Wechselstrommessbräcke, insbesondere zur Messung komplexer Widerstände. Die Erfindung bezieht sich auf Wechsel- strommessbrücken, insbesondere auf solche Brückenschaltungen, die zur Messung kom plexer urechselstromgrössen in neuerer Zeit in zunehmendem Ausmasse benutzt werden.
Die übliche Anwendung solcher Brücken schaltungen geht in *,der Weise vor sich, dass in der Brückenschaltung vorgesehene, zum. Abgleich der Brücke dienende Elemente, ent weder veränderbare Widerstände oder ver änderbare Kapazitäten, von .Hand verstellt werden. Diese Art der Messung ist umständ lich und erfordert neben sehr sorgfältig ge arbeiteten Schaltelementen auch Sachkennt nis und Geschicklichkeit., so dass sie sich Eingang in die Betriebspraxis nicht hat ver schaffen können.
Man hat vorgeschlagen, zur bequemeren Bedienung eine Ausschlagmessung bei den oben erwähnten Brückenschaltungen anzu wenden. Es gelingt auch bei geeigneter Be messung der einzelnen Biv.ckenelemente, mit Hilfe eines in der Messdiagonale angeordne ten Ausschlagmessgerätes eine empfindliche und genaue Messung durchzuführen, jedoch bleibt nach wie vor der Nachteil bestehen, dass in der Brücke ihrer Grösse nach ver- änderbare Schaltelemente, vorzugsweise ver änderbare Widerstände,
vorgesehen sein müssen, so dass bei unsorgfältiger Behand lung und mangelnder Pflege auftretende Übergangswiderstände das Messergebnis be einträchtigen können. Ausserdem muss zur Ausschlagmessung ein hochempfindliches Massinstrument benutzt werden, das seiner- seits eine sorgfältige Behandlung erfordert.
Die oben, angeführten Nachteile lassen sich erfindungsgemäss1dadureh beseitigen, dass die an der Massdiagonale der Brücke liegende Spannung nicht auf Null abgeglichen oder zu einer Ausschlagmessung herangezogen, son dern nach .der Kompensationsmethode ge messen wird.
Bei dieser Art der Messung brauchen Schaltmittel innerhalb der Brük- kensehaltung nur noch vorgesehen zu wer den,
um das Prüfobjekt aufzuschalten oder zur Änderung des Messbereiches Brücken elemente gegen solche anderer Clrössenord- nung auszutauschen. Diese Schaltmittel kön nen leicht so ausgebildet --erden. dass auch bei Behandlung durch wenig geschulte Kräfte Kontaktfehler nicht auftreten kön nen.
Innerhalb des Messdiagonalzweiges auf- treten-de Kontaktfehler können bei geeigne- ter Ausbildung der Anordnung die Me13ge- nauigkeit deshalb nicht beeinflussen, weil nach der Kompensation über die Diagonale kein Strom fliesst.
Zur Kompensation der Spannung all der Messdiagonale wird mit Vorteil ein kom plexer Kompensator benutzt. Besonders z-,eckmässig und für betriebsmässig durch zuführende Messungen besonders geeignet ist eine Ausführungsform des Kompensators. die einen vollautomatischen Abgleich Her beiführt.
so dass das Bedienungspersonal sich darauf beschränken kann, die Einstel lung des Kompensators abzulesen. Wenn diese Einstellung nicht selbsttätig finit Hilfe eines Schreibers festgehalten wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei ist angenommen, dass mit Hilfe. einer Konden- satormessl>rüeke die Kapazität und der Ver- lustwinkel eines Kondensators bestimmt werden soll. Die Brücke selbst besteht a.lis einer Normalkapazität 1. der zu prüfenden Kapazität 2 und zwei Oh.mschen Brücken- w=iderständen 3 und d.
