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Verfahren zur direkten Messung des Selbstinduktionskoeffizienten,
der gegenseitigen Induktion, der Permeabilität, sowie der Kapazität. Die Messung
bzw. Bestimmung des Selbstinduktionskoeffizienten, der gegenseitigen Induktion usw.
beruhte bislang auf der Messung des magnetischen Kraftlinienfeldes einerseits, wozu
aber umfangreiche Laboratoriumsanlagen bzw. -einrichtungen erforderlich waren, oder
andererseits auf den elektrischen Resonanzerscheinungen; beide Meßmethoden sind
indirekte und erfordern großen Zeitaufwand.
Die Erfindung gibt ein
Verfahren an, mittels dessen die schnelle und direkte Messung des Selbstinduktionskoeffizienten,
der Kapazität usw. leicht vorzunehmen ist. Der zahlenmäßige Messungswert kann in
der betreffenden Maßeinheit direkt durch den Ausschlag des Meßinstrumentes ermittelt
werden. Die Arbeitsweise des letzteren ist äußerst einfach und analog der des allgemein
bekannten Ohmmeters.
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Das Messungsverfahren besteht erfindungsgemäß hauptsächlich darin,
daß der eine Selbstinduktionsspule durchlaufende Wechselstrom, mit erhöhter Frequenz
erzeugt, in einer besonderen, eigens hierzu vorgesehenen Stromerzeugungsanlage mit
Hilfe eines Kommutators gleichgerichtet wird und der zufolge des Durchganges des
Wechselstromes an den Klemmen der Selbstinduktionsspule herrschende Spannungsunterschied
festgestellt ist. Alsdann mißt man den Mittelwert des Spannungsunterschiedes des
Gleichstromes unter Verwendung eines gewöhnlichen Zeigerinstrumentes, beispielsweise
eines Millivoltmeters. Dieser gemessene Wert ist proportional der zu bestimmenden
Selbstinduktion. Nach vorheriger einmaliger Bestimmung der Proportionalitätsziffer
kann ohne weiteres die Auftragung der Teilstriche, selbstverständlich in Henry-Maßeinheiten,
auf das Zifferblatt des Millivoltmeters erfolgen. Am Ausschlag desselben kann man
dann sofort die zu messende Größe ablesen.
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Dasselbe Messungsverfahren läßt sich bei einigen kleinen Umänderungen
auch zum Messen der Kapazität anwenden. Die erforderliche Einrichtung umfaßt im
wesentlichen einen Wechselstromerzeuger, einen synchron laufenden, zweckmäßig auf
derselben Welle des Wechselstromerzeugers angeordneten Gleichrichter und ein Gleichstrommeßinstrument
sowie mehrere Einzelheiten, über welche die Beschreibung alles Nähere angibt. Auf
der Zeichnung ist Abb. i eine schematische Apparatezusammenstellung bzw. deren Schaltung
zur Messung des Selbstinduktionskoeffizienten, Abb. 2 ist ein Schaltschema zur Messung
der Kapazität, Abb.3 ist ein abgeändertes Schaltschema, wodurch eine von der Frequenz
des Wechselstromes unabhängige Anzeige erzielt wird.
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Die Einrichtung besteht aus einem von Hand angetriebenen Wechselstromerzeuger
i, der einen Strom von äußerst hoher Frequenz liefert, .einem mit dem Wechselstromerzeuger
i synchron laufenden Gleichrichter 2, der auf derselben Welle des Wechselstromerzeugers
sitzt, und einem auf der Zeichnung nu: schematisch angedeuteten Gleichstromspannungsmesser.
Der Gleichrichter 2 besteht aus einem zweiteiligen, durch die Lamellen d. und 5
gebildeten Kollektor. Die Isolation der Lamellen 4. und 5 erfolgt durch die Isolationseinlage:
6. Auf beiden Lamellen schleifen zwei Strombürsten. Die Bürsten 7 und 8 haben das
Potential des gleichzurichtenden Wechselstromes, der als gleichgerichteter Strom
von den Bürsten 9 und io wieder abgenommen wird.
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Die vorstehend beschriebene Anordnung wird entsprechend, ob Selbstinduktion
oder Kapazität zu messen ist, geschaltet.
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Die in Abb. i dargestellte Schaltung ist für Selbstinduktionsmessungen
bestimmt. Einige unveränderliche Selbstinduktionsspulen bilden die Hauptbestandteile
der Meßeinrichtung. Die Schaltung ist folgendermaßen: Der im Wechselstromerzeuger
i erzeugte Strom wird von den auf derselben Welle des Stromerzeugers angeordneten
Bürsten i i, i i abgenommen und durchläuft zun='°chst die feste Selbstinduktion
i2, alsdann, je nachdem wie der Schalter 15 eingestellt ist, die in Serie geschaltete
und zu messende Selbstinduktion 13 oder die geeichte SelbstinduktiOn 14.
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Der auf diese Weise an den Klemmen der zu messenden Selbstinduktion
13 oder an den Klemmen der geeichten Selbstinduktion i-. entstehende Spannungsunterschied
überträgt sich auf die Schleifringe d. und 5 des Gleichrichters. Vor dem Gleichrichter
ist noch eine Selbstinduktion 16 in dem Wechselstromkreis eingeschaltet. Die Gleichstromspannung
wird von den Gleitbürsten 9 und io abgenommen und über einen in Serie geschalteten
Widerstand 17 an ein Voltmeter 3 gelegt.
