DE411592C

DE411592C - Procedure for compensation in alternating current circuits

Info

Publication number: DE411592C
Application number: DES64973D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dieter Albrecht
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1924-02-03
Filing date: 1924-02-03
Publication date: 1925-04-11

Description

Verfahren zur Kompensierung in Wechselstromkreisen. Messung oder Abgleichung nach der Kompensationsmethode begegnen bei der Anwendung in Wechselstromkreisen der Schwierigkeit, daß der Phasenunterschied der beiden zu vergleichenden Größen störend wirkt. In den verschiedenen- Schaltungen, die für Wechselstromkompensation angegeben sind, ist daher immer eine Kompensation der Phase für sich allein vor der Kompensation der zu prüfenden Größen vorgesehen. Die zweimalige Kompensation bedeutet nicht nur eine Vergrößerung des erforderlichen Apparatesatzes, sondern besonders auch einen erhöhten Arbeitsaufwand.Procedure for compensation in AC circuits. Measurement or adjustment using the compensation method when used in alternating current circuits the difficulty that the phase difference between the two quantities to be compared is disturbing. In the various circuits used for AC compensation are specified, there is therefore always a compensation of the phase for itself the compensation of the variables to be checked. The double compensation means not only an increase in the required equipment, but especially an increased workload.

Durch die Erfindung wird es ermöglicht, das «richtige Kompensationsverfahren in Wechselstromkreisen mit einer einzigen Einstellung durchzuführen. Der Einfluß der Phasenverschiebung der beiden Vergleichsgrößen gegeneinander wird dadurch ausgemerzt, daß als Anzeigegerät ein solches nach Art der Leistungsmesser benutzt wird, in dem die geometrische Differenz der Vergleichsgrößen, deren arithmetische Differenn = o werden soll, auf die geometrische Summe wirkt. Die Erfindung benutzt dabei den Umstand, daß, wenn die Größen zweier Ströme gleich sind, wenn also die aritlinietische Dirferenz der Ströme - o ist, die hase.iverschiebung der geometrischen Differen, gegen aie geometrische Summe 9o' beträgt, die Wirkung der geometrischen Differenz auf die geometrische Summe in einem Gerät nach Art eines Leistungszeigers also= o ist. Die Abb. i zeigt die Phasenverschiebung der geometrischen Summe J,. -j-- J, und der geometrischen Differenz h - J2 mit einer Phaseilverschiebung von 9u° bei der Annahme, daß J,. und J2 gleich gro,a sind. Es wird also, wie gewünscht, sobald die Größen der zu vergleichenden Ströme oder Spannungen gleich sind, das Meßgerät auf o stehen, obwohl es unter dem Einüuß der im allgemeinen nicht verschwindenden geometrischen Differenz der Vergleichsgrößen steht. Die Worte »geometrische Summe« und »Differenz« bedeuten im vorstehenden natürlich nur, daß bei der einen Zusammensetzung der beiden Größen die Richtung von einer derselben umgekehrt sein soll als bei der anderen; denn es ist ja von vornherein beliebig, in welchem Sinne man einen gegebenen Wechselstrom rechnen und ob man demnach die Resultierende zweier Ströme als ihre Summe oder Differenz bezeichnen will.The invention makes it possible to use the “correct compensation method to be carried out in AC circuits with a single setting. The influence the phase shift of the two comparative variables against each other is eliminated, that such a type of power meter is used as a display device in which the geometric difference of the comparison quantities, their arithmetic differences = o should act on the geometric sum. The invention uses the The fact that if the magnitudes of two currents are equal, then if the arithmetic Direct reference of the currents - o is, the hase shift of the geometrical differences, against the geometric sum is 90 ', the effect of the geometric difference on the geometric sum in a device like a power vector so = o is. Fig. I shows the phase shift of the geometric sum J ,. -j-- J, and the geometric difference h - J2 with a phase shift of 9u ° assuming that J ,. and J2 are the same size, a. So, as requested, as soon as the magnitudes of the currents or voltages to be compared are equal, that Meter stand on o, although it is under the influence of in general not vanishing geometric difference of the comparison values. The words "geometric sum" and "difference" in the foregoing mean, of course, only that in the case of one composition of the two quantities the direction of one of them should be reversed than that of the others; for it is arbitrary from the outset in which sense one is given a Calculate alternating current and, accordingly, whether one considers the resultant of two currents as theirs Want to denote sum or difference.

