Vorrichtung zur Ermittlung beliebiger Augenblickswerte der Kurven von Wechselstromgrössen. Zur Aufnahme von Momentanwerten von Wechselstromkurven, zum Beispiel einer Wechselspannung, bedient man sich in der Regel einer Joubert'schen Scheibe.
Dabei muss man eine Reihe von Nachteilen mit in Kauf nehmen, die zum Teil in den er- he#blichen Kosten und dem grossen Umfang der Messapparatur begründet sind, zum Teil auch auf einer ungenügenden Messgenauig- keit beruhen. Besondere Schwierigkeiten be reitet der auf der Scheibe .gleitende Kontakt. Durch die Reibung werden auch unkontrol lierbare Störspannungen erzeugt, die die Mess- gena)uigkeit beeinträchtigen.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung zur Ermittlung beliebiger Augenblickswerte der Kurven von Wechselstromgrössen be sitzt die oben angeführten Nachteile der Joubert'schen Scheibe nicht. Erfindungsge mäss sind zu diesem Zweck vor ein Gleich- strominstrument zwei Synchronschalter ge- schaltet und diese Synchronschalter sind der artig erregt, dass sie um 180 in der Phase gegeneinander verschoben arbeiten. Die Er regerkreise der Synchronschalter sind an einen Phasenschieber angeschlossen.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbei spiele der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur punkt weisen Ermittlung der Kurve einer sehr hohen Wechselspannung dargestellt. Auf einem gemeinsamen Grundbrett oder in einem gemeinsamen Behälter 1 sind die für die Messung erforderlichen Teile vereinigt. Mit 2 ist ein empfindliches GleicUstrommess- gerät bezeichnet, das über die Kontakte zweier Synchronschalter 3 und 4, die ähn lich wie Zungengleichrichter ausgebildet sind, und Widerstände 5 und 6 zwischen die beiden Klemmen 7 und 8 geschaltet ist.
Die Klemme 8 ist ini Betrieb mit der Erde ver bunden, während die Klemme 7 in leitender Verbindung mit der Kalotte 9 eines Kugel- Mess'konden.sators steht. Der restliche Teil der zur Kalotte 9 gehörigen Kugel ist aben@ falls geerdet. Die Erregerwicklungen der Synchronschalter 3 und 4 sind an einen nor malen Phasenschieber 10 mit drei Erreger phasen angeschlossen.
Da vielfach Dreh strom nicht zur Verfügung steht, dient zur Erregung des Phasenschiebers 10 eine Pha- senuinformungseinrichtung mit einer Kunst schaltung, die in der Zeichnung in einem besonderen Behälter 11 untergebracht dar- gestellt ist. Dieser Einrichtung wird über die Klemmen 12 und 1,3 bezw. 14 eine Ein phasenspannung zugeführt.
Die Klemmen 12 und 13 bezw. 14 sind mit Rücksicht auf Iden erforderlichen Syn chronismus zweckmässig an dasselbe Netz ge schaltet, aus dem die Erregung des Hoeh- spannungstransformators 15 entnommen wird. Für diesen kann aber ein besonderes Erregeraggregat mit einem Einphaseugene- rator vorhanden sein, dessen Spannung durch Erregungsänderung geregelt wird. Aus dem Einphasengenerator kann unmittelbar die Erregerspannung für die Synchronschalter entnommen werden.
Man kann Über ebenso gut mit ihm einen kleinen Hilfsgenerator fest kuppeln, so,dass ,die Phasenlage beider Gene ratoren gegeneinander eindeutig bestimmt ist. Ein solcher Fall ist in -der Zeichnung vor ausgesetzt, und zwar ist mit 16 der Haupt- generator und mit 17 der be zeichnet. Die iSpannung des Hilfsgenerators 17 ist dabei proportional der Frequenz, da seine Erregung nicht geregelt wird.
Durch eine Drossel 1-8, die zwischen die Klemmen 13 und 14 geschaltet ist, können die Ände rungen der Klemmenspannung des Generators 17 nahezu vollkommen kompensiert werden, so dass der Phasennmformungseinrichtung ein praktisch konstanter Erregerstrom zufliesst. Die Drossel muss dabei derart bemessen sein, dass die Spannung an der Drossel etwa dop pelt -so hoch ist wie die Spannung zwischen den Klemmen 12 und 13.
