DE972908C - Einrichtung zur laufenden Registrierung der Spitzenwerte von elektrischen Spannungen - Google Patents

Einrichtung zur laufenden Registrierung der Spitzenwerte von elektrischen Spannungen

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DE972908C
DE972908C DEA7940D DEA0007940D DE972908C DE 972908 C DE972908 C DE 972908C DE A7940 D DEA7940 D DE A7940D DE A0007940 D DEA0007940 D DE A0007940D DE 972908 C DE972908 C DE 972908C
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DE
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capacitors
capacitor
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Expired
Application number
DEA7940D
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English (en)
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Willy Dr-Ing Rabus
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AEG AG
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AEG AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/04Measuring peak values or amplitude or envelope of ac or of pulses

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

  • Einrichtung zur laufenden Registrierung der Spitzenwerte von elektrischen Spannungen Es sind Meßeinrichtungen zur Bestimmung des Höchstwertes von Überspannungswellen u. dgl. bekannt, die darauf beruhen, daß bei Anschluß des Gerätes an die zu messende Spannung über ein elektrisches Ventil ein Meßkondensator aufgeladen wird, dessen Spannung durch ein elektrostatisches Voltmeter gemessen wird. Sollen die tiberspannungen beider Polaritäten zwischen einer Leitung und Erde auf diese Weise erfaßt werden, so sind zu diesem Zweck zwei derartige Einrichtungen, d. h. also auch zwei elektrostatische Voltmeter erforderlich. Wird nun eine solche Einrichtung auf eine Leitung geschaltet, dann zeigt sie praktisch nur die während der ganzen Einschaltdauer aufgetretenen Spannungshöchstwerte an. Dieses Verhalten ist nicht störend bei Untersuchungen von Schaltvorgängen usw., also bei Vorgängen, die willkürlich zu einem bestimmten Zeitpunkt zum Ablauf gebracht werden. Handelt es sich dagegen um die laufende Überwachung eines Netzes oder einer Anlage, z. B. eines Elektroofens, dann interessiert nicht nur der Höchstwert etwa einer Stunde, hier ist vielmehr eine möglichst weitgehende Unterteilung der einzelnenMeßabschnitte erwünscht. Die Erfassung der jeweils innerhalb eines Zeitraumes von I bis 5 Minuten aufgetretenen tiberspannungshöchstwerte dürfte aber für die meisten praktischen Fälle doch ausreichend sein.
  • Um solche Messungen durchführen zu können, muß alle I bis 5 Minuten der Meßkondensator ent- laden werden. Bei den bekanntgewordenen Geräten ist hierzu eine Erdungstaste vorgesehen, die den Meßkondensator über einen hochohmigen Widerstand an Erde zu egen gestattet. Damit nun aber Überspannungen, die während dieser Entladung auftreten, nicht verlorengehen, sondern ebenfalls erfaßt werden, müssen an jeder Meßstelle für jede Polarität zwei Spitzenspannungsmesser vorhanden sein, wovon stets einer betriebsbereit sein, d. h. am Meßpunkt liegen muß. Zur Erfassung beider Polaritäten sind also viel. Spitzenspannungsmesser und damit zunächst auch vier elektrostatische Spannungsmesser erforderlich. Bei Drehstromleitung würde man auf diese Weise zu zwölf elektrostatischen Voltmeter kommen, die in ihrer Ablesung aber kaum einwandfrei zu übersehen sein würden.
  • Wollte man, wie das sonst in der Elektrotechnik üblich ist, ein elektrostatisches Voltmeter mit Hilfe eines Voltmeter-Umschalters nacheinander auf die einzelnen Meßkondensatoren der Spitzenspannungsmesser schalten, so könnten sich hierbei große Fehler ergeben. Der Mcßkondensator ist im Interesse der Erfassung auch kurzzeitiger Überspannungen sehr klein, er wird im allgemeinen in der Größe von Io bis 5o pF liegen. So groß ist aber auch schon ungefähr die Eigenkapazität eines statischen Voltmeters einschließlich der in Betracht kommenden Umschalteinrichtung. Ist nun der Spannungshöchstwert vor der Zuschaltung des elektrostatischen Voltmeters zum Meßkondensator aufgetreten, dann wird dieser Meßkondensator durch die Zuschaltung wegen des Gesetzes der Erhaltung der Ladung an Spannung verlieren, tritt der Höchstwert der Überspannung aber erst nach der Zuschaltung des Instruments zum Meßkondensator auf, dann würde die Messung wegen der größeren aufzuladenden Kapazität mit einem etwa doppelt so großen Fehler behaftet, die vom Instrument angezeigte Spannung etwa doppelt so groß sein als zuerst. Ein und derselbe Vorgang könnte also bei bestimmten Verhältnissen zu Anzeigen führen, die nahezu im Verhältnis 1 : 2 verschieden sind. Diese Methode der Umschaltung des elektrostatischen Instruments ist also unbrauchbar.
