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Einrichtung zur Messung von Widerständen nach dem Kompensationsprinzip.
Für die Messung von Widerständen sind eine Reihe von Einrichtungen bekannt, die nach den verschiedensten Methoden arbeiten. Um mit diesen die Ausbreitungswiderstände von Erdplatten zu bestimmen, ist es notwendig, dass Wechselstrom zur Messung verwendet wird, da bei Gleichstrom im Erdreich Polarisationsspannungen auftreten, die das Messergebnis fälschen. Die meisten Verfahren verwenden hiebei als Nullinstrument ein Telephon, welches sieh aber bei Messungen im Freien wegen der störenden Nebengeräusche nicht besonders eignet und auch nicht richtungsempfindlich ist, wodurch es unmöglich ist, festzustellen, ob der zu messende Widerstand grösser oder kleiner ist als ein Vergleiehs- widerstand.
Ferner sollen die Widerstände der für die Messung benötigten Hilfserder das Resultat nicht beeinflussen ; dies wird durch Messmethoden erreicht, die nach dem Kompensationsprinzip arbeiten.
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Schaltung, bei welcher zuerst die Abgleichung der durch den zu messenden Widerstand und einen Vergleiehswiderstand fliessenden Ströme, unter Zuhilfenahme eines eigenen Regelwiderstandes erfolgt, während danach der Spannungsabfall an dem zu messenden Widerstand durch den Spannungsabfall am Vergleichswiderstand kompensiert wird. Die Grösse des gesuchten Widerstandes kann dann direkt an dem geeichten Vergleichswiderstand abgelesen werden. Als Nullinstrument kann jedes beliebige Instrument verwendet werden, das auf Wechselstrom anspricht, also z. B. Dynamometer oder auch Drehspulinstrumente mit einem mechanischen oder chemischen Gleichrichter.
Verschiedene Messbereiche können unter anderm dadurch eingestellt werden, dass einerseits zum Vergleichswiderstand, anderseits zu einem mit dem zu messenden Widerstand in Serie liegenden Widerstand andere Widerstände parallel geschaltet werden.
In den Figuren sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1 gibt eine Ausführung mit nur einem Messbereich wieder. Fig. 2 stellt eine Ausführung mit zwei Messbereichen dar, wobei als Anzeigeinstrument ein Drehspulgalvanometer in Verbindung mit einem mechanischen Vollweggleiehrie, hter verwendet wird. Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei der ein Resonanzkreis zur weitgehenden Unschädlichmachung der in der Erde fliessenden Netzweehselströme verwendet wird. Fig. 4 gibt eine Ausführung wieder, bei der das Nullinstrument unter Zwischenschaltung eines Transformators verwendet wird. Fig. 5 und 6 stellen Diagramme dar, um die Wirkungsweise der Einrichtung in Verbindung mit einem mechanischen Gleichrichter wiederzugeben.
In Fig. 1 bedeutet 1 die Wechselstromquelle, gewöhnlich ein Kurbelinduktor, 2 den zu messenden Erdungswide, rstand, 3 einen stromlosen Hilfserder, 4 einen stromdurchflossenen Hilfserder, 5 einen ver- änderlichen Vergleiehswiderstand, 6 einen Regelwiderstand, 7, 8 und 9 feste Widerstände, 10 einen Umschalter und 11 das Nullinstrument. Den einen Stromzweig bilden die Erdungswiderstände von 2 und 4 sowie die Widerstände 9 und 8 ; den andern Zweig die Widerstände 5, 6 und 7. In der rechten
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die Widerstände 8 und 9 und die Erdungswiderstände 4 und 2.
In der linken Stellung des Umschalters kommt das Nullinstrument 11 an die Sonde. 3 und den Punkt 14 und nun wird, bei ungeänderter Stellung
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abgegriffene Widerstand ist ein Mass für den gesuchten Erdungswiderstand ; dieser kann bei entsprechender Eichung direkt an einer am Widerstand 5 angebrachten Teilung abgelesen werden.