In Fällen, wo die Erregerspannung für :die Einrichtung 11 unmittelbar aus dem Netz entnommen wird, werden zum Anschluss zweckmässig die Klemmen 12 und 13 benutzt.
An weiteren Teilen sind auf,der Platte 1 noch ein Widerstand 19 und eine Glimm strecke 20 angeordnet. Die Glimmstrecke 20 dient zum .Schutz des Messgerätes bei einem Überschlag .der Funkenstrecke und der Wi- ,derstand 19 soll unzulässige Funkenbildung an den .Schaltern 3 und 4 verhindern.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist die folgende. Über das Mess@gerät 2 fliesst ein Teil des Ladestromes des von der Kugel kalotte 9 und der gegenüberliegenden Kugel gebildeten Ko-ndensators.
Es sei -z :der Auen#blickswert des Lade stromes in Ampere, e der Augenblickswert der Spannung am Kondensator in Volt, C die Kapazität des Kondensators in Farad, t die Zeit in Sekunden, T die Periodendauer.
Dann gilt .die Gleichung
EMI0002.0051
Man kann nun ;las Integral zwischen t, und t2 bilden, indem man das Gleichstromgerät in t1 zwischen die Kapazität und Erde schal tet und in t., wieder abschaltet. Dann er gibt sich
EMI0002.0058
Liegt nun die Kapazität an einer Wecbsel- spannung und man macht
EMI0002.0061
das heisst gleich der halben Periodendauer, dann wird <I>1</I> e(t2) <I>-</I> e(t1) <I>} . C = 2 .</I> e(t2) <I>.
C,</I> also der Gleichstrommittelwert bezogen auf
EMI0002.0066
wird gleich
EMI0002.0068
Bleibt während der Messungdie Spannungs frequenz und die Phasenlage des das Gleich stromgerät schaltenden Synchronschalters konstant, dann erhält man einen konstanten ablesbaren Ausschlag, aus dem unmittelbar der Spannungswert entnommen werden kann.
Der Ausschlag ist proportional dem zeit lichen Mittelwert über T, also
EMI0003.0003
Der bei Verstellung des Phasenschiebers 10 ermittelte Höchstwert entspricht dem Schei- telwert. Von dort ausgehend bezw. von einem Nullwert ausgehend kann die Spannungs kurve punktweise aufgenommen werden, in dem man den Phasenschieber um gleich grosse Winkel schrittweise verstellt und jeweils den von dem M essinstrument abgelesenen Wert aufträgt.
Die oben beschriebene Messung setzt an sich die Verwendung nur eines Synchron schalters voraus, der während der einer Halb periode entsprechenden Zeitdauer periodisch geöffnet bezw. geschlossen ist. Durch die in der Zeichnung dargestellten zwei Syn chronschalter wird an dem Grundprinzip der Messung nichts geändert, da die Bewegungen dieser Synchronschalter um 18<B>0</B> gegeneinan der in der Phase verschoben sind.
Durch die Zusammenwirkung mit den beiden Wider ständen 5 und 6 :. = r entsteht in diesem Fall ein Ausschlag
EMI0003.0019
wenn r; der Instrumentenwiderstand ist und die Wirkung von 19 vernachlässigt wird. Die Schaltung hat .den Zweck, Störungen auszu schliessen.
Denkt man sich einen der Syn chronschalter, zum Beispiel den Schalter 3 und den .diametral gegenüberliegenden Wi derstand 6 fortgenommen, dann würde über den Kontakt des Synchronschalters 4 ein Stromkreis periodisch geschlossen sein, der das Messinstrument 2, den Widerstand 5 und den Widerstand 19 enthält.
Wenn nun durch Fremdfelder in der Spule des 1Vlessinstrumen- tes 2 eine EMK induziert wird, dann wird in dem oben angegebenen Kreis ein Wechsel- strom fliessen, der periodisch von dem Syn- chronschalter 4 unterbrochen wird. Bei gün stiger Phasenlage dieses Wechselstromes ge genüber der Phase des Synchronschalters würden sich auf das Instrument entgegenge setzt gerichtete bleiche Halbwellen des Wech selstromes auswirken und so ein Ausschlag nicht zustande kommen.
