DE2522596A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der impedanzen eines verteilungsnetzes bei wenigstens einer oberwellenfrequenz - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR.-lNG. HÖGER DIPL-INO. STELLRECHT M Sc

DlPL-PHYS.DR.GRIES¹KBAC;; DI,"·. ;-r, KAPCKER

7 STUTTGArT-i, (;;.;{. «S^^-'rn'wCT

A 41 254 b 21.Mai 1975

EIECSRICIOIiS DB PRAITGE (Service National) 0174 75 B

75008 Paris, 2, rue L«uis Murat

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Impedanzen eines Verteilungsnetze£i bei wenigstens einer Cberwellenfrequenz.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine

Vorrichtung zur Messung der Impedanzen an einem gegebenen Punkt eines Netzes zur Verteilung elektrischer Energie bei wenigstens einer Oberwellenfrequenz. Sie betrifft im besonderen derartige Verfahren und Vorrichtungen zur Meßung dieser Impedanzen bei Oberwellenfrequenzen höchstens 30-ater Ordnung. Wenn daher die Grundfrequenz den Wert 50 Hz hat, liegt der in Betracht gezogene Frequenzbereich zwischen 100 und 1500 Hz. Eine Oberwellenfrequenz ist nämlich ein Vielfaches der Grundfrequenz·

Bekanntlich ist es besonders wichtig, bei den _; Oberwellenfrequenzen niedriger Ordnung die Impedanzen an gewissen gegebenen Punkten eines Netzes zur Verteilung elektrischer Energie dem Modul und der Phase nach zu be stimmen · Die Belastungen der Verteilungsnetze werden nämlich häufig durch passive Apparate mit nichtlinearen Kennlinien gebildet· Derartige Apparate nehmen nicht sinusförmige Ströme auf, weshalb sie in das Netz Ströme mit Oberv/e 11 enf requenz en einführen. Anders ausgedrückt, das Netz värd mit durch diese Oberwellenströme erzeugten

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Oberwallenspannungen "verseucht".. Die Kenntnis der des Netzes bei den Oberwellenfrequenzen gestattet daher₉ die Oberwellenspannungen zu ermitteln, wenn die OberivöllenstrÖKc bekannt sind, und somit die "Verseuchung" des Hetzes zn nosr^n* Es ist bereits ein Verfahren zur L'essung dePioyjiger Impedanzen eines Netzes zur Verteilung elektrischer jjner&ia bekannt, bei welchem man zur Bestimmung dieser Impedanzen bei jeder Frequenz eine besondere Quelle benutzt, welche ein periodisches Signal von großen Wert mit der gewünschten Frequenz er- \ zeugt. Diese besondere Quelle ist ein Stromerzeugers welcher dis \ Form einer rotierenden Maschine odor eines Wechselrichters hat* ; Bei diesem bekannten Verfahren erzeugt der Stromerzeuger einen Strom großer Stärke, und zur Bestimnung dieser impedanz mißt man . die erzeugte Spannung sowie ihre Phasenverschiebung gegenüber ' dem Strom· Dieses Verfahren ist zur Bestimmung der Impedanzen ; bei den öberwellenfrequenzen schv;er auszuführen, da bei diesen i Frequenzen das Verhältnis zwischen dem Signal und dom Sauschen !besonders klein ist, da bei diesen Oberwellenfrequenzen die Stör— . signale einen bedeutenden Wert haben. Außerdem ist die Messung j der Phasenverschiebung s-,vi3Chen dem von dem Stromerzeuger er- ; zeugten Strom und der induzierten Spannung ein schwieriger Vor-1 gang» da bei einer bestimmten von der Grundfrequens f verschiedenen Frequenz selektive Filter mit geringer Bandbreite benutzt v/erden müssen. Derartige Filter führen nun ihrerseits eine Phasenverschiebung von schlecht bestimmtem Wert ein.

Die Erfindung bezweckt insbesondere die Angabe ί eines Verfahrens, welches gestattet, durch die Messung der Impedanzen bei den Oberwellenfrequenzen ein Verhältnis Signal/Rauschen zu erhalten, welches größer als das mit den bisher bekannten Verfahren erhaltene Verhältnis ist.

Die Erfindung bezweckt ferner, den obigen !lachteilen abzuhelfen und insbesondere ein derartiges Meßverfahren anzugeben, welches einfach auszuüben ist«

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Angabe eines derartigen Verfahrens und einer derartigen Vorrichtung, welche die Messung dieser Impedanzen ohne verwickelte Apparatur in besonders wirtschaftlicher Weise gestatten.

Schließlich bezweckt die Erfindung die Angabe eines. Verfahrens und einer Vorrichtung, welche die Messung der

ORIGINAL INSPECTED

ri, der Gegeninipedanzen und der homopolaren Impedan·' Zi-. η odor Null impedanz en in einem Drehstromnetz zur Verteilung elektrischer Energie gestatten. '■■

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch

gekennzeichnet, daß man an einem Gegebenen Punkt des Netzes zur Verteilung elektrischer Energie eine Filterung mit einem kontinuierlichen Band vorniniat, welches nur zv/ei oder drei Oberv/ellenfrequenzen enthält, und daß man die Spannung ν und die Stromstärke i des gefilterten Signals mißt, wobei die elektrische Energie von dem in der üblichen Weise gespeisten isetz geliefert wird, wobei wenigstens ein passiver, nicht linearer Empfänger von dem Ketz an der gegebenen Stelle gespeist wird.

Das Verhältnis zwischen dem Signal und dem Rauschen ist dann groß·

Diese Messungen werden zweckmäßig mittels mehrerer Abwandlungen des gleichen Verfahrens wiederholt.

Für die Messung dieser Impedanz bestimmt man

vorzugsweise durch zwei getrennte Messungen einen Widerstand und eine algebraische Induktanz in Reihenschaltung« Zweckmäßig erteilt man dann für die Bestimmung des Y/iderstands durch Filterung oder Verstärkung den Werten für jede Oberwelle der Stromstärke und der Spannung einen Koeffizienten, v/elcher umso höher ist, je höher die Ordnung der Oberwelle ist.

Bas erfindungsgemäße Verfahren wird mit Vorteil auf die Messung der MitiiEpedaiiz/der Gegenimpedanz mit vrenigstens zwei Oberwellenfrequenzen an einem gegebenen Punkt eines Drehstromnetzes angewandt, in welchem die Mit impedanz und die .Gegenimpedanz bei diesen Oberwellenfrequenzen gleich sind. In diesem Fall sind■ erf indungsgeciäß diese Spannung ν und diese Stromstärke i durch die folgenden Formeln bestimmt:

ν = i (2v^ - V₂ - v,) und i = £ (2I₁ - I₂ - I₅) ,

worin ν , v_ und v^ die Ergebnisse der Messungen des Wertes der Spannung in jeder Phase des Drehstromnetzes und i^, i₂ und I^ die Ergebnisse der Messungen der Stromstärke in jeder Phase des Drehstromnetzes sind.