Zur Speisung der Brücke dient ein Transformator 5, der pri- märseitig an ein vorhandene" Netz ange schlossen ist. Ein an der Speisespannung L'1, der Brücke liegender Spannungswandler (> ist mit zwei Sekundärwicklungen 7 und 8 versehen. Im Stromkreis der Sekundärwick- lung i liegt ein Ohinscher Widerstand 9 und ein Schleifdraht 10. Im Stromkreis der Wicklung 8 liegt eine Kapazität. 11 und ein Schleifdraht 12.
Die einzelnen Schalt- elemente der Stromkreise 7, 9, 1)) Ixzw. h. 11, 12 sind so bemessen. dass die in den Schleifdrähten 10 bezw. 12 auftretenden Spannungen um genau<B>90</B> " gegeneinander phasenverschoben sind, wobei die Spannung am Schleifdraht .10 um 180 phasenver- schoben gegenüber der Brücl:
enspeisespari- nung ist. In die 1fessdiagonal(@ der Priicl;e -,find abgreifbare Teile der Schleifdriihte 10.
12 und der Eingang eines l'#iihreliverstärkers 13 geschaltet, der zweckmässig unmittelbar aus dem die Brücke speisenden Netz gespeist wird und in dessen Ausgangskreis die Stromwicklungen 1-1 und l:i zweier wa.t.t- metrischer Induktionszähler 16 und 17 in Reihe geschaltet sind. Die Spannungswick lungen 1,8 und 19 der beiden Zähler werden aus einem Phasenschieber 2t) gespeist.
Die primäre Energie für den Phasenschieber wird ebenfalls aus dem Netz entnommen. Die Spannungswicklungen 1 8 und 19 sind sekundärseitig so an den Phasenschieber an- geschlossen, dass die Spannungen um 90 " gegeneinander in der Phase veräclioüen sind.
Der Anker des Zählers 17 ist über einen Schneokentrieb 21 finit einem drehbaren Kon taktarm 22 gekuppelt, während der Anker des Zählers 16 über einen Schneckentrieb 23 einen drehbar gelagerten Kontaktarm 24 treibt. Die Wirkungsweise der Anordnung e rgl *bt sich aus folgender Überlegung.
Wenn die Messkapazität ? ebenso gross wie die Normalkapazität 1 und ebenfalls ver lustfrei wäre, dann würde bei gleicher Grösse der Ohmschen ""i.derst,ände ?3 und die Brücke abgeglichen sein und in der Mess- d.iagonale kein Strom fliessen. vorausgesetzt, dass die Kontaktarme 22 und 2-l in ihrer Ausgangslage stellen. Wird nun an Stelle der zunächst als gleich gross mit der 'Normal kapazität 1 angenommenen Messkapazität 2 eine Masskapazität.
eingeschaltet, die etwas grösser oder kleiner als die Normalkapazität. jedoch auch noch verlustfrei ist. dann wird zunächst in der Massdiagonale ein Strom flie ssen, der um 910' in der Phase gegenüber der Speisespannung U,, der Brückenschaltung verschoben ist.
Dieser Strom wird ohne Änderung der Phasenlage bezw. unter Ver schiebung der Phase um 180 " in dem Ver stärker 13 verstärkt und den beiden Strom- spulen 14 und 15 der Zähler 16 und 17 zu- geführt. Die Phasen der Spannungswicklun gen 18 und 19 der Zähler 16 und 1.7 wer den 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 90 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 90 phasenverschoben sind, ein Drehmoment aus geübt. Die Kupplung mit dem Arm 24 ist nun so ausgebildet, dass bei der nun folgen den Bewegung des Zählerankers ein zuneh mender Teil des Schleifdrahtes 12 in den Messidiagonalkreis eingeschaltet wird.
Da an dem Schleifdraht eine Spannung in der Mess- diagonale entgegengesetzt gerichtete Span nung 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 Verstär kers 13 auf der Eingangsseite aufhört.
