AT102876B - Kompensationsvorrichtung zur Bestimmung von Wechselstromgrößen, insbesondere Phase oder Amplitude einer Wechselspannung. - Google Patents

Description

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   Die bekanntgewordenen Kompensationsmessvorrichtungen für Wechselstrom besitzen entweder keine allzu grosse Genauigkeit, oder aber die Messung selbst bzw. die Feststellung des   Messergebnisses   ist umständlich. 



     Erfindungsgemäss   wird ein Messgerät benutzt, das sowohl grosse Genauigkeit als auch Einfachheit der Ausführung miteinander vereinigt und bei dem das Messergebnis ohne Rechnung ermittelt wird. 



  Im wesentlichen besteht der Erfindungsgegenstand aus mehreren, zweckmässig vier Spulen, vorzugsweise flacher Bauart, die von Wechselstrom durchflossen werden, und einer in ihrem gemeinsamen symmetrischen elektromagnetischen Feld verschiebbar angeordneten Messspule. Die Phase des Wechselstromes ist in jeder der vier Spulen um einen bestimmten Betrag gegenüber jeder andern versetzt. Verschiebt man nun die   Messflaehspule, so   kann man durch Kompensation der induktiv in dieser erzeugten Spannung die Phase und die Amplitude einer unbekannten Wechselspannung von derselben Frequenz bestimmen. 



   Die Einzelheiten der Erfindungen sollen an Hand der Figuren dargelegt werden. 



   Der Erfindungsgedanke ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Die vier Spulen   8"82, 8"8, sind   derart nebeneinander angeordnet, dass ihre Mittelpunkte in derselben Ebene liegen. Parallel zu dieser Ebene verschiebbar ist in dem gemeinsamen elektrischen Feld der Spulen die Messspule S angeordnet. 
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 abhängig ist. Durch Verschieben der Spule S kann man stets eine solche Stellung finden, in welcher Kompensation erfolgt. 



   In Fig. 2 ist eine Art Polarkoordinatennetz, das je nach der Gestalt der vier Spulen mehr oder weniger Verzerrung aufweist und zweckmässig empirisch festgelegt wird, dargestellt. In diesem Netz kann man aus der jeweiligen Lage des Mittelpunktes M der Messspule bei erfolgter Kompensation die   Grösse   der Phase der in der Messspule induzierten Spannung als Abstand M von OY, gemessen auf den Kurven 1, 2,3, und die Amplitude dieser Spannung als Abstand OM, gemessen auf den von 0 ausgehenden Kurven,   0-0  bis 0-315 ,   ablesen.

   Will man nun eine beliebige Weehselspannung von der Frequenz   CI)   beispielsweise zwischen den Klemmen eines Drehkondensators kompensieren, so schaltet man die Mess- 'spule über ein Nullinstrument, beispielsweise Nulltelephon, an die beiden Klemmen, verschiebt die Messspule solange, bis der Ton verschwindet und liest aus der Stellung des Mittelpunktes M der Messspule an dem Koordinatennetz die Amplitude und die Phase der Spannung ab. 



   Um ein genaueres Ablesen zu ermöglichen, wird eine in Fig. 3 schematisch dargestellte Interpolationseinrichtung verwendet. Hat man bei der Kompensation die   Messspule   S in eine Lage   gebracht,   in der der Ton im Nulltelephon fast verschwindet, so legt man um die Spule   S   einen Ring R aus Isoliermaterial. Dieser Ring wird dann solange verschoben, bis beim Herumführen der Spule S an seinem inneren Umfang der Ton in dem Nulltelephon konstant bleibt. Die Lage des Mittelpunkes M1 des Ringes R 

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 gibt dann die genaue Nullage an, aus der wiederum aus dem Koordinatennetz Phase und Amplitude des Wechselstromes bestimmt werden können. 



   Die Interpolation lässt sich weiter vereinen, wenn man in den Ring R einen oder mehrere andere
Ringe einlegt, in deren innersten die Spule 8 hineingesetzt wird. So kann man, ohne Betätigung von Schaltern oder Widerständen, den Interpolationsbetrag, d. h. die Grösse des Kreises, auf dessen Umfang man die Spule   8 um   ihre wahre Nullstellung herumführt, beliebig verändern. Die Anordnung der Ringe kann auch derart getroffen sein, dass die Spule   8   an dem äusseren Umfang der Ringe herumgeführt wird, z. B. durch Einlegen in den inneren Hohlraum der Spule. 



