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Einrichtung zur Messung der Maximalspannung eines Stoßgenerators Bei
Stoßgeneratoren, die in Öl eingebettet und vollkommen im Innern eines meist met.allischen
oder metallisch ausgekleideten Kessels eingebaut sind, werden Hochspannungsdurchführungen,
die insbesondere bei den mittels Stoßgeneratoren erzeugten Spannungen mit großen
lsolationsschwierigkeiten verbunden sind, dadurch vermieden, daß man den Verbraucher,
z. B. einen auf Durchschlagsfestigkeit zu untersuchenden Prüfling, ebenfalls im
Innern dieses die Stoßspannungslage aufnehmenden Kessels unterbringt Bei einer solchen
Anordnung ist es schwierig, die vom Stoßgenerator erzeugte Spannung zu messen, weil
die Durchführung der Hochspannung führenden Leitungen aus isolationstechnischen
Gründen praktisch unmöglich ist und man somit die Stoßspannung nicht, wie es sonst
üblich ist, einer Meßfunkenstrecke zuführen kann.
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Aber auch Spannungsteiler, deren Bau für eine Maximalspannung von
etwa zwei Millionen Volt erhebliche Schwierigl<eiten verursacht, sind zur Messung
der Stoßspannung aus verschiedenen Gründen nicht geeignet. Ein Hinderms bedeutet
dabei die mit den Spannungsteilern und ihren Zuleitungen notwendigerweise verbundene
Selbstinduktion sowie die in ihrer Verteilung auf die einzelnen Stromkreiselemente
schwer zu übersehende Kapazität. Eine besondere Schwierigkeit besteht darin, den
Einfluß der Selbstinduktion und der verteilten Kapazität auf die Spannungsmessung
anzugeben. Diese Schwierigkeiten sind ähnlicher Natur wie sie bei Benutzung von
elektrischen Wellen mit einer Wellenlänge von etwa 100 m in der Hochfrequenztechnik
auftreten, wobei zu beachten ist, daß sich im vorhegenden Fall eine definierte Wellenlänge,
da es sich um Stoßspannungen
handelt, gar nicht angeben läßt. Eine
Fournierzerlegung der auftretenden Stoßspannungsstirn ergibt ein ganzes Spektrum
von Wellen. wobei z. B. eine Wellenlänge von der Gröenordnung 100 m (entsprechend
der Bemessung des Stoßgenerators) vorherrscht. Mit Rücksicht auf diese Schwierigkeiten
mui; eine Spannungsmessung unter Vermeidung längerer Leiter und undefinierter, verteilter
Kapazitäten durchgeführt werden könnten. Nun sind zwar auch Spezialkonstrucktion
von Widerstandsteilern für die technische Stoßprüfung bereits bekanntgetvorrisn,
doch sind derartige Widerstandsteiler für hohe Spannungen sehr groß und kostspielig.
Zur kapazitiven Spannung messung sind schon Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen
eine kleine Teilspannung am kapazitiven Spannungsteiler derart abgegriffen wird,
dal? bei einer als Meßkondensator benutzten Kugelfunkenstrecke die eine mit der
Meßeinrichtung in Verbindung stehende Kugel einen von der übrigen Kugelfl.iche isolierten
Kugelausschnitt aufweist, dessen fejlspannung dem Meßgerät zugeführt wird. Zur Bestimmung
von Spannungen bei schnell vetänderlichen Vorgängen hat man auch schon eine Reihe
von Funkenstrecken mit wachsenden Schlagweiten unter kapazitiver Zuführung der Nießspannung
durch Vorschaltung von Kondensatoren parallel an die zu messende Spannung führende
Leitung angeschaltet, so daß aus der Zahl der Funkenstrecken, an denen ein Durchschlag
erfolgte, die zu messende Spannung bestimmt werde kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Messung der Maximalspannung
eines vollkommen in einem Kessel eingeschlossenen Stoßgenerators eine Einrichtung
verwendet, bei der von den metallischen Teilen der Kesselwand isoliert eine Metallplatte
vorgesehen ist die von octen im Innern des Kessels befindlichen Elementen des Stoßgenerators
kapazitiv aufgeladen und über eine außerhalb des Kessels befindliche NIeßfunkenstrecke
mit den metallischen Teilen der Kesselwand verbunden ist. Je nach der Länge der
Meßfunkenstrecken lädt sich die Nietallplatte bis ZU einer maximalen Spannung auf,
aus der sich bei bekannten Werten der Kapazität zwisehen Metallplatte und Generatorelementen
einerseits, der Kapazität der Funkenstrecke andererseits sowie der Schlagweite der
Funkenstrecke die maximale Spannung im Stoßgenerator errechnen läßt.
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Es ist zweckmäßig. mehrere solcher Einrichtungen mit je einer Funkenstrecke
am Umfang des Kessels anzuordnen, so daß durch die unterschiedliche Einstellung
der Funkenstrecken die mit dem Generator erzeugte Maximalspannung innerbalb eines
gewissen, durch die einzelnen f unliellstreckeneinrichtungen überdeckten Spannungsbereiches
bei einem einzigen Spannungsstoß gemessen werden kann.
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Die Verbindung zwischen der Funkenstrecke und der Kesselwand wird
zweckmäßig durch einen kurzen Bügel oder Halter hergestellt. Um die Funkenstrecke
gegebenenfalls gegen störende atmosphärische Einflüsse zu schützen, hat es sich
auch als praktisch erwiesen, die Verbindung zwischen der Funkenstrecke und der Kesselwand
durch ein die Funkenstrecke ei usch l'ießendes geschlossenes Gehäuse herzustellen.
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In der Abb. I ist in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt.
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Der Kessel ist mit K, die oberen, die höchste Spannung führenden
Teile des Generators sind mit S bezeichnet. M ist die einen Teil der Wand bildende
Ntetallplatte, die die eine Kugel F' der Funkenstrecke trägt. Der Kugel F' steht
die Kugel F² gegenüber, welche durch den Bügel B oder ein geschlossenes Gehälse
(s. Abb. 3) mit dem Kessel unmittelbar verbunden ist. Die Metallplate M ist mittels
der isolierenden Scheibe I am Kessel befestigt.
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Zur Feststellung, welche der Funkenstrekken durchgeschlagen hat,
dient jeweils eine selbstanzeigende Einrichtung, bei der in zur Anzeige plötzlicher
Spannungsänderungen bekannter Weise eine Gasentlaldung einer angekoppelten Entladungsröhre
gezündet wird.
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Eine Ausführungsform dieser Anzeigevorrichtung ist in schematischer
Weise in Abb. 2 dargestellt, wo das Zünden durch einen auf das Gitter dieser Entladungsröhre
wirkenden Induktionsstoß einer an die Funkenstreckenanordnung angekoppelten Spule
P bewirkt wird.
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Das Steuergitter der Gasentladungsröhre R ist z. B. induktiv mit
Hilfe der Spule P an den Bügel B angekoppelt. Hat die Funkenstrecke durchgeschlagen,
so zündet die ihr zugeordnete Rölre R, so daß am Aufleuchten der Röhre festzustellen
ist, welche der Funkenstrecken durchgeschlagen haben. Damit ist die am Stoßgenerator
erzeugte Spannung innerhalb eines durch die Spannungsstufen der Funkenstrecken gegebenen
Bereiches bestimmt. Durch Aus- und Einschalten des Schalters L wird der ursprüngliche
Zustand wiederhergestellt.