DE753491C

DE753491C - Measuring resistor for voltage measurement on high-voltage equipment

Info

Publication number: DE753491C
Application number: DES146576D
Authority: DE
Inventors: Adolf Kerll
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1941-08-14
Filing date: 1941-08-14
Publication date: 1953-05-11

Description

Meßwiderstand für Spannungsmessung an Hochspannungsapparaten Die Erfindung bezieht sich auf einen MeB-widerstand für Spannungsmessung an hochspannungssicheren und offenen Hochspannungsapparaten, z. B. Röntgenapparaten.Measuring resistor for voltage measurement on high-voltage apparatus The invention refers to a measuring resistor for voltage measurement on high voltage safe and open high-voltage apparatus, e.g. B. X-ray machines.

Bisher wurde die Messung der Hochspannung an derartigen Apparaten mit Hilfe einer Kugelfunkenstrecke durchgeführt. Dabei ergab sich durch den hochspannungssicheren Aufbau der Apparatur ein großer Aufwand an Material und Arbeit. So mußten. zwischen dem Hochspannungsgenerator und dem Röntgenrohr bzw. der Meßfunkenstrecke 01; töpfe für Öl durchführungen, Kondensatordurchführungen für den Übergang in die Luft und Freileitungen vorgesehen werden. Dieser komplizierte Aufbau bedingte erhebliche Verluste, insbesondere Sprühverluste durch die für den Aufbau nötigen Leitungen. Dazu kam, daß auch die Genauigkeit der auf diese Art durchgeführten Messung nur gering ist. Es läßt sich lediglich der Spannungswert erfassen, dagegen nicht das Kurvenbild. Auch ist der bei dem Messen mit einer Kugelfunkenstrecke zu beachtende Unfallschutz zum Teil recht gering. So far, the measurement of the high voltage on such devices carried out with the help of a spherical spark gap. This resulted from the high-voltage safe Building the apparatus required a great deal of material and labor. So had to. between the high-voltage generator and the X-ray tube or the measuring spark gap 01; pots for oil feed-throughs, condenser feed-throughs for the transition to air and Overhead lines are provided. This complicated structure required considerable Losses, in particular spray losses, due to the lines required for construction. In addition, the accuracy of the measurement carried out in this way was only is low. Only the voltage value can be recorded, but not that Curve pattern. The one to be taken into account when measuring with a spherical spark gap Protection against accidents is sometimes quite low.

Es sind schon MeBwiderstände für hohe Spannungen in der Form hochohmiger Widerstände als Spannungsteiler hekantgeworden, bei welchen der Meßteiler zur Steuerung des elektrischen Feldes und damit zur Vermeidung von Sprühverlusten von einem rohrförmigen Schild zylindrisch umgeben oder mit einer Parallelschaltung von Widerständen oder Kondensatoren versehen ist, von denen eine größere Anzahl in Reihe liegt. There are already measuring resistances for high voltages in the form of high resistance Resistors as voltage dividers have become hacked, in which the measuring divider for control of the electric field and thus to Avoidance of spray losses cylindrical surrounded by a tubular shield or with a parallel connection is provided by resistors or capacitors, a greater number of which is in series.

Auch die Vereinigung beider Mittel, nämlich die Anwendung eines den Meßteiler umgebenden Potentialkäfigs und eines parallel geschalteten kapazitiven Spannungsteilers, welche die gleiche Spannungsverteilung wie der Meßteiler haben, ist bereits b l;annt.Also the union of both means, namely the application of one den Measuring divider surrounding potential cage and a capacitive one connected in parallel Voltage divider, which have the same voltage distribution as the measuring divider, is already b l; annt.