Bei ungünstiger Phasenlage würde sich dagegen unter Um ständen stets nur die .eine Halbwelle aus wirken, so dass das Instrument einen Aus schlag zeigt, auch wenn die Kugelfunken strecke gar nicht unter Spannung steht. Durch die Hinzuftigung des zweiten Syn chronschalter, der um 180 phasenverscho ben arbeitet, wird eine Unterbrechung des in der ,Spule .des Mess:gerätes induzierten Wech selstromes verhindert. Es können sich also beide Halbwellen dieses Wechselstromes gleich aus'bi'lden, so dass sie eine Rückwirkung auf das Messinstrument nicht. ausüben können.
Mit Rücksicht auf die oben 'bereits er wähnte Gefahr des Auftretens von Funken überschlägen zwischen den Kugeln des Kon- densators ist es zweckmässig, .das Gerät wäh rend der Messung in ausreichender Entfer nung hinter einem Schutzgitter aufzustellen und sich zur Bedienung des Phasenschiebers einer Kuppelstange aus isolierendem Ma terial zu ibedienen, die an ihrem Ende eine Vorrichtung, zum Beispiel eine Metallhülse mit zwei Einschnitten trägt,
die eine Kupp lung mit der Achse des Phasenschiobers zum Beispiel mittelst eines diese Achse durch setzenden Stiftes ermöglichen.
Die oben beschriebene Vorrichtung er möglicht die Aufnahme von Wechselstrom kurven unter Anwendung einer sehr ein fachen Apparatur. Sie hat allerdings zum Beispiel gegenüber dem Oszillographen den Nachteil, dass ein verhältnismässig grosser Zeitaufwand für eine Aufnahme erforderlich ist, dass die einzelnen Kurvenpunkte von Hand in ein vorbereitetes Liniennetz einge tragen werden müssen und dass insbesondere auch während der längeren Aufnahmezeit vielfach die M essgrösse nicht hinreichend kon stant bleibt.
An Stelle des anzeigenden Mess- instrumentes kann ein schreibendes Mess- instrument benutzt werden und durch einen 360 umfassenden Phasenschieber kann die senkrecht zum Ausschlag .des Messinstrumen- tes gerichtete Relativbewegung der Schreib fläche derart beeinflusst werden, dass gleichen Phasenverschiebungen gleiche Relativbewe gungen der Schreibfläche entsprechen.
Zweckmässig geht man von der für eine Ablesung vorteilhaften albsatzweisen Ver schiebung der Erregerphase ab und ver schiebt diese möglichst kontinuierlich.
Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. In einem Behälter Gl sind -die vor .das Gleich strommessgerät 111 geschalteten Synchron schalter angeordnet. An den Klemmen g2 wird die aufzuzeichnende Spannung bezw. der aufzuzeichnende Strom zugeführt.
Die Klemmen il, dienen zur Zuführung der Er regerleistung für die !Synchronschalter. Diese wird aus einem Phasenschieber Ph von den Klemmen K entnommen. B, S und T sind die Primäranschlüsse des -Phasenschiebers. Dieser Phasenschieber ist in der üblichen Weise etwa wie ein Drehstrommotor ausge bildet, so dass die an den Klemmen K ent nommene Phase entsprechend dem Drehwin kel des Motors wandert.
Auf eine Verlän gerung der Rotorachse ist eine Schreibtrom mel St aufgesetzt, die mit lichtempfindlichem Papier bezogen ist. Die Schreibtrommel liegt innerhalb eines lichtdichten Behälters B. Durch einen Deckel D kann :die Trommel herausgenommen und mit neuem Papier ver sehen werden. An Stelle,des Deckels können natürlich auch geeignete Anordnungen zum Auswechseln des Papiers bei Tageslicht treten. In dem Behälter B liegt auch das Messinstrument M, das an die Klemmen Kg angeschlossen ist.