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Indem man entsprechende Selbstinduktionsspulen i2 und 16 und einen
ebenso entsprechenden Widerstand 17 verwendet und unter gleichzeitiger Beachtung
der richtigen Einstellung der Strombürsten am Gleichrichter 2, erhält man Messungen,
die zufolge der Geschwindigkeit des Stromerzeugers um ganz weniges differieren können
und in gewissen Grenzen vom Ohmschen Widerstand der zu messenden Selbstinduktion
13 unabhängig, dem Selbstinduktionswerte der Spule aber proportional sind.
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Durch vorläufige Abstimmung, dadurch herbeigeführt, daß man die geeichte
Selbstinduktion 1q. durch die zu messende Selbstinduktion 13 ersetzt, wird die dem
Wechselstromerzeuger zu erteilende Geschwindigkeit festgestellt. Dadurch läßt sich
die Proportionalitätsziffer feststellen, so daß nunmehr die Eichung des Voltmeters
3 vorgenommen werden kann. Die Maßgrößen. werden in Henry-Einheiten aufgetragen.
Die
vorstehend beschriebene Anordnung ist nur als Erläuterungsbeispiel des Erfindungsgedankens
gegeben und können ebenso auch andere Schaltungen vorgenommen werden, bei denen
das grundlegende Prinzipium vorherrscht, nämlich das, einen Wechselstromerzeuger
synchron mit einem Gleichrichter zu schalten und den mittleren Spannungsunterschied
hinter dem Gleichrichter mittels eines Voltmeters zu messen: Unter Umständen könnte
man die Selbstinduktion 1b wegfallen lassen, die zu messende Selbstinduktion 13
itn Nebenschluß an eine Kapazität anlegen, evtl. auch den Widerstand i j aus der
Schaltung herausnehmen und die Selbstinduktion 12- durch einen einfachen Widerstand
ersetzen usw.
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Im übrigen kann die Einrichtung dadurch, daß man die Selbstinduktionen
entsprechend durch Kapazitäten ersetzt, auch zum Messen der letzteren Verwendung
finden. In Abb. 2 ist für diesen Fall (las Schaltungsschema angegeben: In diesem
halle wird in den Außenstromkreis des Wechselstromerzeugers i eine Kapazität 18
bekannter Größe gelegt und die zu messende Kapazität ig in Serie eingeschaltet.
Der Wert der bekannten Kapazität 18 ist mit Bezug auf die zu messende Kapazität
sehr groß. Der in den Außenstromkreis fließende Strom kann praktisch als nur durch
den Wert der zu messenden I,7apazit-t bestimmt betrachtet werden.
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Es folgt daraus, daß der an den Anschlußstellen der Kapazität 18 herrschende
Spannungsunterschied nach erfolgter Gleichrichtung des Stromes am Voltmeter 3 einen
Ausschlag verursacht, der proportional der zu anessenden Kapazität ic) ist. Es genügt
nunmehr, (las Zeigerblatt in der betreffenden elektrischen Maßeinheit (Farad) einzuteilen,
uni am Meßinstruinent frei die unmittelbare :@blesttng vornehmen zu ki`)nnen.
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Genau wie vorher bestimmt man die Proportionalitätszahl durch vorläufige
Abstiminung, indem man die zu messende Kapazität mit der geeichten Kapazität vertauscht.
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Die vorstehend beschriebene, zur Kapazit:itsinessung dienende Anordnung
besitzt insbesondere noch den Vorteil, den Einfluß des Widerstandes 2o auf die zu
messende Kapazität auszuschalten. Die Stromkomponente des Widerstandes 2o eilt nämlich
der Stromkomponente der Kapazität um go° nach, so daß man es durch richtige Einstellung
des Gleichrichters erreichen .kann, nur diese der Kapazität entsprechende Str onikomponente
gleichzurichten.
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Unter Beibehaltung des durch die Erfindung gegebenen grundlegenden
Gedankens können an der Einrichtung zur Kapazitätsmessung an und für sich noch die
verschiedensten Änderungen getroffen werden. Z. B. kann zur Messung sehr kleiner
Kapazitäten die Kapazität 18 weggelassen und anstatt des Voltineters 3 ein
kochempfindliches ' Milliarnpereineter benutzt werden.
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Nach dem in Abb.3 wiedergegebenen Schaltschema ist die zu messende
Kapazität i9 sowie ein Widerstand 2r in Serie in den Außenstromkreis des Wechselstromerzeugers
eingeschaltet. Die Klemmenspannung der Kapazität i g wird über einen in Serie geschalteten
Widerstand z2 auf den Gleichrichter 2 übertragen. Die Größe des Widerstandes 21
wird so gewählt, daß die Reaktanz der Kapazität nicht berücksichtigt zu werden braucht
lind (laß bei richtiger Einstellung des Gleichrichters die Anzeige unabhängig von
der Frequen7 erfolgt.
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Die Einrichtung kann ebensowohl zur Messung der gegenseitigen Induktion,
des Kraftlinienschlusses, der Permeabilität usw. verwendet werden.