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Gleichrichteranordnung für Wechselstrommessungen.
Bei den Wechselstrommessungen insbesondere der Schwachstromtechnik bedient man sich vielfach des Telephons als Anzeigevorrichtung, mag es sich um Vergleichs-oder um Nullmethoden handeln. Bekanntlich hat der Gebrauch des Telephons mancherlei Nachteile, die im wesentlichen auf subjektiven Einflüssen beruhen. Man hat daher schon vielfach das Telephon durch Zeigerinstrumente ersetzt, gegebenenfalls in Verbindung mit Verstärkern und Gleichrichtern verschiedener Art. Allen diesen Methoden haftet der Nachteil an, dass sie nur den Betrag des Messstromes anzeigen. Man kann also beispielsweise bei einer Brückenmessung nicht ohne weiteres erkennen, in welchem Sinne das Brückengleichgewicht gestört wird.
Ganz besonders schwierig wird dies, wenn es sich um die Messung komplexer Scheinwiderstände mit annähernd gleich grossen Komponenten handelt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Gleichrichteranordnung für Wechselstrommessungen, die alle erwähnten Nachteile vermeidet.
Erfindungsgemäss besteht die Gleichrichteranordnung für Wechselstrommessungen u. dgl. aus einer Brücke, von der ein oder mehrere Zweige Gleichrichter enthalten, die die Eigenschaft der Trockengleichrichter besitzen, nämlich mit einer Kennlinie wirksam zu sein, deren krummliniger Teil vernachlässigbar klein gegenüber dem geradlinigen Teil ist, wobei die Gleichrichter dieser Brücke von einer Hilfsspannung und einer gegen die Hilfsspannung kleinen Messspannung gespeist werden und die Hilfsspannung so gross gewählt ist, dass der von ihr überstrichene Kennlinienbereich als geradlinig anzusehen ist, so dass die von der Gleichrichteranordnung gelieferte Gleichspannung in weiten Grenzen unabhängig von der Amplitude der Hilfsspannung wirkt.
Vorzugsweise wird die Hilfsspannung der gleichen oder zu ihr synchronen Stromquelle entnommen, wie beispielsweise die einer Messanordnung zugeführte Spannung, deren Messspannung untersucht wird.
Fig. 1 zeigt als Beispiel die Kombination einer Gleichrichteranordnung nach der Erfindung mit einer Wechselstrommessbrücke und soll im folgenden zur Erläuterung der Wirkungsweise dienen.
Der eine Zweig der Gleichrichterbrücke wird gebildet durch den Gleichrichter D1 und den Widerstand Ra der zweite durch den Gleichrichter D2 und den Widerstand-Rg.
Sind-Ri und-Bs unveränderlich, so kann durch den Widerstand t'der Abgleich der Brückenanordnung in sich herbeigeführt werden. In geeigneter Weise, in der Fig. 1 beispielsweise durch einen Übertrager U, wird in beide Gleichrichterzweige je eine gleich grosse, aber in bezug auf die Durchlassrichtung der Gleichrichter gegenphasige Hilfsspannung induziert. Die z. B. infolge Verstimmung der Messbrücke vorhandene, etwa durch einen Übertrager zugeführte Messspannung sei Fb.
Im Zweig 1 der Gleichrichterbrücke wirkt somit die Spannung
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ferner den Vorteil, dass dadurch die Gleichrichter D1 und D2 im linearen Teil ihrer Kennlinien betrieben werden können, u. zw. derart, dass trotz der Schwankungen von Eh der Arbeitspunkt im geradlinigen Teil der Kennlinie verbleibt.
Es sei zunächst angenommen, dass die Wechselstrommessbrücke mit den Widerständen R und durch Vergrösserung von Ex verstimmt sei und dass infolgedessen im Diagonal-
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idealisierten Gleichrichterkennlinie zeigt, bewirkt das Auftreten von Eb eine Vergrösserung der Gleichstromkomponente im Zweige D1, Ral und eine Verkleinerung im Zweige Dp, 2. Ein im Diagonalzweig der Brückenanordnung etwa eingeschaltetes Gleichstrominstrument G zeigt dann einen positiven Ausschlag. Wird umgekehrt die Brücke durch Verldeinerung von Ex verstimmt, so kehrt Eh seine Phase um und die Gleichstromkomponente im Zweig 2 nimmt zu, während die im Zweig 1 sinkt. Das Galvanometer G zeigt dann einen negativen Ausschlag.
