DE1516128B2 - Anordnung zur Messung von hohen und höchsten Hochspannungsimpulsen, Stoßspannungen und sonstigen hohen Wechselspannungen - Google Patents

Description

Zur Messung von Hochspannungsimpulsen, Stoßspannungen und sonstigen hohen Wechselspannungen ist es bekannt und üblich, einen Spannungsteiler zu verwenden, den man zwischen die "zu messende Hochspannung und Erde bzw. zwischen das an die Hochspannung angeschlossene Prüfobjekt und Erde legt und an dem man die dem Meßgerät, z. B. Oszillographen, zuzuführende niedrige Meßspannung abgreift. Die Verbindung zwischen dem niedcrspannungsseitigen Ausgang des Spannungsteilers und dem Meßgerät erfolgt in der Regel über ein als Koaxialkabel ausgeführtes Meßkabel, so daß das Meßgerät außerhalb des Gefahrenbereiches der Hochspannung liegt. Die Spannungsteiler sind entweder ohmsche oder kapazitive Teiler.

Bei allen bisher bekanntgewordenen ohmschen Spannungsteilern ■— bestehend vornehmlich aus kontinuierlich und induktivitätsarm gewickelten Drahtwiderständen von einer der zu messenden Spannung entsprechenden Länge — stört vor allem die kontinuierlich am Widerstand angreifende Erdverkettungskapazität, also das zwischen dem Widerstand und dem Erdpotential sich aufbauende, elektrische Feld. Dadurch werden die hochfrequenten Vorgänge, noch ehe sie den Niederspannungsteil des Widerstandes erreichen, als-Verschiebungsströme zur Erde abgeleitet. Die durch diese Kapazitäten längs des Teilers hervorgerufene Potentialverteilung ist damit nichtlinear und weicht von der ohmschen Spannungsverteilung ab. Um diesen schädlichen Einfluß weitgehend auszuschalten, sind schon verschiedene Maßnahmen bekanntgeworden. So hat man auf der Teilerspitze einen großen metallischen Schirm angeordnet, um das elektrische Feld längs des Teilers zu vergleichmäßigen und so die Wirksamkeit der Erdvcrkettungskapazitäten zu verkleinern. Ferner hat man durch den Widerständen des Spannungsteilers parallelgeschaltete Kondensatoren eine weitgehende homogene kapazitive Spannungsverteilung längs der Widerstände zu erzwingen versucht. Diese Anordnung ist unter der Bezeichnung »gemischter Spannungsteiler« bekanntgeworden. Die parallelgeschalteten Kondensatoren können in ihrer Größe entsprechend abgestuft werden. Es ist auch bekannt, durch eine nichtlineare Aufteilung des Widerstandes die ohmsche Spannungsverteilung der kapazitiven anzugleichen, wobei die kapazitive Spannungsverteilung durch einen kleinen Schirm am Teilerkopf einigermaßen unabhängig von Umgebungseinflüssen gemacht wird. Eine Verkleinerung der störenden Erdkapazität kann in einfacher Weise auch durch eine Verkleinerung der Bauhöhe des Teilers erzielt werden. In diesem Falle muß der Teiler in hochwertige Isolationsmittel (Druckluft, Stickstoff unter erhöhtem Druck, öl) eingebaut werden. Auch dieses Verfahren wurde bereits angewandt, führt aber dazu, daß der Teiler nur für sehr kurze Spannungsimpulse (etwa :g 1 μϋ) geeignet wird. Die Ursache liegt darin, daß sich der Energieumsatz auf kleinstem Raum zusammenballt und eine unzulässig starke Erwärmung des Widerstandsmatcrials hervorruft. Zur Messung von Spannungsimpulsen von < 1 [jts Länge werden gelegentlich extrem niederohmige ohmsche Spannungsteiler verwendet, bei denen durch den kleinen Teilerwiderstand von 5(X) ... K)(X)U der Einfluß der störenden Erdkapazitäten weitgehend verschwindet. Diese Teilcrart ist ebenfalls nur für die Messung sehr kurzer Spannungsimpulse geeignet, da der kleine Teilerwiderstand die Spannungsquclle sehr stark belastet und nach kurzer Zeit die Impulse verflacht.

