DE718458C - Elektrostatischer Spannungsmesser - Google Patents

Description

• Elektrostatischer Spannungsmesser Elektrostatische Spannungsmesser weisen gegenüber allen anderen Spannungsm.eßeinrichtungen insofern erhebliche Vorteile auf, als sie frequenzunabhängig sind und bei Gleichspannung und Wechselspannung niedriger Frequenz praktisch verlustlos arbeiten. Durch die Entwicklung der Hochfrequenztechnik sind bei ihnen Fragen wichtig geworden, die bisher von untergeordneter Bedeutung waren. Besonders spielt die Größe der Kapazität eine wichtige Rolle. Mit steigender Frequenz steigt der kapazitive Strom linear an, so daß bei Instrumenten mit großer Kapazität sehr schnell die Grenze der Verwendbarkeit erreicht ist. Da die Kräfte im elektrischen Feld bei niedrigen Spannungen sehr gering sind, war man aber bisher darauf angewiesen, große Kapazitäten zu verwenden, um die erforderlichen Drehmomente zu erhalten. Nun lassen sich große Kapazitäten meist nur bei großen Oberflächen und damit erheblichem Gewichte der beweglichen Teile erzielen. Großes Gewicht bedingt aber eine lange Einstelldauer. Schwingungsdauern von 15 bis 3o Sekunden sind daher bei Instrumenten dieser Art keine Seltenheit.
• Es ist bekannt, durch Anwendung einer besonderen Kurvenform der Kapazitätsflächen einem elektrostatischen Meßgerät eine gewünschte Skalenteilung zu geben, doch wird dadurch das Drehmoment nicht größer, sondern verkleinert, und die Einstelldauer des beweglichen Systems bleibt unvorteilhaft groß. Der neue Spannungsmesser soll. hier eine fühlbare Lücke ausfüllen und ein Instrument genügend schneller Anzeige bei geringer Kapazität schaffen.
• Bei einem elektrostatischen Spannungsmesser, der aus einer feststehenden Elektrode und einem ihr gegenüber entgegen einer Richtkraft um die horizontale Achse drehbaren System besteht, liegt erfindungsgemäß der Schwerpunkt des beweglichen Systems höher als die Dreha-chse. Da die elektrischen Kräfte zur Auslösung einer Drehbewegung nur sehr gering sind, anderseits keine große Oberfläche erwünscht ist und ferner eine solide Lagerung erreicht werden muß, ist bei einem Spannungsmesser gemäß der Erfindung die Schwerkraft als zusätzliche Kraft zti der elektrischen benutzt. Verlegt man den Schwerpunkte des beweglichen Systems aus der Drehachse «d nach oberhalb gemäß Fig. i, so erfolgt, wenn ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden a und b herrscht, eine Drehbewegung, wobei der Drehwinkel größer ist, als wenn (bei gleichen Flächen, gleicher Feldstärke und gleicher Richtkraft) der Schwerpunkt in der Achse liegt. ,(e höher der Schwerpunkt liegt, um so größer wird der Drehwinkel bei sonst gleichen Verhältnissen,-also gleicher Oberfläche, gleicher Richtkraft. Unbeschränkt läßt sich dies jedoch nicht fortsetzen, sondern nur bis zum sogenannten Kippunkt. Von diesem Punkt an ist die Richtkraft des Instrumentes (Torsionskraft des Spannbandes oder Elastizität der Rückzugsfeder) nicht mehr imstande, das System in die ursprüngliche Lage zu bringen. Der neue Spannungsmesser nützt den Bereich der Verlagerung des Schwerpunkts bis dicht unter den Kippunkt aus. Die großen Vorteile sind, daß die Oberflächen kleiner als sonst gehalten werden können, ein größerer Bandquerschnitt (bei Bandaufhängung; oder eine stärkere Feder (bei Achsenlagerung) gewählt werden können, und daß ferner infolge kleiner Masse eine schnellere Anzeige als sonst erzielt wird. Es ist in vielen Fällen erwünscht, die angenähert quadratische Form der Skala zu ändern. In Fig.2 und 3 ist eine solche Möglichkeit angegeben. Wird die Gegenelektrode nicht konradial zur beweglichen Elektrode gestellt, so wird die Skala. mehr einer linearen Teilung angeglichen. In der Fig. q. ist eine Ausführung angegeben, in der beide Elektroden beweglich sind. Auch hierdurch läßt sich die Form der Skala weitgehend beeinflussen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrostatischer Spannungsmesser, bestehend aus einer feststehenden Elektrode und einem ihr gegenüber entgegen einer Richtkraft um die horizontale Achse drehbaren System, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt des beweglichen Systems höher als die Drehachse liegt.
2. 2. Spannungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unter der zusätzlichen Wirkung der Schwerkraft erzielbare Endausschlag des beweglichen Systems die Kippgrenze nicht ganz erreicht.
3. 3. Abänderung des Spannungsmessers nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Elektrode durch ein drehbares System ersetzt ist, das gegebenenfalls auch gemäß Anspruch i oder 2 ausgebildet ist. q..
4. Spannungsmesser nach einem oder mehreren der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätsflächen der festen und der beweglichen Elektrode nach der gleichen Richtung gekrümmt sind, aber einen in Bewegungsrichtung sich ändernden gegenseitigen Abstand haben.
5. 5. Spannungsmesser nach einem oder mehreren der Ansprüche i bis q., gekennzeichnet durch die Anwendung einer Bandaufhängung für das System mit horizontaler Drehachse.