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Einrichtung zum Messen der Erstzündspannung von Gasentladungsstrecken
mittels Spitzenspannungsmesse
Gasentladungsstrecken haben häufig die Eigenschaft,
daß die erste nach einer Lagerzeit von einigen Monaten gemessene Ansprechspannung
wesentlich höher liegt, als die darauffolgenden. Bei der Beurteilung der Schutzwirkung
von Gasentladungsstrecken in der Anwendung als Überspannungsableiter ist aber die
erste Ansprechspannung entscheidend. Es besteht daher die Aufgabe, diese Spannung,
die als Erstzündspannung bezeichnet wird, auf betriebssichere Weise zu messen. Es
ist bekannt, die Erstzündspannung dadurch zu ermitteln, daß die Meßspannung über
ein Potentiometer langsam vergrößert wird, bis die Zündung einsetzt, wobei die Messung
der Erstzündspannung durch ein beliebiges Voltmeter erfolgen kann. Bei diesem Meßverfahren
besteht jedoch der Nachteil, daß die Instrumentenanzeige nach Erstzündung infolge
des Zusammenbrechens der Spannung sofort wieder zurückfällt und damit der Meßwert
nicht richtig erfaßt werden kann.
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Eine Abhilfe ist dadurch möglich, daß ein Spitzenspannungsmesser in
Form einer parallel zur Entladungsstrecke liegenden Reihenschaltung aus einem Meßkondensator
mit Spannungsmesser und einem den Entladungsweg sperrenden Stromventil verwendet
wird. Damit bleibt der Zeiger des Instruments auf dem einmal eingestellten Wert
stehen und der Meßwert kann genau abgelesen werden.
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Es besteht jedoch dabei die Gefahr, daß im Anschluß an die Erstzündung
eine tonfrequente Eigenschwingung entsteht. Derartige Kippschwingungen führen jedoch
zu Meßfehlern, da dann irgendein undefinierter Mittelwert der Zündfolge erfaßt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Kippschwingungen
zu vermeiden bzw. zu verhindern, daß eine zweite Zündung der Gasentladungsstrecke
überhaupt einsetzt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß Mittel vorgesehen
sind, die nach der ersten Zündung der Entladungsstrecke die an dieser liegende Meßspannung
auf einen außerhalb des Zündbereichs liegenden Wert herabsetzen. So wird gemäß einem
Ausführungsbeispiel durch den von der ersten Zündung der zu messenden Gasentladungsstrecke
erzeugten Impuls ein Thyratron gezündet und mit diesem die Meßspannung auf einen
außerhalb des Zündbereichs liegenden Wert herabgesetzt. Es ist dabei erforderlich,
daß das Thyratron an die hochgespannte Meßspannung angepaßt ist. Ist das Thyratron
für eine geringere Meßspannung vorgesehen, so kann man eine Reihenschaltung aus
einem Thyratron und einer Glimmlampe wählen, die dann als Spannungsteiler wirken.
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Die in den Zeichnungen dargestellten Ausfiihrungsbeispiele zeigen
Fig. I ein Prinzipschaltbild der Meßeinrichtung, Fig. 2 eine Variante der Meßeinrichtung
gemäß Fig. I, Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der Meßspannung bei Anwendung der erfindungsgemäßen
Einrichtung.
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An den Klemmen kr und K2 liegt die MeB-spannung U. Beim Schließen
des Schalters SI lädt sich der Meßkondensator C I über den Schutzwiderstand WI,
den Abgleichwiderstand W2 und die Diode D mit der Zeitkonstante T= (WI + W2) X C
I auf. In gleicher Weise steigt die Spannung an der Entladungsstrecke E, die parallel
zur Reihenschaltung aus dem Meßkondensator CI und der Diode D liegt. Der vor der
Entladungsstrecke E liegende Widerstand W3 ist ohne Einfluß auf die Spannungshöhe
an der Entladungsstrecke E, da der Widerstand W3 im ungezündeten Zustand der Entladungsstrecke
keinen Spannungsabfall hervorruft. Zündet dagegen die EntladungsstreckeE, so entsteht
zusammen mit dem Widerstand W3 ein Spannungsteiler. p wird spontan positiver und
gibt diesen Spannungsimpuls über den Widerstand W4 auf das Gitter des Thyratrons
Tlz, Hat das Thyratron Th gezündet, so stellt es einen, allerdings durch den Schutzwiderstand
WI begrenzten Kurzschluß der Meßspannung dar. Damit wird jede weitere Zündung der
Entladungsstrecke E verhindert und somit auch Kippschwingungen, die durch die in
Fig. I und 2 gestrichelt gezeichnete Eigenkapazität C2 möglich sind, ausgeschaltet.
Die Messung der erfolgten Erstzündung hinsichtlich der Spannungshöhe erfolgt durch
das Voltmeter V, das parallel zum Meßkondensator C I liegt. Eine unerwünschte Entladung
des Meßkondensators CI ist durch die Diode unterbunden, da nach der Zündung der
Entladungsstrecke die Kathode positiv gegenüber der Anode wird. Nach der Spannungsmessung
erfolgt die Entladung des Meßkondensators CI durch den Schalter 82 über den Widerstand
W5. Danach ist die Einrichtung für einen neuen Meßvorgang bereit.
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Fig. 2 zeigt eine Variante der Meßeinrichtung gemäß Fig. 1, wobei
die zur Herabsetzung der Meßspannung dienende Kurzschluß strecke neben dem Thyratron
Th eine damit in Reihe geschaltete Glimmlampe G enthält. Eine derartige Anordnung
ist dann von Vorteil, wenn das Thyratron eine kleinere Betriebsspannung, als es
die Meßspannung ist, besitzt. Die Widerstände W6 und W7 arbeiten als Spannungsteiler
und liefern die Betriebsspannungen für das Thyratron Th und die Glimmlampe G. Zündet
die Entladungsstrecke E, so wird, ebenso wie bei Fig. I beschrieben, der Spannungsimpuls
über den Widerstand W4 an das Gitter des Thyratrons Th geleitet. Durch die Reihenschaltung
des Thyratrons Th mit der Glimmlampe G erhält letztere beim Zünden des Thyratrons
Th die volle Spannung, die bisher an den Spannungsteilern W6 und W7 lag. Dadurch
zündet auch die Glimmlampe G und stellt zusammen mit dem gezündeten Thyratron Th
den durch den Schutzwiderstand WI begrenzten Kurzschluß weg für die Meßspannung
U dar. Damit werden auch die Widerstände W6 und W7 kurzgeschlossen. Da die Zündspannungen
des Thyratrons und der Glimmlampe wesentlich kleiner sind als die Zündspannung der
Entladungsstrecke E, wird auch hier jede weitere Zündung vermieden. Die Meßspannung
kann in der bereits beschriebenen Weise am Meßkondensator CI abgenommen werden.
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Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Meßspannung bei Anwendung
der erfindungsgemäßen Einrichtung. Kurve I gibt den Anstieg der Meßspannung ohne
Anschaltung einer Entladungsstrecke wieder. Kurve 2 zeigt das Zusammenbrechen der
Meßspannung in der Entladungsstrecke nach Erreichen der Zündspannung Uz.
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Die Gerade 3 entspricht der Höhe der am Meßkondensator Ci gespeicherten
Spannung, die gleich der Zündspannung Uz ist. Die gestrichelte Linie 4 deutet die
ohne die erfindungsgemäße Einrichtung möglichen Kippschwingungen an, die sich dann
ausbilden können, wenn eine Herabsetzung der Meßspannung nach der ersten Zündung
der EntladungsstreckeE nicht erfolgen würde.