Bei Wechselstrommessungen wird die Messspannung Eh im allgemeinen aus zwei um 90 phasenverschobenen Komponenten bestehen, entsprechend dem reelen und imaginären Teil des zu messenden Scheinwiderstandes. Fig. 3 erläutert den Einfluss, den die Phasenverschiebung zwischen Hilfsspannung und Messspannung Eh mit sich bringt. Hier ist beispielsweise eine Phasenverschiebung zwischen E/, und Eb von 900 angenommen. Man erkennt, dass in beiden Zweigen 1 und 2 die Gleichstromkomponenten durch Änderung der Messspannung Eb in gleicher Weise beeinflusst werden, so dass der Galvanometerausschlag unverändert bleibt.
Durch geeignete Phasendrehung der Hilfsspannung gemäss weiterer Erfindung hat man es in der Hand, wahlweise die reelle oder die imaginäre Komponente des zu messenden Scheinwiderstandes unabhängig voneinander zu bestimmen. Hiezu genügt es bisweilen auch, zwei feste,. gegeneinander um 90 verschobenen Phasenlagen vorzusehen.
An Stelle der Übertrager, die die Hilfsspannung und Messspannung zuführen, können auch ohmsche Widerstände oder andere Kopplungselemente vorgesehen werden. Die Gleich- richterbrücke ist in derselben früher beschriebenen Weise wirksam, wenn Hilfsspannung und Messspannung vertauscht werden. Dagegen ist es von grundlegender Wichtigkeit für den Erfindungsgegenstand, dass die Hilfsspannung selbst gross gegenüber der Messspannung ist und die verwendeten Gleichrichter mit einer Kennlinie wirksam sind, deren krummliniger Teil vernachlässigbar klein gegenüber dem linearen Teil ist in Art der in Fig. 2 und 3 dargestellten Kennlinie.
Solche Eigenschaften kommen besonders den Trockengleichrichtern zu, die darüber hinaus gegenüber Röhrengleichrichtern den Vorteil der Unabhängigkeit von Spannungsschwankungen der Hilfsbatterien haben.
Unter diesen Bedingungen ist der entstehende Gleichstrom bzw. Ausschlag des Anzeigeinstrumentes eine lineare Funktion der Messspannung und darstellbar durch die Gleichung :
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wobei eb die zugeführte Messspannung, # der Winkel zwischen Messspannung und Hilfsspannung und le eine Grösse ist, die selbst bei Änderung der Hilfsspannung um ein Mehrfaches eine Konstante ist. Im Gegensatz dazu ist bei bereits bekannten Anordnungen, die mit quadratischen Kennlinien, beispielsweise von Röhren, arbeiten, der Ausschlag des Instrumentes auch der Hilfsspannung (S ;, proportional gemäss der Gleichung :
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Für die praktische Verwendung der Gleichrichteranordnung kann es von besonderem Vorteil sein, statt des Gleichstrominstrumentes ein Relais od. dgl. vorzusehen. So kann z.
B. bei Verbindung der Gleichrichteranordnung mit einer Wechselstrommessbrücke das Relais dazu dienen, eine Vorrichtung zum automatischen Abgleich der Messbrücke zu steuern. Ein derartiger Abgleich erfolgt in der Regel durch Änderung eines oder mehrerer in der Brücke vorhandener
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besonders dort von Vorteil, wo das Messobjekt einen bestimmten Wechselstromwiderstand erhalten soll und kann auch durch mittelbare Beeinflussung des Messobjektes geschehen. Als Beispiel sei die Aufgabe erwähnt, in einer Lösung eine bestimmte Säurekonzentration dauernd aufrechtzuerhalten. Das Relais kann in diesem Falle dazu benutzt werden, den Säure-oder Wasserzufluss durch geeignete Ventile zu regeln.
