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Einrichtung zur Registrierung kurzzeitiger elektrischer Spannungen
Unter dem Begriff Spitzenspannungsmesser sind Geräte bekanntgeworden, bei denen
über eine Hodhvaiku;umdiode mit sehr holhem Sperrwidierstand ein sogenannier Meßkondensator
mit seihe hohem Leckwiderstand auf den Scheitelwert der anliegenden Spannung aufgeladen
wird. Die Spannung am Meßkondensator wird dann mittels eines elektrostatischen Voltmeters,
einfies Röhrenvoltmeters od. dgl. ermittelt. Bei registrierenden Spitzenspannungsmessern
ist es notwendig, die, Spannungsermittlung am Meßkondensator laufend vorzuhehmen.
Um eine einwandfreie Messung zu erhalten, muiß bei diesen Geräten in jedem Fall
der Meßkondens,ator von der Spannungsquelle bzw. noch besser von der Hochvakuumdiode
getrennt und auf die Meß- bzw. Registriereinrichtung geschaltet werden. Würde diese
Abtrennung unterlassen werden, könnte man für eine einwandfreie Messung nicht garantieren.
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So wurden beiispnelswei:se schon Meßeinrichtungen zur Registrierung
elektrischer Spannungen vorgeschlagen., bei denen je Meßstelle mindestens zwei Meßsysteme,
bestehend aus Hochvakuurnventil und Meßkondensator, vorgeseIen sind. Diese Meßsysteme.
sind, dann so eingestellt, daß zu jedem Zeitpunkt auch eine kurzzeitige elektrische
Spannung
gemessen bzw. gespeichert werden kann, wobei die Meßkondensatoren
abwechselnd auf die RegistriereinTiohtung geschaltet werden. Als Regi!striereinmichtung
wird hierbei zweckmäßigerweise ein Punktschreiber für die entsprechende Anzahl Meßwerte
verwendet. Die periodische Umschaltung der Meßeinri:chtung auf die Registriereinrichtung
sowie die anschließende Erdung von Meßkondensator und Regis.triereinrichtung erfolgt
mittels Schalter, die von einer durch einen Motor angetriebenen Schaltwalze, die
beispielsweise als Nockenwelle ausgebildet sein kann, gesteuert werden.
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Da nun die bekannten Mehrfarben-Punktschreiber mit einem eigenenAntriaeb
für die Papierförderwalze und die Umstellung der Meßstellenanzeige versehen sind,
ist bei den bekannten Meßeinrichtungenn eine Synchronisation des Punktschreiber-Antriebs
mit dem Lauf der Nockenwelle erforderlich, was unter Umständen Schwierigkeiten bereiten
kann. Ferner hat die Erfahrung gezeigt, daß mechanisch, z. B. fittels einer Nockenwelle
gesteuerte Schalter zweckmäßig vermieden weiden sollten. Die Verwendung von Kondensatoren
zur Speicherung der mit Registriergeräten zu erfassenden Vorgänge sind bei Anordnungen
zur Überwachung elektrischer Leitungsnetze bekannt. In diesem Fall kommt den Kondensatoren
jedoch die Aufgabe zu, die zu erfassenden Vorgänge über eine bestimmte Zeit zu speichern,
drami.t bei Eintritt einer Störung, die einen rascheren Transport dies Registrierpapiers
bewirkt, di,e zu registrierende Spannung erst auf das Regietriergerät gegeben wird,
wenn die schnellere Drehzahl erreicht ist. Zu diesem Zweck ist eine ganze Kondensatorengruppe
vorgesehen, deren einzelne Kondensatoren nacheinander angeschaltet werden. Zur Erfassung
eines Vorganges steht also nur ein einziger Kondensgtor zur Verfügung. Daraus ergibt
sich jedoch der wesentliche Nachteil, daß während des Umschaltvorganges von einem
Kondensator auf den folgenden ein Erfassen eventuell auftreffender Vorgänge überhaupt
nicht möglich ist.
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Diese Mängel werden nun erfindungsgemäß durch die Kombination von
mindestens zwei Meßsys.temen je Meßsielle, einem Relais mit hinsichtlich der Meßkondensatoren
;hochisolierten Kontakten und einer Registriereinrichtung zur Steuerung und periodischen
Umschaltung der Relais beseitigt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
dargestellt. In. Fig. r sind dabei die Hodhvakuum@dioden für die Aufnahme von Vorgängen
mit negativer Polarität mit i und 2 und diejenigen für Vorgänge mit positiver Polarität
mit 3 und q. bezeichnet; mit denen bei, Normalstellung jeweils einer der Meßkondensatonen
13 bis 16 über die Umschalter 5 .bis 8 in Reihe geschaltet und. jedes Meßsystem
an die Klemmen 17, 18 angeschlossen ist. Für jede Polarität stehen somit zwei: Meßsysteme
zur Verfügung. Die Umschalter 5 bis 8 werden mittels der zugehörigen Spulen 9 bis
12 betätigt, die von dem Meßstellenumsahalter 27 des Punktschreibers 25 gesteuert
werden. Der Meßstellenumschalter 27 selbst wird von dem Elektromotor 26 des Punktschreibers
angetrieben. Außer den Spulen 9 bis 12 wird durch dien Meßstellenumschalter 27 noch
das Erdüngsrelais 22 mit seinem Kontakt 2, 1 gesteuert, das den über denDämpfungswiderstand
ig aufgeladenen Parallelkondensator 2o und dien Eingang des Röhrenverstärkers 24
kurzschließt, sobald die Registrierung über das Kabel 23 und dein Verstärker 2,4
durch dem Punktschreiber 25 erfolgt ist.
