Anordnung zum Messen hoher Spannungen, insbesondere in Röntgenanlagen. Die Spannungsmessung unter Verwen dung eines Vorwiderstandes oder -eines Span nungsteilers bietet den Vorteil, mit einem Mess gerät niedrigen Messbereiches höhere Span nungen messen zu können. Man hat darum vorgeschlagen, auch Hochspannungen mit Hilfe eines Vorwiderstandes oder .Spannungs- teilers zu messen.
Es bereitet jedoch bei Hochspannungen Schwierigkeiten, für einen bestimmten Wert der Gesamtspannung eine stets gleichbleibende Verteilung der zu mes senden Gesamtspannung auf den Vorwider- stand und das Spannungsmessgerät herbeizu führen. Die auftretenden Störungen haben zum Teil ihren Grund in Sprühströmen und in unerwünschten Kapazitäten der Wider standsteile gegeneinander oder gegen sonst benachbarte Teile.
Man hat zur Beseitigung dieser Störungen vorgeschlagen, den mit einer Isolierhülle umgebenen Widerstand inner halb eines Potentialkäfigs anzuordnen, der aus einem stromdurchflossenen Widerstand besteht, dessen Potential an seinen einzelnen Punkten im wesentlichen mit dem Potential der nächstliegenden Teile des Messwiderstan- des übereinstimmt.
Bei den bekannten Anordnungen kann jedoch die eindeutige Verteilung der zu messenden Gesamtspannung auf den Vor widerstand und den Spannungsmesser noch durch verschieden hohe Erwärmung der ein zelnen Teile des Messwiderstandes gestört werden. Dies bei Widerständen für Hoch spannungen umsomehr, als naturgemäss der Widerstandswert des Messwiderstandes gross ist und infolgedessen die Widerstandsanord nung grosse räumliche Abmessungen besitzt. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Möglichkeit des Auftretens von Tempera turfehlern zu beseitigen und dabei gleichzei tig die Abmessungen der Widerstandsanor - nung auf kleine Masse zurückzuführen.
Hierzu wird erfindungsgemäss der Messwider- stand aus Widerstandselementen wendel- förmig zusammengesetzt und in einem mit flüssigem Isoliermittel, zum Beispiel 01, ge füllten Behälter angeordnet.
Da infolge des wendelförmigen Aufbaues des Messwiderstan- des die Widerstandselemente näher zusam mengerückt werden als es bei. einer gerad linigen Zusammensetzung der Widerstands elemente der Fall sein würde, so ist es bei der neuen Anordnung von besonderem Vor teil, den bIesswiderstand, wie an sich bekannt; innerhalb eines Potentialkäfigs anzuordnen, dessen für den vorliegenden Fall besonders geeignete Gestaltung in der folgenden Be schreibung der Ausführungsbeispiele näher beschrieben ist.
Bei dem in Abb. 1 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel sind 1 und 2 die Hochspan nungsleitungen, zwischen denen die Span nung zu messen ist. 3 ist ein an die volle Spannung gelegener Spannungsteiler, der aus Widerstandselementen wendelförmig zu sammengesetzt ist und sich innerhalb eines aus Isolierstoff bestehenden und mit einem flüssigen Isoliermittel, zum Beispiel<B>Öl,</B> ge füllten Behälters 4 befindet.
Für die Wider standselemente können die bekannten hoch- ohmigen Hartkohlewiderstände verwendet werden, zum Beispiel jene Widerstandsele mente, die aus auf einen Glas- oder Porzellan stab aufgebrachten Hartkohleschichten be stehen, die an ihren Enden in Metallkappen übergehen. Die Verbindung der Widerstands elemente untereinander kann durch Zusam menlöten der Metallkappen erfolgen.
Diese Anordnung des Messwiderstandes hat, wie sich aus der Zeichnung ergibt, einen sehr ge drängten Aufbau des Widerstandes zur Folge, so dass schon hierdurch eine ungleich mässige Erwärmung der einzelnen Wider standsteile infolge äusserer Einflüsse im we sentlichen ausgeschlossen erscheint. Des wei teren führt auch die Füllung des Behälters 4 mit einem flüssigen Isolierstoff zu einem schnellen Ausgleich etwa eintretender Unter schiede in der Temperatur der Widerstands elemente.
Um Fremdfehler von dem Spannung@- teiler fernzuhalten und Sprühströme zu ver- hindern, ist der Spannungsteiler 3 innerhalb eines Potentialkäfigs angeordnet, der so be messen und räumlich so angeordnet ist, dass sein Potential an jedem Punkt möglichst mit dem Potential des nächstliegenden Punktes des Spannungsteilers 3 übereinstimmt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel be steht der 'Potentialkäfig aus einem spiral förmigen, auf den Behälter 4 aufgebrachten Hartkohlestreifen 5, der an seinen beiden Enden an die Gesamtspannung gelegt ist.
