DE918878C

DE918878C - Spannungsteiler zur Messung von Hochspannungen

Info

Publication number: DE918878C
Application number: DEF7678D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Frank Fruengel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1944-06-22
Filing date: 1944-06-22
Publication date: 1954-10-07

Description

Spannungsteiler zur Messung von Hochspannungen Für die Messung von Hochspannungen pflegt man sich eines Spannungsteilers zu bedienen, den man zwischen Hochspannung und Erde legt und an dem man die Meßspannung abgreift. In der Praxis wurden diese Spannungsteiler dabei etwa nach Art einer Hochspannungsdurchführung, d. h. eines langgestreckten Porzellankörpers, ausgebildet, der den möglichst induktionsfrei gewickelten Spannteilerwiderstand umschloß.
Eingehende Untersuchungen ergaben, daß, solche Anordnungen zur Messung sehr kurzzeitiger Hochspannungsimpulse, wie sie z. B. bei sogenannten Stoßspannungen für den Betrieb von Funkmeßgeräten vorliegen, den praktischen Bedürfnissen nicht entsprechen, weil sie zu fehlerhaften Spannungswerten und zui Verzerrungen des zeitlichen Vorlaufes der Stoßspannung im Meßkreis Anlaß geben. Als Grund für diese Fehler ergab sich einerseits der Umgriff, mit dem die auf Hochspannung stehenden Teile kapazitiv auf den Meßpunkt wirken können, sowie andererseits die ungleichmäßige Verteilung des kapazitiven Nebenschlusses im amgebenden Dieldktrikum auf die einzelnen Zonen des Spannungsteilerwiderstandes.
Dieser Nachteil wird durch die Erfindung beseitigt. Gemäß der Erfindung werden die einzelnen Teilwiderstände des in üblicher Weise aus einer Kette von induktionsarmen Einzelwi'derständen zusammiengesetzten Spannungsteilers innerhalb von Abschirmhüllen angeordnet, welche voneinander durch Zwischenwände getrennt und infolgedessen bis auf die zur Stromdurchführung erforderlichen Bohrungen geschlossen sind und deren Wandungsabstand vom Widerstandsträger proportional dem mittleren Potential wächst, das der umschlossene Teilwiderstand gegen den einen, vorzugsweise geerdeten Pol der abgegriffenen Meßspannung besitzt.
Auf diese Weise wird die unvermeidbare verteilte Kapazität des Spannungsteilers in ein solches Verhältnis zu den am Spannungsteiler herrschenden Potentialen gebracht, daß das Produkt UC, welches für die dielektrischen Verluste maßgebend ist, einen konstanten Wert für alle Teilwiderstände annimmt und sich die dielektrischen Verluste daher um so gleichmäßiger über den Spannungs teiler verteilen, in je mehr Teilwiderstände dieser zerlegt wird; in der Praxis genügt meist eine Aufteilung in vier bis acht Stufen.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäß ausgestalteten Spannungsteiler.
Der Porzellanisolator 1 trägt den Hochspannungsanschluß 2, von dem aus ein Kabel 3 zu den in Reihe geschalteten Teilwiderständen W1, W2, W3, W4 und W5 des Spannungsteilers führt. Diese Widerstände liegen in geerdeten Metallgehäusen A1, A2, A3 und A4, deren Durchmesser r1, r2, r3 und r4 sich wie die mittleren, an den Widerständen W1 bis W4 herrschenden Potentiale verhalten, so daß sich für die Verhältnisse zwischen dem Abstand a der einzelnen Punkte des Spannungsteilers vom Erdungspunkt E und den Gehäuseradien r bzw. der Spannungsverteilung U an den Widenständen W das in Fig. 2 wiedergegebene Diagramm ergibt.
Die Abschirmgehäuse A sind durch Zwischenwände Z völlig voneinander getrennt. In diesen Zwischenwänden sind als einzige Öffnungen die Bohrungen für die Stromdurchführungen vorgesehen; diese sind natürlich mit entsprechenden Isolatoren J ausgefüttert, welche zweckmäßig aus einer durchschlagfesten keramischen Masse mit möglichst kleinem dielektrischem Verlustwinkel bestehen.
An die unterste Abschirmhülse A4 ist der geerdete Mantel des Panzerkabels 4 angeschlossen, das zum Oszillographen führt. Die Seele 5 des Panzerkabels 4 ist an den Verbindungspunkt zwischen den letzten Teilwiderständen W4 und W5 angeschlossen, so daß auf den Oszillographen der Spannungsabfall am Widerstand W5 übertragen wird. Diesen Spannungsabfall wählt man zweckmäßig sehr klein, und der Widerstand W5 bedarf daher keiner eigenen Abschirmung, sondern kann zur Erzielung einfacher konstruktiver Verhältnisse in der dargestellten Weise einfach radial innerhalb der engsten Abschirmhülle A4 gespannt werden. Um gleichzeitig oder unabhängig von der oszillographischen Messung eine Spannungsmessung durch Bestimmung der Funkenschlagweite zu ermöglichen, wird zweckmäßig das mittlere Potential des Widerstandes W4 unter Benutzung einer isolierten Durchführung 6 nach außen aus der Hülle A4 herausgeführt. Die Kapazität dieser Herausführung ist dann bei der Berechnung des Durchmessers für die Abschirmhülle A1 entsprechend zu berücksichtigen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : I. Spannungsteiler zur Messung von Hochspannungen, insbesondere zur oszillographischen Verfolgung von Hochspannungsimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilwiderstünde des in an sich bekannter Weise aus einer Kette von induktionsarmen Einzelwiderständen (W1 bis W5) zusammengesetzten Spannungsteilers innerhalb von Abschirmhüllen (A1 bis A4) angeordnet sind, welche voneinander durch Zwischenstände (Z1 bis Z3) getrennt und bis auf die zur Stromdurchführung erforderlichen Bohrungen geschlossen sind, wobei deren Wandungsabstände (rj bis r4) vom Widerstandsträger proportional dem mittleren Potential wachsen, das der umschlossene Teilwiderstand gegen den einen, vorzugsweise geerdeten Pol (4) der abgegriffenen Meßspannung besitzt.
2. Spannungsteiler nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspannung an einem innerhalb der engsten Abschirmhülle (A4) radial gespannten Widerstand (W5) abgegriffen ist.
3. Spannungsteiler nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß einer der letzten Widerstände (W4) etwa im Mittelpunkt mit einem Abgriff (6) für Funkenmessungen ausgerüstet und seine Abschirmhülle (A4) unter Berücksichtigung der Kapazität dieses Abgriffes (6) entsprechend weiter bemessen ist.