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Die gesamte Einrichtung hat darin folgende Wirkangsweise: Entsprechend
der Polarität gelangt über die Klemmen 17 un' 18 die ankommende. und zu messende
Spannung über die Röhren i und 2 oder die Röhren 3 und q. auf Grund :der Schalterstelllung
jeweils zu dem zugehörigen Kondensator, der dadurch aufgeladen wird. Durch den Me:ßstellenumsehalter
27, der vom Antrieb 26 des Punktschreibers 25. betätigt wird, erfolgt die Steuerung
der Spulen 9 biss z2 derart, daß die Umschaltung der Meßsysteme periodisch erfolgt.
Da nun der Steuerimpuls vom Punktschreiber ausgeht, ist dadurch gleichzeitig eine
Zwangssynchronisation mit denn Funktionen dies Punktschreibers, wie Markierung und
i Farbb..andweiterschaltung, erreicht. Die periodisch, naeheinamder ansprechenden
Spulen g bis 12 schalten die Meßkonden eatoren 13 bis 16 zweipolig um und
stellen damit über den Dämpfungswiderstand ig eine Verbindung zu dem Para11elkondens:ator
2o her. Am Meßkandensator tritt dadurch eine Spannungsreduktion ein. Die so reduzierte
Spannung gelangt über das Kabel 23 zu dem Röhrenvoltmeter 2q., das den. zu registrierenden
Meßwert in den; Punktschreiber gibt. Ist dort die Registrierung erfolgt, so. wird,
von dem Meßstelienumschalter 27 gesteuert, der Kontakt 21 dies Erdungsrel.ais 22
geschlossen und: der mit dem Eingang des Röhrenvoltmeters 2q. verbundene Meßkondiemsator
einschließlich dem Parallelkondensator 2o entladen und geerdet. Danach kehrt der
Umschalter in. seine in der Zeichnung dargestellte Ruhelage zurück, und derselbe
Vorgang wiederholt sich nacheinander mit den übrigen Meß;syst-ernen.
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Auf Grund des beschriebenen Regis:triervor-. ganges ist auch leicht
einzusehen, warum je Meßstelle zwei Meßsysteme erforderlich sind. Auf diese Weise
,ist es möglich, auch Meßwerte zu erfassen, die während dies Regisiriervorgamges
des Meßwertes des eiirren Systems auftreten.
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Um ganz genaue Meßergebnisse zu erzielen, ist äußer der Kapazität
des Meßkondensatorsnoch zusätzEchdie Kapazität der Röhren zu berücksichtigen. Sind:
beispielsweise zeitlich sich ändernde Spannungen, z. B. sinusförmige Weehselspannungen,
zu .erfassen, so erfolgt die oben beschriebene Umsdhal.tung der einzelnen Meßsysteme
nicht immer zu demselben Zeitpunkt, bezogen auf den Kurvenverlauf der Spannung,
sondern in dem von dem Meßstellenumschalter .bestimmten Zeitpunkt. Demzufolge wird
die Ladung der Röhrenkapazität in Abhängigkeit vom Umschaltzeitpunkt verschieden
sein, so daß infolge der kapazitiven Kopp-
Jung zwischen Röhrenkapazität
und Meßkondensat.or bei derselben zu messenden Spannung geringe Unterschiede in
den Meßwer_ ten auftreten.
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Um nun die Ladung des Meßkondensators vom Umschaltzeitpunkt unabhängig
zu machen, wird in @w6terer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens vor der Umschaltung
des Meßkondensators bei Messungen zwischen Phase und Erde die Diode von der Sp.annungsquesle
durch" ein Abschaltrelais einpolig und, bei Messungen zwischen zwei Phasen zweipolig
abgetrennt und über einen Widerstand geerdet. Damit sind eindeutige Verhältnisse
geschaffen, da die Abtrennung der Meßkondensatoren von den Röhren nunmehr immer
so erfolgt, als würde sie im Nulldurchgang der Wechselspannung geschehen.
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Ein Ausfüh rungsbei,spiel ist für ein Meß.system in Fig. 2 schematisch
dargestellt, wobei in Fi,g.2 für gleiche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet
sind wie in Fig. i.
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Bei dieser Anordnung wird die Abtrennung der Röhre i von der Klemme
17 durch das Absohaltrel i:s 30 vorgenommen, das die Röhre i mittels der
Kontakte. 28 über einen Widerstand 29 erdet. Erst danach trennt der Umschalter 5
den Meßkondensator 13 von der Röhre i ab und schaltet ihn in der beschriebenen Weise
auf die Registriereinrichtung. Die Steuerung des Absc haltrelUis 30 erfolgt
ebenfalls durch die Regi;striereinrichtung, so daß alle mit der Klammer bezeichneten
Leitungen zur Registrierei richtung führen.
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Selbstverständlich läßt sich die oben beschriebene Anordnung nicht
nur zur Messung von Wechselspannungen verwenden, sondern es lassen sich auch Messungen
von Gleichspannungen in derselben Weise durchführen.