Eine Ausführungsform mit einem zweiten Messbereich gibt Fig. 2 wieder ; er wird dadurch hergestellt, dass durch den Messbereichsehalter J zu den Widerständen 5 und 9 die Widerstände 16 und 17 parallel geschaltet werden. Als Nullinstrument wird in Fig. 2 ein Gleichstrominstrument 11 in Verbindung mit einem mechanischen Vollweggleichrichter 18 verwendet, der mit dem Stromerzeuger gekuppelt ist. Es werden daher beide Halbwellen des Wechselstromes gleichgerichtet, wodurch erreicht wird, dass durch das Instrument der doppelte Gleichstrom fliesst als bei Einweggleiehriehtung, und ferner auch, dass eventuell in der Erde fliessende Gleichströme auf das Messergebnis keinen Einfluss haben.
Fig. 5 zeigt die Wirkungsweise des Gleichrichters ; J1 ist der gleichzurichtende Wechselstrom und J2 der zu-
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den Gleichrichter verändert wurde. Es ist daraus zu ersehen, dass der störende Gleichstrom J2 nach jeder halben Periode umgedreht, also in einen Wechselstrom verwandelt wird, der zwar durch das Galvanometer fliesst, aber in demselben keinen Ausschlag hervorrufen kann, da das Gleiehstrominstrument nur
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Die Frequenz der für die Speisung der Einrichtung in Betracht kommenden Wechselstromquelle ist nun so gewählt, dass sie von den gebräuchlichen Frequenzen der Wechselstromnetze derart verschieden ist, dass Störströme dieser Frequenzen auf das Messergebnis keinen wesentlichen Einfluss haben. Wie aus Fig. 6 für den Fall, dass die Frequenz der vorhandenen Wechselstromquelle einen Bruchteil der Frequenz der Weehselstromnetze beträgt, zu ersehen ist, entfällt auf eine halbe Welle der Stromquelle eine grössere Anzahl von Halbwellen des Netzes, die sich bei der Gleichrichtung zum grössten Teil aufheben, der arith- metische Mittelwert des störenden Wechselstromes nach dem Durchgang durch den Gleichrichter, ist daher gegenüber dem Mittelwert des Messstromes sehr klein, so dass das Ergebnis kaum beeinflusst wird.
Um auch diese ganz kleinen Einflüsse vollkommen zu beseitigen, wird in Fig. 3 eine Ausführung vorgesehlagen, bei der parallel zum Gleichrichter ein Resonanzkreis, bestehend aus einer Drosselspule 19 in Serie mit einem Kondensator 20, angelegt wird, welcher auf die Netzfrequenz abgestimmt ist, so dass die Wechselströme nicht durch den Gleichrichter fliessen.
Dieselbe Anordnung kann auch für jedes andere Anzeigeinstrument, also z. B. Dynamometer oder Gleichstromgalvanometer in Verbindung mit chemischem Gleichrichter usw., angewendet werden.
Um den störenden Einfluss von in der Erde fliessenden Gleichströmen auf diejenigen Anzeigeinstrumente zu verhindern, die ohne mechanischen Gleichrichter verwendet werden, ist in Fig. 4 ein Transformator 21 vorgesehen, der mit seiner Primärwicklung an dem Umschalter 10 liegt, während an der sekundären Wicklung das Instrument liegt.
Dadurch werden die Gleichströme vom Instrument abgehalten, die Wechselströme werden daher
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Widerstandsmesseinrichtung nach dem Kompensationsprinzip, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei Abzweigpunkten mit dem Nullinstrument die Abgleichung der durch den zu messenden Widerstand und einem Vergleichswiderstand fliessenden Ströme durch einen besonderen Regelwiderstand erfolgt, während an zwei andern Abzweigpunkten der Spannungsabfall an dem zu messenden Widerstand mit dem am Vergleichswiderstand verglichen wird, so dass die Grösse des zu messenden Widerstandes direkt an letzterem abgelesen werden kann.