Alle bisher bekannten kapazitiven Spannungsteiler lassen sich in zwei Gruppen einteilen: Bei der ersten Gruppe wird die Oberspannungskapazität durch zwei Metallelektroden (Kugeln, koaxiale Zylinder) gebildet. Die Niederspannungskapazität besteht aus entsprechenden Niederspannungskondensatoren. Bei der zweiten Gruppe besteht die Oberspannungskapazität aus einer Vielzahl von in Serie geschalteten Einzelkondensatoren, die vornehmlich aus ölpapierwickeln aufgebaut sind. Die Niederspannungskapazität wird entsprechend aus geeigneten Einzelkondensatoren aufgebaut. Bei allen Kondensatoren dieser Art wird die übertragung sehr hochfrequenter Vorgänge (Frequenz > 1 MHz) ganz entscheidend durch die stets endliche Induktivität der Kondensatoren gestört, wie eine eingehende theoretische und praktische -Untersuchung gezeigt hat. Diese Störungen lassen sich auch dann nicht beseitigen, wenn der durch die Zuleitungen zum kapazitiven Spannungsteiler gebildete Serienresonanzkreis (Induktivität der Zuleitungen, Kapazität des Spannungsteilers) durcheinen im Zuge der Zuleitungen eingebauten Dämpfungswiderstand vollkommen bedämpft wird. So stellen alle bisher bekannten Konstruktionen von Spannungsteilern entweder Sondcrlösungen .dar, die nur für Spezialzwecke, nämlich sehr kurze Spannungsimpulse verwendet werden können oder aber die bei sehr hochfrequenten Vorgängen auftretenden physikalischen Erscheinungen nur unbefriedigend beherrschen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Messung von hohen und höchsten Spannungsimpulsen, Stoßspannungen und sonstigen hohen Wechselspannungen mit Hilfe eines Spannungsteilers zu schaffen, bei der die oben geschilderten Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden sind und die es insbesondere ermöglicht, einmalig oder nach großen Pausenzeiten auftretende unipolare Spannungsimpulse zu messen, die unsymmetrisch gegen das Erdpotential auftreten und deren Impulsdauer kleiner bzw. erheblich kleiner als 1 s ist, sowie auch Langwellenprüfungen an Prüfobjekten durchzuführen. Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß Spannungsimpulse mit Hilfe des Fourier-Integrals in kontinuierliche Frequenzspektren zerlegt werden können, sich somit aus einer unendlichen Vielzahl von harmonischen Spannungsschwingungen zusammensetzen.

Es zeigt sich ganz allgemein, daß ein Zcitimpuis um so höhere Frequenzanteile enthält, je kurzer die Impulsdauer wird. Eine Meßanordnung und insbesondere ein Spannungsteiler muß daher alle harmonischen Spannungsschwingungen ungedämpft und möglichst unverzögert übertragen, die im zu messenden Spannungsimpuls enthalten sind. Im Idealfall müßte somit das Teilerverhältnis des Spannungsteilers unabhängig von der Frequenz sein, oder, mit anderen Worten, die Ubergangsfunktion eines Span-

^ή0 niingstcilers auf eine Schrittfunktion müßte —·■ abgesehen von der durch das Teilerverhältnis verringerten Amplitude - wiederum eine Schrittfunktion sein.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung

⁶S von hohen und höchsten Spannungsimpulsen, Stoßspannungen und sonstigen hohen Wechselspannungen mit Hilfe eines aus einer Mehrzahl von Konden-, saloren und ohmschen Widerständen aufgebauten

Spannungsteilers, der einen nahe am niederspannungsseitigen Ende liegenden. Abgriff für die dem Meßgerät zuzuführende niedrige Meßspannung aufweist. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dieser Spannungsteiler aus einer Mehrzahl von in Serie geschalteten, je aus einem Kondensator und einem mit ihm in Reihe geschalteten ohmschen Widerstand gebildeten, derart bemessenen Teilerelementen besteht, daß das Verhältnis des Gesamtwiderstandes des Hochspannungsteiles und des Gesamtwiderstandes des Niederspannungsteiles dem Teilerverhältnis und das Verhältnis der Gesamtkapazität des Hochspannungsteiles und der Gesamtkapazität des Niederspannungsteiles dem reziproken Wert des Teilerverhältnisses entspricht, daß der Niederspannungsteil des Spannungsteilers induktionsarm ausgebildet ist und daß die ohmschen Widerstände der einzelnen Teilerelemente so bemessen sind, daß der von ihnen gebildete gesamte Dämpfungswiderstand wenigstens annähernd die Bedingung