  • Es ist zwar auch schon eine Einrichtung zur Messung von elektrischen Spitzenspannungen mit Hilfe von Nießkondensatoren bekanntgeworden, bei der die Meßkondensatoren für beide Polaritäten über je ein entsprechend gepoltes Ventil aufgeladen werden und nach Abschaltung vom Meßpunkt nacheinander auf ein geeignetes Registrierinstrument umschaltbar sind. Mit einer derartigen Meßeinrichtung ist es aber ebenfalls nicht möglich, an einem Meßpunkt auftretende Überspannungen laufend festzuhalten.
  • Die vorliegende Erfindung schafft hier Abhilfe.
  • Erfindungsgemäß sind an jedem Punkt, an dem die Überspannung gemessen werden soll, je Polarität zwei Ventile gleicher Durchlaßrichtung und dafür zwei Meßkondensatoren vorgesehen und die beiden Meßkondensatoren sind je Polarität gegeneinander zeitlich versetzt auf Ladung durch die Meßspannung, auf das Registrierinstrument und auf Entladung umschaltbar, derart, daß je Polarität stets mindestens ein Meßkondensator zur Aufnahme der Überspannung am Meßpunkt bereit ist. Der Meßkondensator erhält dabei während der Meß- bzw.
  • Speicherperiode eine eindeutig bestimmte Ladung bzw. Spannung, die nach der elektrischen Trennung vom Ventil eindeutig durch das elektrostatische Instrument zu ermitteln ist. Die Kapazität der Umschalteinrichtung bzw. des elektrostatischen Instruments stört hier nicht, da sie stets in gleicher Weise in die Messung eingeht. Die auf dem Meßkondensator befindliche Ladung läßt sich in jedem Fall exakt bestimmen, wenn auch die am Instrument auftretende Spannung entsprechend der stattfindenden Kondensatorumladung kleiner ist als der ursprüngliche Wert auf dem Meßkondensator. Diese Umladung verläuft, da die in Betracht kommenden Kapazitäten konstant sind, stets mit demselben Übersetzungsverhältnis, das durch eine Eichung ermittelt werden kann. Man wird zwecksmäßig von ihr sogar dann Gebrauch machen, wenn die Anzeige des elektrostatischen Instruments einen ganz bestimmten Bruchteil, etwa t/roo oder I/looo der auszumessenden Überspannung betragen soll. Man wird dann parallel zum Instrument einen zusätzlichen Kondensator solcher Größe einbauen, daß das gewählte Übersetzungsverhältnis sich ergibt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung noch näher beschrieben.
  • Fig. I zeigt die grundsätzliche Schaltung der bekanntenMeßeinrichtung. Von den Klemmen 1 und 2 aus, die an der zu messenden Spannung liegen, wird der Meßkondensator 4 über das Ventil 3 aufgeladen und die Ladung des Kondensators 4 durch das parallel zum Meßkondensator geschaltete elektrostatische Voltmeter 5 gemessen.
  • In Fig. 2 ist das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Registriereinrichtung, und zwar für die laufende, absatzweise Registrierung der Überspannungen beider Polaritäten, dargestellt. I und 2 sind dabei die Anschlußklemmen der eigentlichen Überspannungs-Meßeinrichtung, die Ventile 3 und 8 dienen der Erfassung positiver Spannungshöchstwerte, die Ventile I2 und I6 der Erfassung negativer Spannungshöchstwerte. Die Meßkondensatoren sind mit 4, 9, I3 und I7 bezeichnet; zu jedem Meßkondensator ist ein Trimmkondensator parallelzuschalten, die mit 6, I0, Iq und I8 bezeichnet sind und die die Aufgabe haben, die jeweils auf den Meßpunkt bzw. auf das Instrument umgesclalteten Meßkapazitäten genau gleich groß zu machen. Die Kondensatorumschalter sind mit 7, II, I5 und 19 bezeichnet. Bei der dargestellten Schaltanordnung ist gerade der Meßkondensator I3 mit dem Trimmkondensator 14 über den Umschalter 15 auf das Meßgerät geschaltet, das aus dem elektrostatischen Registriervoltmeter 5, dem Parallelkondensator 20 und dem Kurzschließer 21 besteht. Wie schon weiter oben erwähnt, dient der Kondensator 20 zur Einstellung eines bestimmten Übersetzungsverhältnisses der am Instrument 5 wirksamen Überspan- ilung zu der an der Beobachtungsstelle tatsächlich aufgetretenen. Der Anschluß der Registriereinrichtung an die Meßstelle erfolgt im vorliegenden Fall mit Hilfe eines kapazitiven Spannungsteilers zwischen der Leitung 22 und Erde 25. Der Hochspannungskondensator ist mit 23 bezeichnet. der Teilerkondensator mit 24. Bevor nun der gerade gemessene Meßkondensator, z. B. I3, zurück-, d. h. auf Speicherung geschaltet wird, ist er zusammen mit dem Instrument 5 und dem Kondensator20 kurzzeitig durch den Kurzschließer 2I zu entladen, damit keine Restladungen, die die nächste Messung fälschen würden, zurückbleiben. Unter Umständen wird man noch eine zweite Entladeeinrichtung in der Ventilschaltung vorsehen, die die am Ventil verbleibenden, zum Meßkondensator parallel liegenden Schaltkapazitäten ebenfalls zu entladen gestattet, bevor die Überspannungsmessung mit diesem Ventil wieder aufgenommen wird.