Diese Anordnungen bedingen jedoch alle einen groben Aufwand an Arbeit und Material, damit auch an Gewicht. Sie führen zu großen unhandlichen Gebilden, die außerdem den Nachteil besitzen, daß sie nur als offene Hochspannungsapparate verwendet werden können. Es ist nicht möglich, sie in geschlossene Hochspannungsanlagen, d. h. Anlagen einzubauen, bei denen die Hochspannung nicht frei zugänglich ist. Dagegen bietet der erfindungsgemäße Spannungsteiler nicht nur die Möglichkeit der hochspannungssicheren Messung in offenen, sondern auch in geschlossenen Hochspannungsanlagen, weil er leicht mit Hilfe einer Kupplung, trotzdem aber vollkommen hochspannungssicher in eine Leitung, z B. ein Kabel, eingefügt werden liarmn, was bei den bekannten Anordnungen nicht möglich ist. However, these arrangements all involve a great deal of work and material, thus also in weight. They lead to large, unwieldy structures which also have the disadvantage that they are only available as open high-voltage apparatus can be used. It is not possible to use them in closed high-voltage systems, d. H. To install systems in which the high voltage is not freely accessible. In contrast, the voltage divider according to the invention not only offers the possibility of high voltage safe measurement in open as well as in closed high voltage systems, because it is easy to use with the help of a coupling, but still completely safe against high voltages liarmn can be inserted into a line, e.g. a cable, as is the case with the known Arrangements is not possible.

Der Spannungsteiler gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf den Hochspannungsleiter ein als Spannungsteiler dienender Widerstand aufgebracht wird, dessen nach außen in ihrer axialen Länge abnehmende Lagen so bemessen sind, daß der Spannungsabfall am Widerstand zwischen Hochspannung und Erde den gleichen Verlauf hat wie die Feldstärke. Dadurch, daß die einzelnen Widerstandslagen auf Flächen gleicher Feldstärke (Äquipotentialflächen) liegen, werden Sprübverluste an der Widerstandswicklung völlig vermieden. Auch die Verluste durch Induktivität und Kapazität sind klein, sie lassen sich außerdem rechnerisch und meßtechnisch erfassen, was bisher nicht der Fall war. Die Erfindung gibt ferner die Möglichkeit, durch entsprechende Abgriffe am Meßwiderstand die Messung über elektrostatische Meßinstrumente, z. B. Kathodenstrahloszillographen, auszuführen, wodurch eine wesentliche Steigerung der Meßmöglichkeit und Meßgenauigkeit erreicht wird. Endlich ergibt sich dadurch, daß der Meßwiders!tand in ein geerdetes Gehäuse von kleinen Abmessungen, eingebaut werden kann, eine völlige Gefahrlosigkeit der Messung und die Möglichkeit eines einfachen Einbaues auch in bestehende Anlagen, ganz gleich, ob es sich um vollkommen hochspannungssichere oder offene Anlagen (Freileitungen) handelt. Durch den oben beschriebenen Aufbau und durch die Verwendung eines festen Isolators, z. B. The voltage divider according to the invention is characterized in that a resistor serving as a voltage divider is applied to the high-voltage conductor whose axially decreasing layers are dimensioned in such a way as to that the voltage drop across the resistor between high voltage and earth is the same Has the same course as the field strength. Because the individual resistance layers are on Areas of equal field strength (equipotential areas) are spray losses completely avoided at the resistance winding. Also the losses due to inductance and capacities are small, they can also be calculated and measured capture what has not been the case before. The invention also gives the possibility electrostatic measurements by means of corresponding taps on the measuring resistor Measuring instruments, e.g. B. Cathode ray oscillographs, to perform, creating an essential Increase in the measurement possibility and measurement accuracy is achieved. Finally it surrenders in that the measuring resistor is in a grounded housing of small dimensions, can be built in, a completely safe measurement and the possibility simple installation in existing systems, regardless of whether it is completely high-voltage safe or open systems (overhead lines). By the structure described above and through the use of a solid insulator, e.g. B.