R * 4 i/i.

erfüljt, wobei L die gesamte Teilerinduktivität und C₁. die gesamte Erdkapazität des Spannungsteilers bedeutet. ^.

Wohl ist bereits ein Spannungsteiler zur Spannungssteuerung eines gasgefüllten Hochspannungsgleichrichters mit Zwischenelektroden bekannt, der eine Kette von in Serie geschalteten Kapazitäten und Widerständen, die zu einer weiteren Kette mit nur ohmschen Widerständen parallel geschaltet ist. aufweist. Diese Anordnung ist jedoch nicht zur wirklichkeitsgetreuen Abbildung von kurzzeitigen Spannungsimpulsen geeignet und auch nicht dazu vorgesehen, zumal dieser Spannungsteiler gar keinen Abgriff für eine einem Meßgerät zuführbare niedrige Meßspannung aufweist. Sie ermöglicht vielmehr nur. im Niederfrequenzbereich dem Hochspannungsgleichrichter eine lineare Spannungsverteilung aufzuprägen.

In F i g. 1 ist das Ersatzschaltbild eines Spannungsteilers, wie er bei einer Anordnung gemäß der Erfindung verwendet wird, dargestellt. Er besteht aus einer Mehrzahl von ohmschen Widerständen und Kondensatoren. Jedes der in Serie geschalteten Teilerelemente wird von einem Widerstand und einem mit ihm in Reihe geschalteten Kondensator gebildet, die im Ersatzschaltbild mit R' bzw. C bezeichnet sind. Das Ersatzschaltbild berücksichtigt alle an einem räumlich ausgedehnten, weitgehend homogen aufgebauten Spannungsteiler wirksamen Einflüsse. Die eingezeichneten Induktivitäten L können den Widerständen R\ den Kondensatoren C und den zur Zusammenschaltung notwendigen Verbindungsleitungen anhaften. Mit C₁' sind die Erdkapazitäten dargestellt und damit das Eigenfeld des Spannungsteilers berücksichtigt. Wenn /1 die Gesamtzahl der in Serie geschalteten Teilerelemente ist. ergibt sich der gesamte Teilerwiderstand zu R = η ■ Λ', die gesamte Teilerinduktivität zu L = /1 · L,

C"
die gesamte Tcilerkapazität zu C = — und die gesamte Erdkapazität zu C₁, = η ■ C₁'.. Der Hochspannungsimpuls U₁₁[I) soll durch den Teiler in einen nur amplitudenmäßig verkleinerten Ausgangsimpuls ⁶S U_nU) umgewandelt werden. Die physikalische Wirkungsweise dieses Teilers bei der übertragung hoher Frequenzen ist sofort erkennbar, wenn die Kapazität C als leitende Verbindung, also als nicht vorhanden aufgefaßt wird, was bei hohen Frequenzen absolut zulässig ist. Damit liegt das Ersatzschaltbild eines homogenen, verluslbehafteten Leitungsstückes vor, dcis am Teilerkopf I offen und am Teilerende £ kurzgeschlossen ist. Trifft nun auf den Punkt A eine plötzliche auf ihren Maximalwert ansteigende Spannung (Schrittspannung), so läuft sowohl eine Spannungs- als auch Stromwellc'in den Teiler ein, um am Teilerende E mehr oder weniger refiexionsfrei zur Erde abgeführt zu werden.