Als Meßgerät kann grundsätzlich jede der Leistungsmessung dienende Art von Wechselstromgeräten benutzt werden. In erster Linie kommen dynamometrische Geräte ohne und mit Eisen in Frage, doch sind andere Leistungsmesser, darunter auch elektrometrische, nicht ausgeschlossen. Es kann dabei, je nach Art der Schaltung, auch angebracht sein, Meßwandler zu verwenden, um die Vergleichsgrößen in dem einen oder anderen Sinne zusammenzusetzen. Die in den Meßgeräten vorhandenen Phasenverschiebungen zwischen einem Strom und der ihn erzeugenden Spannung einerseits oder zwischen einem Feld und dom ihn erzeugenden Strom andererseits sind in vielen Geräten praktisch zu vernachlässigen, können aber auch erforderlichenfalls mit bekannten Mitteln ausgeglichen werden, so daß der Zweck der Erfindung, die Einstellung der Phase bei der Einzelmessung zu vermeiden, völlig gewahrt bleibt. Der Einfluß der Phasenverschiebung zwischen den beiden Vergleichsgrößen auf die Empfindlichkeit der Anzeige ist nur ein geringer. Am ungünstigsten ist eine Phasenverschiebung von 9o°. Denkt man sich bei dieser Verschiebung von den beiden zunächst gleichgedachten Vergleichsströmen oder -spannungen den Betrag der einen ein wenig verändert, so erkennt man, daß zur Anzeige im Instrument eine Komponente dieser Änderung kommt, dal3 deren Größe dLs i : y 2fache = 0, 207fache der ganzen Änderung ist.In principle, any measuring device used to measure power can be used as a measuring device Type of AC devices are used. First and foremost come dynamometric Devices with and without iron are in question, but other power meters are among them electrometric, not excluded. It can, depending on the type of circuit, It may also be appropriate to use transducers to measure the comparative quantities in the one or put together other senses. The phase shifts present in the measuring devices between a current and the voltage generating it on the one hand or between a Field and dome generating electricity, on the other hand, are useful in many devices negligible, but can also be compensated with known means if necessary so that the purpose of the invention is to adjust the phase in the single measurement to avoid being completely preserved. The influence of the phase shift between of the two comparison variables on the sensitivity of the display is only a small one. The worst case is a phase shift of 90 °. If you think about this Shift in the two comparative currents or voltages, which were initially thought of as the same the amount of one changes a little, so you can see that the display in the instrument a component of this change comes, since its size dLs i: y 2-fold = 0, 207-fold the whole change is.

Die Aob. 2 bis q. zeigen Ausführungsoeisp.eie von achaltungen gemäß der Erfindung, bei denen als hnzeigegerät ein Dynamometer angenommen ist.The Aob. 2 to q. show execution oes.eie of connections according to of the invention, in which a dynamometer is assumed as the indicating device.

Abb. 2 zeigt das Schema einer Strommessung durch Kompensation gemäß der Erfindung. Der bekannte regelgare Strom J, wird den Klemmen 1, 2 entnommen, der unbekannte zu messende J2 den Klemmen i i, 12. Die Stärke des regelbaren bekannten Stromes wird angegeben durch den Stromzeiger 3, der zur Regelung dienende Widerstand ist mit q. bezeichnet. Das Dynamometer enthält unter sich gleiche Feldspulen 5 und 15, deren jede von einem der beiden Vergleichsströme in demselben Sinne durchnossen wird, so daß das Feld von der Summe beider Ströme erregt wird. In dem Felde ist beweglich eine Doppelspule angeordnet, deren beide Hälften 6 und 16 von den Vergleichsströmen in entgegengesetzter Richtung durchflossen werden, so daß die Doppelspule wirkt wie eine einzige Spule, die von der Differenz beider Ströme durchflossen wird. In der Abb. 2 hängen die beiden Stromkreise in der als widerstandslos anzunehmenden Verbindungsleitung 7, die zu einem gemeinsamen Pol der beiden Spulen 6 und 16 führt, zusammen. Die Wirkung bleibt dabei dieselbe, als ob die beiden Stromkreise getrennt wären.Fig. 2 shows the scheme of a current measurement by compensation according to the invention. The well-known regular current J, is taken from terminals 1, 2, the unknown to be measured J2 to terminals i i, 12. The strength of the controllable known The current is indicated by the current pointer 3, the resistor used for regulation is with q. designated. The dynamometer contains field coils 5 and 5 which are the same among themselves 15, each of which was soaked through by one of the two comparative currents in the same sense so that the field is excited by the sum of both currents. In the field is movably arranged a double coil, whose two halves 6 and 16 of the comparison currents flow in the opposite direction so that the double coil acts like a single coil through which the difference between the two currents flows. In In Fig. 2, the two circuits depend on the one that can be assumed to have no resistance Connection line 7, which leads to a common pole of the two coils 6 and 16, together. The effect remains the same as if the two circuits were separated would be.