Zur Ausführung von Brückenmessungen ist es nicht unbedingt erforderlich, dass die Brücke von Hand oder automatisch ausgeglichen wird. Da die Messspannung für kleine Verstimmungen eine lineare Funktion der Verstimmung ist, kann durch den Ausschlag des Zeigerinstrumentes der Gleichrichteranordnung oder durch die Aufzeichnung eines Registrierinstrumentes die Verstimmung der Messbrücke nach Grösse und Phase unmittelbar gemessen werden.
Im folgenden wird nach weiterer Erfindung eine Anwendung der vorgeschlagenen Gleichrichteranordnung mit Messbrücke beschrieben zur Messung oder Kontrolle von Werkstücken mit ganz oder teilweise abweichender Dielektrizitätskonstante bzw. Verlustgrösse in Platten-, Band-oder Fadenform. insbesondere zur Fabrikationskontrolle von Gummibändern oder gummierten Kordbahnen sowie Papier, Zellstoff, Textilien, Linoleum u. dgl. Dabei wird das zu prüfende Werkstück in bekannter Weise zwischen zwei Belegungen eines Kondensators eingelegt oder laufend durchgezogen. Der Kondensator befindet sich in einer Wechselstrommessbrücke, deren Anzeigespannung zusammen mit einer Hilfsspannung der Gleichrichterbrücke zugeführt wird.
Die Hilfsspannung ist-wie früher beschrieben-grösser als die Anzeigespannung der Messbrücke und so gross gewählt, dass der Arbeitsbereich in den gradlinigen Teil der Gleichrichterkennlinie fällt. Dadurch wird erreicht, dass die Anzeige von der Grösse der Hilfsspannung unabhängig wird. Die Hilfsspannung wird vorteilhaft mit einer veränderlichen einstellbaren Phase der Gleichrichterbrücke zugeführt.
Fig. 5 gibt ein Ausführungsbeispiel der Anordnung zur Prüfung von Gummibahnen wieder.
Aus dieser Figur kann das Zusammenwirken der Messbrücke mit dem eingebauten Prüfkondensator und der Gleichrichterbrücke klar erkannt werden. Ein Summer S, beispielsweise für 800 Hz, ist über einen Übertrager t i an eine Siebkette si, angeschlossen. Von dort wird die Spannung einerseits als Hilfsspannung Eh der Gleichrichterbrücke G, zugeführt, anderseits über den Übertrager U3 an die Messbrücke A angelegt. Der Kondensator CJ, der Messbrücke ist der Prüfkondensator, mit dessen Hilfe die Werkstücke kontrolliert werden. Der Kondensator C3 und der Widerstand Rl dienen zum Ausgleichen der Brücke.
C3 kann als Drehkondensator ausgebildet sein, um auf eine bestimmte Gummisorte einstellen zu können oder Änderungen des Prüfkondensators, z. B. durch Abnutzen. Temperaturschwankungen, ausgleichen zu können. Der verschiebbare Widerstand dient zur Anpassung an die Verlustverhältnisse des im Kondensator C, befindlichen Gummis. In den beiden ändern Brückenzweigen liegen ohmsche Wider- stände, denen zur Symmetrierung der Brücke Kondensatoren parallel geschaltet sind. Während die Messspannung an den Diagonalpunkten 1 und 2 angelegt ist, wird die die Verstimmung anzeigende Spannung von den Diagonalpunkten 3 und 4 dem Verstärker V zugeführt, von dem aus sie verstärkt (EI,) an die Gleichrichterbrücke abgegeben wird.
Der Kondensator (dient zum Blockieren der Ladeströme, welche leicht durch den den Kondensator C, durchlaufenden Gummi influenziert werden können. Die Hilfsspannung Ei, wird der Gleichrichterbrücke über einen Spannungsteiler zugeführt. der dazu bestimmt ist. eine derartige Phasendrehung zu bewirken, dass für eine rein kapazitive Verstimmung der Brücke Gleichphasigkeit erreicht ist und das Instrument für kapazitive Änderungen volle Empfindlichkeit erhält. Eine Veränderung der Wirkkomponente, z. B. infolge Änderung des Verlustwinkels, bleibt dann wirkungslos. Es wäre natürlich ohne weiteres möglich, die Untersuchungen gerade auf den Verlustwinkel zu richten, was durch entsprechende Phasendrehung der Hilfsspannung bewirkt werden kann.