Das Messinstrument trägt einen Spiegel Sp, auf den von einer Licht quelle L ein Lichtbüschel geworfen wird, ,das sich auf der Schreibfläche zu einem Punkt konzentriert.
Bei Inbetriebnahme der Vorrichtung wird wie folgt vorgegangen. Zunächst wird auf die Schreibtrommel St lichtempfindliches Papier aufgezogen. Dabei wird -die Befestigung zweckmässig so gewählt, @dass der ganze Um fang der Trommel ausgenutzt werden kann. Sodann wird das Messgerät über die Syn chronschalter an die zu messende Strom- oder Spannungsquelle angeschlossen und Üer Pha senschieber erregt.
Nunmehr wird die Licht quelle eingeschaltet und der Phasenschieber zum Beispiel an einem auf den freien Achs stummel aufgesetzten Handrad langsam um 360 gedreht. Dabei nimmt auch die Schreib trommel St an dieser Drehung teil. Gleich zeitig verschiebt sich während dieser einen Umdrehung die Phase,der beiden -Synchron- schalter um 360', so dass stetig aufeinander folgende Punkte der Strom- bezw. Span nungskurve auf die Schreibfläche aufgezeich net werden.
Die Geschwindigkeit, mit welcher der Phasenschieber und die Schreibtrommel ge dreht werden dürfen, hängt ab von der Ein stellgeschwindigkeit des Messinstrumentes und muss so gewählt werden, dass das Instru ment bequem den Veränderungen der auf es einwirkenden Richtkrä=fte folgen kann. Man kann unter Umständen durch ein geeignetes Gesperre, zum Beispiel einen Windfang, eine übermässig schnelle Drehung verhindern.
Man kann auch die Drehung nicht von Hand, son dern durch maschinellen Antrieb vornehmen, indem man zum Beispiel ein Schneckenrad auf den Achsstummel des Phasenschiebers setzt und die Schnecke unmittelbar oder mit telbar durch einen kleinen Motor in Drehung versetzt. Um ein nochmaliges Überfahren der schon aufgezeichneten Kurve zu verhin dern, ist es vorteilhaft, Anschläge oder auto matische Abschaltungen vorzusehen, die nach einem Wege von 360 wirksam werden.
Die beschriebene Vorrichtung ist beson ders geeignet zur Aufnahme sehr schwacher Ströme oder Spannungen, da das Messinstru- ment 1Y1 beliebig empfindlich gewählt wer den kann.
Handelt es sich um die Aufnahme stär kerer Spannungen oder Ströme, dann kann man unter Umständen auf die Komplika- tionder Verwendung lichtempfindlichen Pa- Piers ganz verzichten und ein schreibendes Mess;erät verwenden. Alle Arten von solchen Messgeräten sind für die Vorrichtung geeig net, zumal nur sehr kurze Betriebszeiton in Frage kommen.
Infolgedessen kann man unter Umständen aueb Registriereinrich- tungen benutzen, die für längere Betriebs zeiten ungeeignet sind, zum Beispiel kann man von der infolge der fehlenden Reibung besonders zweckmässigen Funkenregistrie- rung Gebrauch machen, die sich bei kürzeren Betriebszeiten sehr gut bewährt hat.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist in der Fig. 3 dargestellt. Für diese ist ein schreibendes Gleichstrommess- instrument benutzt, das mit.<B>31</B> bezeichnet ist. Unterhalb dieses Gerätes sitzt in einem Ge häuse G die Registriertrommel St, die nach Abnehmen eines Deckels D Herausgezogen werden kann. Unterhalb der Registrier- trommel sind die Synchronschalter mit ihren Zusatzgeräten angeordnet.
Ein seitlich an das Gehäuse G angebauter Kasten enthält den Phasenschieber Ph, dessen Achse mit Schleifringen<I>Seit</I> zur Abnahme der phasen verschobenen Ströme versehen ist und ausser dem die zur Aufnahme der Trommel SG,die- nernde Achse trägt. Über einen Doppelschnek- kentrieb Tr wird der Phasenschieber mit Schreibtrommel von einem Motor ?6T be wegt.
