<Desc/Clms Page number 1>
Wechselstrommessbrücke zur Messung komplexer Widerstände.
Die Erfindung bezieht sich auf Wechselstrommessbrücken, die zur Messung komplexer Wechsel- stromgrössen in neuerer Zeit in zunehmendem Ausmasse benutzt werden. Die übliche Anwendung solcher Brückenschaltungen geht in der Weise vor sich, dass in der Brückenschaltung vorgesehene, zum Abgleich der Brücke dienende Elemente, entweder veränderbare Widerstände oder veränderbare
Kapazitäten, von Hand versteht werden. Diese Art der Messung ist umständlich und erfordert neben sehr sorgfältig gearbeiteten Schaltelementen auch Sachkenntnis und Geschicklichkeit, so dass sie sich
Eingang in die Betriebspraxis nicht hat verschaffen können.
Man hat vorgeschlagen, zur bequemeren Bedienung eine Ausschlagmessung bei den oben erwähnten Brückenschaltungen anzuwenden. Es gelingt auch bei geeigneter Bemessung der einzelnen Brücken- elemente, mit Hilfe eines in der Messdiagonale angeordneten Ausschlagmessgerätes, eine empfindliche und genaue Messung durchzuführen, jedoch bleibt nach wie vor der Nachteil bestehen, dass in der
Brücke ihrer Grösse nach veränderbare Schaltelemente, vorzugsweise veränderbare Widerstände, vorgesehen sein müssen, so dass bei unsorgfältiger Behandlung und mangelnder Pflege auftretende Übergangswiderstände das Messergebnis beeinträchtigen können. Ausserdem muss zur Ausschlag- messung ein hochempfindliches Messinstrument benutzt werden, das seinerseits eine sorgfältige Be- handlung erfordert.
Die oben angeführten Nachteile lassen sich erfindungsgemäss dadurch beseitigen, dass die an der Messdiagonale der Brücke liegende Spannung nicht auf Null abgeglichen oder zu einer Ausschlag- messung herangezogen, sondern nach der Kompensationsmethode gemessen wird. Bei dieser Art der
Messung brauchen Schaltmittel innerhalb der Brückenschaltung nur noch vorgesehen zu werden, um das Prüfobjekt anzuschalten oder zur Änderung des Messbereiches Brückenelemente gegen solche anderer Grössenordnung auszutauschen. Diese Schaltmittel können leicht so ausgebildet werden, dass auch bei Behandlung durch wenig geschulte Kräfte Kontaktfehler nicht auftreten können.
Inner- halb des Messdiagonalzweiges auftretende Kontaktfehler können bei geeigneter Ausbildung der An- ordnung die Messgenauigkeit deshalb nicht beeinflussen, weil nach der Kompensation über die Diagonale kein Strom fliesst.
Zur Kompensation der Spannung an der Messdiagonale wird ein komplexer Kompensator benutzt. Besonders zweckmässig und für betriebsmässig durchzuführende Messungen besonders geeignet ist eine Ausführungsform des Kompensators, die einen vollautomatischen Abgleich herbeiführt, so dass das Bedienungspersonal sich darauf beschränken kann, die Einstellung des Kompensators abzulesen, wenn diese Einstellung nicht selbsttätig mit Hilfe eines Schreibers festgehalten wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei ist angenommen, dass mit Hilfe einer Kondensatormessbrücke die Kapazität und der Verlustwinkel eines Kondensators bestimmt werden soll. Die Brücke selbst besteht aus einer Normalkapazität 1, der zu prüfenden
Kapazität 2 und zwei Ohmschen Brückenwiderständen 3 und 4. Zur Speisung der Brücke dient ein
Transformator 5, der primärseitig an ein vorhandenes Netz angeschlossen ist. Ein an der Speise- spannung Uh der Brücke liegender Spannungswandler 6 ist mit zwei Sekundärwicklungen 7 und 8 versehen. Im Stromkreis der Sekundärwicklung 7 liegt ein Ohmscher Widerstand 9 und ein Schleif- draht 10. Im Stromkreis der Wicklung 8 liegt eine Kapazität 11 und ein Schleifdraht 12.
Die einzelnen Schaltelemente der Stromkreise 7,9, 10 bzw. 8, 11, 12 sind so bemessen, dass die in den Schleif- drähten 10 bzw. 12 auftretenden Spannungen um genau 900 gegeneinander phasenverschoben sind ?
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
und 19 der beiden Zähler werden aus einem Phasenschieber 20 gespeist. Die primäre Energie für den Phasenschieber wird ebenfalls aus dem Netz entnommen. Die Spannungswicklungen 18 und 19 sind sekundärseitig so an den Phasenschieber angeschlossen, dass die Spannungen um 90 gegen- einander in der Phase verschoben sind. Der Anker des Zählers 17 ist über einen Schneckentrieb 21 mit einem drehbaren Kontaktarm 22 gekuppelt, während der Anker des Zählers 16 über einen Schneckentrieb 23 einen drehbar gelagerten Kontaktarm 24 treibt.
Die Wirkungsweise der Anordnung ergibt sich aus folgender Überlegung.
Wenn die Messkapazität 2 ebenso gross wie die Normalkapazität 1 und ebenfalls verlustfrei wäre, dann würde bei gleicher Grösse der Ohmschen Widerstände 3 und 4 die Brücke abgeglichen sein und in der Messdiagonale kein Strom fliessen, vorausgesetzt, dass die Kontaktarme 22 und 24 in ihrer Ausgangslage stehen. Wird nun an Stelle der zunächst als gleich gross mit der Normalkapazität 1 angenommenen Messkapazität 2 eine Messkapazität eingeschaltet, die etwas grösser oder kleiner als die Normalkapazität, jedoch auch noch verlustfrei ist, dann wird zunächst in der Messdiagonale ein Strom fliessen, der in Phase mit den die Widerstände 3 und 4 durchfliessenden Strömen liegt.
