirkung des elektrostatischen Feldes.
  • Der Flüssigkeitsverbrauch ist stets ein geringer, weil es sich um sehr enge Röhren und um kleine Energiemengen handelt.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCIIE: i. Meßapparat zur Bestimmung des Höchstwertes von Wechselspannungen oder von Gleichspannungen mit zwei einen Drehspiegel tragenden Metallbändern, die in einem von der Meßspannung erzeugten elektrostatischen Feld drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden leitend verbundenen MetaUbänder (N) in Feldern von entgegengesetzt gerichtetem Kraftlinienfluß angeordnet und so gedämpft sind, daß die Schwingungen des Drehspiegels (S) aperiodisch sind.
  2. 2. Meßapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zu bestimmende Spannung über Kondensatoren, vorzugsweise Luftkondensatoren, an das Gerät angeschlossen ist. 3. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Meßapparat enthaltende Kapsel (C) die eine Kondensatorbelegung und eine an den einen Pol der Meßspannung angeschlossene Metallfläche (D) die andere Kondensatorbelegung bildet, derart-, daß sowohl der andere Pol der Meßspannung als auch die Kapsel (C) selbst mit den Klemmen des Meßgerätes verbunden ist und nur ein gegen die Metallfläche gerichteter Teil der Kapsel wirkt. 4. Meßgerät nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehspiegel (Abb. 3) mit einer Kante gelenkig ortsfest gelagert und mit einem an die Meßspannung angeschlossenen Metallband (N) verbunden ist, so daß -er unter dem Einfluß der elektrostatischen Kräfte eine Schwingung ausführt, die durch ein entsprechendes M.edium gedämpft wird. 5. Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Empfindlichkeit der Abstand der das elektrostatische Feld erzeugenden Platten (a, b, Abb. 4) veränderlich ist. 6. Meßgerät nach Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet durch ein mit flüssigem oder gasförmigem dielektrischen Mittel gefülltes Rohr mit durch Metalldeckel geschlossenen Enden, deren einer das oszülographische System und eine Feldarmatur, und deren anderer die zweite Feldarmatur trägt. 7. Meßgerät nach Ansprach i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bestimmung des Höchstwertes der Spannung ein elektrostatisches oszillographisches System vorgesehen ist, dessen Klemmen in an sich bekannter Weise nur ein Bruchteil der zu messenden Spannung zugeführt ist. 8. Meßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spannungsreduktion Ohmsche Widerstände vorgesehen sind, deren Endpunkte in an sich bekannter Weise an den Klemmen der zu messenden Spannung liegen und bei denen zwei Zwischenstellen an das oszülographische System angeschlossen sind. g. Meßgerät nach Ansprach 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände aus Flüssigkeitssäulen, Metalldrähten oder Speziallegierungen von hohem Widerstand bestehen. ,io. Meßgerät nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände aus Isolierröhren mit darin umlaufendem Wasser oder sonstiger Flüssigkeit bestehen.
DEV20310D 1924-06-13 1925-06-14 Messapparat zur Bestimmung des Hoechstwertes von Wechselspannungen Expired DE485147C (de)

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