DE958677C

DE958677C - Spitzenspannungsmesser mit mehreren Messbereichen

Info

Publication number: DE958677C
Application number: DEL18181A
Authority: DE
Inventors: Werner Widmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1954-03-06
Filing date: 1954-03-06
Publication date: 1957-02-21

Description

Spitzenspannungsmesser mit mehreren Meßbereichen Die Erfindung bezieht sich auf einen Spitzenspannungsmesser, der im wesentlichen aus einem über ein Gleichrichterventil mit genügend hohem Sperrwiderstand von der zu messenden Spannung aufgeladenen Meßkondensator und einem hierzu parallel geschalteten elektrostatischen Voltmeter besteht und für die Verwendung bei Versuchen und in Laboratorien bestimmt ist. Dies bedeutet, daß einmal der auszumessende Vorgang willkürlich ausgelöst und damit beliebig oft mit immer genau demselben Verlauf wiederholt werden kann und zum andern das Meßgerät während des ganzen Meßvorganges von hierzu geeignetem Personal bedient wird.
Derartige, zur Messung von einmaligen, kurzzeitigen Spannungen innerhalb eines willkürlichen Meßvorganges, wie Überspannungen und Stoßspannungen, dienende Einrichtungen sind bereits bekannt. Dabei ist für die Brauchbarkeit solcher Anordnungen einmal eine solche Ergiebigkeit des Ventils Voraussetzung, daß der Meßkondensator möglichst genau auf den Scheitelwert der flüchtigen Spannung aufgeladen wird, und zum anderen muß die Entladung des Meßkondensators über das Ventil so langsam erfolgen, daß seine Spannung noch ermittelt werden kann.
Ferner wurde bereits vorgeschlagen, zur Messung rascher Vorgänge, wie sie beispielsweise bei Überschlägen in der Stirn von Stoß- und Überspannungswellen auftreten, von einer selbsttätig oder einer mechanisch erfolgenden Kondensatorumladung Gebrauch zu machen.
Nun sind aber infolge einer Änderung der Eigenkapazität Ci der bei diesen Anordnungen zur Spannungsmessung verwendeten elektrostatischen Voltmeter mit dem Ausschlag zur Erreichung der- selben Skala bei verschiedenen Meßbereichen besondere Maßnahmen erforderlich. Schaltet man beispielsweise zur Erweiterung des Meßbereiches weitere Kondensatoren parallel zum Instrument, so wird wegen der Änderung von ei für jeden Meßbereich bei Beibehaltung einer Skala eine besondere Eichkurve erforderlich, oder aber man muß das Instrument entsprechend den Meßbereichen mit verschiedenen Skalen versehen.
Diese Nachteile werden nun erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß bei einer Meßbereicherweiterung zur Erreichung einer gleichen Skalenteilung für die verschiedenen Meßbereiche vor Anlegen des elektrostatischen Voltmeters an den Meßkondensator diesem über vorübergehend zugeschaltete Hilfskondensatoren ein entsprechend der Größe dieser Kapazitäten bestimmter Ladungsbetrag entzogen wird. Dadurch wird die Spannung des Meßkondensators auf einen dem Meßbereich entsprechenden Wert verringert und demzufolge für jeden Meßbereich nur die Restladung des Meßkondensators ausgemessen. Die sich verändernde Eigenkapazität des Spannungsmessers geht also bei allen Meßbereichen in gleicher Weise in die Eichung ein. Entzieht man z. B. dem Meßsonden sator die halbe Ladung, so erhält man den doppelten Meßbereich.
Der Hilfskondensator wird vor dem Zuschalten des elektrostatischen Voltmeters zum Meßkondensator von diesem abgeschaltet und zweckmäßigerweise gleich geerdet, ferner ist das elektrostatische Voltmeter bis zur Zuschaltung an den Meßkondensator ebenfalls geerdet. Damit die Anordnung für die nächstfolgende Messung sofort wieder betriebsbereit ist und Störungen durch Nebenkapazitäten vermieden werden, müssen Meßkondensator, Umladekondensator und Instrument nach erfolgter Ablesung geerdet werden, was beispielsweise über einen gemeinsamen Erdungsschalter geschieht. Dabei werden in Erweiterung der Erfindung Schutzwiderstände zur Vermeidung von Kurzschlüssen über die Diode in die Zuleitung zum Erdungsschalter gelegt. Der Meßkondensator, der ja über einen Gleichrichter aufgeladen wird, wird vor Zuschaltung des Hilfskondensators und damit vor seiner Umladung von dem Gleichrichter (Diode) getrennt. Damit ist aber auch der gesamte Meßkreis vom Eingang des Spitzenspannungsmeßgerätes abgetrennt, und das Meßgerät braucht vor der Umladung nicht vom Prüfling abgeschaltet zu werden, da nach der Umladung auftretende Eingangsspannungen keine weitere Aufladung des Meßkondensators bewirken können. Dadurch wird auch eine Überspannungsmessung an unter Spannung stehenden Netzen ermöglicht.
Während des Erdungsvorganges wird der Meßkondensator automatisch wieder an die Gleichrichterklemmen gelegt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, die Meßeinrichtung mit einem weiteren Umschalter zu versehen, so daß das Gerät sowohl zur Messung des positiven als auch des negativen Scheitelwertes benutzt werden kann.
Man kann beispielsweise die Anode der Diode an den Spannungseingang und die Kathode an den Meßkondensator legen. Dabei ändern sich aber die Erdkapazitäten der Verbindung DioderSchalter, und damit wird auch die Meßkapazität eine andere, was eine Ungleichheit der Instrumentenausschläge für beide Polaritäten zur Folge hat. Diese Schwierigkeiten kann man aber umgehen, wenn man erfindungsgemäß entweder bei Minuspolarität einen entsprechend bemessenen Kondensator parallel zur Meßkapazität legt oder aber für jede Polarität verschiedene, abgestimmte Hilfs- bzw. Umladekondensatoren vorsieht. Dabei ist es zweckmäßig, vor Beginn der Umladung den Meßkondensator einseitig zu erden, damit ein eindeutiges Bezugspotential vorhanden ist. Ferner ist denkbar, für jede Polarität ein besonders geeichtes Instrument oder aber insgesamt zwei Dioden und zwei Meßkreise zu verwenden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den schematischen Ausführungsbeispielen, an Hand deren die Wirlkungsweise des Meßgerätes kurz beschrieben wird, zu entnehmen.
Mit Hilfe des in Fig. I dargestellten Schalters I werden unmittelbar nach Ablauf des auszumessenden Vorganges folgende Schaltfunktionen ausgeführt: In Stellung a wird der Meßkondensator Cm von der Spannung U0 über eine Diode G aufgeladen. Nach erfolter Aufladung wird der Schalter I in Stellung b gebracht, und infolge der jetzt zugeschalteten Hilfskapazität Ca wird Cm eine bestimmte Ladung entnommen. Daraufhin wird C,, wieder von Cm abgetrennt und das Instrument V mit seiner Eigenkapazität Cj parallel zu Cm geschaltet (Stellung c). Die Betätigung des Schalters I erfolgt dabei zweckmäßig automatisch, damit die Umschaltungen immer gleich schnell vor sich gehen und einheitliche Bedingungen für alle Messungen bestehen. Der Hilfskondensator Ca wird unmittelbar nach der Abschaltung von Cm geerdet, und das elektrostatische Voltmeter V liegt bis zur Zuschaltung an Ca an Erde.
Die Einstellung des gewünschten Meßbereichs mittels des Meßbereichwählers 2 entspricht der Einstellung des richtigen Meßbereiches bei Voltmetern mit verschiedenen Meßbereichen, indem bei der ersten Messung der größte Meßbereich und dann auf Grund des erzielten Aus schlages der richtige Meßbereich eingestellt wird.
Gemäß der in Fig. 2 gezeichneten Stellung a des zweipoligen Schalters I wird der Meßkondensator Cm ebenfalls von der Spannung U0 über die DiodeG aufgeladen. Nach erfolgtem Aufladevorgang wird der Schalter I in die Stellung b gebracht, und die Umladung beginnt. Die weiteren Schaltstellungen und die dadurch bedingten Meßvorgänge erfolgen analog der bereits beschriebenen Weise. Nach Ablesung der Spannung werden Meßkondensator Cm, Umladekondensator Ca und In strument V über die in den Zuleitungen zum Erdungsschalter 4 liegenden Schutzwiderstände R, geerdet. Während des Erdungsvorganges wird Cm automatisch wieder an die Diode G gelegt. Der zweipolige Schalter 2 gestattet, daß die Anode auch an den Spannungseingang gelegt werden kann, womit eine Messung des negativen Scheitelwertes ermöglicht wird.
Die dadurch bedingte Änderung der Erdkapazität CE wird durch eine parallel zum Meßkondensator Cm geschaltete weitere Kapazität Cm kompensiert, die über einen Schalter 7 zugeschaltet werden kann. Außerdem sind für die verschiedenen Polaritäten entsprechende Hilfs- bzw. Umladekondensatoren, die über Schalter 5, 6 und den Meßbereichwähler 3 zugeschaltet werden können, vorgesehen.
PATENTANSPRttCHE: I. Einrichtung zur Messung von willkürlichen, beliebig oft wiederholbaren Vorgängen mit einer einmaligen kurzzeitigen Spitzenspannung mittels eines Meßkondensators, der von der zu messenden Spannung über ein Gleichrichterventil mit genügend hohem Sperrwiderstand aufgeladen wird, und einem parallel zum Meßkondensator liegenden elektrostatischen Voltmeter, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Meßbereicherweiterung zur Erreichung einer gleichen Skalenteilung für die verschiedenen Meßbereiche vor Anlegen des elektrostatischen Voltmeters an den Meßkondensator diesem über vorübergehend zugeschaltete Hilfskondensatoren ein entsprechend der Größe dieser Kapazitäten bestimmter Ladungsbetrag entzogen wird.