Wie Versuche ergeben haben, ist die Phasenlage von und stark abhängig von den Übertragungsmitteln, z. B. vom Scheinwiderstand der Verstärker. Durch Verwendung eines Summers konstanter Frequenz und eines Widerstands verstärkers kann jedoch die nötige Konstanz leicht erzielt werden. Eine gute Konstanz der Detektoren kann durch Verwendung von Kupferoxydulgleichriehtern bei entsprechender Bemessung der Widerstände R", und Ra) und bei geeigneter Wahl der Spannungsverhältnisse erreicht werden.
Fig. 6 zeigt eine Ausführung des Prüfkondensators, wie er als C, in der oben be- sehriebenen Anordnung insbesondere zur Kontrolle von Gummibahnen bzw. gummierten Kordbahnen zur Verwendung kommen kann. Eine Platte 1 ist an vier Porzellanisolatoren 2 befestigt. Die obere 3, die vorzugsweise im Betriebe geerdet wird, ist mit Hilfe von vier Bolzen 5. die durch das hufeisenförmige Trägergestell t gleiten, mit Hilfe eines Hebels 6 zu heben und zu senken. Um die obere Platte mit der nötigen Genauigkeit in die bestimmte Lage zu bringen, sind an den Bolzen Anschläge 7 vorgesehen. Während die obere Platte bei der Messung geerdet ist, ist die untere Platte mit der Messbrücke (vgl. C"" Punkt 2, Fig. 5) verbunden.
Bei Einbau des Prüfkondensators zur Kontrolle einer laufenden Bahn
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sorgen geeignete angebrachte Rollen zur sicheren Führung der Bahn zwischen den Kondensatorplatten.
Nach der Anzeige im Messinstrument der Gleichrichterbrücke können vom Bedienungpersonal die Betriebsgrössen in der Richtung verringerten Ausschlages des Instrumentes abgeändert werden. Zeigt z. B. bei der Fabrikation von gummierten Kordbahnen das Kontrollinstrument eine zu dicke Gummiauflage an, so können die Betriebsgrössen, z. B. Walzenabstand oder Druck, beim Pressvorgang so lange abgeändert werden, bis sich im Instrument der Normalausschlag ergibt. Statt oder neben dem direkt ablesbaren Messinstrument kann im Diagonalzweig der Gleichrichterbrücke eine Relaisanordnung vorgesehen werden, die, durch die Brückenströme gesteuert, selbst derartige Änderungen der Betriebsverhältnisse, insbesondere der die Banddicke beeinflussenden Betriebsgrössen, beispielsweise mit Hilfe von Steuerimpulsen, veranlasst.
Neben dem direkt anzeigenden Kontrollinstrument kann auch ein ergänzendes Instrument vorgesehen werden, welches die Abweichungswerte der geprüften Strecken aufzeichnet.
Bei der Kontrolle von Fäden anstatt der Bänder können die Fäden innerhalb eines Kondensators zwischen Rollen öfters hin und her gezogen werden, um im Messkondensator grössere Änderungen als bei einfachem Durchgang durch den Kondensator zu erzielen.
Sollen Werkstücke mit profilierter Oberfläche, wie z. B. Laufstreifen für Autoreifen, kontrolliert werden, so können die Kondensatorplatten auch profiliert bzw. in Profilen gebogen sein.
Nicht nur schlecht oder nichtleitende Substanzen können nach Material und Form geprüft werden. Durch den Messkondensator können z. B. auch Metallbänder oder-streifen u. dgl. gezogen werden, wodurch die geometrischen Abmessungen kontrolliert werden können.
Nach weiterer Erfindung wird eine Anordnung zur Frequenzanalyse unter Verwendung der Gleichrichteranordnung nach der Erfindung dadurch erzielt ; dass als Messspannung die zu untersuchende Spannung und als Hilfsspannung eine in der Frequenz stetig veränderbare Suchspannung der Brücke zugeführt wird.