Eine echte und saubere Spannungsteilung wird erreicht, wenn sich die Spannung möglichst kontinuierlich von A aus stetig verkleinert, um schließlich am Teilerende E auf den Wert Null abzusinken. Die eine derartige Dämpfung hervorrufenden Elemente sind die Widerstände R'. Sind diese Widerstände sehr groß, so wird die einlaufende Spannung bereits unzulässig klein, noch ehe das Teilerende E erreicht wird. Sind die Widerstände zu klein, so trifft auf das Teilerende E noch ein endlicher und zu großer Spannungswert, der reflektiert wird und. in den Teiler zurücklaufend, am Niederspannungsabgriff 1/,, unerwünschte Schwingungen erzeugt. Eine sinnvolle Bedämpfung des Teilers wird erreicht, wenn-der gesamte Dämpfungswiderstand (Teilerwidcrstand) der Bedingung __

L_ C..

gehorcht. Weiterhin läßt sich nachweisen, daß die an H_n erscheinende Ubergangsfunktion um so rascher ansteigt (und damit die übertragbare Grenzfrequenz um so höher wird), je kleiner die Laufzeit \LC_t, des Teilers ist. Eine kleine Laufzeit des Teilers läßt sich aber entweder durch eine kleinere Erdkapazität C₁. oder durch eine kleine Induktivität L erreichen - stets vorausgesetzt, daß der kleinstmögliche zur Dämpfung des Teilers notwendige Gesamtwiderstand R gemäß obiger Gleichung eingeschaltet wird. Eine Verkleinerung der Erdkapazität ist. unabhängig von den dadurch bedingten, komplizierten Konstruktionen, aber deshalb nicht sinnvoll, weil dadurch der notwendige Gesamtwiderstand erhöht werden muß. Eine kleine Induktivität L kann hingegen bei Verwendung induktionsarmer Kondensatoren C und Widerstände R' leicht erreicht werden.

Mit dieser Teilerart kann somit die physikalische Grenze jeder Spannungsteilung mit einem räumlich ausgedehnten Gebilde dann erreicht werden, wenn die Laufzeit \'LC_C so groß wird, daß sie der Lichtgeschwindigkeit als Grenzwert für die Ausbreitungsgeschwindigkeit aller elektromagnetischen Vorgänge entspricht. Als Grenzwert der Induktivität L ergibt sich physikalisch der Wert des gestreckten Teilers, der mit etwa 1 jxH pro Meter Teilerlänge erreicht wird.

Die Serienschaltung der Kapazitäten C beeinträchtigt alle geschilderten elektromagnetischen Vorgänge in keiner Weise. Diese Serienschaltung ist aber wesentlich für eine praktische und universelle Anwendung des Spannungsteilers. Bei langsameren und damit niederfrequenteren Meßspannungen erhöht sich der Gesamtwiderstand des Teilers wesentlich und kann in erster Annäherung aus

berechnet werden. Mit der zunehmenden Hochohmigkcit verringern sich alle Rückwirkungen auf die vorhandenen Spannungsquellen. Sehr wesentlich wird dadurch auch der Energieumsatz in den Widerständen R' im Vergleich zu einem rein ohmschen Teiler mit dem Gesamtwiderstand R reduziert, da nur bei Spannungsänderungen der Teiler von Strömen durchflossen wird.

Die vielfältige Serienschaltung von Widerständen und Kondensatoren bis zum Niederspannungsabgriff ist für das einwandfreie Arbeiten des Teilers wesentlich, wobei aber andererseits auch keine übertrieben große Unterteilung vorgenommen werden muß. Da die Grenzfrequenz/j, des Teilers etwa dann erreicht ist. wenn die Wellenlänge /.,, der doppelten Tcilerlänge entspricht (/.„ \}'_b = c:c = Lichtgeschwindigkeit), kann die physikalische Ubcrtragungsgrcnze auch durch die Antennenwirkung -des Teilers erklärt werden: Die hohen Frequenzen werden als elektromagnetische Wellen vom Teiler abgestrahlt. Es genügt daher auch, wenn ein einzelnes K'C'-Glied des Teilers eine Längenabmessung besitzt, die etwa · ?._b ist. Daraus

resultieren mindestens fünf Unterteilungen. Aber auch mit noch weniger Unterteilungen können schon bessere Ergebnisse erzielt werden als mit der Serienschaltung nur.cincs Widerstandes und eines Kondcn-· sators, die an sich bereits bekannt ist. jedoch aus gänzlich anderen Gründen angewendeT wurde. -

