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Drehspulinstrument zur Verwendung in Gleich- und Wechselstromkreisen
insbesondere Vielfachmeßinstrument Die Erfindung bezieht sich auf Nteßinstrumente
zur Verwendung in Gleich- und Wechselstromkreisen, insbesondere Vielfachmeßinstrumente.
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Bei den allgemein üblichen Instrumenten dieser Art werden Mehrfachskalen,
d. h. mindestens zwei vom gleichen Zeiger bestrichene Skalen, getrennt für Gleichstrom-
und Wechselstrommeßgrößen benötigt.
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Außerdem sind bei den bekannten Instrumenten dieser Art Umschalter
oder besondere Anschlußklemmen für Gleich- und Wechselstromanschlüsse unentbehrlich.
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Die Wechselstromskala ist nichtlinear und deckt sich nicht mit der
Gleichstromskala. Der Frequenzumfang der Wechselstrom- bzw. Wechselspannungsmeßbereiche
umfaßt im allgemeinen nur das Gebiet der technischen Wechselströme. Zu einer einwandfreien
Messung tonfrequenter Wechselströme oder Wechselspannungen sind solche Geräte schon
nicht mehr geeignet.
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Durch Mehrfachskalen werden nicht selten Fehlablesungen verursacht.
Auch führen besondere Anschluß klemmen oder Umschalteinrichtungen für Gleich-und
Wechselstrommessungen mitunter zu Verwechslungen. Auf jeden Fall bedeuten sie, ebenso
wie die Mehrfachskalen, eine Bedienungserschwerung.
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Es ist bereits der Vorschlag eines elektrischen Vielfachmeßinstrumentes
bekanntgeworden, welcher dic Messung der Gleich- und Wechselstromgrößen mit ein
und derselben Skala bezweckt. Hierbei ist eine Drosselspule vorgesehen, durch welche
der für Gleichstrom bestimm e Teil des Meßkreises gegen Wechselstrom gesperrt wird.
Es handelt sich um ein Meßinstrument mit einer D ifferentialdrehspule, bestehend
aus zwei Teilspulen, die zusammen mit wechselseitig stromdurchlässigen Richtleitern
in einer Stromverzweigung des Meßstromkreises angeordnet sind. Die Übereinsümmung
der Skalen für Gleich- und Wechselstromgrößen wird gemäß jenem Vorschlag dadurch
herbeigeführt, daß die für Wechtselstromwerte bzw.
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Wechselspannungswerte gewonnene Skala unverändert gelassen, die Skala
für Gleichstromwerte bzw.
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Gleichspannungswerte jedoch mit Hilfe von Widerständen, die eine negative
Stromspaimungscharakte ristik aufweisen, der erstgenannten Skala angeglichen wird.
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Ein Nachteil des bekannten Vorschlages liegt darin, daß durch das
';ngleichen der Gleichstromskala an die Wechselstromsl ala eine unproportionale
Skala für die Gleich- und Wechselstromgrößen geschaffen wird.
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Außerdem läßt sich bei einem solchen Vielfachmeßinstrument, für das
die Verwendung einer Drossel wesentlich ist, keine besonders gute Frequenzunabhängigkeit
erre;chen.
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Durch die Erfindung gelingt es, ein Vielfachmeßinstrument zu schaffen,
das für die Gl;eich- und Wechselstromgrößen übereinstimmende lineare Skalen aufweist
und mit welchem sich eine hohe Frequenzunabhängigkeit erreichen läßt.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehspulinstrument zur Verwendung
in Gleich- und Wechselstromkreisen, insbesondere Vielfachmeßinstrument, bei welchem
die beiden Windungsgruppen der mit einer Anzapfung versehenen einteiligen oder zweiteiligen
Drehspule des Meßsystems zusammen mit wechselseitig stromdurchlässigen Richtleitern
in einer Stromverzweigung des Meßstromkreises angeordnet sind.
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Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die
Verbindungspunkte zwischen jeweils einem Richtleiter und einer Windungsgruppe der
Drehspule durch einen Ohmschen Widerstand verbunden sind und die eine Windungsgruppe
durch einen Ohmschen Widerstand überbrückt ist, wobei die Ohmschen Widerstände derart
bemessen sind, daß die Werte des Gleichstromwiderstandes und des Wechselstromwiderstandes
zwischen den Verzweigungspunktenungeachtet des gegenüber Wechselstrom und Gleichstrom
unterschiedlichen Widerstandsverhaltens der Richtleiter - einander gleich oder annähernd
gleich sind.
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Bei einer Anordnung gemäß der Erfindung läßt sich eine besonders
weitgehende Frequenzunabhängigkei t durch an sich bekanntes Parallelschalten von
Kondensatoren zu den vorhandenen Widerständen schaffen, die so bemessen sind, daß
der Frequenzgang des jeweiligen Widerstandes, soweit erforderlich, kompensiert wird.
Außerdem kann es von Vorteil sein, der
gesamten Meßanordnung ein
zur Kompensation des Frequenzganges dienendes Glied parallel zu schalten, das nach
Bedarf aus einer Induktivität oder einem Widerstand in Verbindung mit einem Kondensator
bestehen kann. Auch eine Symmetrierung der Meßanordnung durch Aufteilung des Vorwiderstandes
in zwei gleiche Hälften ist zur Verringerung des Frequenzganges zweckdienlich.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeich nung beispielsweise
näher erläutert.
