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Dreheiseninstrument
Die Anzeige eines Dreheiseninstrumentes kann im Betrieb mit Wechselstrom durch folgende, ein- zeln oder kombiniert auftretende Einflüsse gefälscht werden :
1. Vom magnetischen Feld der Messwerkspule in leitenden Messwerkteilen hervorgerufene Wirbel- ströme rufen ihrerseits magnetische Felder hervor, die im allgemeinen dem Spulenfeld entgegewirken. Das ergibt einen negativen Anzeigefehler A ct in Abhängigkeit von der Frequenz f des Messwerkstromes.
2. Messwerkspulen mit sehr hohen Windungszahlen haben grosse Eigenkapazität, die in Verbindung mit der Induktivität der Messwerkspule eine Resonanzfrequenz ergibt ; die Spule führt dann in einem gewissen Frequenzgebiet beiderseits der Resonanzfrequenz einen Strom, der grösser ist als der in ihren Zuleitungen. Das ergibt einen positiven Anzeigefehler A ce.
3. In Dreheisen-Spannungsmessem, die bekanntlich nicht mit eingeprägtem Strom, sondern mit mit aufgedrückter Spannung arbeiten, ruft die Induktivität der Messwerkspule eine Zunahme des
Scheinwiderstandes mit steigender Frequenz hervor, so dass die Anzeige mit der Frequenz rasch abnimmt. Der negative Anzeigefehler ist um so geringer, je grösser der Vorschaltwiderstand gewählt wird, hängt bei Mehrbereich-Instrumenten also vom eingestellten Spannungsbereich ab.
Zur Kompensation dieser Einflüsse sind bereits die verschiedensten Massnahmen bekanntgeworden.
Um den unter 1. erwähnten Einfluss auszugleichen, ist es bekannt, eine Reihenschaltung eines Wi- derstandes und eines Kondensators in Reihe mit der Messwerkspule zu schalten. Diese Massnahme hat den
Nachteil, dass für Messwerkspulen mit geringer Windungszahl (für 6 A z. B. um 10 Windungen) Kondensatoren von etlichen Mikrofarad nötig sind, um den Frequenzeinfluss zu kompensieren. Hinzu kommt, dass an Messwerken mit mehreren umschaltbaren Wicklungsabschnitten (mehrere Messbereiche) in jeder
Schaltung eine andere Kapazität und ein anderer Widerstandswert für die Frequenzkompensation erfor- derlich sind, mithin ein beträchtlicher Aufwand an Bauelementen, an Bauraum im Instrument und an
Justierarbeit zum Erzielen einheitlicher Frequenzverläufe in den einzelnen Messbereichen benötigt wird.
Bei einer andem bekannten Schaltung zum Ausgleich des unter 1. genannten Einflusses ist eine beson- dere, mit der Messwerkspule induktiv gekoppelte Hilfsspule vorgesehen, der ein Kondensator parallel- geschaltet ist. Mit dieser Schaltung wird jedoch der Ausgleich des negativen Anzeigefehler nur unvoll- kommen erreicht, da die Kombination von Messwerkspule und Hilfsspule mit Kondensator eine Resonanz- frequenz ergibt, in deren Gebiet unerwünschte starke positive Anzeigefehler auftreten. Beide Schaltungen sind somit praktisch unbrauchbar, wenn die Frequenzkompensation für einen grösseren Frequenzbe- reich verlangt wird.
Der unter 2. genannte Frequenzeinfluss lässt sich mit den beiden vorstehend genannten Schaltungen nicht beseitigen, da diese an sich nur bei negativen Anzeigefehlem verwendbar wären.
Zum Ausgleich des unter 3. angeführten Einflusses ist es bekannt, Kondensatoren parallel zum Vor- widerstand der Messwerkspule zu schalten. Diese Art der Kompensation wird schwierig oder gar unmög-
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ser räumlich im Instrumentengehäuse praktisch nicht unterzubringen ist. Ebenso wird die Raumfrage kritisch, wenn es sich um ein Instrument mit mehreren Spannungsbereichen handelt, die Kondensatoren mit unterschiedlichen Kapazitätswerten bedingen. Bei einer andern bekannten Schaltung zum Ausgleich des unter 3. genannten Einflusses ist der Kondensator nicht an den Vorwiderstand, sondern an eine mit der Messwerkspule induktiv gekoppelte Hilfswicklung mit geeigneter Windungszahl angeschaltet.