Die dem Messgerät zugeleitete Spannung wird von dem Teil 3a des .Spannungsteilers 3 abgegriffen und über die Leitungen 6 und 7 der eigentlichen Messanordnung zugeleitet. Das Messgerät 8 ist mit seiner Zusatzappa ratur innerhalb eines metallischen Behälters 9 untergebracht, der vorteilhaft mit einem geeigneten Potential der Hochspannungsan lage verbunden wird, um das Messgerät eben falls abzuschirmen. Als Messgerät kann ein statisches Voltmeter verwendet werden.
Da Messgeräte stets eine bestimmte Kapazität besitzen, so wirkt der Anschluss des Mess- gerätes 8 an den Teil 3a des Spannungs- teilers als Parallelschaltung einer Kapazität. Diese Parallelschaltung würde an sich eine Beeinträchtigung der Messgenauigkeit zur Folge haben. Dieser Fehler kann dadurch vermieden werden, da,ss zu dem übrigen Teil des Messwiderstandes 3 ebenfalls eine Ka pazität parallel geschaltet wird.
Der parallel zu schaltende Kondensator wird ebenfalls zum Abschirmen des Messwiderstandes 3 verwendet und kann so als Teil des Poten tialkäfigs angesehen werden. Hierzu kann zum Beispiel die in Abb. 2 in Einzeldar stellung veranschaulichte Kondensatoranord- nung dienen. Der in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Kondensator besteht aus einem Streifen 10a biegsamen Dielektrikums, zum Beispiel Papier, auf dem zu beiden Sei ten gegeneinander versetzte Belegungen 10b angeordnet sind.
Eine an die Endbelegungen 10c gelegte Spannung verteilt sich in be stimmter Abstufung auf die einzelnen Bele gungen bezw. die Teilkondensatoren, da es sich im Prinzip bei diesem Kondensator um eine Anzahl in Reihe liegender Teilkonden satoren handelt. Bei dem in Abb. 1 darge stellten Ausführungsbeispiel ist der Kon densator 10 in dem Behälter 4 in Form einer gegen die Innenwandung des Behälters an liegenden Spirale eingesetzt. Dabei sind in Fig. 1 der übersichtlicheren Darstellung we gen die in Fig. 2 mit lOb und 10c bezeich neten Kondensatorbelege nicht eingezeichnet.
Das eine Ende des Kondensators 10 ist mit der Hochspannungsleitung 1 und das andere Ende mit der Leitung 6 verbunden. Der Kondensator besitzt daher im wesentlichen die gleiche Potentialverteilung wie der Mess- widerstand 3 und trägt infolgedessen zur Abschirmung des Messwiderstandes 3 bei. Wie bekannt, muss die Kapazität des Kon- densators 10 so gewählt werden, dass die Kapazitäten der Messanordnung zwischen den Punkten äusseren Potentials und dem da zwischen liegenden Abgriff für das Messgerät umgekehrt proportional den ohmschen Wi derständen sind.
Um dieses Verhältnis leicht einstellen zu können, wird vorteilhaft zum Messgerät 8 noch ein einstellbarer Konden sator 11 parallel geschaltet. Durch Verstel lung des Kondensators 11 kann dann in ein facher Weise das richtige Verhältnis der Kapazitäten eingestellt werden.
Die beschriebene Messanordnung ist zum Messen von Gleich- und Wechselspannungen geeignet und kann insbesondere mit grossem Vorteil in Röntgenanlagen Verwendung fin den. Bei Röntgenanlagen will man in der Regel die Scheitelwerte der Spannung mes sen. In diesem Falle findet mit Vorteil die aus der Zeichnung ersichtliche Schaltung des Messgerätes Anwendung, bei der zu dem statischen Voltmeter 8 ein Kondensator 14 parallel geschaltet ist, während 15 ein ent sprechend der Kapazität gewählter, parallel zum Messgerät 8 liegender Ableitungswider stand ist. 12 ist ein Glühkathodengleich- richter. der in die zu dem Messgerät 8 füh rende Zuleitung 6 gelegt ist.
Die Zufüh rung des Heizstromes zu dem Glühkathoden- gleichrichter erfolgt über .die Leitung 13. Zur Heizung kann eine Batterie dienen. Vorteil- haft entnimmt man jedoch, sofern die Mess- anordnung in einer Röntgenanlage verwen det wird, die zur Heizung der Glühkathode erforderliche Heizenergie auf dem Heiz- transformator der Röntgenröhre. Mit glei- ehem Vorteil kann die Heizenergie aus dem Heiztransformator einer Ventilröhre entnom men werden.
Soll statt des Scheitelwertes der Effektiv wert der Spannung gemessen werden, so kann. bei Wahl eines geeigneten Messgerätes dieses unmittelbar an den Teil 3a des Span- nungsteilers angeschlossen werden, wobei der Gleichrichter 12, der Kondensator 14 und der Ableitungswiderstand 15 fortfallen.