Eine mit einem derartigen Spannungsteiler aufzubauende Stoßspannungsmeßanordnung gemäß der Erfindung ist in F i g. 2 dargestellt. Der zwischen den Punkten 1 und 2 zu messende Hochspannungsimpuls u_h(t) wird in bekannter Weise über eine möglichst kurze Zuleitung L und die erdseitige Verbindung zwischen 2 und £ dem eigentlichen Spannungsteiler zugeführt. Die erdseitige Verbindung wird dabei möglichst aus großen Metallplatten oder Metallgittern hergestellt, um Potentialdifferenzen innerhalb dieser Verbindung zu vermeiden. Die Zuleitung L wird vor allem bei größerer Länge zweckmäßig mit einem Dämpfungswiderstand J?,bcdämpft, der vorzugsweise so groß gewählt wird, daß er dem Wellenwiderstand der Zuleitung entspricht, Er ist unmittelbar am Anfang der Zuleitung anzubringen. Der Aufbau des Spannungsteilers zwischen .1 und E setzt sich aus dem Hochspannungsteil mit den in Serie geschalteten Widerständen Rl und Kondensatoren C₁' zusammen und aus dem Niederspannungsteil mit dem Gesamtwiderstand R₂ und der Gesamtkapazität C₂. Die Größe von R₂ und C₂ wird vom Übersetzungsverhältnis des Teilers bestimmt. Soll beispielsweise die am Niederspannungsabgriff .V auftretende Spannung ' „,„„ der

zu messenden Spannung betragen, so muß R₂ = ~ '

und C₂ = UXX) · C₁ gemacht werden, wenn C₁ die sich aus der Scricnschaltung aller Elemente C₁' ergebende Kapazität ist. Die wegen der Höhe der zu messenden Spannungen notwendigen, großen Teilervcrhältnisse bedingen somit fast ausnahmslos Nicderspannungselemente. deren Widerstand R₂ erheblich kleiner ist als der Teilwiderstand R₁ eines Hochspannungselcmcntes bzw. deren Kapazität C₂ erheblich größer ist als die Teilkapa/ität C₁' eines Hochspunnungselemcntcs. Da auch die unvermeidliche Längsinduktivität /-' (s. I·' i g. I) dom Γ hciset/ungs\erhällni-> entsprechen muß. muß der Niederspannungsteil eurem induktionslos aufgebaut werden, d. h.. die Serienresonanz jedes ÄLC-Teilerelementes muß gleich groß sein.

Wird die Ausgangsspannung nicht unmittelbar an N gemessen, so muß ein als Koaxialkabel ausgebildetes, möglichst dämpfungsarmes Meßkabel K die übertragung des Impulses zum Meßgerät, beispielsweise einem . Oszillographen 0 übernehmen. Um Impulsverzerrungen im Meßkabel zu vermeiden, wird zwischen dem Niederspannungsabgriff N und dem

ίο Meßkabel ein Widerstand eingeschaltet, der seiner Größe nach Z-R₂ entspricht, wenn Z der bei hohen Frequenzen wirksame Wellenwiderstand des Kabels ist. Dabei wird angenommen, daß das Meßgerät einen gegenüber dem Wellenwiderstand Z des Kabels hohen Eingangswiderstand besitzt, so daß der zum Meßgerät laufende Spannungsimpuls am Meßgeräteingang durch die Reflexion verdoppelt wird. Die reflektierte Welle wird dann aber über die Niederspannungskapazität C₂ reflexionsfrei abgeführt, da sie resultierend die beiden Widerstände (Z - R₂) + R₂ = Z vorfindet. Es sei noch erwähnt, daß das Meßkabel auch mit einem mehrfachen Kabelmantel ausgeführt sein kann, um eine bessere Abschirmung der durch den Hochspannungsimpuls u_h(t) hervorgerufenen elektromagnetischen Vorgänge zu erreichen.