Claims

2. Meßeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abschalten des Hilfskondensators vom Meßkondensator der Hilfskondensator geerdet wird.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrostatische Voltmeter bis zur Zuschaltung an den Meßkondensator geerdet bleibt.

4. Meßeinrichtung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen Eingang-Meß kondensator- und Eingang-Diode vor Umladung des Kondensators geerdet werden.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Meßkondensator, Umladekondensator und Instrument nach der Ablesung über einen gemeinsamen Erdungsschalter geerdet werden.

6. Meßeinrichtung nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Umladung der Meßkondensator von den Klemmen bzw. der Diode des Spitzenspannungsmessers abgeschaltet wird.

7. Meßeinrichtung nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erdung der Meßkondensator automatisch an die Klemmen bzw. Diode des Spitzenspannungsmessers zugeschaltet wird.

8. Meßeinrichtung nach Anspruch I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitungen zum Erdungsschalter Schutzwiderstände gelegt sind.

9. Meßeinrichtung nach Anspruch I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Polarität die Kapazität. des Meßkondensators so verändert wird, daß für beide Polaritäten dieselbe Eichung gilt.

IO. Meßeinrichtung nach Anspruch I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Polaritäten getrennte Umladekondensatoren verwendet werden.

11. Meßeinrichtung nach Anspruch I bis I0, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung nach Anspruch g bzw. 10 gleichzeitig mit der Umpolung des Gerätes erfolgt.