DE914756C - Elektrische Messeinrichtung, insbesondere zur Ermittlung des Hoechstwertes einer elektrischen Spannung - Google Patents

Elektrische Messeinrichtung, insbesondere zur Ermittlung des Hoechstwertes einer elektrischen Spannung

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DE914756C
DE914756C DEA9829D DEA0009829D DE914756C DE 914756 C DE914756 C DE 914756C DE A9829 D DEA9829 D DE A9829D DE A0009829 D DEA0009829 D DE A0009829D DE 914756 C DE914756 C DE 914756C
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Application number
DEA9829D
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English (en)
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Dr-Ing Willy Rabus
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AEG AG
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AEG AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

  • Elektrische Meßeinrichtung, insbesondere zur Ermittlung des Höchstwertes einer elektrischen Spannung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen von elektrischen Größen an Stellen die der direkten Messung schwer zugänglich sind.
  • Solche Stellen sind z. B. bei unter Hochspannung stehenden elektrischen Apparaten und Maschinen zu finden, bei denen die Übertragung der Meßgröße auf das auf Erdpotential befindliche Meßinstrument nur über teure Isolierwandler möglich ist.
  • Ähnliche Verhältnisse ergeben sich, wenn mit einer bekannten Einrichtung, die aus einem über ein Ventil aufgeladenen Meßkondensator und einem parallel zum Kondensator liegenden elektrostatischen Voltmeter besteht, die Differenz der Spitzenspannung zwischen zwei auf Potential befindlichen Punkten ausgemessen werden soll. Es ist dann notwendig, daß der zur Ventilheizung erforderliche Netzanschluß der Geräte über entsprechende Isolierwandler erfolgt und daß die elektrostatischen Instrumente ebenfalls isoliert aufgestellt und entsprechend abgeschirmt werden. Die letztgenannte Forderung, daß elektrostatische Instrumente ebenfalls auf hohes Potential gebracht werden müssen, kann unter Umständen die Verwendungsmöglichkeit der Geräte aber doch sehr beschränken, nämlich dann, wenn die zusätzliche Erdkapazität dieser elektrostatischen Instrumente eine Fälschung des Meßergebnisses herbeiführen würde oder wenn es sich um eine größere Zahl von Meßstellen handelt.
  • Das Ventil und der Meßkondensator können zwar räumlich außerordentlich klein gehalten werden. so daß diese Teile nur eine sehr geringe Erdkapazität besitzen; auch die Isoliertransformatoren können bei entsprechender Bauart mit kleinsten Erdkapazitäten ausgeführt werden.
  • Anders liegen dagegen die Verhältnisse bei den elektrostatischen Instrumenten, die doch recht umfangreich sind und in ihrer ungefähren Größe doch einer Ersatzkugel von etwa 25 cm Durchmesser entsprechen, während der Meßkondensator und das elektrische Ventil in einem Raum untergebracht werden können, der einer Kugel von vielleicht 4 cm Durchmesser entspricht.
  • Um nun auch in einem solchen Falle, in dem die Erdkapazität eines auf hohes Potential angehobenen elektrostatischen Voltmeters stören würde, die Messungen durchführen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der durch das unter Hochspannung stehende Ventil aufgeladene Kondensator zur Bestimmung der auf ihm liegenden Ladung bzw. Spannung aus der Zusammenschaltung mit dem Ventil elektrisch und mechanisch gelöst wird und daß seine Ausmessung durch ein elektrostatisches Voltmeter erfolgt, das elektrisch und mechanisch getrennt von dem Ventil aufgestellt ist und sich vorzugsweise mit einem Pol an Erdpotential befindet.
  • Die Erfindung ist aber nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern kann auch allgemein in den eingangs erwähnten Fällen Verwendung finden, indem an der Meßstelle die Meßgröße ein Speicherungsorgan in seinen physikalischen bzw. elektrischen Eigenschaften über eine bestimmte Zeitdauer bleibend verändert und dann das Speicherungsorgan von der Meßstelle entfernt und an anderer Stelle ausgemessen wird.
  • Das Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Messung der Spitzenspannungsdifferenz zwischen zwei unter Hochspannung stehenden Punkten, z. B. an einer Wicklung, wird nachfolgend an Hand der Zeichnung noch näher beschrieben.
  • Die Teile des Spitzenspannungsmessers, die auf Potential angehoben werden, sind nach Fig. I nur das elektrische Ventil 3 und der Meßkondensator 4.
  • Dieser Meßkondensator wird aber nun nicht fest eingebaut, sondern nur so, daß er mit Hilfe eines Isolierstabes aus der Meßeinrichtung herausgehoben werden kann. Ist nun das Zeitintervall, innerhalb dessen die Überspannung gemessen werden soll, abgelaufen, dann wird der Meßkondensator 4 von Erde aus mit diesem Isolierstab aus dem Meßgerät herausgehoben und an ein auf Erdpotential befindliches elektrostatisches Voltmeter 6 angelegt und so seine Spannung gemessen. In diesem Zusammenhang ist wichtig, daß die in Frage kommenden Meßkondensatoren 4 kleiner Kapazität (etwa 10 bis 100 pF) heute mit solch guter Isolation ausgeführt werden können, daß eine einmal aufgebrachte Spannung im Verlauf einer oder mehrerer Minuten kaum um IO/o zurückgeht.
