DE336562C

DE336562C - Anordnung zum Messen hoher Spannungen

Info

Publication number: DE336562C
Application number: DE1919336562D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Priority date: 1919-08-14
Filing date: 1919-08-14
Publication date: 1921-05-06

Description

Anordnung zum messen hoher Spannungen. Es ist bekannt, den Meßbereich eines elektrostatischen Spannungszeigers dadurch. zu erweitern, daß vor diesen ein Kondensator geschaltet wird; die auf den Spannungszeiger und den Vorschaltkondensator entfallenden Teilbeträge der Gesamtspannung verhalten sich dann umgekehrt wie die Kapazität des Spannungszeigers zu der des Vorschaltkondensators. Sind sehr hohe Spannungen zu messen, so ist daher für einen gegebenen Spannungszeiger für niedere Spannung die Kapazität des Vorschaltkondensators im allgemeinen sehr klein zu wählen. Die Herstellung von Kondensatoren für hohe Spannungen mit gut bestimmter kleiner Kapazität bietet nun wesentliche Schwierigkeiten, besonders da die Anordnung der Belegungen so -getroffen werden muB, daß das elektrische Feld zwischen ihnen gegen die Einwirkung fremder Felder geschützt ist, die sonst den Kapazitätswert des Vorschaltkondensators störend beeinflussen und zu fehlerhaften Angaben des statischen Spannungszeigers führen würden. Sollen Gleichspannungen gemessen werden, so ist weiter zu fordern, daß der Linienfluß des elektrischen Feldes im Vorschaltkondensator nur in Luft (oder in einem Gase) verläuft. Jedes flüssige oder feste Dielektrikum gibt zu Volumladungen und zu dielektrischen Nachwirkungserscheinungen und damit zu erheblichen Fehlerquellen AnlaB.
Diese Forderungen soll die vorliegende Anordnung erfüllen. Sie besteht, wie Fig. z schematisch darstellt, aus einem elektrostatischen Spannungszeiger A beliebiger Konstruktion, dem ein Kondensator vorgeschaltet ist, der aus zwei konzentrisch angeordneten Zylindern B und C besteht. Die beiden Zylinder sind an die Spannungsquelle E angeschlossen. Der Zylinder B trägt ein konzentrisch gelagertes ZylindersegmentD, das isoliert gegen B mit dem einen Pol des statischen Spannungszeigers A verbunden ist. Der andere Pol des Spannungszeigers liegt in der angedeuteten Weise an der Spannungsquelle E. Die von dem Zylinder C ausgehenden elektrischen Feldlinien landen zum größten Teil auf dem Zylinder B und werden nur zu einem geringen Teil von dem Segment D aufgefangen. Dem Spannungszeiger A ist also nur die Kapazität zwischen C und D vorgeschaltet; gleichzeitig liegt aber die Kapazität. des Segments D gegen den Zylinder B paraltel zum Spannungszeiger. Bezeichnet E' die Spannung am statischen Spannungszeiger, KA dessen Kapazität, K1 die Kapazität C gegen D, K2 die Kapazität D gegen B, so zeigt eine einfache Rechnung, daß ist. Man kann also durch Wahl der Größe und des Abstandes der Sonde D von den Zylindern B und C die Kapazitäten K= und KZ in weiten Grenzen ändern und jeden beliebigen Meßbereich erreichen. Die Anordnung der Sonde innerhalb der i beiden konzentrischen Zylinder bietet weiter den Vorteil, daß die Sonde vor dem Auftreffen von Linien fremder elektrischer Felder geschützt ist. Außerdem aber kann die Anordnung leicht so getroffen werden, daß der von dem Zylinder C ausgehende Linienfluß ausschließlich in Luft verläuft, Störungen durch feste oder flüssige Dielektrika, die bei anderen Anordnungen oft unvermeidlich sind, also nicht auftreten können.
Die beschriebene Anordnung ist daher beim Messen von Wechselspannungen unabhängig von der Frequenz und läßt sich, wenn sie zum Messen von Gleichspannungen dienen soll, mit bekannten Wechselspannungen eichen.