Mit Rücksicht auf die Verwendung eines schreibenden Messgerätes ist die Über setzung so gewählt, dass für einen Umlauf des Phasenschiebers etwa 1 Minute benötigt wird. Durch einen Druckknopfschalter Dlc kann der Motor angelassen werden. Ein mit N bezeichnetes 'Nockenrad auf der Phasen schieberwelle sorgt -dafür, dass der durch den Druckknopf geschlossene Motorstromkreis während einer Umdrehung des Phasenschie bers :aufrecht erhalten bleibt und nach Vollen dung dieser Umdrehung selbsttätig geöffnet wird.
Die zuletzt beschriebene Vorrichtung be darf infolge der Verwendung eines Schreib instrumentes verhältnismässig starker Richt kräfte. Um auch in solchen Fällen, wo diese nicht ohne weiteres zur Verfügung stehen, die Vorrichtung verwenden zu können, kann man beliebige bel@annte Verstärker vor schalten. Insbesondere kann man ein emp findliches Messgerät verwenden und mitdes- sen Hilfe eine Naehlaufvorrichtung steuern, von welcher der Schreibhebel in Bewegung gesetzt wird, Cxeeignete Anordnungen dafür sind bekannt.
Man hat zum Beispiel vorge schlagen, mit Hilfe der Zeigerfahne eines empfindlichen Messinstrumentes ein oder mehrere auf temperaturempfindliche Wi derstände gerichtete Luftstrahlen zu beein flussen. Diese Widerstände sind nach Art einer Briicke geschaltet. Im Diagonalkreis der Brücke liegt ein empfindliches Relais, durch welches ein die Widerstände tragen der Arm entsprechend der vorangegangenen Bewegung des Messgerätzeigers verstellt wird. Mit diesem Arme ist die .Schreibfeder gekuppelt.
Es ist nicht erforderlich, für jede neue Aufzeichnung einen neuen Registrier streifen auf die Trommel zu spannen, wenn man an der Trommel Vorrichtungen zur klit- nahrne eines fortlaufenden ,Streifens vorsieht. Dabei kann man entweder in der üblichen Weise einen fortlaufenden .Streifen von einer Vorratstrommel abwickeln und die beschrie benen Teile auf eine zweite Trommel auf wickeln oder noch besser nach erfolgter Auf nahme abschneiden. Man kann aber auch ein in sich geschlossenes Papierband benutzen, das lose über die Trommel gehängt und von dieser mitgenommen wird.
Mit Rücksicht darauf, dass nach jedem Umlauf der Schreib trommel ein Messvorgang beendet ist, kann man von der üblichen Perforierung der Pa pierränder auch absehen und den Papier streifen zum Beispiel durch Gummiwalzen gegen die Schreibtrommel andrücken und so mitnehmen lassen. Die geringen auf diese Weise möglichen Fehler stören bei der kur zen für eine Messung in Betracht kommen den Streifenlänge nicht.
Es ist nicht erforderlich, dass zur Auf zeichnung der Kurve die Schreibfläche be wegt wird, man kann vielmehr ebensogut die Schreibnflä.che ruhen lassen und das. Mess'gerät bewegen. In besonderen Fällen kann man auch vorteilhaft .mit ruhender Schreibfläche und ruhendem Messgerät arbeiten, wenn näm lich ein Lichtstrahl zur Aufzeichnung der Kurve dient.
In diesem Fall kann man in dem Gang des Lichtstrahls eine Aiblenkungs- vGrrichtung (zum Beispiel Spiegel oder Prisma) anordnen, von welcher .der Licht strahl senkrecht zur Ausschlagrichtung be wegt wird. Diese Ablenkungsvorrichtung muss .dann mit dem Phasenschieber so gekop pelt sein, .dass gleichen Winkelbewegungen des Phasenschiebers gleiche von der Ablen- kungsvorrichtung herrührende Wege des Lichtstrahls entsprechen.
Um -an allen Stellen gleiche Aufzeichnungsschärfe zu haben, emp fiehlt es sich, das lichtempfindliche Papier auf der Innenseite einer Zylinderfläche an zuordnen, in deren Achse sich die Ablen kungsvorrichtung befindet.
Device for determining any instantaneous values of the curves of alternating currents. A Joubert disk is generally used to record instantaneous values of alternating current curves, for example an alternating voltage.