Zur Ermittlung der Frequenz und Amplitude der Teilschwingungen eines Frequenzgemisches bediente man sich bisher neben den umständlichen Resonanzmethoden vorzugsweise der Analyse mittels Suchton. Hiebei wird der zu analysierenden Wechselspannung bzw. der in eine entsprechende Wechselspannung umgeformten andersartigen Schwingung eine zweite Spannung von kontinuierlich veränderbarer Frequenz überlagert. Die aus der Frequenz des Suehtones und der einer Teilschwingung des Gemisches entstehende Schwebung wird in verschiedener Weise zur Ermittlung der gesuchten Grössen verwendet.
Weil hier eine Produktbildung aus Suchton und Teilton zugrunde liegt, haftet jedoch allen diesen Methoden der Nachteil an, dass die Anzeige nicht nur der Amplitude des Teiltones. sondern auch der des Suchtones proportional ist, die also, um Rechnungen zu vermeiden. über das ganze Frequenzbereich sorgfältig konstant gehalten werden muss. So ist z. B. eine Gegentaktmodulations-und Gleichrichterschaltung bekanntgeworden, die durch Arbeiten im quadratischen Kennlinienbereich den genannten Nachteil ebenfalls aufweist. Ausserdem sind durchweg komplizierte Apparaturen, Filter od. dgl. oder teure und sehr empfindliche Instrumente, wie Saitenelektrometer u. ä., erforderlich.
Vorliegender Vorschlag vermeidet die genannten Mängel unter Verwendung der Gleich-
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die beiden auf die Gleichrichteranordnung wirkenden Spannungen Eh und Eb jedoch von zwei völlig getrennten Stromquellen entnommen, von denen ici, die Suchspannung, Eb die zu analysierende Spannung ist oder umgekehrt. Durch Arbeiten im linearen Teil der Gleichrichterkennlinie, vorzugsweise von Trockengleichrichtern gemäss der Erfindung, erfolgt die Amplitudenanzeige unabhängig von der Grösse der Suchspannung.
Nachdem die Wirkungsweise der Gleichrichteranordnung erläutert worden ist, sei zunächst
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Phasenwinkel m einschliessen mögen.
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Aus dem Vektordiagramm Fig. 4 geht mit Rücksicht auf Gleichung 1 hervor, dass der Zeiger des Anzeigeinstrumentes einen vollen Zyklus zwischen einem positiven und negativen
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bei er = 0 eintritt, ist dabei proportional Eh und unabhängig von E. Je schneller der Vektor Eh um die Spitze von +-E/, bzw.-E ?. rotiert, um so schneller geht der Zeiger des Instrumentes hin und her, bis er schliesslich nicht mehr folgen kann.
Da eine kontinuierliche Änderung von er einer Frequenzänderung gleichkommt, geht aus dem Gesagten das Verhalten der Gleichrichteranordnung für den Fall, dass E*/ ; und nicht die gleiche Frequenz haben, ohne weiteres hervor.
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Ist Eh die Spannung des Suchtones, Eb die des Frequenzgemisches, so wird der Instrumentzeiger mit der Frequenz ss schwingen, sobald er zu folgen vermag. Ist H infolge weiterer Annäherung der Suchfrequenz an die Teilfrequenz genügend klein geworden, so ist die Amplitude des Teiltones dem betreffenden Maximalausschlag proportional (s. Gleichung 1).
Durch die Trägheit zweckmässig zu verwendende Drehspuleninstrumente werden ohne Verwendung eines Filters Schwingungen höherer Frequenz, z. B. die Schwebungen des Suchtones mit einem andern Teilton, unwirksam gemacht. Die Frequenzanalyse geschieht also in der Weise, dass die Suchfrequenz stetig geändert wird, bis der Zeiger des Instrumentes mit # immer langsamer werdende Bewegungen ausführt. Die Amplitude der Teilfrequenz kann aus dem maximalen Zeigerausschlag abgelesen werden, sobald # klein genug gegenüber der Ein- stelldauer des Instruments geworden ist. Bei Zeigerstillstand stimmt die bekannte Suchfrequenz mit der Teilfrequenz überein.
Lässt man durch geeignete Regulierung die Amplitude eines Teiltons Vollausschlag erzielen, so kann bei geeigneter Skaleneinteiinng die Amplitude jedes andern Teiltones in Prozenten der ersteren abgelesen werden.