  • Bevor der Meßkondensator 4 in das Spitzenspannungsgerät mittels des Isolierstabes eingehängt wird, muß er selbstverständlich entladen werden, um für eine neue Überspannungsmessung brauchbar zu sein. Bei der Spannungsbestimmung selbst ist dabei zu beachten, daß die Ersatzkapazität 7 des elektrostatischen Voltmeters 6 durch den Meßkondensator erst aufgeladen werden muß, daß die Spannung des Meßkondensators also genau genom men etwas größer war als die vom Instrument 6 angezeigte. Diese Korrektur kann aber, da die Kapazität des Instruments 6 bekannt ist, ohne weiteres berücksichtigt werden. In bestimmten Fällen wird man von dieser Umladung auch sogar in dem Sinne Gebrauch machen, daß man den Meßbereich des elektrostatischen Voltmeters 6 dadurch erweitert, daß man zu ihm einen größeren Kondensator parallel schaltet, der etwa so groß ist, daß 6 nur vielleicht ein Zehntel der Spannung anzeigt, die ursprünglich auf 4 lag. Diese Methode ist dann von Vorteil, wenn aus Gründen einfachsten Aufbaues der Spitzenspannungsmesser ohne Kompensation des Ventilanlaufstromes ausgeführt wird.
  • Bekanntlich beträgt die durch diesen Anlaufstrom hervorgerufene Aufladung des Kondensators 4 etwa 2 bis 3 V. Macht man die auf den Meßkondensator 4 bei der Messung auftretenden Spannungen etwa 2000 bis 3000 V, dann ist die Fälschung des Meßergebnisses durch den Anlaufstrom vollständig vernachlässigbar. Es ist nun aber nicht nötig, das elektrostatische Voltmeter 6 für diese Spannung auszuführen, wenn man zu ihm ungefähr den zehnfachen Kapazitätsbetrag des Meßkondensators 4 parallel legt, da dann bei der Ausmessung des Meßkondensators 4 dessen Spannung durch die Aufladung des großen Parallelkondensators auf ungefähr 200 bis 300 V absinkt.
  • Durch die erfindungsgemäße SIeßeinrichtullg. nach der ein höchstisolierter Meßkondensator im Spitzenspannungsmesser aufgeladen und dann vermittels eines Isolierstabes mechanisch aus dem Spitzenspannungsmesser entfernt und seine Spannung an einem beliebigen Ort durch ein elektrostatisches Instrument ausgemessen wird, ergeben sich außer dem eingangs erwähnten Vorzug der geringsten Störkapazität noch einige andere Vorzüge. So ist vor allem für Untersuchungen, die eine größere Zahl von Spitzenspannungsmessern erfordern, für sämtliche Meßgeräte nur ein Ableseinstrument erforderlich. Dieses Ableseinstrument kann als elektrostatisches Voltmeter, als eines der bekannten Elektrometer oder auch als Röhrenvoltmeter mit einer Elektrometerröhre ausgeführt werden. Ebenso genügt fur einen Zweiwegspitzenspannungsmesser, der also Überspannungen beider Polaritäten erfassen soll, ein Spannungsmeßgerät; bei Verwendung polaritätsabhängiger Meßgeräte ist dabei auf das richtig gepolte Anlegen des Meßkondensators zu achten.
  • Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung. bei der, allgemein ausgedrückt, ein an einem Ort 4 unter bestimmten äußeren Bedingungen, z. B. unter einem bestimmten Erdpotential, aufgeladener Kondensator an einem Ort B unter ganz anderen äußeren Bedingungen, z. B. unter einem anderen Erdpotential, ausgemessen wird, ist in all den Fällen verwendbar, in denen sich beliebige Meßgrößen des Ortes A in elektrische Spannungen umformen und über ein Ventil auf einen Kondensator aufbringen lassen. Es ist nur wichtig, daß dieser Meßkondensator so ausgeführt ist, daß er auf dem von A nach B zurückgelegten Weg keine Veränderung seiner Ladung erleidet, d. h. daß dieser Meßkondensator so ausgeführt ist, daß er durch das allenfalls vorhandene elektrische Feld auf dem Wege zwischen A und B nicht in seiner Ladung verändert wird.
  • Eine derartige Ausführung des Meßkondensators besteht nach Fig. 2 etwa darin, daß in einem zylindrischen Metallbecher 9 vermittels der Isolationsscheiben 10 und ii eine Gegenelektrode 12 eingebaut ist, wobei nur durch eine enge Offnung I3 des zylindrischen Bechers eine Ladungszuführung auf die Elektrode 12 möglich ist. Wird dieser Meßkondensator von der Aufladevorrichtung abgenommen, dann ist die Elektrode 12 nach außen elektrostatisch vollkommen abgeschirmt, eine Ladungsbeeinflussung ist also nicht mehr möglich.
  • Bei der Ausmessung muß dieser Kondensator dann wieder auf eine geeignete Kontaktvorrichtung aufgesteckt werden.
  • Das Meßverfahren eignet sich, wie oben kurz erwähnt, auch dazu, die Höchstwerte von anderen als elektrischen Größen, etwa mechanischen oder lichttechnischen Größen, zu messen, wenn diese erst in Spannungen umgeformt werden, ebenso sind elektrische Ströme, durch elektrische Widerstände in Spannungen umgeformt, auf diese Weise meßbar.
  • Zur fortlaufenden absatzweisen Spitzenspannungsmessung ist bei diesem Verfahren nun erforderlich, daß mindestens immer ein Meßkondensator an der zu beobachtenden Stelle angeschaltet ist, es werden also an jeder Beobachtungsstelle für jede Polarität zwei Spitzenspannungsmesser einzubauen sein, von denen mindestens einer stets an Spannung liegt, während der andere Meßkondensator ausgemessen wird. Wie schon erwähnt, ist der gerade ausgemessene Meßkondensator vor dem Einhängen in den Spitzenspannungsmesser jeweils kurzzuschließen, um die neue Spitzenspannung ohne Fälschung aufnehmen zu können.
  • Das oben beschriebene Meßverfahren ist nicht daran gebunden, daß der Spitzenspannungsmesser allein in der Form nach Fig. I aufgebaut ist, es ist genau so dann zu verwenden, wenn zur Erfassung schnellster Vorgänge ein Überspannungsmesser aus zwei in Serie geschalteten Ventilkreisen oder ein Spitzenspannungsmesser mit Umladungskolldensator zur Verwendung kommt. Gegebenenfalls kommen auch andere Speicherorgane als Kondensatoren in Betracht.