In der Fig. a ist der Zylinder C exzentrisch zu B gelagert. Dadurch wird erreicht, daß man durch Drehen des Zylinders B um seine Achse die Kapazität der Sonde D gegen C verändern und auf diese Weise eine Änderung des Meßbereiches des Spannungszeigers A erzielen kann. Eine andere Möglichkeit, die Kapazität des Vorschältkondensators zu ändern, ist in Fig. 3 angegeben. Zwischen D und C läßt sich ein konzentrisch angeordneter, zylindersegmentförmiger Schirm F tangential verschieben, der mit B metallisch verbunden ist und einen Teil der von C ausgehenden, auf D auftreffenden elektrischen Feldlinien abfängt; hiermit läßt sich der Meßbereich des Spannungszeigers A leicht in weiten Grenzen einstellen. Versieht man F mit einem Zeiger Z, der auf einer Skala spielt, so kann Einstellung auf bestimmte Werte vorgenommen werden. Die Anordnung des Schirmes F bietet weiter den Vorteil, daß etwa auftretende Spannungsüberschläge stets zwischen C und F einsetzen, der Spannungszeiger A also vor Zerstörung durch Kurzschlüsse sicher geschützt ist.
Eine weitere Sicherung gegen Überschläge läßt sich erreichen, wenn man die Ränder des Zylinders B nach innen einzieht, wie in Fig. 3 dargestellt ist, und dadurch bei a eine Sicherheitsfunkenstrecke schafft. Diese Gestaltung des Zylinders B bietet weiter den Vorteil, daß sie die Sonde D noch besser gegen den Einfluß fremder elektrischer Felder schützt als ein beiderseits ganz offener Zylinder.
Anstatt den segmentförmigen Schirm F mit dem Zylinder B zu verbinden, kann man auch F isolieren und an den zweiten Pol des Spannungszeigers A legen, wie in Fig. q. dargestellt ist. Auch hier iäßt sich der Meßbereich durch Verschieben der beiden Segmente D und F gegeneinander, entweder in radialer oder auch in 'tangentialer Richtung, in weiten Grenzen einstellen. Eine weitere Anordnung, die ebenfalls eine Einstellung des Vorschaltkondensators und gleichzeitig einen Schutz des Spannungszeigers gegen die zerstörende Wirkung von überschlagen gestattet, ist in Fig. 5 dargestellt. i Hier ist die Sonde D in einem mit dem Zylinder B metallisch verbundenen Gehäuse G untergebracht, das einen schlitzförmigen Ausschnitt in B überdeckt. Die Weite dieses Ausschnittes läßt sich durch tangentiales Verschieben des mit B verbundenen Schirmes F einstellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: z. Anordnung zum Messen hoher Spannungen mit Hilfe eines elektrostatischen Spannungszeigers, welchem ein Kondensator vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei an die zu messende F Spannung angeschlossenen, einen Kondensator bildenden Zylindern (C, B) eine Hilfsbelegung (D) als Sonde angeordnet ist, die mit dem einen Pol des Spannungszeigers (A) verbunden ist. '
2. Anordnung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (D) radial verschiebbar ist zu dem Zwecke, die Vorschaltkapazität und damit den Meßbereich zu ändern.
3. Anordnung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kondensator bildenden Zylinder (C, B) exzentrisch angeordnet sind zu dem Zwecke, durch Drehen des äußeren Zylinders um seine Achse den Meßbereich zu ändern. q..
Anordnung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch zu der Sonde ein tangential verschiebbarer Schirra (F), Fig. 3, angeordnet ist, der die Sonde einstellbar überdeckt und gleichzeitig mit dem Innenzylinder eine Sicherheitsfunkenstrecke bildet.
5. Anordnung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder des äußeren Zylinders (B), Fig. 3, nach innen eingezogen sind zu dem Zwecke, eine Sicherheitsfunkenstrecke zu schaffen und gleichzeitig die Sonde gegen fremde elektrische Felder zu schützen.
6. Anordnung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zylindern (C, B) zwei konzentrisch gelagerte, zueinander radial oder tangential verschiebbare Sonden (F, D), Fig. q., angeordnet sind, die mit den Polen des Spannungszeigers verbunden werden.
7. Anordnung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, da,ß die Sonde (D), Fig. 5, außerhalb des äußeren Zylinders (B) des Kondensators mit einem schirmenden Gehäuse (G} untergebracht ist und mit dem Feld des Kondensators durch einen schlitzförmigen Ausschnitt in dem Außenzylinder elektrisch in Verbindung steht. B. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschnitt in den äußeren Zylinder durch einen Schirm (F), der mit diesem metallisch verbunden ist; einstellbar überdeckt werden kann.