Die orfindungsGemäße Vorrichtung ist durch folgende Teile gekennzeichnet:

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- tf -' ' : Ό':?4 7.5 B

- ein erstes und ein zraites Eingangsfiltor, wobei der Eingang des ersten Filters ein für die Spanung an dem gegebenen Punkt des Netzes kennzeichnendes Signal und der Eingang des zweiten Filters ein für die Stromstärke an dem gleichen gegebenen Punkt des Netzes kennzeichnendes Signal empfangen kann;

- ein erstes und ein zweites Vervielfachungsorgan mit je zwei Eingängen, wobei der erste Eingang des ersten Vervielfachungsorgans mit dem Ausgang des ersten Filters und der zweite Eingang dieses ersten Vervielfachungsorgans mit dem Ausgang des zweiten Filters verbunden ist, wobei die beiden Eingänge des zweiten Vervielfachungsorgans mit dem Ausgang des zweiten Filters verbunden sind;

- ein erstes und ein zweites Organ zur Bildung von Mittelwerten mit je einem Tiefpaß, wobei der Eingang eines jeden dieser letzteren Organe mit dem ersten bzv/. mit dem zweiten Ausgang der Vervielfachungsorgane verbunden ist, und

- ein Teiler organ, dessen Zählereingang mit dem Ausgang des ersten Organs zur Bildung von Mittelwerten und dessen Nenner eingang mit dem Ausgang des zweiten Organs zur Bildung von Mittelwerten verbunden ist.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens. ·

Fig. 2 zeigt sehr schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung der homopolaren Impedanzen, der Mitimpedanzen oder der Gegenimpedanzen an einem Punkt eines Drehstromnetzes.

Fig. 3 zeigt einen Teil der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung genauer, welcher zur Trennung der hompolaren Ströme ind Spannungen einerseits und der Mit- und Gegenströme j und -spannungen andererseits bestimmt ist. j Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des selektiven

! Vorverstärkers für die Spannungskanäle der in Fig. 3 dargeste 11-j

j ten Vorrichtung.

Fig. 5 zeigt einen in den Stromkanälen der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung benutzten selektiven Vorverstärker·

! Fig. 6 zeigt eine Summier schaltung für die in

- 5 - 0174 75 B j

Fig· 3 dargestellte Vorrichtung zum Ausziehen der homopolaren ■ Größen.

Fig. 7 zeigt eine andere Summierschaltung .für die '. in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung zum Ausziehen der Hit- und ' Gegengrößen. ^;

j Fig. 8 zeigt eine erfindungsgeiaäße Ausführungsform

• einer Impedanzmeßvorrichtung. _:

: Fig. 9 zeigt den erfindungsgemäßen Teil zur Widerstandsmessung einer Vorrichtung zur ImpedanzbeStimmung;. ^j

Fig. 10 zeigt den erf indungsgeinäßen Induk tanzmeßt eil einer Vorrichtung zur iapedanzbestiiaaung.

Fig. 11 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsabwandlung der in Fig. 9 oder in Fig. 10 dargestellten Schaltung* '

Fig. 12 zeigt einen in den in Fig. 8 bis 11 dargestellten Vorrichtungen benutzbaren Tiefpaß.

Fig. 13 zeigt eine Ausführungsabwandlung des in ; Fig. 12 dargestellten Filters.

Fig. 14 zeigt einen Tiefpaß, welcher als Vorrichtung zur Bildung von arithmetischen Mittelwerten in den in Fig. 9, 10 und 11 dargestellten Vorrichtungen benutzt^:** ist.

Fig. 15 zeigt eine Schaltung zur Eichung der er- : f indungsgemäßen Meßvorrichtung. ^;

Fig. 1 zeigt eine Form des erfindungsgemäßen Ver- ■ fahrens. Erfindungsgemäß bestimmt man die Impedanz Z bei wenigstens einer Oberwellenfrequenz an einem gegebenen Punkt eines Netzes, indem man bei dieser Oberwellenfrequenz die Stromstärke i und die Spannung ν an dieseta. Punkt mißt. In diesem Fall wird ^; die elektrische Energie von dem Netz selbst geliefert (welches \ in der üblichen Weise'gespeist wird), und an diesem gegebenen \ Punkt wird eine passive, nicht lineare (nicht dargestellte) Belastung eingeschaltet. Diese passive Belastung kann eine bereits in dem Verteilungsnetz vorhandene Belastung sein, sie kann aber : auch eine besondere, zum Zwecke der Meßung eingeschaltete Belastung sein. Die bereits in dem Verteilungsnetz vorhandene Be- : lastung wird z.B. durch einen Wechsel strom-Gleichstroin-Umformer : oder Gleichrichter gebildet. Bekanntlich ermöglichen, wie be- ' reits ausgeführt, derartige nicht lineare Empfänger die Erzeugung der nötigen überwelle'nströme für die hier erforderlichen Messungen. j

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- 6 - 0174 75 B :

Diese Messung der Größen ν und i zur Bestimmung der Impedanz Z ist jedoch voraussetzungsgemäß ("verseuchtes" Netz) mit einem verhältnismäßig großen Fehler oder "Rauschen" behaftet. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine Oberwellenstör span-' nung e der Spannung ν überlagerte Das Verhältnis v/e kann den Wert 1 erreichen. !

Aus dem oben erwähnten Grunde nimmt man diese Impedanziaessungert an einem gegebenen runkt eines Netzes zur Verteilung elektrischer Energie für ein verhältnismäßig breites Frequenzband vor. Dieses Band enthält vorzugsweise nur zwei aufeinanderfolgende Oberwellen. Man kann jedoch auch vorsehen, daß sich drei aufeinanderfolgende Oberwellenfrequenzen in diesem Band befinden. Dieses Band reicht z.B. von 90 bis 160 Hz, so daß es die Oberwellenfrequenzen 100 und 150 Hz enthält. Zur Vornahme dieser Messungen führt man eine Filterung mit einem breiten Band aus, welches diese aufeinanderfolgenden Oberwellenfrequenzen enthält, und nicht eine Filterung mit getrennten schmalen Bändern.

Diese Wahl von zwei oder drei aufeinanderfolgenden Oberwellenfreqre^en rührt offenbar von einem Kompromiß her. Die Wahl von mehreren Frequenzen ermöglicht in der Tat die Ausscheidung des Rauschens. Andererseits darf diese Zahl von aufeinanderfolgenden Oberwellenfrequenzen nicht zu groß sein, da der Wert Z der Impedanz von der Frequenz abhängt.

Bei einem derartigen Verfahren hat das Verhältnis zwischen dem Signal und dem Rauschen einen verhältnismäßig großen Wert. .

Das Verfahren und die Vorrichtung, welche

nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 beschrieben sind* bezwecken die Bestimmung der homopolaren Impedanzen., der Mit— und Gegenimpedanzen eines Drehstromnetzes bei den Oberwellenfrequenzen nach Modul und Phase.

Die. in Fig. 2 dargestellte erf indungsgemäße Vorrichtung enthält zunächst eine Trennschaltung 1 mit sechs Eingängen Ζ_Λ bis 2_Λ und vier Ausgängen 3L bis 3a.· Die Eingänge 2 . 2„ und 3-r sind mit den drei Phasen eines (in Fig. 2 nicht

1 2 5

dargestellten) Drehstromnetzes so verbunden, daß sie ein fur die Stromstärken i„, i_o und i, der in jeder Phase fließenden

Ad. t>

Ströme kennzeichnendes Signal empfangen. Die Eingänge 2^, 2c

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- ? - 0174 75 B ;

und 2ζ der iPrennschaltung 1 sind ebenfalls mit den drei Phasen des Drehstpomnetzes verbunden. Diese Eingänge 2 , ?.s- und 2^ empfangen jedoch ein für die Spannung v^, V₂-und v^ in jeder Phase j kennzeichnendes Signal. ;

Der Ausgang 3 der Schaltung 1 liefert ein Signal, welches die Summe i, -t- ^ = i_b der in dem Drehstromnetz fliessenden Mit- und Gegenstromstärken darstellt. Der Ausgang 3₂ liefert ein Signal, welches die Summe v, + v. = v, der Mit- und Gegenspannungen des Drehstromnetzes darstellt· Der Ausgang 3^ liefert ein für die Stärke i^ des homopolaren Stroms des Drehstromnetzes kennzeichnenden Signal. Schließlich liefert der Ausgang 3λ ein für die homopolare Spannung vv des Drehstromnetzes kennzeichnendes Signal.