Die technische Ausführung der für den Spannungsteiler notwendigen Widerstände und Kondensatoren kann beliebig sein., sollte" aber vornehmlich auf möglichst induktionsarmc Konstruktionen beschränkt werden, wenn die der Teilerlänge entsprechende bestmögliche Bandbreite erreicht werden soll. In Fig. 3 ist als Beispiel ein Ausschnitt aus dem Hochspannungsteil eines Spannungsteilers dargestellt, der aus bekannten keramischen Plattenkondensatoren C₁' und Schichtwiderständen R{ aufgebaut ist. wobei der Widerstand Rl vorzugsweise aus mehreren parallelgcschalteten Schichtwiderständen besteht. Die Kondensatorbeläge sind mit ß bezeichnet. Ein zu Versuchs- und Erprobungszwecken ausgeführter Spannungsteiler für

•4° etwa 1 MV-Stoßspannung wurde aus insgesamt vierzig Plattenkondensatoren und der entsprechenden Zahl von Schichtwiderständen aufgebaut.

Der Hochspannungstcil des Spannungsteilers kann auch aus Ölpapierkondensatoren hergestellt werden.

•45 wie beispielsweise in F i g. 4 schematisch dargestellt ist. Der Kondensator C₁'jedes Teilcrelementes besteht beispielsweise aus drei in Serie geschalteten aufeinandergeschichtcten Ölpapierwickelkondensatoren K₁. K₂. Ky Zwischen den einzelnen aus je drei Kondensatorcn K₁. K₂, K₃ bestehenden Kondensatoren C₁' sind Isolierstoffplatten J angeordnet, um die herum eine Mehrzahl von untereinander parallclgeschaltetcn Widerständen K₁'. zweckmäßig am Umfang gleichmäßig verteilt, angebracht ist. Vorzugsweise werden Schichtwidcrstände oder induktionsarm gewickelte Drahtwiderstände verwendet. Zur Herstellung der Serienschaltung der Kondensatoren und Widerstände sind die Isolierstoffplatten J beispielsweise auf beiden Seiten mit Metallbelägen Af₁ bzw. M₂ versehen, die

^(>o einerseits mit den anliegenden Kondensatoren K₃ b/w. K₁. andererseits mit den einen bzw. anderen Klemmen der Widerstände A₁' leitend verbunden sind, w ic in F i g. 4 schematisch angedeutet ist.

Der Niederspannungsteil des Spannungsteilers wird.

^(>< um die Bedingung extrem kleiner Induktivität zu erfüllen, vorzugsweise aus vielen Einzelkondensatoren und Widerständen aufgebaut. I·" i g. 5 zeigt eine erprobte Schaltungsanordnung. Die liin/dkondcn-

satoren C₂ liegen beispielsweise zwischen zwei Metallplatten P₁, P₂ vorzugsweise so, daß jeder Einzelkondensator mit einem Widerstand K₂' bedämpft wird. Dies ist deshalb empfehlenswert, weil sich bei sehr hohen Frequenzen innerhalb der Metallplatten Polentialdifferenzen einstellen können, welche ohne Dämpfungswiderstände die paraSlelgeschalteten Kondensatoren zur Parallelresonanz anregen. Sofern die Summe dieser Dämpfungswiderstände noch nicht den für das übersetzungsverhältnis notwendigen Widerstand A₂ bildet, werden, wie in F i g. 5 dargestellt ist, weitere Widerstände zwischen den Niederspannungsanschlußpunkt N und die Metallplatte P₁ dazu geschaltet.

Werden diese Widerstände nicht benötigt, wird der Punkt N direkt mit der Platte P₁ verbunden. Der Anschluß des Meßkabeis erfolgt zweckmäßig zentrisch zum Niederspannurigsteil, wobei es sich empfiehlt, den zur Vermeidung von Reflexionserscheinungen notwendigen Widerstand Z — R₂ konstruktiv mit dem Niederspannungsteil zu vereinigen, wie in F i g. 5 angedeutet ist, in der mit MK die Buchse für den Anschluß des Meßkabels bezeichnet ist.