Claims (8)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Elektrische Meßeinrichtung, insbesondere zur Ermittlung des Höchstwertes von elektrischen Spannungen, dadurch gekennzeichnet, daß an der Meßstelle die zu messende Größe ein Speicherorgan in seinen elektrischen bzw. physikalischen Eigenschaften, über eine gewisse Zeitdauer bleibend, verändert und dann das Speicherorgan von der Meßstelle entfernt und an anderer Stelle ausgemessen wird.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch I zur Ermittlung der Spitzenspannungsdifferenz zwischen zwei auf Hochspannung befindlichen Stellen mit Hilfe eines durch ein elektrisches Ventil aufgeladenen Kondensators und eines elektrostatischen Voltmeters, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Ventil aufgeladene Kondensator mit diesen lösbar verbunden ist und zur Bestimmung der auf ihm liegenden Ladung bzw. Spannung aus der Zusammenschaltung mit dem Ventil elektrisch und mechanisch gelöst wird und daß seine Ausmessung durch ein elektrostatisches Meßinstrument erfolgt, das elektrisch und mechanisch getrennt von dem auf Hochspannungspotential liegenden Ventil aufgestellt ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkondensator vermittels einer Isolierstange aus der Ventilschaltung entnommen und an das einpolig an Erde angeschlossene elektrostatische Meßinstrument gelegt wird.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkondensator vor dem Wiedereinsetzen in die Ventilschaltung kurzzeitig kurzgeschlossen wird.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem als Speicherorgan wirkenden Meßkondensator ein äußerer Belag den inneren elektrostatisch abschirmt und die Ladungszufuhr zum inneren Belag nur durch einen den äußeren Belag durchdringenden Ladestift, der nicht zum Meßkondensator gehört, möglich ist.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur fortlaufenden absatzweisen Bestimmung des Höchstwertes von Überspannungen an jeder Meßstelle für jede Polarität mindestens zwei Meßstellen, bestehend aus Ventil und Meßkondensator, eingebaut sind, wovon stets ein Meßkondensator über das zugehörige Ventil an die Meßstelle angeschlossen ist.
  7. 7. Einrichtung zur Messung von Spitzenspannungen nach Anspruch 2, dadurch - gekennzeichnet, daß dem elektrostatischen Instrument ein Parallelkondensator solcher Größe zugeordnet ist, daß sich eine zweckmäßige Spannungsübersetzung ergibt.
  8. 8. Meßverfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Ausmessung des Höchstwertes nicht elektrischer Größen verwendet wird, indem die Größen proportional in elektrische Spannungen verwandelt werden.
DEA9829D 1944-03-04 1944-03-04 Elektrische Messeinrichtung, insbesondere zur Ermittlung des Hoechstwertes einer elektrischen Spannung Expired DE914756C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2916702A (en) * 1955-12-30 1959-12-08 Gen Electric Logarithmic ratio meter

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