Statt des in Abb. 2 dargestellten Strei- fenkondensators 10 kann mit Vorteil auch der in Abb. 3 im Schnitt in Einzeldarstellung veranschaulichte Reihenkondensator verwen det werden. Dieser besteht aus einer Röhre 16 geeigneten Dielektrikums, zum Beispiel Porzellan, das innen und aussen mit gegen einander versetzten Belegungen 16a versehen ist. Dieser Kondensator kann in der Achse des wendelförmigen Widerstandes 3 ange ordnet werden. Dem Widerstand steht damit auch auf der Innenseite ein Potentialkäfig mit angepasstem Potentialabfall gegenüber.
Das ist bei Unterbringung von Schaltungs teilen in dem Innenraum zur Vermeidung ähnlicher Fehlerquellen notwendig, wie sie durch das Anbringen des Aussenkäfigs be seitigt werden sollen. Besonders einfach ist die Anordnung hier dadurch, dass der innen untergebrachte Schaltungsteil, der Parallel kondensator, selbst so ausgebildet ist, dass er wie ein Potentialkäfig wirkt. Eine derartige Ausführungsform ist in Abb. 5 im Quer schnitt. veranschaulicht. 3 ist der wendel- förmig aus Widerstandselementen aufgebaute Messwiderstand, der sich in dem aus Isolier stoff bestehenden Behälter 4 befindet. In der Achse des Messwiderstandes 3 ist der Zu satzkondensator 16 untergebracht.
Der in Abb. 1 mit 5 bezeichnete Potentialkäfig ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 durch einen innerhalb des Behälters 4 an- geordneten Potentialkäfig ersetzt. Der Auf bau dieses Potentialkäfigs ergibt sich aus der schaubildlichen Einzeldarstellung nach Abb. 4. Dabei sind 17 hochohmige Wider stände, die durch Drahtverbindungen 18 in Reihe geschaltet sind.
Der Potentialkäfig 17, 18 und der Kondensator 1,6 werden an die übrige Messanordnung in gleicher Weise angeschlossen, wie die entsprechenden Teile bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1.
Statt die Windungen des Potentialkäfigs 17, 1.8 nach Form einer vierseitigen Wendel linie zu _ führen, könnte man sie auch in irgendeiner andern Weise führen, zum Bei spiel (wie in Abb. 6 dargestellt) in -Form einer dreiseitigen Wendellinie. Die Ausfüh rungsform nach Abb. 6 stimmt im übrigen mit der nach Abb. 5 überein.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 wird die Spannung für das M.essgerät am Ende des Messwiderstandes abgegriffen. Man kann selbstverständlich den Messwiderstand auch als Vorwiderstand verwenden. Weiter hin kann aber auch die für das Messgerät ab zugreifende Spannung von dem mittleren Teil des Messwiderstandes abgegriffen wer den.
Von besonderem Vorteil ist es, zwei Messwiderstände der in Abb. 1 veranschau lichten Bauart in Reihe an die zu messende Gesamtspannung zu legen und den Verbin dungspunkt der beiden Messwiderstände und das Gehäuse für die eigentliche Messanord- nung zu erden, während die für das Mess gerät abzugreifende Spannung in der Nähe des Verbindungspunktes der Messwiderstände von diesen abgegriffen wird.
Dieses Ausfüh rungsbeispiel ergibt sich aus der Ausfüh rungsform nach Abb. 1, indem zu dem dort dargestellten Messwiderstand 3 spiegelbild lich auf der andern Seite des Gehäuses 9 ein zweiter Messwiderstand gleicher Bauart ange ordnet wird, der mit dem ersten Messwiderstand in Reihe liegt. Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Messwiderständen und das Ge häuse 9 werden geerdet.
Der Abgriff für das Messgerät 8 wird vorteilhaft auf die beiden Messwiderstände verteilt, indem man zum Beispiel die Leitung 7, statt sie an das Ende des Messwiderstandes 3 anzuschliessen, an den zweiten Messwiderstand anschliesst, ähn lich wie die Leitung 6 an den ersten Mess- widerstand angeschlossen ist.
Die beson deren Vorteile dieser Anordnung bestehen darin, dass das die eigentliche Messanord- nung umgebende Gehäuse geerdet ist und deshalb auf einem Bedienungstisch oder der gleichen angebracht werden kann, während der Anschluss an die Messwiderstände ebenso einfach bleibt wie bei dem -Ausführungsbei spiel nach Abb. 1. Es besteht bei der zu letzt beschriebenen Anordnung auch die Mög lichkeit, das Messgerät 8 aus dem Gehäuse 9 herauszunehmen und das Messgerät unmittel bar auf einem Bedienungstisch oder derglei chen anzubringen.