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Elektrostatischer Spannungsmesser.
Vorliegende Erfindung bildet. eine Neuerung an elektrostatischen Spannungsmessern jener Ai't, bei welchen die Messung von elektrischen Potentialen mit achsial verstellbaren Quadranten erfolgt. Die Erfindung bezweckt, durch eine eigenartige Ausgestaltung den Quadrantenstell- w erkes bzw. der Skalenanordnung ein Messinstrument zu schaffen, das die Erzielung eines sehr grossen Messbereiches bei überaus hoher Emptindlichkeit gewährleistet. Dieser Zweck wird der Hauptsache nach dadurch erreicht, dass der totale Messbereich des Instrumentes in zwei Teile geteilt wird, von denen der erste auf einer in bezug auf das hängende Quadrantensystem ruhend
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Lnue leder Fig. 3. Die Fig. 6 bis 12 veranschaulichen Einzelheiten des Instrumentes.
X stellt das achsial verstellbare Quadrantensystem dar. das durch piu Stellwerk beliebiger
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gemeinsamen, mit Innenzahnung versehenen Zahukranz 4 angetrieben werden. Y veranschaulicht das auf dem Torsionsdraht 5 befestigte Torsionaplattensystem, das in die Quadranten des verstellbaren Systems X eintaucht. S1 und 82 veranschaulichen die Ableseskalen des Instrumentes.
Die Skala 81 wird von dem Zeiger Z des hängenden Systems bestrichen, während die Skala s2
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Zahnkranz 4) angeordnet ist und mit dem Zeiger Z2 zusammenwirkt.
Als Normalzustand des Instrumentes sei jener Zustand angenommen, bei welchem das Quadrantensystem X des Instrumentes sich m seiner Höohstlage befinde. In diesem Zustande stellt das Instrument ein gewöhnliches Quadrantenelektrometer dar. Der obere Zeiger Z1 des Instrumentes spielt bei diesem Zustand auf die Marke 0 der Skala 81 ein, während der untere Zeiger Z2 auf die Anfangsmarke E1 der unteren Skala S2 einspielt.
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zumWerteE1gemessenwerden.
Soll bei dieser Einstellung des Instruments auf demselben eine Spannung gemessen werden, die grösser als E1 ist, so wird der Zeiger Zl selbstverständlich Über die auf der oberen Skala Sl betindliche Marke hinausgehen. Zufolge der Verstellbarkeit der Quadranten X und der eigenartigen Skalenanordnung kann man jedoch diese höhere Spannung auch auf eine andere Art messen, die nachstehend näher erläutert werde :
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sogenannten"Ubergangsspannung"ist eigentlich freigestellt. Versuche haben jedoch ergeben, dass es einen ganz bestimmten Wert für die sogenannte Ubergangsspannung gibt, der die höchste absolute Empfindlichkeit der Messeinrichtung gewährleistet.
Dies erhellt aus folgenden an der Hand des Diagrammes angestellten Untersuchungen :
Angenommen, die Kurve I stelle die Eichkurve des Instrumentes bei der Höohstlage der Quadranten z und idiostatischer Schaltung des Instrumentes dar. Aus dieser Kurve lässt sich nach bekannten Methoden die Kurve Il (Kurve der absoluten Empfindlichkeit) ableiten. Die Ordinaten
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Wie aua dem Diagramm (Fig. 1) ersichtlich, zeigt die Kurve II im Punkte H einen Höchstwert. Der dazugehörige Spannungswert sei EI, dessen Grösse mit dem Werte der früher gewählten ,,Übergangsspannung" genau gleich ist.
Verzeichnet man die der Kurve 11 entsprechenden analogen Empfindliohkeitskurven für die verschiedenen Stellungen der Quadranten X, so zeigt es sich, dass der Höchstwert der Ordinaten dieser Kurven für alle Stellungen smh nahezu bei ein und demselben Abszissenwert, ergibt. Wird daher alss Obergangsspannung der Wert E1 gewählt, so ergibt sich, dass bei dem vorliegenden Instrument bei allen Quadrantenstellungen stets mit der höchsten, jeweils zur Verfügung stehenden absoluten Empfindlichkeit gemessen wird.
Aus den vorstehenden Ausführungen geht weiters hervor, dass für die effektive Eichkurve des neuen Instrumentes nur der Kurvenast O-O1 der Kurve I Geltung hat. Um den weitere) ! Verlauf der effektiven Eichkurve zu bestimmen, ist es nur nötig auf die Verdrehwinkel des unteren Zahnkranzes 4, d. h. also auf die abgelesenen Werte auf der unteren Skala SI überzugehen. Zu diesem Zweck ist es nur erforderlich im Punkte 01 ein neues Koordinatensystem X1, O1, Y1 zu errichten. Als Ordinatenmassstab dieses Systems ist derselbe zu wählen wie beim System X, 0, Y. Für den Abszissenmassstab muss jedoch von der Drehwmkeleinheit der unteren Skala ausgegangen werden.
Bei Benutzung dieser Massstäbe erhält man den vom Punkt 01 aus- gehenden Kurvenast III, der in Vereinigung mit dem Kurvenast O-O1 der Kurve I die ,,effektive Eichkurve" des neuen Instrumentes darstellt.
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welle 24 aufgekeilten Triebling 25 in Eingriff steht. Die Welle S4 wird mittels eines Grinrades 26 oder bei Fernrohrablesungen mittels eines Stabrohrantriebes vom Fernrohrstand angetrieben.