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10, 11 sind die beiden Windungsgruppen der Drehspule des NIeßsystems,
das im einzelnen nicht dargestellt ist. An der Verbindungsstelle der beiden Windungsgruppen
ist ein als Potentiometer geschalteter Ohmscher Widerstand 12 vorgesehen. 13, 14
sind die beiden Richtleiter, die in der StromserzweigunFg so angeordnet sind, daß
sie beim Anlegen von Wechselstrom an die äußeren Klemmen 15, 16 von Halbwelle zu
Halbwelle abwechselnd stromdurchlässig sind, während beim Anlegen von Gleichstrom
je nach der Polung nur einer der beiden Richtleiter stromdurchlässig ist, während
der andere sperrend wirkt. 17 ist ein zu der Windungsgruppe 10 parallel geschalteter
Abgleichwiderstand, 18 ein Brückenwiderstand. Durch Abgleich mittels der Widerstände
12, 17, 18 wird das Verhältnis des Ohmschen Widerstandes der Windungsgruppe 10 zum
Ohmschen Widerstand der gesamten Drehspulanordnung in der Schaltung, d. h. der Richtleiterbürde,
so eingestellt, daß die Skaleneinteilung für Gleichstrommeßgrößen und für Wechselstrommeßgrößen
dieselbe ist. Dies läßt sich, wie gefunden wurde, praktisch mit einer Meßgenauigkeit
des Instrumentes von 0,5 Olo unschwer verwirklichen. 19, 20 sind die beiden gleichen
Hälften des für Gleichstrommessungen und für Wechselstrommessungen gleich großen
Vorwiderstandes. Zur Kompensierung des Frequenzganges können allen Widerständen
in an sich bekannter Weise Kondensatoren 21, 22, 23 parallel geschaltet werden.
Außerdem kann der Stromverzweigung 10 bis 14 ein zur Kompensation des Frequenzganges
dienendes Glied, das nach Bedarf aus einer Induktivität 24 oder einem Widerstand
25 in Verbindung mit einem Kondensator 26 besteht, parallel geschaltet werden.
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Die Wirkungsweise der schaltungsmäßigen Besonderheit eines Drehspulinstrumentes
gemäß der Erfindung mit für Gleich- und Wechselstromgrößen gemeinsamer, praktisch
linearer Skala ist etwa folgendermaßen zu erklären: Bei einer Gleichstrommessung
fließt der Strom von der Klemme 16 iiber den Vorwiderstand 20 und den Richtleiter
13 zu einem Verzweigungspunkt und verteilt sich von hier aus auf drei Wege, nämlich
über erstens die Windungsgruppe 10, zweitens den Parallelwiderstand 17 und drittens
den Brückenwider stand 18 und die damit in Reihe liegende Windungsgruppe 11. (Der
Potenhometerwiderstand 12 ist nicht unbedingt erforderlich, sondern erleichtert
nur die Justierung und braucht daher bei dieser Erläuterung nicht berücksichtigt
zu werden.) Die Teilströme fließen dann wieder vereinigt über den Vorwiderstand
19 und weiter zur Klemme 15. Der Teilstrom über die Windungsgruppe 10 ist verhältnismäßig
groß gegenüber den anderen beiden Teilströmen, von denen der durch die Windungsgruppe
11 fließende ein kleines Gegendrehmoment erzeugt. (Genau betrachtet sind die Verhältnisse
noch etwas verwickelter, insofern, als praktisch auch ein bei der bisherigen Betrachtung
noch nicht berücksichtigter kleiner Teilstrom über den Richtleiter 14 in dessen
Sperrichtung fließt, weil der Richtleiter kein ideales Ventil ist.) Bei einer Wechselstrommessung
nimmt die eine, positive Halbwelle genau den gleichen Weg, wie er soeben für Gleichstrom
beschrieben wurde. Die andere, negative Halbwelle fließt über den Richtleiter 14
und verteilt sich anschließend auf die Windungsgruppe 11 und den Widerstand 18 mit
der dazu in Reihe liegenden Parallelschaltung aus Windungsgruppe 10 und Widerstand
17. (Auch hier gelten, strenggenommen, noch etwas verwickeltere Verhältnisse insofern,
als ein kleiner Teilstrom auch vom ersten Verzweigungspunkt aus über den Richtleiter
13, der kein ideales Ventil sein kann, und die anderen Schaltungselemente der verschiedenen
Verzweigungen fließt.) Bei der Wechselstrommessung besteht jedoch ein Unterschied
gegenüber der Gleicbstrommessung insofern, als ein die Windungsgruppe 11 überbrückender
Parallelwiderstand nicht vorhanden ist.
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Eine genaue theoretisch rechnerische Erfassung der Vorgänge im einzelnen
ist sdrwierig. Praktisch wird aber durch die Erfindung erreicht, daß durch Abgleichen
der Widerstände 17, 18 und gegebenenfalls 12 eine Anpassung der zunächst nichtlinearen
Wechselstromskala an die lineare Gleichstromskala auf empirischem Wege möglich ist.
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PATENTANSPROCHE: 1. Drehspulinstrument zur Verwendung in Gleich-
und Wechselstromkreisen, insbesondere Vielfachmeßinstrument, bei welchem die beiden
Windungsgruppen der mit einer Anzapfung versehenen einteiligen oder zweiteiligen
Drehspule des Meßsystems zusammen mit wechselseitig stromdurchlässigen Richtleitern
in einer Stromverzweigung des Meß stromkreises angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungspunkte zwischen jeweils einem Richtleiter und einer Windungsgruppe
der Drehspule durch einen Ohmschen Widerstand verbunden sind und die eine Windungsgruppe
durch einen Ohmschen Widerstand überbrückt ist, wobei die Ohmschen Widerstände derart
bemessen sind, daß die Werte des Gleichstromwiderstandes und des Wechselstromwiderstandes
zwischen den Verzweigungspunkten - ungeachtet des gegenüber Wechselstrom und Gleichstrom
unterschiedlichen Widerstandsverhaltens der Richtleiter - einander gleich oder annähernd
gleich sind.