Die Ausgänge 3* und 3o der ^trennschaltung 1

sind mit einer Vorrichtung 4 zur Messung der Mit- Oder Gegeniiapedanzen Z, verbunden. Es gilt nämlich 2L = ^vd ^vi = ^d = ^i

d i d i

da angenommen wird, daß bei jeder Oberwellenfrequenz die Mt- -·■ und Gegenijnpedanzen gleich sind. Diese Annahme gilt streng, wenn das Netz nur statische Maschinen auf v/eist. Sie stellt eine gute Annäherung dar, wenn dai. ITotz rotierende Maschinen, speist· Ausserdera ist der Einfluß der rotierenden Maschinen auf die Ißape- [ danzen verhältnismäßig gering. i

In gleicher V/eise sind die Ausgänge 3-z i^ncL i 3^, der iDrennschaltung 1 mit den Eingängen einer Vorrichtung 5 ' zur Messung der hompolaren Impedanzen Z, verbunden. Die Vorrichtung 4 besitzt zwei Ausgänge 6. und 6p. Der Ausgang 6- liefert normalerweise das für einen V/ert Rj₅ eines positiven Widerstandes kennzeichnende Signal, und der Ausgang <ό liefert normalerwei-; se den Wert Lb einer algebraischen Induktanz. Schließlich be- : sitzt die Vorrichtung 5 zwei Ausgänge 7' und 7₂· Der Ausgang 7^ liefert ein für den Wert Rj₁ des positiven homopolaren Wider- . stands des Drehstromnetzes kennzeichnendes Signal, und der Ausgang 7p liefert normalerweise ein für den algebraischen Wert I^ der homopolaren Induktanz des Drehstromnetzes kennzeichnendes Signal.

Die Vorrichtungen 4 und 5 zur Impedanzmeßung

(oder Ißipedanzaesser) sind vorzugsweise identisch.

Diese von den Impedanzmessern gelieferten Werte R und L sind die Komponenten der komplexen Zahl Z mit

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ORIGINAL INSPECTED

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^ = 21t£ (worin f die Frequenz der Meßobsr welle ist)

L : Induktanz

L hat einen negativen V/ert, wenn die .Trape danz Z kapa2^r,itiv ist.

Nachstehend ist unter Bezugnahme auf Fige 3 eine Ausführungsform der in Fig. 2 dargestellten Zeitschal ^! 1 beschrieben.

Jeder der Eingänge 2*, 2₂ und 2₇ ist mit dera

Eingang eines te.lektiven Vorverstärkers 8^ bzw. 8_p bzw. S₇ verbunden« Die drei Vorverstärker 8., 8p und S₇ haben identische Verstärkungsfakfcoren und Bandbreiten. Es ist natürlich zweckmässxg, daß diese drei Vorverstärker 8., 8₂ und 8, auch die gleiche Ausführung haben. Eine derartige Ausführung dieser Vorverstärker ist weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben. Unabhängig von der für jeden dieser selektiven Vorverstärker: gewählten Ausführungsform ist die Bandbreite dieser Vorverstärker so gewählt, daß die über 1500 Hz liegenden Frequenzen ausgeschieden werden, und daß die Grundfrequenz (50 Hz) ebenfalls ausgeschieden wird. Anders ausgedrückt, es handelt sich um Vorverstärker mit einer Kennlinie eines Tiefpasses mit Zurückweisung der Grundwelle.

Jeder der Eingänge 2^, 2_t- und 2g ist mit einem selektiven Vorverstärker S^ bzw. 9₂ "bzw. 9₇ verbunden. Diese selektiven Vorverstärker haben eine mit der Kennlinie der Vorverstärker 8., 8p und 8^ identische Filter kennlinie. Anders ausgedrückt, diese Vorverstärker 9^, 9₂> V-z haben die Kennlinie eines Tiefpasses, welcher die Frequenzen von unter 1500 Hz durchlässt und die Grundwelle von 50 Hz ausscheidet. Eine Ausführung dieser Vorverstärker ist in Fig. 4 dargestellt und weiter unten beschrieben.

Der Ausgang eines Jeden selektiven Vorverstärkers 8., 8p und 8^ ist mit einem bestimmten Eingang einer ersten Summier se haltung 10 mit drei Eingängen verbunden. ■;

Der Ausgang der Summiervorr ich tang 10 ist mit dem Ausgang 5^ der Trennschaltung 1 verbunden. Diese erste Summierschaltung 10 liefert daher an ihrem Ausgang ein die Sfcraastärke i. des homopolaren Stroais des Drchstromnetzes darstel-

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lendes »Signal, d.h.:

In dieser Formel stellen i„, i_o und i* die an den Ausgängen der Vorverstärker 8^, Q₂ und 8, erscheinenden Signale dar.

Jeder Ausgang der Vorverstärker 8., 8p und 8^ ist noch mit einem diesbezüglichen iSingang einer zweiten Summierschaltung 11 verbunden. Uer Ausgang dieser zweiten Summierschaltung ist unmittelbar mit dem Ausgang 3^ der Schaltung 1 verbunden. Diese zweite Summierschaltung 11 liefert an ihrem Ausgang ein Signal mit dem Wert:

J₁, - ^ (21.; - X₂ - φ = i_a + I₁ j

worin i. und i. die LUt- bzw. Gegenströme sind. j Die Ausgänge eines jeden, selektiven Vorverstärkers 9^, 9p und 9χ sind v/ie die Ausgänge der Vorverstärker 8^, 8p und 8;z mit den diesbezüglichen Eingängen von Summier schaltungen 10a und 11b verbunden. Die Sunmiierschaltungen 10a und 11a. sind mit aen Summierschaltungen 10 bzw. 11 identisch.

Der Ausgang der Summier se haltung 10a ist mit dem Ausgang 3/. &^e:D Schaltung 1 verbunden, so daß dieser Ausgang ein die hompolare Spannung des Netzes darstellendes Signal liefert, . j d.h.: j

^ = § Cv₁ + V₂ + V₃) ■

t f 1

Ia dieser Formel stellen V_x., Vp und ν, die an den

Ausgängen der selektiven Vorverstärker 9^» 9₂ ^un(i 9^ erscheinenden Signale dar.

Die Summierschaltung 11sl ist unmittelbar mit dem Ausgang 3₂ ^der SCi¹SUL^¹¹¹¹S 1 verbunden, so daß sie an ihrem Ausgang ein Signal v^ liefert:

^vb = % ^(2v1 - ^V2 - ^V3^} = ^vd ^{+ v}i

worin v-, und v. die Mit- bzw. Gegenspannungen sind.