Das Mitdrehen der Schraubenspindel 20 beim Drehen der Mutter 21 wird durch eine die hohle Spindel diametral durchsetzende Metallschiene 29 verhindert, die durch die fensterförmigen Ausnehmungen 30 der Schraubenspindel 20 hindurchragt. Auf der Querachiene selbst ist das Dimpfunggefass 28 sowie die später erläuterten Vorrichtungen zur automatischen Zentrierung der Quadranten angeordnet. Die sonstige Bauart des Instrumentes stimmt im Wesen mit der Bauart des un Stammpatente beschriebenen Instrumentes überein.
Die Materialbeschaffenheit und Konstruktion der Zylinderquadranten des Instrumentes kann beliebig gewählt werrden. Als besonders vorteilhaft haben sieh Quadrantennächen von der in den Fig. 7 bis 10 und der in Fig. 6 dargestellten Bauart erwiesen. Die Quadrantenflächen gemäss Fig. 7 bis 10 bestehen aus einem gepressten Rahmen 40 aus ! leichtem Baustoff (z. B. Aluminium), dessen Rahmenseitenteile die seitlich von Fig. 9 ausgeworfenen Querschnittsprofile aufweisen. Der Rahmen 40 ist mit mehreren fensterförmigen Ausnehmungen 41 versehen, die vor der Fertigstellung des Rahmens mit einer Membrane aus leitendem Baustoff oder mit einer Folie aus nichtleitendem Material und einer auf dieser Folie aufgebrachten leitenden Schicht (z. B. echtem Goldblatt) verklebt werden.
Die Quadrantenftächen werden mit ihren Ansätzen in der aus Fig. 7 und 8 ersichtlichen Weise in einen gepressten Alumimumdoppel- träger 44 eingehängt und in der richtigen Montierungalage an dem Träger entweder durch Lötung oder durch Bindung mit Seide und nachträglicher Verkittung befestigt.
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denke man sich das früher betrachtete Instrument mit breiten Quadranten (Fig 9) nunmehr mit ganz schmalen Quadrantenftiichen gemäss Fig. 10 ausgerüstet. Verzeichnet man für dieses Instrument wieder die Eichkurve, so erhält man die Kurve IV (Fig. l). Diese Kurve stimmt ungefähr bis zum Teilstrich 8 der Skala mit der früheren Kurve I überein und geht erst von diesem in einen aufsteigenden Ast über.
Aus dieser Untersuchung folgt., dass es bei Spiegelinstrumenten, wo nur Ausschläge bis zirka 5 beobachtet werden, vollständig zwecklos wäre, breite Quadrantenfachen von der in Fig. 9 dargestellten Form zu benutzen. Im Gegenteil ist es
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Verwendung dieser das Gewicht des hängenden Systems verringert und die Empfindlichkeit des Messinstrumente gesteigert wird.
An Stelle des eingangs beschriebenen Doppelträgers 44 für die Zvlinderquadranten können
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achse A-A des Instrumentes zu halten. Wird nämlich der radiale Zwischenraum zwischen den Quadrantenflächen X, Y behufs Erreichtung einer höheren Empfindlichkeit sehr klein gewählt und pendelt der hangende Platteneinsatz aus seiner Ruhelage heraus, so bleibt derselbe an irgend einer ungleichartig geladenen Platte des verstellbaren Quadrantensystems kleben. Die Be-
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,, Zentrierung" kann auf die verschiedenartigste Weise erfolgen.
Bei dem Instrument gemäss Fig. 3 besteht die magnetische Zentrierung aus einem an den
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stab 61. der gleichfalls in eine Spitze ausläuft. Der Magnetstab 61 ist im Boden des Dämprungs- gefässes verstellbar gelagert und kann durch Betätiging des riffrades 62 in bexug auf das
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gemäss Fig. 3 mögliche Streuung der Kraftlinien vermieden, d. h. ea werden vollständig geschlossene Kraffinienkreiae erzielt, die den in Fig. 11 mit strichpunktierten Linien angedeuteten Verlauf nehmen.
Ein weiterer Vorteil dieser Zentriervorrichtung liegt darin, dass durch dieselbe alle radialen Zugkräfte aufgehoben und gleichzeitig eine elektrische Dämpfung erzielt wird, die bei Drehung des 8ystemträgers durch die entstehenden Wirbelströme M) selbsttätig in Wirkung tritt.
Besonders vorteilhaft'hat sich die in Fig. 12 dargestellte magnetische Zentriervorrichtung bewährtt Dieselbe besteht aus einem an dem zentralen Systemträger 50 befestigten Rahmen 70 aus unmagnetischem Baustoff, auf dessen Unterteil eine Doppelnadel 71, 71'aus Eisen oder Stahl angeordnet ist. Gegenüber diesen Nadeln sind zwei Eisenspitzen 79, 72'angeordnet, die auf den Polen N, S eines permanenten Magneten 74 befestigt sind.
Bei dieser Ausgestaltung der Zentriervorrichtung wird der bei den früher beschriebenen Zentriervorrichtungen vorhandene auftretende magnetische Zug nach abwärts, der den Torsions-
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durch den gleich grossen nach aufwärts gerichteten Zug 71', 72' aufgehoben wird. Die zentrierende Magnetkraft ist bei dieser Zentriervorrichtung gegenüber den anderen Zentriervorliehtungen verdoppelt und die Streuung der Kraftlinien gleichfalls vermieden, da die vorstehend beschriebene Anordnung vollständig geschlossene Kreise für die Kraftlinien gewährleistet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrostatischer Spannungsmesser mit achsial verstellbaren Zylinde. rquadranten,
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