DE974287C

DE974287C - Direkt anzeigender Scheitelspannungsmesser fuer hohe Wechselspannungen

Info

Publication number: DE974287C
Application number: DEA6302D
Authority: DE
Inventors: Willy Dr-Ing Rabus
Original assignee: ALLG ELEK CITAETSGESELLSCHAFT
Current assignee: ALLG ELEK CITAETSGESELLSCHAFT
Priority date: 1943-11-06
Filing date: 1943-11-06
Publication date: 1960-11-17

Description

Direkt anzeigender Scheitelspannungsmesser für hohe Wechselspannungen Für die Messung hoher Spannungen sind außer den bekannten Kugelfunkenstrecken Einrichtungen bekanntgeworden, die nach dem Prinzip des kapazitiven Spannungsteilers arbeiten oder bei denen die Spannung durch eine Reihenschaltung von Gleichrichter und Kondensator gemessen wird. Außerdem ist ein Verfahren zur Messung des Maximalwertes hoher Wechselspannungen bekannt, bei dem am kapazitiven Spannungsteiler abgegriffene kleine Teilspannung einer Parallelschaltung von zwei elektrischen, im Gegentakt arbeitenden Gleichrichterventilen zugeführt wird, von denen jedes in Reihe mit einem Kondensator liegt, und wobei dann die Spannung zwischen den galvanischen, nicht miteinander verbundenen Polen der beiden Kondensatoren mittels eines elektrostatischen Voltmeters gemessen wird. Als Nachteil des letzten Verfahrens, welches für die Scheitelwertmessung hoher Spannungen in Frage kommt, ist anzusehen, daß nicht eine kontinuierliche Messung möglich ist - die Anzeige des elektrostatischenVoltmeters kann Spannungsrückgängen nicht folgen, da die über die Ventile aufgeladenen Kondensatoren ihre Spannung ja über sehr lange Zeit beibehalten -, wie sie insbesondere bei Untersuchungen von Hochspannungsisolieranordnungen im Laboratorium oder Prüffeld erforderlich ist.
Die Erfindung befaßt sich ebenfalls mit einem direkt anzeigenden Scheitelspannungsmesser mit Hilfe eines kapazitativen Spannungsteilers und einem in Reihe zu einem Gleichrichterventil liegenden Kondensator.
Eine kontinuierliche Spannungsmessung wird bei einer weiteren bekannten Schaltung dadurch ermöglicht, daß sowohl parallel zum Meßkondensator als auch zum Niederspannungskondensator des kapazitivenSpannungsteilers hochohmigeEntladewiderstände vorgesehen werden, wodurch die Scheitelwertanzeige auch einem Spannungsrückgang zu folgen vermag.
Fig. I zeigt die Grundschaltung dieses bekannten Scheitelspannungsmessers, wobei mit I der Hochspannungskondensator des kapazitiven Spannungsteilers und der andere Teilerkondensator mit 2 bezeichnet ist. Der Meßkondensator 3 ist über ein Gleichrichterventil 4 am Teilerkondensator 2 angeschlossen, und das statische Voltmeter 5, mit dem die Scheitelwerte der Wechselspannung U, gemessen werden, liegt parallel zu dem Meßkondensator 3. Damit die Scheitelwertanzeige auch einem Spannungsrückgang zu folgen vermag, ist ferner parallel zum Meßkondensator 3 ein hochohmiger Entladewiderstand 6 vorgesehen, wobei der Rückfluß des über diesen Entladewiderstand fließenden Gleichstromes dadurch erreicht wird, daß auch parallel zum Teilerkondensator ein Widerstand 7 gelegt wird, der, um größere zusätzliche fehlerhafte Spannungsabfälle zu vermeiden, gegenüber dem Widerstand 6 sehr klein sein muß. Andererseits muß er aber so groß sein, daß sein Einfluß auf die kapazitive Spannungsteilung auch vernachlässigt werden kann.
Die durch den Paralielwiderstand 7 hervorgerufenen kleinen Fehler lassen sich nun durch die Erfindung ganz vermeiden, wenn, wie in Fig. 2 gezeigt ist, ein für beide Halbwellen der zu messenden Wechselspannung symmetrischer Aufbau der Meßeinrichtung gewählt wird. Hierbei wird parallel zum Teilerkondensator 2 ein Ausgleichszweig gelegt, der ebenfalls aus der Reihenschaltung eines mit einem Entladewiderstand 8 versehenen Kondensators g und einem Gleichrichterventil 10 besteht. Da die in beiden Gleichrichterkreisen auftretenden Gleichströme im stationären Zustand sowohl als auch über einen Ausgleichsvorgang hinweg, hervorgerufen durch eine Änderung der am Spannungsteiler liegenden Wechselspannung, einander gleich sind, so kann über dem Kondensator 2 keine Gleichspannung und damit keine Fehlanzeige an 5 auftreten.
Die in Fig. 2 gezeigte Schaltung mißt den Scheitelwert der Spannung mit einem kleinen Fehlbetrag, der durch die Teilentladung über den hochohmigen Entladewiderstand 6 bzw. 8 bedingt ist. Dieser Fehler macht sich bei Messungen von Spannungen mit Frequenzen unter 50 Hz stark bemerkbar.