Da mit wird aber auch das .Stromeisen 14 voll ständig a1erregt, so dass,der Zähler 16 stehen bleibt. Bei einem Überpendeln würde die Spannung im Schleifdraht 12 gegenüber der Spannung der Mess,diagonale das Überge wicht gewinnen. Infolgedessen würde die Eingangsspannung des Verstärkers 18 um 180 gedreht. Es würde also der Stromspule 14 des Zählers 16 ein um<B>180'</B> verschobener Strom zugeführt werden, der eine entgegen gesetzt gerichtete Drehung des Zählers 16 auslösen würde.
Wird jedoch unter den gleichen Voraus setzungen, wie oben bei einer an Stelle des Mess-kondensators 2 sitzenden verlustfreien Kapazität gleicher Grösse wie die Normal kapazität 1 zum Beispiel :durch Reihenschal- tung eines Ohmschen Widerstandes ein Ver lust künstlich erzeugt, dann wird das Gleich gewicht der Brücke ebenfalls gestört, so dass in der Mess,diagonale wiederum ein Strom fliesst, dessen;
Phase aber in diesem Fall um 90 gegen .den über den Widerstand 4 flie ssenden Strom verschoben ist. Infolgedessen spricht nunmehr nicht der Zähler 16, son dern der Zähler 17 an und verstellt seiner- seits denn Kontaktarm 2'2, so lange, bis die von dem Kontaktarm 2:
2 auf .dem Schleif draht 10 abgegriffene Gegenspannung, die in bezug auf die Phase der Spannung im Diagonalzweig der Brücke entspricht, ebenso gross wie die .Spannung in der Brücken- messidiagonale ist.
Während also der Aus- schlagwinkel des Armes 24 ein Mass für den Unterschied der Werte der Kapazitäten 2 und 1 war ist der Ausschlag des Kontakt arm-es. 212: ein Mass für den Verlustwinkel der Kapazität 2, Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun nicht :
dadurch bedingt, dass jeweils nur Kapazitätsabweichungen oder Verluste an gezeigt wenden können, sondern es können auch beide Komponenten gleichzeitig zur Anzeige gebracht werden, da ihre Auftren- nung durch die Phasenverschiebung der Spavnungsfelder 18 und 19 erfolgt und sie ,getrennt an den Schleifdrähten 10 und 12 kompensiert werden. Im abgeglichenen Zu stand der Brücke fliesst über -die Messdiago- nale kein Strom.
Infolgedessen können auch unbedenklich Schiebekontakte und dergl. in nerhalb der Messidiagonale angeordnet sein, da deren veränderliche Widerstände das Messergebnis nicht beeinträchtigen können.
Wie oben dargelegt, wird bei der Anord nung gemäss .der Erfindung die Spannung in der Messidiagonale -der Brücke selbsttätig kompensiert, so dass die Bedienung der An ordnung auch nur angelerntem Personal ohne weiteres überlassen werden kann, zumal die in der Anordnung benutzten. Messgeräte, nämlich wattmetrische Zähler, verhältnis mässig robuste, zuverlässige Instrumente sind.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht nur anwendbar zur Messung von Kapazi täten, sie kann vielmehr zur Messung belie biger Wechselstromwidenstände, bei denen ,die Zerlegung von Strom oder Spannung in zwei Komponenten zweckmässig ist, angewen det werden.
Die Eichung bezw. Phasenein- stellung braucht nur einmal vorgenommen zu werden, dabei kann man den Phasen schieber 20 zum Beispiel in der Weise ein stellen, da-ss in der Briicke parallel zur Ka pazität 1 eine kleine verlustfreie Zusatz- ka-pazität geschaltet wird.
Der Phasenschie- ber 20 muss dann so eingestellt werden, dass bei An- oder Abschalten dieser Zusatz kapazität lediglich der Zähler<B>11</B> läuft. der Zähler 16 dagegen unverändert stehen bleibt. Etwa. erforderliche Pliasendrehmigen von 18(Y' können durch Umpolen von .@nsch@üs- sen ohne weiteres herbeigeführt werden.
Sie sind notwendig, falls die Drehrichtung eine, der Zähler vertauscht . werden muss.