   Eine zweckmässige Schaltungsanordnung für eine Kompensationsmessung ist in Fig. 4 dargestellt, in der die Messspule   8   der Übersicht halber weggelassen ist. 



   Die in den Spulen 81 bis   84   notwendige Phasenverschiebung ist in. einfacher Weise dadurch her- gestellt, dass man den Wechselstrom eines Tonfrequenzgenerators G in zwei um   900 in   der Phase gegen- einander verschobene Komponenten teilt. Diese Aufspaltung des Wechselstromes geschieht durch Reihen- schaltung eines Kondensators C mit einem Ohmschen Widerstand W und die beiden Verstärkerröhren   V1   und   V2, an   deren Gittern G1 und   G2   die Spannung je einer der Komponenten und diejenige je einer der beiden Batterien   B1   und Bs liegt.

   In den Anodenkreisen der   Verstärkerröhren   liegen die Spulen   81   bis   84,  
Diese sind in der Weise geschaltet, dass die eine Komponente des Wechselstromes   81   und in entgegen- gesetzter Richtung   83     durchfliesst,   während die andere ebenso 82 und S4 speist. 



   Zum Betriebe der   Messvorrichtung   ist es notwendig, dass man die Amplituden der beiden Anoden- ströme gleich gross macht durch Verändern des Widerstandes W oder der Kapazität 0, beispielsweise mit Hilfe von Röhrenvoltmetern. 



   Die Frequenzbestimmung kann mittels der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung, beispiels- weise in der Weise erfolgen, dass man den Kondensator 0 unverändert lässt und den Widerstand W so lange verändert, bis die Röhrenvoltmete messung die Gleichheit der Spannung über den Kondensator C und   den Widerstand Wergibt.   Da   nun bei unverändertem Werte   des Kondensators   0   bei einer bestimmten, aber zunächst unbekannten Frequenz bekanntlich ein und nur ein ganz bestimmter Widerstandsbetrag des Widerstandes W die Spannungsgleichheit herstellt, so entspricht umgekehrt auch einem bestimmten
Betrage dieses Widerstandes ein bestimmter Wert der Frequenz.

   Infolgedessen ist es offenbar möglich, den Widerstand W mit einer   Freqnenzskala   zu versehen und nach vorheriger Eichung an dieser Skala den gesuchten Frequenzwert, wie oben erläutert, abzulesen. Ebenso kann man den Betrag des Wider- standes   W   in Fig. 4 unverändert lassen und statt dessen, den Kapazitätswert des Kondensators C ver- ändern. In diesem Falle wäre es dann möglich, den Kondensator C mit einer Frequenzskala zu versehen. 



   Stellt man auf einen bestimmten Teilstrich der   Frequenzskala   ein, so kann man auch durch Regelung der Frequenz des Generators G Gleichheit der beiden   Röhrenvoltmeterausschläge herstellen und   kann dann jede gewünschte Frequenz erhalten. 
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Weise aus der Gleichheit der beiden   Röhrenvoltmeterausschläge   durch Verändern, beispielsweise des
Widerstandes W, an dessen Frequenzskala durch Ablesen ermittelt werden. 



   Zur Erhöhung der Genauigkeit und zur Erweiterung des Messbereiches kann man weiter die induzierte Spannung der Messspule durch bekannte Mittel, beispielsweise durch Verstärkerröhren usw. verstärken und diese   verstärkte Spannung zum Kompensieren   benutzen. 



   Um den Messbereich zu erweitern, kann man auch   zweckmässig   auswechselbare   Messspule   mit verschiedenen Windungszahlen verwenden oder gleichzeitige Änderung des Widerstandes W und des
Kondensators C um entsprechende Beträge. Ferner ist es zweckmässig, die Spulen   81   bis   84   unverschiebbar gegeneinander etwa in einem Kasten anzuordnen und auch für das Festlegen der Ringe   R   Sorge zu tragen, beispielsweise durch zwei verschiebbar an dem Kasten angebrachte Lineale, die federnd den Ring auf den Spulen Si bis   84   andrücken. 



