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Einrichtung zur Messung von Oberwellen elektrischer Grössen
Die Ursache nichtlinearer Verzerrungen einer elektrischen Grösse, z. B. eines Stromes oder einer Spannung, lässt sich in vielen Fällen aus dem quantitativen Anteil der einzelnen Oberwellen am Gesamtklirrfaktor bestimmen. In der Praxis genügt dazu meist die Kenntnis des Anteils der zweiten und der dritten Oberwelle. In der Regel erfolgt die Messung der Oberwellen mit Hilfe von auf die einzelnen Oberwellen abgestimmten Schwingkreisen, die an ein Sperrfilter für die Grundwelle angeschlossen sind. Ein bekanntes Gerät zur Messung von Netzoberwellen ist mit einem Brückenfilter mit konstanten Spulen und mit wahlweise anschaltbaren, den zu messenden Oberwellen zugeordneten Kondensatoren versehen.
Bei dieser bekannten Einrichtung wird vor allem der Anteil der Grundwelle ausgesiebt.
Es hat sich erwiesen, dass es für genaue Messungen nicht genügt, nur den Anteil der Grundwelle gut auszusieben, denn bei der Messung einer bestimmten Oberwelle wirken sich auch die Anteile der andern Oberwellen, vor allem aber die Anteile der nächst höheren und der nächst tieferen Oberwelle störend aus.
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Messung von Oberwellen elektrischer Grössen mit Hilfe von auf Oberwellen abgestimmten Schwingkreisen, die an ein Sperrfilter für die Grundwelle angeschlossen sind. Die erfindungsgemässe Einrichtung eignet sich besonders als Zusatzeinrichtung zur Klirrfaktormessung, da sie die der zu messenden Oberwelle benachbarten Oberwellen besonders gut unterdrückt ; sie ist dadurch gekennzeichnet, dass an ein Sperrfilter für die Grundwelle der elektrischen Grösse zwei Schwingkreise angeschlossen sind, von denen der eine auf eine tiefere, vorzugsweise die nächsttiefere, und der andere auf eine höhere, vorzugsweise die nächsthöhere Oberwelle der zu messenden Oberwelle abgestimmt ist, und dass die sich aus dem Zusammenwirken beider Schwingkreise ergebende Resonanzfrequenz mit der Frequenz der zu messenden Oberschwingung zusammenfällt.
Bei der praktischen Durchführung der Erfindung können zum Anschluss an das Sperrfilter für die Grundwelle zwei Serienschwingkreise in Parallelschaltung oder zwei Parallelschwingkreise in Serienschaltung angeschlossen sein. In beiden Fällen ist es von Vorteil, die Grösse der die Schwingkreise aufbauenden Induktivitäten und Kapazitäten so zu wählen, dass die fiktiven Induktivitäts- und Kapazitätswerte für die sich aus dem Zusammenwirken beider Schwingkreise ergebende Resonanzfrequenz an den Wellenwiderstand des Sperrfilters für die Grundwelle angepasst sind. Die Erfindung ermöglicht es, den Anteil einzelner Oberwellen rasch quantitativ zu ermitteln, wobei insbesondere bei Vorhandensein einer Klirrfaktormesseinrichtung der erforderliche schaltungstechnische Aufwand besonders gering ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Einrichtung unter Verwendung von Serienschwingkreisen und Fig. 2 eine Einrichtung unter Verwendung von Parallelschwingkreisen.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Sperrfilter für die Grundwelle der an den Klemmen 2 auftretenden periodischen elektrischen Grösse bezeichnet, wie es z. B. bei an sich bekannten Klirrfaktormessanordnungen vorhanden ist. An dieses Filter sind zwei Serienschwingkreise S 1 und S 2, bestehend aus den Kapazitäten
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standes des Grundwellensperrfilters l.
Der Schwingkreis S 1 ist auf eine höhere und der Schwingkreis S 2 auf eine tiefere, vorzugsweise auf
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die beiden benachbarten Oberwellen der zu messenden Oberwelle abgestimmt. So ist z. B. zwecks Messung des Anteiles der zweiten Oberwelle am Klirrfaktor der an den Eingangsklemmen 2 liegenden elektri-
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welle kurz und der Schwingkreis S2 schliesst die der zu messenden Oberwelle benachbarte höhere Oberwelle kurz. Die sich aus dem Zusammenwirken beider Kreise ergebende Resonanzfrequenz liegt zwischen den Resonanzfrequenzen der beiden Kreise und wird im vorliegenden Beispiel so gewählt, dass sie auf die
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kann.
Zwecks Messung des Anteiles der dritten Oberwelle werden nach folgenden Formeln dimensionierte Schwingkreise an das Grundwellensperrfilter angeschlossen: Der Schwingkreis S1 ist auf die zweite Ober-
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zu wählen, dass die fiktiven Werte der Induktivität L = L1+L2 und der Kapazität C = C1C2/(C1+C2) der sich aus dem Zusammenwirken beider Schwingkreise ergebenden Resonanzfrequenz an den Wellenwiderstand Z = L/C des Grundwellenfilters angepasst sind. Es kommt dann für die Dimensionierung der
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den oben angeführtenLi, Lz, Ci, Cz eindeutig bestimmen.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist wieder ein Sperrfilter 1 für die Grundwelle der bei den Klemmen 2 zugeführten elektrischen Grösse vorgesehen. 3 und 4 stellen den Eingangs- und Abschlusswiderstand des Filters 1 in der Grösse des Wellenwiderstandes dar. Am Ausgang des Filters 1 ist eine Serienschaltung von zwei Parallelschwingkreisen P1 und P2 vorgesehen. Gemäss der Erfindung sind diese Schwingkreise auf eine tiefere bzw. auf eine höhere Frequenz als die an den Ausgangsklemmen5 zu messende Oberwelle abgestimmt. Ähnlich wie im Beispiel nach Fig. 1 wird z.
B. zur Messung der zweiten Oberwelle die Resonanzfrequenz #p1 des Schwingkreises P1 auf die Frequenz wo der Grundwelle als nächsttiefere Oberwelle und die Resonanzfrequenz wp2 des Schwingkreises P2 auf die Frequenz 3wo der dritten Oberwelle
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zweite Oberwelle und des Schwingkreises P2 auf die vierte Oberwelle. Die sich ergebende Serienresonanz wird auf die Frequenz der dritten Oberwelle gelegt, so dass die Schaltung für diese Oberwelle durchlässig ist. Die Werte von Li, L20 C1, C2 der in Serie geschalteten Parallelschwingkreise lassen sich ebenfalls so wählen, dass die fiktive Induktivität L = L1L2/(L1+L2) und die fiktive Kapazität C = Cl+ Cz der Serien-
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Damit sind die vier Schaltelemente wieder durch vier Bestimmungsgleichungen festgelegt.
In analoger Weise lassen sich die Schwingkreise sowohl nach Fig. 1 als auch nach Fig. 2 zur Messung einer beliebigen weiteren Oberwelle dimensionieren, wobei im wesentlichen vorausgesetzt ist, dass eine über und eine unter der zu messenden Oberwelle liegende störende Oberwelle eliminiert werden muss.
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