In Abb. 3 ist eine Spannungskompensation dargestellt. An den Klemmen i und 2 liegt eine bekannte Spannung, deren Größe durch den Spannungsmesser 3 angegeben wird. An diese angeschlossen ist ein Spannungsteiler q.. Zwsichen dem einen Pol q.' desselben und dem beweglichen Kontakt q." ist die eine Feldspule eines dynamometrischen Gerätes angeschlossen, während die andere Feldspule 15' an der zu messenden Spannung liegt, die zwischen den Klemmen i i und 12 herrscht. Im Feld ist eine bewegliche Spule 6 angeordnet, die von einem Strom durchflossen wird, der der Differenz der beiden Vergleichsspannungen entspricht. Um diese zu gewinnen, ist der eine Pol des Spannungsteilers, nämlich q.', mit dem einen der Pole, zwischen denen die Prüfspannung herrscht, durch die Leitung 7 kurzgeschlossen, und die Spule 6 ist zwischen den Gleitkontakt 4" und den anderen Pol i i der Prüfspannung gelegt. In gleicher Weise, wie eine Spannung durch Kompensation gemessen wird, kann bekannterweise auch ein Strom gemessen werden, indem man zur Messung den Spannungsabfall benutzt, den der Prüfstrom in einem bekannten Widerstande hervorruft.In Fig. 3 a voltage compensation is shown. A known voltage is applied to terminals i and 2, the magnitude of which is indicated by the voltmeter 3. Connected to this is a voltage divider q .. Between the one pole q. ' thereof, and the movable contact q. "is a field coil connected to a dynamometric device, while the other field coil" is 15 on the voltage to be measured, the ii between the clamps and 12 prevails. In the field, a moving coil 6 is arranged, which by a current is passed through which corresponds to the difference between the two comparison voltages. In order to obtain this, one pole of the voltage divider, namely q Coil 6 is placed between the sliding contact 4 ″ and the other pole ii of the test voltage. In the same way as a voltage is measured by compensation, it is known that a current can also be measured by using the voltage drop that the test current causes in a known resistor for measurement.

Mit den Kompensationsschaltungen eng verwandt ist ein großer Teil der o-Schaltungen, bei denen das Meßgerät in einer bjueiverbindung zwischen zwei Stromzweigen i@egz, wie z. 13. in einer Wheatstoneschen bruche. ivtan kann sagen, daß bei der Brückeneinstellung der Spannungsabfall in dem einen Zweige gegen den am gleichen Batteriepol liegenden kompensiert wird.A large part is closely related to the compensation circuits the o-circuits, in which the measuring device is in a bjueiver connection between two Current branches i @ egz, such as 13. Fractions in a Wheatstone ash. ivtan can say that in the bridge setting the voltage drop in one branch against the at the same battery pole is compensated.