A number of disadvantages have to be accepted, some of which are due to the considerable costs and the large size of the measuring apparatus, and some of which are also based on inadequate measuring accuracy. The contact sliding on the disk presents particular difficulties. The friction also generates uncontrollable interference voltages that impair the measurement accuracy.
The device according to the invention for determining any instantaneous values of the curves of alternating current quantities does not have the disadvantages of Joubert's disk mentioned above. According to the invention, two synchronous switches are connected upstream of a direct current instrument for this purpose and these synchronous switches are excited in such a way that they work shifted by 180 in phase with respect to one another. The control circuits of the synchronous switch are connected to a phase shifter.
The drawing shows Ausführungsbei games of the invention.
In Fig. 1 a device for point-wise determination of the curve of a very high alternating voltage is shown. The parts required for the measurement are combined on a common base board or in a common container 1. A sensitive GleicUstrommess- device is designated by 2, which is connected between the two terminals 7 and 8 via the contacts of two synchronous switches 3 and 4, which are designed similarly to tongue rectifiers, and resistors 5 and 6.
In operation, terminal 8 is connected to the earth, while terminal 7 is in conductive connection with the spherical cap 9 of a Kugel- Mess'konden.sators. The remaining part of the ball belonging to the spherical cap 9 is also grounded. The excitation windings of the synchronous switches 3 and 4 are connected to a normal phase shifter 10 with three exciter phases.
Since three-phase current is often not available, a phase-shaping device with an artificial circuit is used to excite the phase shifter 10, which is shown housed in a special container 11 in the drawing. This device is BEZW via terminals 12 and 1.3. 14 a single phase voltage is supplied.
The terminals 12 and 13 respectively. 14 are appropriately connected to the same network from which the excitation of the high-voltage transformer 15 is taken, taking into account the required synchronization. For this, however, a special excitation unit with a single-phase generator can be available, the voltage of which is regulated by changing the excitation. The excitation voltage for the synchronous switch can be taken directly from the single-phase generator.
You can just as easily couple a small auxiliary generator with it so that the phase position of the two generators is clearly determined. Such a case is exposed in the drawing, with 16 the main generator and 17 the be. The voltage of the auxiliary generator 17 is proportional to the frequency since its excitation is not regulated.
The changes in the terminal voltage of the generator 17 can be almost completely compensated for by a choke 1-8, which is connected between the terminals 13 and 14, so that a practically constant excitation current flows to the phase shaping device. The choke must be dimensioned in such a way that the voltage across the choke is approximately twice as high as the voltage between terminals 12 and 13.
In cases where the excitation voltage for: the device 11 is taken directly from the mains, the terminals 12 and 13 are expediently used for connection.
At other parts are on, the plate 1, a resistor 19 and a glow path 20 is arranged. The glow gap 20 serves to protect the measuring device in the event of a flashover .the spark gap and the resistance 19 is intended to prevent inadmissible spark formation at the .switches 3 and 4.
The operation of the device is as follows. Part of the charging current of the condenser formed by the spherical cap 9 and the opposing sphere flows via the measuring device 2.
Let -z: the outside view value of the charging current in amperes, e the instantaneous value of the voltage across the capacitor in volts, C the capacitance of the capacitor in farads, t the time in seconds, T the period duration.
Then the equation applies
EMI0002.0051
One can now form the integral between t1 and t2 by connecting the DC device between the capacitance and earth in t1 and switching it off again in t. Then he gives himself up
EMI0002.0058
If the capacity is due to an alternating voltage and you do
EMI0002.0061
that means equal to half the period, then <I> 1 </I> e (t2) <I> - </I> e (t1) <I>}. C = 2. </I> e (t2) <I>.
C, </I> is the mean DC value based on
EMI0002.0066
will be shortly
EMI0002.0068
If the voltage frequency and the phase position of the synchronous switch switching the DC device remain constant during the measurement, a constant readable deflection is obtained from which the voltage value can be taken directly.