Um die Zeichnung zu vereinfachen, sind die Verbindungen zvisclm den Ausgängen der Vorverstärker und den Eingängen der Summier schaltungen nicht im einzelnen dargestellt.

Wie bereits erwähnt, zeigt Pig. 4 eine besondere

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Ausführuiigöform eines selektiven Vorverstärkern Q-. 9~ oder Q-·

" 1 2 " ;> Der Eingang 2* dieses Vorverstärkers 9 ist mit

einer bestimmten Phase des Drehstromnetzes verbunden. Zweckmässig ist dieser Eingang 2^ mit einer (nicht dargestellten) Spannungsmeßanzapfung verbunden, welche gewöhnlich an bestimmten Punkten der Drehstroiaverteilurigsnetze vorhanden ist. Natürlich . ist ein (nicht dargestellter) Spannungswandler zwischen dieser ; Meßanzapfung und dem Eingang 2. vorgesehen.

: Der in Fig. 4 dargestellte selektive Vorverstär«

^; ker besitzt zunächst einen Eingangsdämpfer Ι2«1&εβ* Vorverstärker 9 enthält ebenfalls drei Operationgsverstärker 13 "bzw. 14 bzw. 151 v/obei diese Elemente als Verstärker geschaltet sind. In dem Rückkopplungszweig zwischen dem Ausgang und dem negativen Eingang des Operationsverstärkers sind ein Widerstand 13a bzw. 14a bzw. 15a und ein zu dem zugehörigen Widerstand parallel geschalteter Kondensator 1Jb_ bzw. 14b bzw. 15b angeordnet. Diese Kondensatoren 13b, 14b und 15b sind es, welche das Arbeiten als Tiefpaß ermöglichen, d.h. die Ausscheidung der über 1500 PIz liegenden Frequenzen. :

Schließlich ermöglicht eine Brückenschaltung-17 in Form eines doppelten T mit Widerständen und Kondensatoren die Zurückweisung der Grundwelle. Bei dem dargestellten Beispiel ist diese Brückenschaltung 17 zwischen die Operationsverstärker 13 und 14 geschaltet.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform eines selek- tiven Vorverstärkers 8 (8^, 8^ oder 8^) zur Verstärkung und Filterung der die Stromstärke in jeder Phase des Drehstromnetzes darstellenden Signale.

Hierfür ist der Eingang 2^ dieses- selektiven

Vorverstärkers 8 zweckmäßig mit einer gewöhnlich an bestimmten Punkten der Netze zur Verteilung elektrischer Energie vorgesehenen Stromstärkenmeßanzapfung verbunden. Die Verbindung zwischen der entsprechenden Phase des Drehstromnetzes und dem Eingang '2ft des Vorverstärkers 8 erfolgt über einen (nicht dargestellten) Stromwandler.

Jeder Vorverstärker 8 weist einen Eingangsnebenschluß 18 und wie die Vorverstärker 9 als selektive Verstärker geschaltete Operationsverstärker 19, 20 und 21 sowie eine Brükkenschaltung 22 in Form eines doppelten ^rJ? mit Widerständen und

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: -rl ■ . ü174 75'b

: Kondensatoren, zur Zurück e:'.r.r.n£ der Grundv. -;lle auf. Bei den in

Fig. 5 dargestellten Beispiel ist die Brückenschaltung 22 zvi-I sehen die Operationsverstärker 20 und 21 geschaltet. Wie in den j Fall der Fi(S, 4 wird das Arbeiten als iiiefpaß durch in den iiücl:- ! kopplungszweig eines jeden Operationsverstärkers 19, 20 oder 21 eingeschaltete Kondensatoren erzielt.

Fig. 6 zeigt eine an sich bekannte AusführungsfoiT.i einer oummier se haltung 10 oder 10a mit einem Operationsverstärker 23· natürlich haben die drei Eingangswiderstände 24.-,

■ 24p und 24, dieser Summierschaltung gleiche Werte (30 kJlbei dem

■ Beispiel) und der in den Rückkopplungszweig des Operationsver-

■- stärkers 23 eingeschaltete Widerstand 25 beträgt ein Drittel des Wertes eines jeden iSingangswiderstands (d.h. 10 kSl bei dem Beispiel; .

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform einer Sumniier- ^: schaltung 11 oder 11a. mit einem Operationsverstärker 26· Diese ■ . Summier schaltung 11 oder 11a enthält bei dem Beispiel einen, er-' sten ^iingangswiderstand 27 von 15 kJI, welcher mit dem positiven Eingang (+) des Verstärkers 26 verbunden ist. Die beiden

■ anderen Einganswiderstände _r 28 und 29 haben den Wert 3OkJl und

; sind mit den negativen Eingang (-) des verstärkern 26 verbunden. Der Rückkopplungswider stand 30 hat den Wert 10 kil. ;

: Hinsichtlich der Trennschaltung 1 ist es wichtig,

, darauf hinzuweisen, daß die Mittel zur Erhaltung der für die : ; Bestimmung der Mit- öder Gegeilimpedanzen erforderlichen Werte v, und i-v besonders einfach sind.

• Nachstehend ist unter Bezugnahme auf Fig. 8 eine

! Ausführungsform eines der Impedanzmesser 4 oder 5 C^ig· 2) bej schrieben. . '

Der in Fig. 8 dargestellte Impedanzmesser be— | sitzt (v/ie bereits erwähnt) zwei Ausgänge 31^ und 31₂» wobei I der Ausgang 31- ein für einen Widerstandswert R kennzeichnendes Signal und der Ausgang 31₂ ein für einen Wert L einer algebraischen Induktanz kennzeichnendes Signal liefert. Die zu messende Impedanz Z hat den Wert Z = R 4· jLcj.

Dieser Impedanziaesser besitzt zwei Eingänge 32 und 33. Der Eingang 32 ist der Spannungseingang und der Eingang 33 ist ein Stromeingang. Der Eingang 32 ist unmittelbar mit dem Eingang eines Filters oder selektiven Vorverstärkers 5* und der Eingang 33 mit dem Eingang eines zweiten, mit dem Filter 3^

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identischen Filters oder selektiven Vorverstärkers 35 verbundene

Die Bandbreiten der Filter 34 und 35 sind schmal und enthalten nur zwei aufeinanderfolgende· Oberwellen. Wie bereits oben erwähnt, kann jedoch diese Bandbreite auch drei "aufeinanderfolgende Oberwellen enthalten· Wie bereits ausgeführt, sind es derartige Filter, welche die Vergrößerung des Verhältnisses zwischen dem Signal und dem Rauschen der erf indungsgeaässen Vorrichtung ermöglichen.

Die an den Ausgängen des Filters 34 bzw. des Filters 35 gelieferten Spannungs- und Stromsignale ν bzw. i v/erden durch zwei getrennte Schaltungen 36 und 37 ausgewertet, welche die ' _: Werte R und L bilden. :

Die Schaltung 36 ermöglicht die Bildung des Wertes R mittels der nachstehenden Formel;

worin ν und i Augeriblickswerte sind und das Symbol <a> den Mittelwert der Größe a über eine große Zahl von Perioden der Grundwelle darstellt.

Man sieht so, daß die Schaltung 36 zwei Multiplizier schaltungen 38 und 39 enthält. Die Multiplizierschaltung 38 liefert an ihrem Ausgang die Größe v.i. Ihr erster Eingang 38,, ist daher mit dem Ausgang des Filters 34 und ihr zweiter Eingang 38₂ mit dem Ausgang des Filters 35 verbunden. - ■

Die zweite Multiplizierschaltung 39 liefert an ihrem

Ausgang ein für die Größe i kennzeichnendes Signal. Ihre beiden" Eingänge 39/1 wn.0- 39₂ sind daher beide mit dem Ausgang des Filters 35 verbunden.