Die Abb. 4 zeigt die Anwendung des Kompensationsverfahrens gemäß der Erfindung auf eine bekannte brückenähnliche Anordnung (Patent 349099), die zur Messung von .brdungs- und Ausbreitungswiderständen dient. von dem Induktor i wird ein Strom J,. durch die Primärwicklung a eines Stromwandlers über den Prüfwiderstand, in diesem Falle den Ausbreitungswiderstand einer Erdplatte 3 und zurück durch die Hilfserde 4 geschickt. An die Sekundärspule 5 des Stromwandlers ist ein Widerstand 6 angeschlossen mit einem Gleitkontakt 7 zur Abnahme einer regelbaren Spannung zwischen dem Gleitkontakt und dem einen Ende 8 des Widerstandes 6, das mit der Erdplatte kurzgeschlossen ist. Der Schleifkontakt 7 ist über das Anzeigegerät 9 mit einer in den Erdboden gesteckten Sonde io verbunden, und es soll der Schleifkontakt soweit verschoben werden; daß die Spannung zwischen den Punkten 8 und 7 gleich der zwischen den Punkten 3 und io ist, daß also das Anzeigegerät den Strom o zeigt. Diese Absicht war bisher nicht völlig ausführbar, wenn man als Anzeigegerät ein empfindliches ZV echselstromgerät in gebräuchlicher Weise, Telephon oder V ibrationsgalvanometer, von denen praktisch in dem vorliegenden Falle nur das erstere in Frage kommt, verwendete. Dies rührt daher, daß infolge des Phasenfehlers des Stromwandlers die Spannung zwischen den Punkten 8 und 7 nicht genau phasengleich ist mit der zwischen den Punkten 3 und io. Gemäß der Erfindung wird als Anzeigegerät ein Gerät nach Art eines Leistungsmessers verwendet, dessen Feld von der Summe der beiden Ströme J, zwischen den Punkten 3 und io und J, zwischen den Punkten 8 und 7 erregt wird. Die bewegliche Spule liegt zwischen dem Gleitkontakt 7 und der Sonde io, also an der Differenz der Spannungen der Widerstände zwischen 8 und 7 und zwischen 3 und io. Da aber diese Widerstände als induktionsfrei angesehen werden können, so ist der Strom in der beweglichen Spule nicht nur der Differenz der Spannungen an den Widerständen, sondern, wenn man im Meßwandler ein Übersetzungsverhältnis i : i voraussetzt, auch der Differenz der Ströme in den beiden Widerständen, also der Differenz von J,. und 1" proportional. Das Anzeigegerät reagiert also gemäß der Erfindung nicht auf die Phasenunterschiede in dem Meßwiderstand 6 und dein Erdungswiderstand, sondern lediglich auf den Unterschied der Größe der Spannungen an diesen Widerständen.Fig. 4 shows the application of the compensation method according to the invention to a known bridge-like arrangement (patent 349099), which is used to measure .bredungs- and propagation resistances. from the inductor i a current J,. sent through the primary winding a of a current transformer via the test resistor, in this case the propagation resistance of an earth plate 3 and back through the auxiliary earth 4. A resistor 6 is connected to the secondary coil 5 of the current transformer with a sliding contact 7 for taking off a controllable voltage between the sliding contact and one end 8 of the resistor 6 which is short-circuited to the earth plate. The sliding contact 7 is connected via the display device 9 to a probe io inserted into the ground, and the sliding contact is to be moved as far as possible; that the voltage between points 8 and 7 is equal to that between points 3 and io, so that the display device shows the current o. Up to now, this intention has not been fully feasible if a sensitive ZV echselstromgerät in the usual manner, telephone or vibration galvanometer, of which only the former is practical in the present case, is used as the display device. This is due to the fact that, due to the phase error of the current transformer, the voltage between points 8 and 7 is not exactly in phase with that between points 3 and io. According to the invention, a power meter type device is used as the display device, the field of which is excited by the sum of the two currents J, between points 3 and io and J, between points 8 and 7. The moving coil lies between the sliding contact 7 and the probe io, that is to say on the difference in the voltages of the resistors between 8 and 7 and between 3 and io. However, since these resistors can be regarded as induction-free, the current in the moving coil is not only the difference between the voltages across the resistors, but also the difference between the currents in the two resistors, assuming a transformation ratio i: i in the transducer , i.e. the difference between J ,. and 1 " proportional. According to the invention, the display device does not react to the phase differences in the measuring resistor 6 and the earth resistance, but only to the difference in the magnitude of the voltages across these resistors.

Die Verwendung eines Leistungszeigers, also eines Meßgerätes mit doppelseitigem Ausschlag, bietet in dieser Schaltung vor der Verwendung des Telephons oder Vibrationsgalvanometers einen weiteren Vorteil. Sobald die Schaltung zusammengebaut ist, ist jedem Regelungssinn ein bestimmter Drehungssinn des Zeigers zugeordnet, so daß man aus der Stellung des Zeigers auf den ersten Blick erkennen kann, in welchem Sinne die Regelung erfolgen muß, während man beim Telephon und Vibrationsgalvanometer die einzuschlagende Richtung erst ausprobieren muß.The use of a power indicator, i.e. a measuring device with a double-sided Rash offers in this circuit before using the telephone or vibratory galvanometer another benefit. As soon as the circuit is assembled, everybody has a sense of regulation a certain direction of rotation of the pointer assigned, so that one out of the position the pointer can see at a glance in which sense the regulation is taking place must, while the direction to be taken with the telephone and vibratory galvanometer first have to try it out.

In der praktischen Ausführung des Gerätes gemäß der Erfindung läßt sich unter Umständen noch insofern eine Vereinfachung herbeiführen, daß das Meßgerät mit anderen Geräten, die die beiden in ihm wirksamen Ströme führen, konstruktiv vereinigt wird.In the practical implementation of the device according to the invention leaves possibly lead to a simplification that the measuring device with other devices that carry the two currents effective in it, constructively is united.

Claims

P: iTENT REQUIREMENTS. i. Method of compensation in alternating current circuits, characterized in that the geometric sum and geometric difference of the two comparison quantities, currents or voltages, to the effect on each other in one Display device to be brought, which with a phase shift of the two sizes of 90 ° indicates the value o, and that a control device on the known comparison variable is set so that the display device points to o. a. Facility to exercise of the method according to claim i, characterized by one for measuring the power a suitable display device for alternating current, namely a dynamometric measuring device, in such a training or with such additional devices that in the Device is the geometric sum and difference of the comparison variables or the sum and Difference proportional quantities can be brought to effect one another, and one known control device for the known comparison variable.