  • Handelt es sich um die Messung der Spitzenwerte der Spannungen mehrpoliger Leitungen gegen Erde über kapazitive oder sonstige Spannungsteiler, dann ist gerade die Abstimmbarkeit des Instruments auf ein für alle Anschlußpunkte gleiches Übersetzungsverhältnis vorteilhaft. Da es oft schwierig sein wird, die Hochspannungsteiler auf ein und dasselbeÜbersetzungsverhältnis zu bringen, kann man sich gegebenenfalls dadurch helfen, daß die resultierenden Meßkapazitäten zu den einzelnen Leitungen entsprechend abgestimmt werden, oder daß die Kapazität des Parallelkondensators 20 bei der Umschaltung des Instruments auf die Meßkondensatoren der verschiedenen Leitungen geändert wird.
  • In Fig. 2 ist eine einpoligeUmschaltung derMeßkondensatoren von ihren Ventilen auf das Instrument gezeichnet; diese Umschaltung kann genausogut in an sich bekannter Weise auch zweipolig vorgenommen werden, was unter Umständen dann erforderlich sein wird, wenn die einpolige Anschaltung des Instruments während der Messung in irgendeiner Weise stören würde.
  • Auf die eben beschriebene Weise läßt sich mit Hilfe eines elektrostatischen Instruments die Überspannung einer größeren Zahl von Meßstellen registrieren.
  • Der Vorschub des Registrierstreifens und die Umschaltung bzw. Abtastung der Meßkondensatoren, wobei die Speicherzeit eines Meßkondensators, d. h. die Zeit, in der dieser auf Erfassung der an der Meßstelle aufgetretenen Überspannungshöchstwerte geschaltet ist, in der Regel bei I bis 5 Minuten liegen wird, wird vorteilhaft durch ein und dasselbe Laufwerk durchgeführt. Als elektrostatische Registrierinstrumente können dabei an sich bekannte elektrostatische Voltmeter, Elektrometer, Röhrenvoltmeter mit Elektrometerröhre verwendet werden. Bedingung ist bei diesen sämtlichen Instrumenten nur, daß sie eine ganz vorzügliche Isolation aufweisen.
  • Die eben beschriebene Meßeinrichtung ist nicht beschränkt auf die Erfassung elektrischer, in Spannungen umgeformter Vorgänge; sie kann ebensogut zur Erfassung nichtelektrischer Höchstwerte herangezogen werden, wenn diese Vorgänge nur erst in elektrische Spannungen umgeformt worden sind.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRUCHE I. Einrichtung zur laufenden Registrierung der Spitzenwerte von elektrischen Spannungen mittels Meßkondensatoren, die von den positiven und negativen Halbwellen der Spannungen über je ein entsprechend gepoltes elektrisches Ventil aufgeladen, nacheinander zeitweise auf ein elektrostatisches Registrierinstrument umgeschaltet und danach entladen werden, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Punkt, an dem die Überspannung gemessen werden soll, je Polarität zwei Ventile gleicher Durchlaßrichtung und dafür zwei Meßkondensatoren vorgesehen sind und daß die beiden Meßkondensatoren je Polarität gegeneinander zeitlich versetzt auf Ladung durch die Meßspannung, auf das Registrierinstrument und auf Entladung umschaltbar sind, derart, daß je Polarität stets mindestens ein Meßkondensator zur Aufnahme der Überspannung am Meßpunkt bereit ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum elektrostatischen Instrument ein Kondensator (20) solcher Größe geschaltet ist, daß ein gewünschtes Spannungsübersetzungsverhältnis zur Anpassung an den Meßbereich des Instruments erhalten wird.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Meßkondensatoren Trimmkondensatoren vorgesehen sind, die den Abgleioh der Meßkondensatoren auf gleiche Kapazitätswerte gestatten.
  4. 4. Anwendung der Einrichtung nach Anspruch I und folgenden zur Messung derHöchstwerte nichtelektrischer Vorgänge, die in entsprechende elektrische Spannungsänderungen umformbar sind.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr 3I8 3I6; Buch von Dr-Ing. Ke inath: »Die Technik el. Meßgeräte«, Bd. 2, I928, S. 40; Zeitschrift »Transactions of the Institution of Electrical Engineering«, Bd. 57, I938, S.682; Firmendruckschrift der Fa. Siemens & Halske AG.: »Meßgeräte für die Fernmeldetechnik«, Nachtrag zur Ausgabe I936 vom Mai I938,S.43.
DEA7940D 1944-02-15 1944-02-15 Einrichtung zur laufenden Registrierung der Spitzenwerte von elektrischen Spannungen Expired DE972908C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1196798B (de) * 1960-11-21 1965-07-15 Gen Dynamics Corp Strahlungsmessgeraet
US5428296A (en) * 1992-05-27 1995-06-27 Hydro-Quebec Probe assembly for measuring resistivity of a soil, and method thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE318316C (de) *

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