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Verfahren zur Messung von Gleich-oder Wechsel-Strom- oder -Spannung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur -A1 essung von Gleich- oder Wechsel-Strom-
oder -Spannung ohne Stromartumschalter, bei dem der Wechselstromkreis über einen
\wandler arbeitet. Vielfachmeßgeräte für Gleich- und Wechselstrom, Strom- und Spallnullgsmessung
sind im allgemeinen so aufgebaut daß die Strommessung-über eine Feußner-Schaltung
durchgeführt wird und die Vorwiderstände für Spannungsmessung an den kleinsten Strommeßbereich
der Feußner-Schaltung angeschlossen sind. Das Meßwerk wird dabei mittels eines Stromartumschalters
wahl--weise über eine Gleichrichterschaltung oder direkt über entsprechend bemessene
Vorwiderstände an die Feußner-Schaltung gelegt.
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Der Nachteil einer solchen Anordnung ist nicht nur der, daß für Gleich-
und Wechselstrommessung aus bekannten Grün den verschiedene Skalen verwendet werden
müssen, sondern es muß darüber hinaus noch bei tSbergang von der Wechselstrom- auf
die Gleichstrommessung und umgekehrt ein besonderer Schalter betätigt werden.
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Um den Nachtell der verschiedenartigen Skalen für die beiden anzuzeigendèn
Stromarten zu vermeiden, hat man für die Wechselstrommessung Stromwandler eingesetzt,
die in Verbindung mit der Schaltung so bemessell sind, daß sich die Wechselstromskala
innerhalb der geforderten Klassengenauigkeit mit der Gleichstromskala deckt Es sind
auch Schaltungen bekannt, die ohne Stromartumschalter arbeiten und bei denen sich
die Gleichstromskala mit der Wechselstromskala innerhalb der Klassengenauigkeit
deckt.
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Dabei hat man den Meßwechselstrom vom Gleichstrom-Meßkreis durch
eine Drosselspule getrennt, während der Meßgleichstrom vom Wechselstrom-Meßkreis
durch den genannten Stromwandler ferngehalten wird.
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Die Verwendung von Drosselspulen in derartigen Meßanordmlngen bringt
vielerlei Nachteile mit sich.
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So wird z. 13. ein Vielfachmeßgerät nach der beschrie benen Schaltung
durch die eingebaute Drossel schwer, groß und - abgesehen von dem erhöhten Kostenaufwand
- auch unhandlicher.
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Aber auch in schaltungstechnischer Beziehung bringt der Einsatz von
Drosseln Nachteile mit sich.
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Soll nämlich die Drossel innerhalb desjenigen Frequenzbereiches, für
den das Gerät ausgelegt ist, den Meß wechsel strom vom Gleichstrommeßbereich in
ausreichendem Maße (entsprechend der geforderten Klassengenauigkeit) abtrennen,
so muß sie einen entsprechend hohen Scheinwiderstand besitzen, was nur durch den
Einsatz relativ vieler Windungen und einer großen Menge Kerneisen möglich ist.
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Läßt man aber die im Gleichstrom-Meßkreis lie-
gende Drossel ganz
weg, etwa um die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden, so fließt bei der Wechselstrommessung
zusätzlich über das Drehspul-Meßwerk ein Wechselstrom, der den meßtechnisch angestrebten
pulsierenden Gleichstrom in einen solchen pulsierenden Gleichstrom verwandelt, dessen
Amplituden wechselweise (durch den überlagerten Wechselstrom) verstärkt bzw. unterdrückt
werden. Dies ist ein erheblicher Nachteil, da durch einen derartigen Strom, der
in seinem Verlauf dem einer Einweggleichrichtung gleicht, das Meßwerk bei den üblichen
technischen Meßfrequenzen von beispielsweise 50 oder 162/3 Hz leicht zu Vibrationen
neigt und zudem am Gleichrichter etwa die doppelte Spitzenspannung anliegt.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Aufgabe gelöst, ein
Vielfachmeßgerät für Strom und Spannung bei Gleich- und Wechselstrom ohne Stromartumschalter
zu schaffen, bei dem die die beiden Meßströme trennende Drossel entfällt, ohne die
üblicherweise mit dieser Maßnahme verbundenen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
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Dies wird dadurch erreicht, daß der bei der Wechselstrom- bzw. -spannungsmessung
infolge der Gleichstromschaltung auf das Meßinstrument gelangende zusätzliche Wechselstrom
ganz oder teilweise kompensiert wird. in Weiterbildung der Erfindung wird der zur
Kompensation dienende Strom bzw. die Spannung mit Hilfe einer auf dem Meßwandler
aufgebrachten zusätzlichen Wicklung erzeugt.
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Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Schaltschematas
erläutert.
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Abb. 1 zeigt das neue Vielfachmeßgerät im Prinzipschaltbild. in dem
mit 1 die Anschlußklemmen,
2 der Meßwandler, 2 a die Primärwicklung,
2 b die Sekundärwicldung, 2 c die Kompensationswicklung, 3 der Meßwiderstand, 4
das Meßwerk, 5 der Doppelweggleichrichter, 6 a und 6b Vorwiderstände, 7 der Abstimmwiderstand
und mit 8 der Sperrkondensatorbezeichnet ist.