Der Ausgang der Multiplizierschaltung 38 ist mit dem Eingang einer Schaltung 40 zur Bildung von Mittelwerten verbunden. Ebenso ist der Ausgang der Multiplizierschaltung 39 mit dem Eingang einer zweiten Schaltung 41 zur Bildung von Hittelwerten verbunden. Bei dem dargestellten Beispiel sind die Schaltungen 40 und 41 in identischer Weise als Tiefpässe ausgebildet.

Schließlich sind bei der Schaltung 36 die Ausgänge der Filter 40 und 41 mit dem ersten bzw. dem zweiten Eingang eines Teilers 42 von Mittelwerten verbunden. Der Ausgang dieses Teilers 42 bildet den Ausgang 31^ des Impedanzmesserse

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' - ·'·* ·■ 0174 75 B ;

Es ist zu bemerken, clap die iOiltiplizi er schaltungen 38 und 39 Llultiplizierschaltungen für Augenblickswerte des j Typs "vier Quadranten" sind, während der Teil er 42 ein Toiler fiuj Mittelwerte des Typs "zwei Quadranten" ist· Γ

Die Schaltung 37 liefert an dem Ausgang 31₂ die Größe L, welche durch die Formel bestimmt ist:

worin ^ die Ableitung einer Stromstärke i nach der Zeit darstellt.

Die Schaltung 3? enthält daher zunächst eine

Differenzierschaltung 43, deren Eingang mit dem Ausgang des Filters 35 verbunden ist, so daß ihr Ausgang das Signal ^J- liefert. Die Schaltung 37 enthält ebenfalls zwei Multiplizierschaltungen 44 und 45 für die Augenblickswerte des Typs "vier Quadranten". Die IvIuItiplizierschaltungen 44 und 45 sind bei dem dargestellten Beispiel wie die Multiplizier schaltungen 38 und 39 ausgebildet. Die Multiplizierschaltung 44 liefert an ihrem Ausgang ein die Größe v.^j darstellendes Signal. Der erste Eingang dieser Multiplizier schaltung 44 ist dalier mit dem Ausgang des Filters 34 verbunden, während der zweite Eingang derselben mit dem Ausgang der Differenzierschaltung 45 verbunden ist. Die Multiplizierschaltung 45 liefert an ihrem ! Ausgang ein die Größe Cg^) darstellendes Signal. Die beiden ; j Eingänge dieser llultiplizierschaltung 45 sind daher mit dem

j Ausgang der Differenzierschaltung 43 verbunden. ;

Jeder Multiplizierschaltung 44 und 45 ist eine Schaltung zur Bildung von Mittelwerten 46 bzw. 47 nachgeschal— tet. Diese Schaltungen 46 und 47 sind zweckmäßig -"/ie die Schaltungen 40 und 41 ausgebildet, d.h. sie haben die Form von Tiefpässen. ■ :■

Schließlich ist der Ausgang der Schaltung 46 mit¹ dem ersten Eingang 48. eines Teilers 48 und der Ausgang der Schaltung 47 mit dem zweiten Eingang 48₂ des Teilers 48 verbunden. Dieser Teiler 48 ist bei dem dargestellten Beispiel wie der Teiler 42 ausgebildet. Anders ausgedrückt, der Teiler 48 ist ein Teiler für Hittelwerte des Typs "zvjex Quadranten". Der

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ORIGINAL

- ■#:- - Ο'! 74 75 ß

Ausgang des Teilers 48 bildet natürlich den Ausgang 31_? der Schaltung 37·

Die nachstehenden Betrachtungen erißöglichea den Wert des Fehlers zu finden, welcher mit dem in Fig. 8 dargestallten Impedansciesser begangen v/ird»

Wenn die Spannung ν und der Stroia i am Ausgang der Filter y\- und 35 die Werte

η
•v=^v Sin (niü t Ί·«- ) bzv/_e

i = > iv, 5ά.η (ηtJ t -l-f ) ^x η ο / η

und wenn die am Ausgang des Filters y\ erhaltene Störspannung den Wert hat:

η
e = T" e„ sin (ni-0 t 4,4,)

(worin W = 2 7Γί_ die Kreisfrequenz dex¹ Grundv;elle f _ = 50 Ez

! O O O

: darstellt)

zeigt die Rechnung, daß die am. Ausgang der Schaltungen 36 und 37 erhaltenen Signale die Werte

i_n ² + X x_n e_n co« (^n ~ fn)

η , 2 ^x

, ι f _nr_n

ί Diese Formeln können noch folgendermaßen geschrieben werden:

S = R₀ + £_R
und L = L₀ +£·£

i 2

	Σ	• 2	η	und	2 n_
	nj	xn
1O		η i
	zr	2 ·

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- 1i> -~~ 0174. -\v β

i τ;οτ:1η έ_ und ^j die Abv;e ie i tanken oder "Fenler" gegenüber den ! V/crten R_Q und L₀, welche ΐΐ-aii üu kennen wünscht, darstellen.

: Hinsichtlich dieser Formeln ist ferner daran zu

j erinnern, daß die Filter 54 und 35 Tiefpässe sind und nur zwei .· und gegebenenfalls drei aufeinanderfolgende Oberwellen enthalten, j Die Größen e und i ändern sich umgekehrt wie die

\ Ordnung n. Das Verhältnis e_n/i_n =21r ist daher praktisch kon- ; staut.

j Wenn daher die Filter 34 und 35 so ausgebildet

wären, daß die Bandbreite nur eine einzige Oberwelle der Ordnung η durchlässt, hätte der Fehler £ _R an R den Wert:

£:„ = A R cos ( /3 - ψ ).

xt ' η η

Dieser Wert ware daher ein zufälliger Wert zwischen &a~R und -AR.

Da die Filter 34 und 35 erf indungsgemäß zwei

(oder drei) aufeinanderfolgende Oberwellen durchlassen, kann der Fehler έ_Ό an dem 7/ert R in erheblichem Maße herabgesetzt werden. ;

Dieser Fehler kann noch erfindungsgemäß dadurch herabgesetzt werden, daß die der Schaltung zur Lleßung des Widerstands R zugeordneten Strom- und Spannungsfilter von den entsprechenden, der Schaltung zur Messung der Induktanz L zugeordneten Filtern verschieden sind, wobei diese Filter verschiedene Kennlinien haben. Dieses Kennzeichen geht aus der Beschreibung der Fig. 9 und 10 hervor.