The deflection is proportional to the time mean value over T, that is
EMI0003.0003
The maximum value determined when the phase shifter 10 is adjusted corresponds to the peak value. From there, respectively. Starting from a zero value, the voltage curve can be recorded point by point by adjusting the phase shifter step by step by angles of the same size and applying the value read by the measuring instrument in each case.
The measurement described above requires the use of only one synchronous switch, which is periodically opened BEZW during the period corresponding to a half period. closed is. The two synchronous switches shown in the drawing do not change anything in the basic principle of the measurement, since the movements of these synchronous switches are shifted by 18 <B> 0 </B> against one another in phase.
Through the interaction with the two resistors 5 and 6:. = r in this case there is a rash
EMI0003.0019
if r; is the instrument resistance and the effect of 19 is neglected. The purpose of the circuit is to rule out interference.
If one thinks of one of the synchronous switches, for example the switch 3 and the diametrically opposite resistor 6 removed, then a circuit would be periodically closed via the contact of the synchronous switch 4 which contains the measuring instrument 2, the resistor 5 and the resistor 19 .
If an EMF is now induced by external fields in the coil of the 1Vlessinstrument 2, then an alternating current will flow in the circuit indicated above, which is periodically interrupted by the synchronous switch 4. In the case of favorable phase position of this alternating current compared to the phase of the synchronous switch, pale half-waves of the alternating current directed in the opposite direction would affect the instrument and so a rash would not occur.
In the case of an unfavorable phase position, on the other hand, only the half-wave would have an effect under certain circumstances, so that the instrument shows a deflection, even if the spherical spark path is not under voltage at all. The addition of the second synchronous switch, which operates 180 out of phase, prevents the alternating current induced in the coil of the measuring device from being interrupted. Both half-waves of this alternating current can be formed equally, so that they do not have any effect on the measuring instrument. can exercise.
In view of the above-mentioned risk of flashovers occurring between the balls of the capacitor, it is advisable to set up the device during the measurement at a sufficient distance behind a protective grille and to operate the phase shifter of a coupling rod insulating material, which carries a device at its end, for example a metal sleeve with two incisions,
which enable a coupling with the axis of the phase slider, for example by means of a pin that sets this axis.
The device described above allows the recording of alternating current curves using a very simple apparatus. However, compared to the oscilloscope, for example, it has the disadvantage that a relatively large amount of time is required for a recording, that the individual curve points have to be entered manually into a prepared line network and that the measured variable is often insufficient, especially during the longer recording time remains constant.
Instead of the indicating measuring instrument, a writing measuring instrument can be used and a phase shifter encompassing 360 can influence the relative movement of the writing surface directed perpendicular to the deflection of the measuring instrument in such a way that the same phase shifts correspond to the same relative movements of the writing surface.
It is expedient to depart from the initial batchwise shift of the excitation phase, which is advantageous for reading, and to shift it as continuously as possible.
An exemplary embodiment of such a device is shown in FIG. In a container Gl -the before .das DC current measuring device 111 switched synchronous switches are arranged. At the terminals g2 the voltage to be recorded is respectively. the current to be recorded is supplied.
The terminals il serve to supply the excitation power for the! Synchronous switches. This is taken from terminals K from a phase shifter Ph. B, S and T are the primary connections of the phase shifter. This phase shifter is designed in the usual way roughly like a three-phase motor, so that the phase taken at the terminals K migrates according to the angle of rotation of the motor.
On an extension of the rotor axis, a writing drum is attached, which is covered with photosensitive paper. The writing drum is inside a light-tight container B. Through a lid D: the drum can be removed and see ver with new paper. Instead of the cover, suitable arrangements for changing the paper in daylight can of course also be used. In the container B there is also the measuring instrument M, which is connected to the terminals Kg.
The measuring instrument carries a mirror Sp, onto which a light bundle is thrown from a light source L, which is concentrated to a point on the writing surface.
The procedure for putting the device into operation is as follows. First, photosensitive paper is drawn onto the writing drum St. The fastening is expediently chosen so that the entire circumference of the drum can be used. The measuring device is then connected to the current or voltage source to be measured via the synchronous switch, and the phase shifter is excited.