Dieser Strom wird ohne Änderung der Phasenlage bzw. unter Verschiebung der Phase um 180 in dem Ver-
EMI2.2
Phasen der Spannungswicklungen 18 und 19 der Zähler 16 und 17 werden so eingestellt, dass in bezug auf den die Wicklungen 14 und 15 durchfliessenden Strom eine der Spannungsphasen konphas zu dem Strom liegt, während die andere um 900 gegen den Strom verschoben ist.
Es sei angenommen, dass der Strom in der Spule 19 konphas mit dem Strom in der Spule 15 sei. In diesem Fall wird auf den Anker des Zählers 17 ein Drehmoment nicht ausgeübt, dagegen wird auf den Anker des Zählers 16, bei dem die Ströme um 900 phasenverschoben sind, ein Drehmoment ausgeübt. Die Kupplung mit dem Arm 23 ist nun so ausgebildet, dass bei der nun folgenden Bewegung des Zählerankers ein zunehmender Teil des Schleifdrahtes 12 in den Messdiagonalkreis eingeschaltet wird. Da an dem Schleifdraht eine der Spannung in der Messdiagonale entgegengesetzt gerichtete Spannung liegt, wird durch die Bewegung des Zählers die dem Verstärker 13 zugeführte Spannungsdifferenz stetig verkleinert, bis eine vollständige Kompensation eingetreten ist, so dass jede Beeinflussung des Verstärkers 13 auf der Eingangsseite aufhört.
Damit wird aber auch das Stromeisen 14 vollständig aberregt, so dass der Zähler 16 stehen bleibt. Bei einem Überpendeln würde die Spannung im Schleifdraht 12 gegenüber der Spannung der Messdiagonale das Übergewicht gewinnen. Infolgedessen würde die Eingangsspannung des Verstärkers 13 um 1800 gedreht. Es würde also der Stromspule 14 des Zählers 16 ein um 1800 verschobener Strom zugeführt werden, der eine entgegengesetzt gerichtete Drehung des Zählers 16 auslösen würde.
Wird jedoch unter den gleichen Voraussetzungen wie oben bei einer an Stelle des Messkondensators 2 sitzenden verlustfreien Kapazität gleicher Grösse wie die Normalkapazität 1, z. B. durch Reihenschaltung eines Ohmschen Widerstandes ein Verlust künstlich erzeugt, dann wird das Gleichgewicht der Brücke ebenfalls gestört, so dass in der Messdiagonale wiederum ein Strom fliesst, dessen Phase aber in diesem Fall um 900 gegen den über den Widerstand 4 fliessenden Strom verschoben ist.
Infolgedessen spricht nunmehr nicht der Zähler 16, sondern der Zähler 17 an und verstellt seinerseits den Kontaktarm 22 so lange, bis die von dem Kontaktarm 22 auf den Schleifdraht 10 abgegriffene Gegenspannung, die in bezug auf die Phase der Spannung im Diagonalzweig der Brücke entspricht, ebenso gross wie die Spannung in der Brückenmessdiagonale ist. Während also der Ausschlagwinkel des Armes 24 ein Mass für den Unterschied der Werte der Kapazitäten 2 und 1 war, ist der Ausschlag des Kontaktarmes 22 ein Mass für den Verlustwinkel der Kapazität 2.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun nicht dadurch bedingt, dass jeweils nur Kapazitätsabweichungen oder Verluste angezeigt werden können, sondern es können auch beide Komponenten
EMI2.3
sein, da deren veränderliche Widerstände das Messergebnis nicht beeinträchtigen können.
Wie oben dargelegt, wird bei der Anordnung gemäss der Erfindung die Spannung in der Messdiagonale der Brücke selbsttätig kompensiert, so dass die Bedienung der Anordnung auch nur angelerntem Personal ohne weiteres überlassen werden kann, zumal die in der Anordnung benutzten Messgeräte, nämlich wattmetrische Zähler, verhältnismässig robuste, zuverlässige Instrumente sind.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht nur anwendbar zur Messung von Kapazitäten, sie kann vielmehr zur Messung beliebiger Wechselstromwiderstände, bei denen die Zerlegung von Strom oder Spannung in zwei Komponenten zweckmässig ist, angewendet werden. Die Eichung bzw. Phasen-
<Desc/Clms Page number 3>
einstellung braucht nur einmal vorgenommen zu werden, dabei kann man den Phasenschieber 20 z. B. in der Weise einstellen, dass in der Brücke parallel zur Kapazität 1 eine kleine verlustfreie Zusatzkapazität geschaltet wird.
Der Phasenschieber 20 muss dann so eingestellt werden, dass bei An-oder Abschalten dieser Zusatzkapazität lediglich der Zähler 17 läuft, der Zähler 16 dagegen unverändert stehen bleibt ; Etwa erforderliche Phasendrehungen von 180" können durch Umpolen von Anschlüssen ohne weiteres herbeigeführt werden. Sie sind notwendig, falls die Drehrichtung eines der Zähler vertauscht werden muss.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Wechselstrommessbrücke zur Messung komplexer Widerstände, dadurch gekennzeichnet, dass an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, um die an der Messdiagonale der Brücke liegende Spannung nach einer Kompensationsmethode zu messen.