Da die bei einem senkrecht auf dem Erdboden aufgestellten Spannungsteiler wirksamen Erdkapazitäten C'_t nicht gleich groß sind, sondern entsprechend den von oben nach unten kleiner werdenden Abstän-* den von der Erde nach unten hin größer werden, ist der Wellenwiderstand des Teilers

I —

1 c:

nicht über die Teilerlänge hin konstant, sondern am Teilerkopf A etwas größer als am Teilerfuß E. Deshalb kann es zur Erzielung optimaler Ergebnisse zweckmäßig sein, die einzelnen Teilerelemente nicht aus gleich großen Elementen R₁' und C₁ aufzubauen, sondern sie den veränderten Weiienwiderständcn anzupassen. Dies erfordert nach der für die Größe des Widerstandes gültigen Gleichung einen am Tcilcrkopf größeren Widerstand K₁' als bei den dem Niederspannungsteil nächstliegendcn Elementen. Entsprechend wird zweckmäßig auch die zugehörige Kapazität C₁ etwas verkleinert, um die Zeitkonstanten R'_tC{ jedes Elementes gleich groß zu machen.

Der insgesamt notwendige Gesamtwiderstand K % K| des Teilers ist aus physikalischen Gründen nicht groß und kann daher dem Wellenwiderstand der Zuleitung zum Spannungsteiler - oder umgekehrt angeglichen werden. Dadurch können Reflexionserscheinungen eventuell notwendiger Zuleitungen wirksam verkleinert und vermieden werden.

Claims (6)

Patentansprüche: -

1. Anordnung zur Messung von hohen und höchsten Spannungsimpulsen, Stoßspannungen und sonstigen hohen Wechselspannungen mit Hilfe eines aus einer Mehrzahl von Kondcnsatoren und ohmschen Widerständen aufgebauten Spannungsteilers, der einen nahe am niederspannungsseitigen Ende liegenden Abgriff für die dem Meßgerät zuzuführende niedrige Meßspannung aufweist,- dadurch gekennzeichnet, daß dieser Spannungsteiler aus einer Mehrzahl von in Serie geschalteten, je aus einem Kondensator und einem mit ihm in Reihe geschalteten ohmschen Widerstand gebildeten, derart bemessenen Teilerelementen besteht, daß das Verhältnis des Gesamtwiderstandes des Hochspannungsteiles und des Gesamtwiderstandes des Niederspannungsteiles dem Teilerverhältnis und das Verhältnis der Gesamtkapazität des Hochspannungsteiles und der Gesamtkapazität des Niederspannungsteiles dem reziproken Wert des Teilerverhältnisses entspricht, daß der Niederspannungsteil des Spannungsteilers induktionsarm ausgebildet ist und daß die ohmschen Widerstände der einzelnen Teilerelemente so bemessen sind, daß der von ihnen gebildete gesamte Dämpfungswiderstand (K = η ■ R') wenigstens annähernd die Bedingung

erfüllt, wobei L die gesamte Teilerinduktivität (L = /j · L) und C, die gesamte Erdkapazität (C,. = n~C'_e)des Spannungsteilers bedeutet (Fig. 1).

2. Anordnung-nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände und Kondensatoren des Spannungsteilers induktionsarm aufgebaut und induktionsarm zusammengeschaltet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität'des zwischen dem Meßspannungsabgriff und dem geerdeten, niederspannungsseitigen Ende des Teilers liegenden Teilerelementes zwecks Erzielung einer kleinen Gesamtinduktivität von mehreren parallelgeschalteten Einzelkondensatoren (C₂) gebildet ist und der ohmsche Widerstand dieses Teilerclementes aus mehreren einander parallelgeschalteten Einzelwiderständen oder/und aus den Einzelkondensatoren (C₂) in Serie vorgeschalteten Einzclwiderständen (K₂) besteht (F i g. 5).

4. Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsteil des Spannungsteilers aus unter sich gleich großen Einzclkondensatoren und unter sich gleich großen Einzelwiderständen besteht.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Hochspannungsanschluß am nächsten liegenden Widerstände und Kondensatoren mit, bezogen auf die Längsausdehnung eines Teilerelementes, höheren Widerstandswerten und kleineren Kapazitätswerten ausgeführt sind, so daß die spezifische Impedanz der Teilerelemente vom Hochspannungsteil zum Niederspannungsteil abnimmt.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der einzelnen Teilerelemente von den aus Widerstandsmaterial hergestellten Belägen der betreffenden Kondensatoren gebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 518/50