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Frequenzfehlerkompensation für elektrodynamische Produktmesser
Für elektrodynamische Leistungsmesser ist es bekannt, dass das Verhältnis der Beträge des in der Drehspule fliessenden Stromes zu der am Spannungspfad wirksamen Betriebsspannung möglichst unabhängig von der Frequenz sein soll und dass der Drehspulstrom in einem möglichst grossen Frequenzbereich phasengleich mit der Betriebsspannung sein soll. Die hiefür vorgeschlagenen Spannungspfadschaltungen lassen sich in Schaltungen mit einem Parallelwiderstand und ohne einen Parallelwiderstand zur Drehspule ein- teilen. (W. Geyger, Arch. f. Elektrotechnik, Bd. 23 (1930) S. 556... 568).
Die angeführte Spannungspfadschaltung ohne Parallelwiderstand zur Drehspule, bei der ein Kondensator zu einem Teil des Vorwiderstandes parallel liegt, bewirkt in erster Linie eine Kompensationdes Phasenfehlers im Spannungspfad.
Für Voltmeter ist eine Schaltung nach Kafka bekannt (ATM J 026-1, Feb. 1934), bei der durch Parallelschaltung eines Kondensators zur Serienschaltung des Vorwiderstandes und eines Teiles der Feldspule der Betragsfehler kompensiert wird.
En Leistungsmessern stört die Wirkung von Wirbelströmen im Instrument sowohl durch eine Phasendrehung als auch durch eine Verminderung des Betrages des wirksamen Feldes. Es ist bekanntlich möglich, diesen durch Wirbelströme hervorgerufenen Phasenfehler entweder durch eine zusätzliche Induktivität in Serie mit der Drehspule oder durch eine Kapazität parallel zur Drehspule zu kompensieren.
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Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass die für den Phasenfehler einander entgegengesetzten Wirkungen eines Kondensators parallel zu einem Teil des Vorwiderstandes und eines zweiten Kondensators parallel zur Drehspule und/oder Feldspule deshalb gleichzeitig mit Vorteil zur Frequenzfehlerkompensation eines elektrodynamischen Produktmessers angewendet werden können, weil der Kondensator parallel zu einem Teil des Vorwiderstandes zunächst nur den Phasenfehler beeinflusst und der Kondensator parallel zur Drehspule oder Feldspule überwiegend nur den Betragsfehler verändert.
Durch die erfindungsgemässe gleichzeitige Anwendung beider Kondensatoren wird daher neben einer Vereinfachung der Justierung der Frequenzfehlerkompensation eine wesentliche Erweiterung des Frequenzbereiches möglich, da die Phase und der Betrag des Frequenzfehlers nahezu unabhängig voneinander kom- pensiert werden können. Ausserdem kann jederzeit die kleine Nebenwirkung einer Vergrösserung des Kondensators parallel zur Drehspule oder Feldspule auf die Phase durch eine geringe Vergrösserung des Kondensators parallel zu einem Teil des Vorwiderstandes ausgeglichen werden.
Nach einer weiteren Erkenntnis der Erfindung sind die unerwünschten Nebenwirkungen eines Kondensators parallel zu einer Spule umso kleiner, je kleiner der ohmsche Widerstand der Spule ist. Es ist daher zweckmässig, bei Leistungsmessern, die eine niederohmige Feldspule haben, den Kondensator zur Betragsfehlerkompensation parallel zur Feldspule zu legen.
Schliesslich ist es zwecks leichterer Justierung auch möglich, die Betragsfehlerkompensation durch Kondensatc : en parallel zur Drehspule und gleichzeitig auch durch Kondensatoren parallel zur Feldspule vorzunehmen.
In der Fig. 1 ist diese Schaltung für einen elektrodynamischen Produktmesser gezeigt. Darin bedeutet LD die Induktivität der Drehspule, R, den ohmschen Widerstand der Drehspule und einen Teil des
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Vorwiderstandes im Spannungspfad, tL den andern Teil des Vorwiderstandes, dem der Kondensator Cz parallel geschaltet ist. LF ist die Induktivität der Feldspule, die den kleinen ohmschen Widerstand r besitzt. Ihr ist der Kondensator Cl parallel geschaltet. Der Spannungspfad liegt an der Betriebsspannung U, der Strompfad ist von dem Strom I durchflossen.
Um die Wirkung der Kapazität C2 anschaulich zu machen, ist in der Fig. 2 ein Zeigerdiagramm der Impedanzen des Spannungspfades für eine bestimmte Kreisfrequenz w gezeichnet. Darin ist jwLD die Impedanz der Induktivität der Drehspule, R1 und R, sind die Zeiger der ohmschen Vorwiderstän-
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le durch iD = U/z gegeben ist, wird auch der Zeiger des Drehspulstromes iD durch eine kleine Justierkapazität C näherungsweise nur gedreht.
Bezeichnen wir mit IF den Strom in der Feldspule LF, so ist mit den Bezeichnungen der Fig. l bei der Kreisfrequenz w
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gegeben ist. In der Fig. 3 ist I der Strom im Strompfad und IF der Strom'in der Feldspule, der im elektrodynamischen Produktmesser abzüglich der Wirbelstromverluste mit dem Drehspulstrom iD wirk- sam wird. Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, dass der Strom IF für kleine Kapazitäten Cl überwiegend nur seinen Betrag ändert u. zw. wächst, so dass die Wirbelstromverluste ihrem Betrag nach kompensiert werden können. Es ist weiter ersichtlich, dass der Mittelpunktzeiger M umso grösser Wird, je kleiner der ohmsche Widerstand r ist.
Dadurch erscheint auch nachgewiesen, dass es vorteilhafter ist, den Kondensator Cl zurFeldspule parallel zu schalten als zur Drehspule, die aus dünnerem Draht gewickelt wird. Es ist auch ersichtlich, da# die Nebenwirkung einer Vergrö#erung des Kondensators C1 aufdie Phase umso kleiner ist, je kleiner der ohmsche Widerstand r ist.
Schliesslich ist aus der Gleichsinnigkeit beider Pfeilrichtungen in Fig. 2 und 3 für wachsende Kapazitäten Cl und C2 zu erkennen, dass eine unerwünschte Phasendrehung neben der Betragsfehlerkompensation durch eine Vergrösserung von Cl durch eine Vergrösserung von C2 ausgeglichen werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Frequenzfehlerkompensation für elektrodynamische Produktmesser nach Betrag und Phase, dadurch gekennzeichnet, dass ausser der an sich bekannten Phasenfehlerkompensation, insbeson-
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