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Der infolge der Gleichstromschaltung bei der WechseIstrominessung
über das Meßwerk 4 fließende störende Wechselstrom wird durch einen gegenphasigen,
gleichgroßen Wechselstrom aufgehoben, der von der zusätzlich auf dem Meßwandler
2 aufgebrachten Wicklung 2 c geliefert wird, so daß über das Meßwerk 4 wieder der
pulsierende Gleichstrom mit seiner ursprünglichen Charakteristik fließt. Um zu vermeiden,
daß der durch die Kompensationswicklung 2 c parallel zum Meßwerk gebildete Nebenschlußwiderstand
zu klein wird, ist diese entsprechend hochohmig ausgebildet, oder es wird der Sperrkondensator
8 in Reihe zur Wicklung 2 c gelegt.
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Der technische Fortschritt der neuen gegenüber der bekannten Schaltung,
in welcher die Meßkreise durch eine Drossel getrennt werden, besteht darin, daß
sie bei gleichem elektrischen Verhalten die bisher not wendig gewesene, reichlich
bemessene Drossel entbehrlich macht und den Vorteil aufweist, daß der im Meßkreis
der bekannten Schaltung noch verbleibende Restwechselstrom, der nur bei äußerst
reichlicher Dimensionierung der Drossel auf ein zulässiges Maß herabgesetzt werden
kann, völlig entfällt. Dabei kann die Wicklung 2 c so ausgelegt werden, daß der
störende Wechselstrom genau aufgehoben wird.
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Der Abgleich der Empfindlichkeit des Wechselstrom-Meßkreises auf
den Gleichstromkreis erfolgt mittels des ohmschen Widerstandes 71 mit dem die Wechselstromempfindlichkeit
des Instrumentes so be einflußt werden kann, daß sie mit der Gleichstrom empfindlichkeit
übereinstimmt.
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Eine Weiterentwicklung der Erfindung ist in der Schaltung nach Abb.
2 gezeigt.
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Auch hier befindet sich auf dem Meßwandler 2 die Kompensationswicklung
2 c, die ebenfalls so geschaltet ist. daß die erzeugte Wechselspannung einen Stromfluß
über das Meßwerk verhindert. Diese Schaltung wirkt sich in ihrem elektrischen Verhalten
genauso aus, wie die gemäß Abb. 1, jedoch weist sie gegenüber der ersteren den weiteren
Vorteil auf, daß der dort von der zusätzlichen Wandlerwicklung 2 c gelieferte Wechselstrom,
der auch noch über zusätzliche Parallelwiderstände fließt, bei der letztgenannten
Schaltung in Fortfall kommt. Die zusätzliche Wicklung 2 c liefert in diesem Falle
nämlich nur eine Spannung, die gegenüber der an dem Widerstand 3 abfallenden Spannung
gleich groß und gegenphasig ist. Auf diese Weise fließt im Kompensationskreis kein
Wechselstrom, so daß für die Kompensation auch keine Leistung verbraucht wird. Es
ist lediglich zu beachten, daß in Reihe zur Wandlerwicklung ein Widerstand entsprechender
Größe geschaltet werden muß, um den Temperaturfehler der Gleichstrom-Meß schaltung
zu verringern.
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Damit ist eine Anordnung für Vielfachmeßinstrumente gefunden worden,
die gegenüber der bekannten Ausführung ein bedeutend günstigeres elektrisches Verhalten
zeigt, wo bei die bisher übliche Drossel mit ihrem großen-l;ewicht überflüssig wird
und sämtliche Vorteile dadurch erzielt werden, daß nur eine zusätzliche Wandlerwicklung
vorgesehen ist, die den Wandler praktisch nur unwesentlich vergrößert. Dabei entspricht
die am Meßwerk anliegende, gleichgerichtete Wechselspannung völlig derjenigen, wie
man sie erhalten würde, wenn der Gleichstrom-Meßkreis nicht vorhanden wäre.
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Zur Erzeugung der Kompensationsspannung bzw. des Kompensationsstromes
können in gleichem Maße auch andere elektrische Schaltelemente Verwendung finden,
z.B. ein Vierpol, dessen Eingangsklemmen beliebig an der Wechselspannung liegen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung des Vierpols stellt ein getrennter Wandler
dar, der wegen des geringen Leistungsbedaffes in seinen Abmessungen und seinem Gewicht
äußerst klein gehalten werden kann.
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PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Messung von Gleich- oder Wechsel-Strom-
oder -Spannung ohne Stromartumschalter, bei dem der Wechselstromkreis über einen
Wandler arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Wechselstrom- bzw. -spannungsmessung
infolge der Gleichstromschaltung auf das Meßinstrument gelangende zusätzliche Wechselstrom
ganz oder teilweise kompensiert wird.