Gummi, und eines Widerstandsleiters, der auf gleicher Grundlage, z. B. Leitergummi, d. h. Isoliergummi mit einem Zusatz z. B. von Graphit, aufgebaut ist, wird einmal trotz kleinster Abmessungen eine hohe elektrische, durch das metallische Gehäuse eine hohe mechanische Festigkeit erreicht. Für den Einbau des WIeßxr.-iderstandes iii eine geschlossene Hochspannungsanlage wird ein Ausführungsbeispiel gegeben. Soll der Meßwiderstand zum Nissen an Freileitungen benutzt werden, so wird eine Hochspamlungsdurcllführung zum Anhängen an die iu messende Freileitung mit dem Aleßwiderstand als Einheit hergestellt, während das Gehäuse zuvor topfartig verschlossen und geerdet wird.Rubber, and a resistance conductor, which on the same basis, z. B. ladder rubber, d. H. Isolating rubber with an addition z. B. made of graphite is, despite the smallest dimensions, a high electrical, through the metallic Housing achieved a high mechanical strength. For the installation of the WIeßxr.-resistor iii a closed high-voltage installation is given an exemplary embodiment. If the measuring resistor is to be used for nitting on overhead lines, then a Hochspamlungsdurcllführung to attach to the iu measuring overhead line with the load resistance manufactured as a unit, while the housing was previously closed and grounded like a pot will.

Die Einrichtung ist sowohl geeignet zur Messung hoher Gleichspannung als auch hoher XVechselspannung. The device is suitable for measuring high DC voltage as well as high AC voltage.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen die Fig. I und 2, von denen Fig. I einen Querschnitt und die Fig. 2 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Einrichtung darstellen. An embodiment of the invention is shown in FIGS. I and 2, of 1 shows a cross section and FIG. 2 shows a longitudinal section of the invention Represent facility.

Die Herstellung eines solchen Widerstandes erfolgt zweclimäß-ig im Wickelverfahren. Ist mit dem Wickelprozeß die gewünschte Form erreicht, so erfolgt vermittels Vulkanisation die homogene Verbindung der einzelnen Bandwickel, und zwar sowohl der des Isolationsgummis als auch mit dem Leitergummi. The production of such a resistor takes place in the Winding process. Once the desired shape has been achieved with the winding process, it takes place by means of vulcanization the homogeneous connection of the individual tape laps, namely both that of the insulation rubber and the conductor rubber.

Konzentrisch im Innern des zylinderförmigen, beispielsweise aus Niessing bestehenden Gehäuses G befindet sich der Hochspannungsleiter a. Dieser besteht ebenfalls aus Messing und ist mit einer dünnen Hülle lt aus Leitergummi umgehen. Ebenso ist das Gehäuse G auf der inneren Fläche mit einer Schicht aus Leitergummi überzogen. Der Raum zwischen dem Gehäuse G und dem Hochspannungsleitern ist durch Isoliergummi ausgefüllt. In den Isoliergummi eingebettet liegt die Widerstandswicklung b. Als Widerstandsmaterial wird zweckmäßig ein Band aus Leitergummi verwendet, welches einen hohen Widerstand besitzt, jedoch kann auc'h in das Leitergummiband ein dünner Draht als Widerstandsmaterial eingebettet werden.Concentric inside the cylindrical, for example from Niessing existing housing G is the high voltage conductor a. This also exists made of brass and is handled with a thin cover made of conductor rubber. Likewise is the housing G is covered on the inner surface with a layer of conductor rubber. The space between the housing G and the high-voltage conductors is covered by insulating rubber filled out. The resistance winding b is embedded in the insulating rubber. as Resistance material is expediently used a tape made of conductor rubber, which has a high resistance, but can also be in the conductor rubber band a thinner Wire can be embedded as a resistance material.