In diesem Fall haben die der Schaltung zur Messung des Wertes R zugeordneten selektiven Filter oder Verstärker solche Verstärkungs- oder Dämpfungswerte, daß die Produkte e .i beliebiger Ordnung praktisch gleich sind. Anders ausgedrückt, den Spannungen und Strömen höherer Ordnungen η sind Koeffizienten von größerem Wert als bei den niedrigeren Ordnungen zuerteilt. \

Es ist zu bemerken, daß die der Schaltung zur

Messung der Größe L zugeordneten Filter nicht die gleiche Kennj linie haben, da, v/ie oben ausgeführt, der Ausdruck S^ Aus- _; drücke

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ir-·- C1V4 75 B n.i_n.e_n.sin ( ß_n - y^) enthält,

in welchen der Koeffizient η von selbst der höchsten Ordnung η j ein grösseres Gewicht gibt.

j In dem obigen Fall, in welchem die Spannungs- und ; Stromfilter für die Messungen von R und L verschieden sind<_; ist ' j es zur weiteren Verringerung der Fehler £„ und £_ zweckmäßig, ■ mehrere verschiedene Messungen für R und L auszuführen und für die endgültige Messung den Mittelwert der verschiedenen Ergebnisse zu wählen, z.B. ihren arithmetischen Mittelwert. Die in Fig. 9, 10 und 11 dargestellten Schaltungen ermöglichen die Verwirklichung dieser Maßnahme·

In den in Fig. 9 und 10 dargestellten Schaltungen werden die verschiedenen Messungen so ausgeführt, daß gleichzeitig drei Messungen von R oder L vorgenommen werden. Hierfür enthält jede dieser Schaltungen drei Kanäle.

Die in Fig. 9 dargestellte Schaltung ist zur gleichzeitigen Vornahme von drei Messungen von Widerständen R bestimmt, Die Schaltung enthält daher drei wie die Schaltung 36 der Fig. δ ausgebildete Schaltungen 36a, 36b und 36jC.

Spannungs-, bzw. Stromfilter 34a bzw. 35.a speisen die Eingänge der Schaltung 36a.. Spannungs- und Stromf ilter 34b bzw. 35b_ sind mit den entsprechenden Eingängen der Schaltung 36b verbunden. Schließlich sind noch Spannungs- und Stromfilter 34£ bzw. 35c_ mit den entsprechenden Eingängen der Schaltung 36£ verbunden.

j Die mit dem gleichen Index behafteten Filter 34» 35 j sind identisch, dit. sie haben die gleiche Bandbreite. So sind \ z.B. die Filter 34b und 35b gleich ausgebildet. Die Filter mit j verschiedenen Indizes besitzen jedoch etwas verschiedene Bandbreiten. Es sei z.B. angenommen, daß die Bandbreite eines jeden dieser Filter nur zwei aufeinanderfolgende Oberwellen umfasst, z.B. die der Ordnung 2 und 3. Ih diesem Beispiel erteilen die Filter 34a und 35a den Oberwellen der Ordnung 2 und 3 die gleichen Koeffizienten. Die Filter 34b und 35b erteilen der Oberwelle der Ordnung 3 einen Koeffizienten et,, welcher grosser als der der Oberwelle der Ordnung 2 zuerteilte Koeffizient oC ₂ ist. Die Filter 34c_ und 35c_ erteilen den Oberwellen solche Koeffizienten /3, und /3 ₂, daß z.B. /S₅ größer als o^ und β ₂ kleiner

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- t? - ο 174 75 B

als ^'p ist. * ^* ■ j

Die Ausgange der Schaltungen 36a, 36b und 36c_ sind mit ; einen Eingang einer Sunimierschaltung 50 verbunden. Diese Suni-S mi einschaltung 50 liefert an ihrem Ausgang 51 Signale, v/elohe den , arithmeti sehen Mittelwert der an ihre Eingänge angelegten Gig-' nale darstellen. V/enn daher d.ie Schaltung 36a an. ihrem Ausgang ein Signal mit dem V/ert R , die Schaltung 36b an ihrem Ausgang ein Signal mit dem V/ert Rp und die Schaltung 36c_ an ihrem Ausgang ein Signal mit dem V/ert R-, liefert, hat das an dem Ausgang 51 der Summierschaltung 50 erhaltene Signal den V/ert: ^;

R = ^r (R₁ + R₂ + R₅) ;

In Fig. 10 ist eine Schaltung zur Messung der algebraischen Induktanz L dargestellt. Diese Schaltung enthält drei gleich ausgebildete Schaltungen 37,-, 37 ₂ ^d- 37 z» welche der in D¹Ig. 8 dargestellten Schal tang 37 entsprechen·

Jeder Schaltung zur Messung der Induktanz L sind zwei Spannungs- bzw. Stroafilter vorgeschaltet. So sind die Eingänge der Schaltung 37,* mit den Ausgängen der Spannungs- und Stromfilter 34- bzw. 35^. verbunden. Die Eingänge des filters 37₂ sind mit den Ausgängen der Spannungs- und Stromfilter 34_? bzw. 35„ verbunden. Schließlich sind die Eingänge der Schaltung 57, mit den Ausgängen der Spannungs- und Stromfilter 34^ bzw. 35^ vex^bunden.

Wie bei den Filtern der Schaltung der Pig. 9 haben die Filter 34 und 35 mit dem gleichen Index gleiche Bauart, während die Filter mit verschiedenen Indizes verschiedene Bandbreiten haben. Jedes ,Filter 34- und 35 lässt bei dem dargestellten Beispiel nur zwei aufeinanderfolgende Oberwellenfrequenzen durch, z.B. die Oberwellen der Ordnung 2 und 3. Im Gegensatz zu den entsprechenden Filtern der in Fig. 9 dargestellten Schaltung verstärken jedoch die Bandbreiten dieser Filter der Schaltung zur Messung der Induktanz die Oberwellen höherer Ordnung nicht ebenso stark. Anders ausgedrückt:

In dieser Formel stellen ^₂.¹ ft2 ^^#2 ^die die Filter 34., 34p und 34, der Oberwelle der Ordnung 2 zuge-

509882/0318 ^:

" 18,- GIηχ ?.;, Τ3

ordneten Äoeff izlenten dar, während <*₇, β -, und .^₇, die durch die Filter 3^₁, 34_p und 34^ der Oberwelle der urdsung J kuk?- ordneten Koeffizienten darstellen.

Zur Verwirklichung dieser letzteren. LlaBnahrne wird die B.andbreite der Filter 34_? und 35 _? z.B. so gewählt, daß /?) 2 =/Sj »und die Filter 34^ und 35 verstärken die übervolle der Ordnung 3 auf /losten der Oberwelle der Ordnung 2, -während die Filter 3^₇, und 35z die Oberwelle der Ordnung 2 auf liostsn der Oberwelle der Ordnung 3 verstärken.

In einer Ausführungsabv/andlung ist & -r ß₇ ^A-., etwas größer? als oi -vßo "*A'ρ· ^:

Die Filter 54 und 35 können alle die gleiche Bauart haben, jedoch irdt einer Steuerung zur Veränderung der Forra ihrer Bandbreite·

Der ein Signal mit dem Wert L. liefernde Ausgang der Schaltung 37ü ist mit dem ersten 3 in gang 52,, einer SuE^iervorrichtung 52 verbunden« ebenso ist d«?r ein Signal mit den Wert Lp liefernde Ausgang der Schaltung 37p ^mit dem zweiten Eingang 52p der Sunuiiiervorrichtung 52 verbunden. Schließlich ist der ein Signal mit dem Wert L^ liefernde Ausgang der Schaltung 37^ ¹¹¹^t dea dritten liingang 52 der Sujmaiervorrich~

Schaltung 37^ ¹¹¹^t dea dritten liingang 52 tung 52 verbunden. Diese Summiervorrichtung ist so ausgebildet, daß das an ihrem Ausgang 53 erscheinende Signal L den Wert hat;

L = 1 (Iu + L₀ + L₇)