Diese Schaltung gibt aber nur in verhältnismässig engen Frequenzgrenzen einen Ausgleich des negativen Anzeigefehlers, da die unvermeidliche Resonanz aus Messwerkspule, Hilfsspule und Kondensator in dem Resonanzfrequenzgebiet eine Überkompensation verursacht und damit wieder einen positiven Anzeigefehler ergibt.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, mit einfachen Schaltungen, die unter 1., 2., 3. angegebenen Einflüsse auszugleichen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Dreheiseninstrument zur Stromund/oder Spannungsmessung mit mehreren Messbereichen und Mitteln zum Ausgleich von in Abhängigkeit von der Frequenz auftretenden negativen und positiven Anzeigefehlern. Die Erfindung besteht darin, dass zur Frequenzkompensation mit sämtlichen jeweils verwendeten Messwerkspulen eine einzige, an sich bekannte Kompensationsspule gekoppelt ist und dass an diese eine Parallel- oder eine Reihenschaltung aus Kapazität und Wirkwiderstand oder ein Wirkwiderstand oder eine Kombination davon angeschlossen ist.
Einer weiteren Ausbildung entsprechend sind die zur Frequenzkompensation vorgesehenen Mittel zu einem gesonderten Bauteil zusammengefasst, das für gleichartige Messwerke gleicher Amperewindungszahl, aber unterschiedlicher Messbereiche verwendbar ist. Zweckmässig ist bei Strommessern mit Messwerkspulen geringer Windungszahl an die Kompensationsspule eine Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators angeschaltet. Einer weiteren Ausbildung entsprechend ist bei Strom- messern mitMesswerkspulen hoher Windungszahl an diese Kompensationsspule ein Widerstand angeschaltet. Zweckmässig ist bei Spannungsmessern an die Kompensationsspule eine Parallelschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators angeschaltet.
Einer weiteren Ausbildung entsprechend sind bei einem Strom- und Spannungsmesser an die Kompensationsspule mit der Umschaltung der Messbereiche Kombinationen von Kondensatoren und Widerständen anschaltbar.
Die Erfindung wird an Hand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. l ist ein Kurvendiagramm, das den Anzeigefehler A a in Abhängigkeit von der Frequenz zeigt. Die Kurve a ergibt sich bei Auftreten des in der Beschreibungseinleitung unter 1. angegebenen Einflusses, die Kurve b bei Auftreten des unter 2. angegebenen Einflusses und die Kurven c, d bei Auftreten des unter 3. angegebenen Einflusses.
Fig. 2a zeigt eine bekannte Kompensationsschaltung für einen Strommesser, Fig. 2b zeigt eine erfindungsgemässe Ausbildung der Kompensationsschaltung für einen Strommesser, Fig. 3 zeigt ein zugeordnetes Kurvendiagramm mit dem durch die Erfindung erzielten Verlauf f, Fig. 4a zeigt die Ausbildung eines bekannten Spannungsmessers, Fig. 4b zeigt eine erfindungsgemässe Ausbildung der Kompensationsschaltung für einen Spannungsmesser, Fig. 5 zeigt ein zugeordnetes Kurvendiagramm mit dem durch die Erfindung erzielten Verlauf i, Fig. 6 zeigt eine konstruktive Ausbildung der Erfindung.
In der Fig. 2a ist die bekannte Kompensationsschaltung bei einer aus vier gleichen Teilspulen 1 - 4 bestehenden Messwerkspule dargestellt. Es handelt sich hiebei um einen ausgeführten Strommesser mit den Messbereichen 0.... 3 A, 0.... 6 A und 0.... 12 A. Die Teilspulen werden entsprechend in Reihe, reihenparallel oder parallelgeschaltet. Jeder Teilspule ist eine aus Kondensator und Widerstand bestehende Kompensationsschaltung K-K zugeordnet. Zu jeder Kompensationsschaltung ist deren Bemessung angegeben. Die Kondensatoren lassen sich wegen ihrer grossen Abmessungen räumlich praktisch nicht in einem Instrument unterbringen. Sie sind überdies sehr kostspielig, wenn wegen hoher Ansprüche an die Frequenzkompensation Kapazitätstoleranzen von 1 bis 20/0 verlangt werden.
Gemäss der Erfindung werden die Nachteile der bekannten Schaltung vermieden, indem nach Fig. 2b für die gleichen vier Teilspulen 1 - 4 eine gemeinsame Kompensationsspule 5 vorgesehen ist, an die eine Reihenschaltung eines Kondensators 6 und eines Widerstandes 7 geschaltet ist. Der geringere Aufwand ist offensichtlich. Gegenüber vier 25 bol F-Kondensatoren wird ein 0, 005 tri F-Kondensator benötigt. An Stelle der vier 7 Q-Widerstände ist ein 50 k-Widerstand erforderlich. Selbst bei engen Toleranzgrenzen dieses Kondensators ist dieser noch sehr viel billiger als ein entsprechender 25 t F-Kondensator.
Der erforderliche Wirkwiderstand und (oder) die erforderliche Kapazität können ganz oder teilweise in der Kompensationsspule 5 enthalten sein, wenn diese z. B. aus Widerstandsmaterial und (oder) mit entsprechend hoher Windungszahl gewickelt sind ; jedoch gestattet ein ausserhalb angeordneter Widerstand eine nachträgliche Justierung und eine bessere Abfuhr der beihohen Frequenzen entstehenden Wär-
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