Wie die Figuren zeigen, wird der Widerstand b in Lagen, deren axiale Länge nach außen gegen die Gehäusewand zu abnimmt, spiralenförmig um den Hochspannungsleiter aufgewickelt. Die einzelnen Lagen der Widerstandswicklung sind so bemessen, daß der Spannungsabfall an ihnen mit der an diesen Flächen herrschenden Feldstärke übereinstimmt. Der Abstand der einzelnen Lagen des Leitergummibandes wird durch aus dem Isoliergummi bestehende Schichten gewährleistet. Über dem äußeren Umfang des Gehäuses ist ein Metallring als Halterung und Träger der Meßklemmen angebracht. Mit Hilfe der Nuliklemme werden das Gehäuse und das äußere Ende der Widerstandswicklung b geerdet. As the figures show, the resistance b is in layers whose axial Length decreases towards the outside against the housing wall, in a spiral around the high-voltage conductor wound up. The individual layers of the resistance winding are dimensioned so that the voltage drop across them corresponds to the field strength prevailing on these surfaces. The distance between the individual layers of the conductor rubber band is determined by the insulating rubber existing layers guaranteed. Over the outer perimeter of the A metal ring is attached to the housing as a holder and carrier for the measuring terminals. With the help of the zero clamp, the housing and the outer end of the resistance winding are attached b grounded.

Fig. I zeigt einen Abgriff I des Meßwiderstandes für eine Meßspannung von I50 V und einen Abgriff 2 für eine Meßspannung von I5 V. Zweckmäßigerweise wird bei vollkommen hochspannungss icheren Anlagen das Gehäuse so ausgebildet, daß der Meßwiderstand als Kupplungsstück überall in die Leitung, z. B. zwischen Kabelendverschluß und Hochspannungsapparat, eingesetzt werden kann. Dtes ist in der Fig. 2 durch die nach außen abgeschrägten Flächen der beiden Stirnseiten des den Meßwiderstand,enthaltenden Gehäuses angedeutet. Fig. I shows a tap I of the measuring resistor for a measuring voltage of I50 V and a tap 2 for a measuring voltage of I5 V. Expediently In the case of completely high-voltage systems, the housing is designed so that the Measuring resistor as a coupling piece everywhere in the line, z. B. between cable termination and high voltage apparatus, can be used. Dtes is shown in FIG. 2 by the outwardly beveled surfaces of the two end faces of the measuring resistor containing Housing indicated.

Fig. 3 zeigt für eine Spannung von I50 kV den Verlauf der Feldstärke zwischen Hochspannungsleiter und dem geerdeten Gehäuse, welcher mit dem Spannungsabfall an dem Meßwiderstand zusammenfällt. 3 shows the course of the field strength for a voltage of 150 kV between the high voltage conductor and the earthed housing, which with the voltage drop coincides at the measuring resistor.

Claims

PATENT CLAIMS I. Measuring resistor for voltage measurement on high voltage apparatus, characterized in that on the high voltage conductor (ci) in layers as Voltage divider serving resistor (b) is applied, whose outwardly in their axial length decreasing layers are dimensioned so that the voltage drop on Resistance between high voltage and earth has the same course as the field strength.

2. Measuring resistor according to claim I, characterized by taps on Voltage divider for several low voltage measuring ranges, e.g. B. I50 and 15 V.

3. Measuring resistor according to claim I, characterized in that the Distance between the individual layers of the resistance winding through a solid insulator, z. B.

Insulating rubber, is ensured.

4. Measuring resistor according to Claims I to 3, characterized in that that the two basic components are made of one and the same material, for example Rubber, where for example the insulating rubber for the purpose of conducting the Electricity is mixed with graphite.

5. Measuring resistor according to Claims 1 to 4, characterized in that that the resistance winding in a filled with insulating rubber, grounded, cylindrical Housing is housed, which expediently, iron as a coupling piece, for. B. between the end of the cable and the high-voltage apparatus.

6. M, eating resistance according to claim I, characterized in that the Resistance winding in a pot-shaped earthed one filled with solid insulating material Housing is housed, which is expediently designed so that there is a high-voltage bushing on it for switching on in open high-voltage systems.

7. Measuring resistor according to Claims I to 6, characterized in that that the insulator at its end faces by a transverse to its center line guided surface is limited to contact surface with a guided in the same direction the homogeneous insulating material, z. B. cable equipment or an outdoor termination, to be held together only by mechanical pressure.

To differentiate the subject matter of the invention from the prior art are The following publications were considered in the granting procedure: German Patent Nos. 596 313, 626 600; Swiss Patent No. 208 575; "Archives for technical measurement", December 1938, B, late 116-1.