Fig. 11 stellt eine Schaltung zur Messung des Widerstands R dar, welche sich von der in ü'ig. 9 dargestellten Schaltung dadurch unterscheidet, daß die verschiedenen IJessungen nicht gleichzeitig, sondern nacheinander vorgenommen werden. Die in Fig. 11 dargestellte Schaltung enthält daher nur eine einzige Schaltung 36. zur Bestimmung des V/ertes Rc Wie bei der in JJ'ig. 9 dargestellten Schaltung enthält die in Fig.' 11 dargestellte Schaltung drei Filterpaare 3\t 35tf 3^» 35t- und 34_&, 35_&. Die Bandbreiten dieser Filter entsprechen z.B. den Bandbreiten der Filterpaare 34a, 35a bzw. 3%» 35b bzw.. 34£, 35£·

Die Ausgänge der Spannungsfilter 3\i 3²^ ^υηά 34₆ sind mit den aufeinanderfolgenden Eingängen 5^₁, 5^₂ und

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: - 19 - ο 17^/f 75 B )

; y\-y einer Multiplexiersehaltung 54- verbunden. Ebenso sind die ' j Ausguu^ der Sti-oiaf liter 35_it, 35^ iuid 35 ₆ mit den aufe inander-

folgenden Eingängen 55^, 55₂ und 55* einer'zweiten, wie die ; ,Schaltung 54- ausgebildeten Multiplexierschaltung 55 verbunden. • Die Multiplexierschaltungen 54· und 55 sind so

I ausgebildet, dap sie an ihren Ausgängen nur das an einem be-I stiianten Eingang auftretende Signal liefern. Ein (nickt darge-1 steiltor) Zeitgeber ermöglicht, ein Arbeitsspiel so vorzunehmen, j daß das an dem Ausgang der Multiplexierschaltung auftretende Signal periodisch so gewechselt wird, daß nacheinander die an die verschiedenen Eingänge dieser Schaltung angelegten Signale ' an diesen Ausgang erscheinen.

j Dei? Mittelwert der von der Schaltung 5&, gelie-.

■ ferten Signale nit dem Wert R erscheint an dem Ausgang eines Tiefpasses 60.

Es kann natürlich auch eine Ausführungsabwandlung ! der in Fig. 10 dargestellten Schaltung vorgesehen werden, wel-I ehe der in Fig. 11 dargestellten entspricht. j Fig· 12 und 13 zeigen je eine Ausführungsform

I einer Tiefpassfilterzelle ;54- oder 35» wobei jedes Filter· zwei '· dieser Zellen aufweist. j

\ Der in Fig. 12 dargestellte Tiefpaß enthält zwei j

! Operationsverstärker 61 und 62. Ebenso enthält der in Fig. 13 , j dargestellte Tiefpaß zwei Operationsverstärker 61a und 62a. ' J Die in Fig. 12 und 13 dargestellten Schaltungen sind an sich j j bekannt· ι

I Diese Tiefpässe sind zweckmässig so ausgeführt,

ί daß ihr Gütekoeffizient in der Nähe der Ordnung der zu filternden öberwellenfrequenz liegt. Die Phasenverschiebung und die Verstärkung derartiger Filter ändern sich dann wenig in Funktion der Frequenz.

Fig. 14 zeigt eine Ausfuhrungsform des Tiefpasses 60 (Fig. 11) mit einem Operationsverstärker 63.

In einer besonderen Ausführungsform der in Fig. 11 dargestellten Schaltung haben die Tiefpässe 4-0^ und 4-1^ (zur Bildung der Hittelwerte) eine Grenzfrequenz von 10 Hz, die Multiplexierschaltungen 54- und 55 haben eine Folgefrequenz von 0,5 Hz, und der Tiefpaß 60 hat eine in der Nähe von 0,1 Hz liegende Grensfrequenz.

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- 20 ■ 017': ΊΖ Β

Pig. 15 2eigt eine Schaltung zur Eichung eines
Impedanzmessers ¹V oder 5 im. Laboratorium. Die Impedanzmesser 4 i und 5 können nämlich einphasig arbeiten und geeicht werden.-

Bei diesem Beispiel einer Schaltung zur Eichung
von Impedanzmessern ist ein Generator 65 zur Erzeugung; von i Oberwellenfrequenzen vorgesehen, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Verstärkers 66 großer Leistung (z.B. 2000 W) verbunden : ist. Die Ausgänge dieses Verstärkers sind mit den Klemmen einer Eichimpedanz 67 und eines· in Reihe geschalteten Nebenschlusses '■ 68 verbunden, wobei der gemeinsame Punkt der Elemente 67 und ! 68 bei dem dargestellten Beispiel Körperschluß hat. In dieser I Schaltung ist der Leiter 68a mit dem Strome ingang des Impedanzmessers und der Leiter 67a mit dem Spannungseingang desselben
verbunden. j

Obwohl in den obigen Ausführungen nur die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäsj sen Verfahrens auf die Messung der Impedanzen an einem ge gebe- ^; nen Punkt eines Netzes im Dauerbetrieb bei wenigstens einer· j j Oberwellenfrequenz in Betracht gezogen war, ist es wohlverstanden, daß dieses Verfahren und diese Vorrichtung auch zur Messung der Impedanzen im Übergangszustand benutzt v/erden können.
Diese Übergangszustände können z.B. durch die Einschaltung ; eines (nicht dargestellten) Kondensators erhalten werden. : Da daß Übergangszustände im allgemeinen eine verhältnismäßig kurze Dauer haben, kann man zur Vornahme dieser
Messungen die in diesem Übergangs zu stand erhaltenen Ströme und
Spannungen ζ.ΰ. auf einem magnetischen träger registrieren.
Zur Wiederholung der Messung kann man den so registrierten
Vorgang zyklisch wiedergeben, um einen periodischen Vorgang zu ^: bilden.

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Claims (1)

1. - 21 - ' 017'ί 75 3 ί

   PATE NiDA N SPRÜCHE !

   Λ J Verfahren zur Messung der impedanzen an einem ' gegebenen Punkt eines Netzes zur Verteilung elektrischer Ener- ' J gie mit elektrischen Strömen mit einer bestimmten Frequenz f ^; ; bei v/enigstens einer Ob er Wellenfrequenz, deren Ordnung kleiner ! als 50 ist, dadurch gekennzeichnet, daß man an dem gegebenen Punkt des Netzes eine Filterung mit einem kontinuierlichen Band vornimmt, welches nur zwei aufeinanderfolgende Oberwellenfrequenzen enthält, und daß man die spannung ν und die Stromstärke i des gefilterten Signals misst, v/obei die elektrische Energie von dem in der üblichen 'weise gespeisten Hetz geliefert wird, wobei wenigstens ein passiver, nicht linearer Empfänger von dem Netz an dem gegebenen Punkt gespeist wird.