In manchen Fällen kann es zweckmässig sein, einen Zweig der Gleichrichteranordnung abschaltbar oder eine bestimmte Unsymmetrie einschaltbar zu machen, um ein Mass für die Grösse von EI, und EI, allein zu gewinnen oder um z. B. das Intensitätsverhältnis einer in beschriebener Weise festgestellten Teilfrequenz zum ganzen Gemisch festzustellen. Es ist dadurch möglich, einen Schluss auf die nichtlineare Verzerrung oder den Klirrfaktor eines Systems zu ziehen, ohne die genaue Analyse durchführen zu müssen.
Ein weiteres Anwendungsgebiel der erfindungsgemässen Gleichrichterbrücke ist der Phasenvergleich zweier Netzwerke, z. B. Vierpole, wobei die Eingangsseiten der Netzwerke von einer gemeinsamen Stromquelle gespeist werden, während von den Ausgängen die beiden Spannungen zur Speisung der Gleichrichterbrücke entnommen werden, so dass der Ausschlag des Anzeigeinstrumentes ein Mass für den Unterschied des Phasenwinkels der beiden Netzwerke bildet.
Zur Bestimmung des Phasenwinkels eines Netzwerkes, z. B. eines Zwei-oder Vierpoles, sind bereits zahlreiche Methoden bekannt, wie Brückenmessungen, Kompensationsmessungen usw.
Diese Methoden geben jedoch den Phasenwinkel entweder überhaupt nicht unmittelbar an oder erfordern doch eine Abgleichung der Amplitude. Zumindest gilt dies dort, wo es sich um Messungen bei Mittel-und Hochfrequenzen handelt. Diese Eigenschaft ist störend, wenn nur der Phasenwinkel interessiert, wie z. B. bei Netzwerken zur Phasenentzerrung der Fernkabel oder zur Bestimmung des Leistungsfaktors eines als Verbraucher wirkenden Zweipols.
Die Erfindung vermeidet den genannten Nachteil unter Verwendung der neuen Gleichrichteranordnung.
Auf Grund der dargelegten Wirkungsweise der Brücke ist der Ausschlag des Anzeige-
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gilt sehr nahe
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titicl mit Gleichung 3
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Die Näherung für Gleichtung 11 ist wesentlich besser als die für Gleichuung 9 und 10, da die Fehler sich durch die Differenzbildung nach Gleichung 8 zum grössten Teil aufheben.
Die Bezeichnungen der Gleichung 11 können nach der Erfindung auf verschiedene Weise zur Bestimmung des Phasenwinkels von Netzwerken herangezogen werden, wie an folgenden Beispielen erläutert wird.
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mit bekanntem Phasenmass. Dia Eingangsklemmen al, bl bzw. f, werden von einer Stromquelle S mit konstanter bekannter Spannung gespeist.
An der Ausgangsklemme von p, wird die Spannung @/, entnommen und der Gleichrichterbrücke zugeführt, an der Ausgangsklemme von-P wird in gleicher Weise entnommen. Da PIt in diesem Falle als unveränderlich angenommen ist, so ist für eine bestimmte Klemmenspannung der Stromquelle S der Ausschlag r des Instrumentes lediglich abhängig von dem Phasenwinkel von Px, da #b mit PH ung
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der Messspannung konstant ist. Das Instrument kann dann in Werten des Phasenwinkels geeicht werden. Bei der Messung wird entweder die Spannung auf diesen Wert gebracht oder der Wert der Spannung bei der Ablesung berücksichtigt.
Will man bei der Messung von der Grösse der Spannung unabhängig sein, so kann eine Anordnung gewählt werden, für die Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel gibt. JP ist hier ein
Vierpol mit einstellbarem Phasenwinkel. Eine der zahlreichen Ausführungsformen für einen solchen Vierpol ist ebenfalls in Fig. 8 angedeutet. Ändert man z. B. mittels des Dreh- kondedsators C in P"die Phase dieses Vierpols so lange, bis ör. ein Maximum ist, so ist der
Phasenwinkel von Px gleich dem bekannten Phasenwinkel von P". Stellt man dagegen C so ein, dass u. =0 ist, so ist der Phasenwinkel von Px um 90 von dem bekannten Winkel von PI ! verschieden.