Now the light source is switched on and the phase shifter is slowly rotated through 360, for example on a handwheel placed on the free stub shaft. The writing drum St also takes part in this rotation. At the same time, during this one revolution, the phase of the two synchronous switches shifts by 360 ', so that continuously successive points of the current resp. Voltage curve can be recorded on the writing surface.
The speed at which the phase shifter and the recording drum may be rotated depends on the setting speed of the measuring instrument and must be selected so that the instrument can comfortably follow the changes in the directional forces acting on it. Under certain circumstances, a suitable lock, for example a vestibule, can prevent excessively fast turning.
The rotation cannot be done by hand, but by machine drive, for example by placing a worm wheel on the stub axle of the phase shifter and rotating the worm directly or indirectly by a small motor. To prevent the curve already recorded from being crossed again, it is advantageous to provide stops or automatic shutdowns that take effect after a distance of 360.
The device described is particularly suitable for receiving very weak currents or voltages, since the measuring instrument 1Y1 can be selected to be as sensitive as desired.
If it is a matter of absorbing higher voltages or currents, then under certain circumstances one can completely dispense with the complication of using light-sensitive paper and use a writing measuring device. All types of such measuring devices are suitable for the device, especially since only very short operating times are possible.
As a result, it is possible under certain circumstances to use registration devices that are unsuitable for longer operating times; for example, use can be made of the spark registration which is particularly useful due to the lack of friction and which has proven itself very well for shorter operating times.
Another embodiment of the device is shown in FIG. A writing direct current measuring instrument is used for this, which is marked with. <B> 31 </B>. Below this device sits in a housing G, the recording drum St, which can be pulled out after removing a cover D. The synchronous switches with their additional devices are arranged below the recording drum.
A box attached to the side of the housing G contains the phase shifter Ph, the axis of which is provided with slip rings <I> Seit </I> for taking off the phase-shifted currents and which also bears the axis serving to accommodate the drum SG. The phase shifter with writing drum is moved by a 6T motor via a twin worm drive Tr.
With regard to the use of a writing measuring device, the translation is chosen so that about 1 minute is required for one revolution of the phase shifter. The engine can be started with a push button switch Dlc. A cam wheel marked with N on the phase shifter shaft ensures that the motor circuit closed by the pushbutton is maintained during one rotation of the phase shifter and is automatically opened after this rotation has been completed.
The device described last may require relatively strong straightening forces due to the use of a writing instrument. In order to be able to use the device even in cases where these are not readily available, any desired amplifier can be switched on. In particular, one can use a sensitive measuring device and control a sewing device with the aid of which the writing lever is set in motion. Suitable arrangements for this are known.
It has been proposed, for example, to influence one or more air jets directed at temperature-sensitive resistors with the help of the pointer vane of a sensitive measuring instrument. These resistors are connected like a bridge. In the diagonal circle of the bridge there is a sensitive relay, through which the resistors carry the arm is adjusted according to the previous movement of the measuring device pointer. The pen is coupled to this arm.
It is not necessary to stretch a new recording strip on the drum for each new recording if devices are provided on the drum for recording a continuous strip. You can either unwind a continuous strip from a supply drum in the usual way and wind the described parts onto a second drum or, even better, cut them off after recording. But you can also use a self-contained tape that is loosely hung over the drum and taken along by it.
With regard to the fact that a measuring process is finished after each revolution of the writing drum, one can also disregard the usual perforation of the paper edges and press the paper strip against the writing drum, for example with rubber rollers, and thus let it be taken away. The small errors possible in this way do not interfere with the short strip length that can be considered for a measurement.
It is not necessary for the writing surface to be moved in order to record the curve; rather, one can just as easily let the writing surface rest and move the measuring device. In special cases it is also advantageous to work with a stationary writing surface and a stationary measuring device if a light beam is used to record the curve.
In this case, a deflection direction (for example mirror or prism) can be arranged in the path of the light beam, by which the light beam is moved perpendicular to the direction of deflection. This deflection device must then be coupled to the phase shifter in such a way that the same angular movements of the phase shifter correspond to the same paths of the light beam originating from the deflection device.
In order to have the same recording sharpness at all points, it is recommended to assign the photosensitive paper to the inside of a cylindrical surface, in the axis of which the deflection device is located.