   Die   Kompensationsvorrichtung   kann auch für Hochfrequenz-benutzt werden, wenn die Spulen in bekannter Weise gegen kapazitive Beeinflussung geschützt werden. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kompensationsvorrichtung zur Bestimmung von   Wechselstromgrössen,   insbesondere Phase oder Amplitude einer Wechselspannung, gekennzeichnet durch mehrere Spulen, vorzugsweise flacher Bauart, die von phasenverschobenen Wechselströmen, die dieselbe Frequenz besitzen, wie die zu prüfende Wechselspannung, durchflossen werden, und eine in dem symmetrisch ausgebildeten, elektromagnetischen Feld der Spulen verschiebbar angeordnete   Messspule,   deren induzierte Spannung durch Kompensation zur Messung der   Wechselstromgrössen   dient.

Claims (1)

1. 2. Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch vier Flachspulen (81 bis 84), die von Wechselströmen mit bestimmter, gegenseitiger Phasenverschiebung durchflossen werden.- 3. Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte der vier Flachspulen (81 bis ssj in einer Ebene liegen und die Flachmessspule (8) parallel zu dieser Ebene verschiebbar angeordnet ist. <Desc/Clms Page number 3>

   4. Kompensationsvorrichtung nach Anspruch l, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspule (8) über einer vorzugsweise empirisch geeichten Netzskala verschiebbar angeordnet ist, aus der nach Regelung der Frequenz bei Kompensation aus der Lage des Mittelpunktes der Messspule (8) die Phase und Amplitude des Weckselstromes abgelesen werden können.

   5. Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass gleiche zusätzliche EMI3.1 eines verzerrten Polarkoordinatennetzes ausgebildet ist.

   6. Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der Spulen (S2 bis S4) 90 als zusätzliche Phasenverschiebung gewählt ist.

   7. Kompensationvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Interpolationseinrichtung für die genaue Ermittlung der Kompensationsstellung der Messspule fus) ein oder mehrere ineinanderlegbare Ringe vorgesehen sind, an deren innerem Umfang die Spule fus) entlang geführt wird, und deren Mittelpunkt nach Regelung der Frequenz bei Kompensation die Höhe der Phase und Amplitude des Wechselstromes anzeigt.

   8. Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, dass die Flachspulen (81 bis 84) fest gelagert sind, beispielsweise in einem Kasten und die Ringe in jeder Stellung durch eine zweckmässig federnde Vorrichtung, beispielsweise zwei Lineale, festgehalten werden.

   9. Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch auswechselbare Spulen verschiedener Windungszahl zwecks Erweiterung des Messbereiches.

   10. Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselstrom in zwei Komponenten mit 900 Phasenunterschied aufgespalten wird, von denen jede zwei diagonal EMI3.2 durchfliesst.

   1J. Kompensationsvorriehtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltung des Wechselstromes eines Tonfrequenzgenerators (G) in zwei Komponenten erfolgt durch Reihenschal ung eines Kondensato s (C) und eines Ohmschen Widerstandes (W), und dass jede Komponente EMI3.3

   12. Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erweiterung des Messbereiches der Widerstand (W) und der Kondensator um entsprechende Beträge geändert werden.

   13. Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude beider Wechselstromkomponenten durch Regelung des Widerstandes (W) und des Kondensators (C) gleich gross gemacht wird mit Hilfe von in ihren Stromkreisen angeordneten Röhrenvoltmetern.

   14. Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung auf Amplitudengleichheit derwechselstromkomponenten an einer Frequenzskala, beispielsweise des regelbaren Kondensators erfolgt. während beispielsweise die Grösse des Widerstandes (W) unverändert bleibt.

   15. Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verändern des Widerstandes (TV) oder des Kondensators (C) auf Gleichheit der beiden Röhrenvolt- meterausschläge eingestellt und an der Frequenzskala des veränderten Schaltungselementes die Frequenz des Generators (G) abgelesen wird.

   16. Kompensationsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die induzierte Spannung der Messspule verstärkt wird und diese verstärkte Spannung zum Kompensieren benutzt wird.