Wo es die Voraussetzungen gestatten, kann die Änderung des Phasenwinkels von PI ! anstatt durch Verändern einer oder mehrerer Widerstandsgrössen des Vierpols auch durch Variieren der Frequenz der gemeinsamen Stromquelle erreicht werden. In diesem Falle muss der Phasen- winkel von Pn in dem erforderlichen Bereich eindeutig von der Frequenz der angelegten
Spannung abhängen. Bei Null- oder Vollausgleich ergibt sich dann für diese Frequez der
Phasenwinkel von P ;, aus dem bekannten von P,.
Fig. 9 zeigt als weiteres Beispiel die Messung des Leistungsfaktors für einen Strom- verbraucher F, der von einer Stromquelle S mit konstanter Spannung gespeist wird. Die
Spannung (gb wird der Stromquelle über geeignete Übertragungsmittel oder, wie in der Figur gezeichnet, direkt entnommen,während an einem im Stromkreis liegenden Widerstand. B abgenommen wird, dem durch den Verbraucher fliessenden Strom J nach Grösse und Phase somit proportional ist. Da (gb mit der Klemmenspannung der Stromquelle konstant ist und die
Anzeige von der Spannung Ei, sowieso unabhängig ist, so gibt das Anzeigeinstrument direkt den Leistungsfaktor des Verbrauchers an.
Entnimmt man aber entgegen den Bezeichnungen der Fig. 9 @/ ; an den Klemmen Cl. d1 und (S & an c2, al2, so ist der Ausschlag proportional I. eos. Bei konstanter Spannung stellt diese Anordnung ein Wattmeter hoher Empfindlichkeit für einen sehr grossen Frequenz- bereich dar. Ist die Spannung nicht konstant, so ist es zweckmässig, die Anordnung selbst zur
Messung dieser Spannung zu benutzen unter Abschaltung der andern normalerweise wirkenden
Spannung, indem man die Brücke zu diesem Zweck vorübergehend ganz oder teilweise unsymmetrisch macht, z. B. durch Kurzschliessung oder Abschalten des Detektors Dl.
Eine spezielle Anwendung findet die Anordnung erfindungsgemäss dort, wo der Phasen- winkel eines Netzwerkes die Kenntnis einer andern Grösse vermittelt, insbesondere bei
Bestimmung der Frequenz einer Wechselspannung.
Fig. 10 stellt eine Ausführungsform dieses Verfahrens dar. Die beiden Vierpole sind hier zu Zweipolen degeneriert, wobei der eine aus einer Kapazität C und einer Selbstinduktion L besteht, der andere in diesem Beispiel aus dem frequenzunabhängigen Widerstand R. Die
Spannungen für die Gleichrichterbrücke werden den Zweipolen, wie in der Figur gezeichnet, entnommen. Soll die Frequenz der Stromquelle S ermittelt werden, so wird z. B. C so lange verändert, bis das Instrument Maximalausschlag zeigt. Die Phasenwinkel der beiden Zweipole stimmen dann überein, und aus der Stellung des Drehkondensators C, der zweckmässig im
Frequenzmass geeicht wird, kann die Frequenz ermittelt werden. Statt der in Fig. 10 ver- wendeten Zweipole können auch Vierpole, wie z. B. in Fig. 8 dargestellt, verwendet werden.
Es wird meist günstiger sein, mit Nullaussehlag zu arbeiten, da dann die Messgenauigkeit grösser ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gleichrichteranordnung für Wechselstrommessungen u. dgl. mit einem oder mehreren
Gleichrichtern in einer Brücke, wobei die Gleichrichter die Eigenschaft der Trockengleich- richter besitzen, nämlich mit einer Kennlinie wirksam zu sein, deren krummliniger Teil ver- nachlässigbar klein gegenüber dem geradlinigen Teil ist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gleichrichter dieser Brücke von einer Hilfsspannung und einer gegen die Hilfsspannung kleinen
Messspannung gespeist werden und die Hilfsspannung so gross gewählt ist, dass der von ihr überstrichene Kennlinienbereich als geradlinig anzusehen ist, so dass die von der Gleichrichter- anordnung gelieferte Gleichspannung in weiten Grenzen unabhängig von der Amplitude der
Hilfsspannung wirkt.