Eine wesentliche Erweiterung des Frequenzbereiches und noch höhere Meßgenauigkeit läßt sich nun mit einer Anordnung nach Fig. 3 erreichen. Hierbei ist sowohl im Meßkreis II als auch im Ausgleichszweig 12 ein sogenannter Stützkondensator I3 bzw. 14 mit in Reihe dazu liegendem Ventil I5 bzw. I6 und parallel liegenden Widerständen I7 bzw. I8 vorgesehen. Die Eigenart dieser Schaltung liegt darin, daß bei konstanter Meßspannung die Entladung des Meßkondensators 3 bzw. 9 innerhalb der Zeit einer Vollwelle der zu messenden Spannung außerordentlich klein gehalten wird, da seine Spannung durch die des Kondensators 13 bzw. 14 gestützt wird. Andererseits aber stellt sich die Spannung an den Meßkondensatoren bei einem länger anhaltenden Rückgang der zu messenden Spannung relativ rasch auf den neuen Wert ein.
Um zusätzliche Fehler zu vermeiden, muß außerdem bei Verwendung von Röhrengleichrichtern der Anlaufstrom, der infolge der Elektronenemission der Glühkathode ohne äußere anliegende Spannung eine schwache Aufladung des Kondensators herbeiführt, kompensiert werden. Das geschieht vorteilhafterweise durch Einführen einer Gleichspannung in den Meß- und Ausgleichszweig. Die Gleichspannung wird dabei am besten einem in Grätzschaltung arbeitenden Trockengleichrichter über Potentiometerwiderst ände entnommen.
Da in vielen Fällen auch Effektivwerte der Spannung von Interesse sind, kann durch einen Umschalter das statische Voltmeter auch unmittelbar parallel zum Teilerkondensator geschaltet werden. Zur Einstellung mehrerer Meßbereiche der Spannung werden Teilerkondensatoren verschiedener Größe eingebaut, so daß das Übersetzungsverhältnis des kapazitiven Spannungsteilers geändert werden kann. Die Teilerkondensatoren sind dabei auf einer Seite fest angeschlossen, und auf der anderen Seite sind sie mit den festen Schaltstücken eines Umschalters verbunden. Der bewegliche Kontakt des Umschalters steht mit dem oberen Teilerkondensator in leitender Verbindung, so daß wahlweise die verschiedenen unteren Spannungsteilerkondensatoren mit den oberen in Reihe geschaltet werden können.
Der Scheitelspannungsmesser nach dem Vorschlag der Erfindung wird auf diese Weise allen Anforderungen des praktischen Betriebes gerecht, denn es läßt sich hiermit nicht nur eine hohe Meßgenauigkeit erreichen, sondern es können mit ihm außer Scheitelwertmessungen auch Effektivwertmessungen der Spannung in den verschiedenen Meßbereichen ausgeführt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Direkt anzeigender Scheitelspannungsmesser für hohe Wechselspannungen, bei dem die zu messendeSpannunganeinenkapazitiven Spannungsteiler angelegt wird, bei dem parallel zum Niederspannungs-Teilerkondensator ein Meßkreis geschaltet ist, der aus einem mit einem Gleichrichterventil in Reihe liegenden Meßkondensator, zu dem ein Entladewiderstand und ein Anzeigeinstrument parallel geschaltet sind, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Niederspannungs-Teilerkondensator zusätzlich ein Ausgleichskreis (I2) angeschlossen ist, der symmetrisch zum Meßkreis aufgebaut ist und gleichfalls wie der Meßkreis (11) die Reihenschaltung eines Kondensators (g) mit einem Gleichrichterventil (10) aufweist, wobei ein Entladewiderstand zum Kondensator (g) parallel geschaltet ist und das Gleichrichterventil gegenüber dem des Meßkreises umgekehrt gepolt ist.
2. Scheitelspannungsmesser nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stützung der Spannung an den Meßkondensatoren (3 und 9), parallel zur Reihenschaltung Gleichrichter und Meßkondensator, weitere Ventile (I5 bzw. I6) Stützkondensatoren (I3 bzw. I4) aufladen, die durch Ableitungswiderstände (I7 bzw. I8) überbrückt sind, wobei Meß- und Stützkondensatoren hinter den Ventilen durch hochohmige Ausgleichswiderstände (I9 und 20) miteinander verbunden sind (Fig. 3).
3. Scheitelspannungsmesser nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichteranlaufstrom durch Einführen einer Gleichspannung in den Meß- und Ausgleichszweig kompensiert wird.
4. Scheitelspannungsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspannung einem in Grätzschaltung arbeitenden Trockengleichrichter über Potentiometerwiderstände entnommen wird.
5. Scheitelspannungsmesser nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung von Effektivwerten der Spannung das statische Voltmeter (5) unmittelbar parallel zu dem Teilerkondensator (2) schaltbar ist.
6. Scheitelspannungsmesser nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung mehrerer Meßbereiche der Spannung mehrere Teilerkondensatoren von verschiedener Größe eingebaut sind, die auf der einen Seite fest angeschlossen und auf der anderen Seite durch einen Umschalter wahlweise einschaltbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 3I8 3I6; Archiv für Technisches Messen, I93I, T 19 V 338I-I; I938, T58 V 338-I; Journal of the J. E. E., London, Bd. 68, I930, S. I222 bis I230; Buch: »Hochfrequenzmeßtechnik« von Zinke, I938, S. 6I, 99 bis IO2; Elektrotechnische Zeitschrift, 57. Jahrgang, vom 28. Mai1936, S. 62Iff.