   2. Verfahren zur Messung der Impedanzen an einem

   * gegebenen Punkt eines iietzes zur- Verteilung elektrischer Energie mit elektrischen Strömen mit einer bestimmten Frequenz f bei wenigstens einer Oberwellenfrequenz, deren Ordnung kleiner als ;

   , JO ist, dadurch gekennzeichnet, daß man an diesem gegebenen Punkt des Netzes eine Filterung mit einem kontinuierlichen Band vor- :

   ; nimmt, welches nur drei aufeinanderfolgende Oberwellenfrequenzen· enthält, und daß man die Spannung ν und die Stromstärke i des :

   . gefilterten Signals mißt, wobei die elektrische Energie von dem in der üblichen Weise gespeisten Netz geliefert wird, wobei we- ; nigstens ein passiver, nicht linearer Empfänger von dem Netz an dem gegebenen Punkt gespeist wird· ;

   *>· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- j kennzeichnet, daß man für die Messung der Impedanz durch zwei :

   ! getrennte Messungen e^nen Widerstand R und eine in Reihe ge- ;

   ! schaltete algebraische Induktanz L bestimmt.(Fig.2). \

   \ 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- :

   ! zeichnet, daß der Widerstand mittels der folgenden Formel bestimmt wirds

   worin ν und i die Spannung bzw. die Stromstärke zu jedem Zeit-• punkt an dem gegebenen Punkt des Netzes darstellen, v/obei das Symbol < a > den Mittelwert der Größe a während einer großen ? ganzen Zahl von Perioden der Grundwelle darstellt. i

   5·__ Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge-

   509882/03Ί β

   C £.

   kennzeichnet, daß die algebraische Induktanz mittels der fo.i r den Formel bsstimmt wird:

   worin τ und i die Werte der Spannung bzw. der Stromstärke zu jedem Zeitpunkt an dem gegebenen Punkt des Hetzen darstellen, wobei das Syabol < a> den Mittelwert der Größe a während einer großen Zahl von Perioden der Grundwelle darstellt.

   6. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, oder nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bestiaaung 'des Widerstands durch Filterung oder Verstärkung bei jeder Oberwelle den Werten der Stromstärke und der Spannung einen Koeffizienten zuerteilt, welcher umso größer ist, je höher die Ordnung der Oberwelle ist. ;

   7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bestimmung des Widerstands wenigstens zwei getrennte Messungen des Widerstands vornimmt, wobei die gesaraten Koeffizienten verschiedene Werte für diese getrennten Messungen haben, wobei der gewählte Wert dieses Widerstands ein MitteD.-wert zwischen den Ergebnissen dieser getrennten Messungen ist. 8. Verfahren nach Anspruch 1 und 3 oder nach Anspruch 2 und J oder nach Anspruch 6 oder 7_f dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bestimmung der algebraischen Induktanz wenigstens zwei getrennte Messungen derselben vornimmt, wobei bei jß— der Oberwelle durch Filterung oder Verstärkung den Werten der Stromstärke und der Spannung Koeffizienten zugeordnet werden,, wobei die gesamten Seffizienten zwischen den getrennten LIes~ sungen unterscheidbar sind, wobei die Mittelwerte der jeder Größe zugeordneten Koeffizienten entweder bei beliebiger Ordnung der Oberwelle alle praktisch gleich sind, oder mit der Ordnung etwas zuneimen, wobei der gewählte Wert der Induktanz ein Mittelwert zwischen den Ergebnissen dieser getrennten Messungen

   9· Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Messungen gleichseitig vorgenommen werden.

   10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Messungen nacheinander vorge-

   ~ "* - 25 - 0194-" 7^Γ> Β

   wer den.

   11. Verfahren nach einem der· Ansprüche 1 bis 10 /,up I.:cGsang der Mit- und Gegenimpedanzen eines Drehstromnetzes rin einem gegebenen Punkt bei wenigstens e-iner Ober Wellenfrequenz, bei welchem die Mit- und Gegenimpedanzen bei dieser Oberwellenfrequenz gleich sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung ν und der Strom i durch die folgenden Formeln bestimmt sind:

   ν = ^ (2V₁ - v₂ - V₅) und

   i = i Ca₁ - I₂ - I₃)

   worin v._t v_? und v^ die Ergebnisse der Messungen des Wertes der ,Spannung in jeder Phase des DrehstroEirietzes und i^, i~ und JU die Ergebnisse der Messungen der Stromstärke in jeder Phase des DrehStromnetzes sind.

   12. Verfahren nach Anspruch 11, um außerdem die homopolare Impedanz des Drehstromnetses an dem gegebenen Punkt 7.U messen, dadurch gekennzeichnet, daß man für diese Uessung die homopolare spannung Vv und die homopolare Stromstärke I^ bestimmt.

   1$. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch. 4, gekennzeichnet durch:

   - ein erstes und ein zweites Eingangsfilter (34 bzw. 35), wobei der Eingang (32)des ersten Filters ein für die Spannung an dem gegebenen Punkt des Netzes kennzeichnendes Signal und der Eingang (33) des zweiten Filters ein für die Stromstärke an dem gleichen gegebenen Punkt des Netzes kennzeiehnendes Signal empfangen kann;

   - eine erste und eine zweite 'Multiplizierschaltung (38 bzw. 39) mit je zwei Eingängen, wobei der erste Eingang (j58^ der ersten Multiplizier schaltung (38) mit dein Ausgang des. ersten Filters (34) und der zweite Eingang (38₂) ^dieser ersten Multiplizier schaltung mit dem Ausgang des zweiten Filters verbunden ist, wobei die beiden Eingänge (39^* 39₂) ^der zveiten Multiplizierschaltung (39) mit dem Ausgang des zweiten Filters (35) verbunden sind;

   - eine erste und eine zweite Schaltung (40 bzw. 41) zur Bildung von Mittelwerten, deren jede einen Tiefpaß enthält, wobei der Eingang einer jeden dieser Schaltungen mit dem

   50988 20

   j betreffenden Ausgang der Lultiplizierschaltungsn (58, 39) verj bunde n ist, und

   ί - eine Steuerschaltung (42), deren Zählereingany

   j mit den Ausgang der ersten Schaltung zur Bildung von Mittel .v/erten und deren Kennereingang mit dem Ausgang der zweiten Schaltung zur Bildung von Mitte.lv/erten verbunden ist.

   14. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch:

   - ein erstes und ein zv^ites Filter (34 bzw. 35), wobei der Eingang (32, 33) eines jeden Filters ein für die Spannung des Netzes bzw. für die Stromstärke in demselben an den gegebenen Punkt kennzeichnendes Signal empfangen kann;

   - eine Differenzierschaltung (43), deren Eingang mit dem Ausgang des zweiten Filters (35) verbunden ist;

   - eine erste und eine zweite Multiplizierschaltung (44· bzw. 45) mit swei Eingängen, wobei der erste Eingang der ersten Multiplizier schaltung (44) mit dem Ausgang des ersten Filters (34) und der zweite Eingang dieser ersten Multiplizierschaltung mit dem Ausgang der Differenzierschaltung (43) verbunden ist, v/obei die beiden Eingänge der zweiten Multiplizier~ schaltung (45) mit dem Ausgang der Differenzierschaltung verbunden sJnd;

   - eine erste und eine zweite Schaltung (46 bzw. 47) zur Bildung von Mittelwerten mit je einem Tiefpaß, wobei die Eingänge dieser Schaltungen mit dem Ausgang der ersten bzw. der zweiten Multiplizierschaltung verbunden sind, und

   - eine Teilerschaltung (48), deren Zählereingang (48.) mit dem Ausgang der ersten Schaltung zur Bildung von Mittelwerten und deren !Tennereingang (48₂) mit dem Ausgang der zweiten Schaltung zur Bildung von IJittelwerten verbunden ist.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Multiplizierschaltung (38, 39) den Typ mit vier Quadranten haben, und daß die Teilerschaltung (42) den Typ mit zwei Quadranten hat.

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