DE432173C

DE432173C - Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Amplitude und Phase einer Wechselspannung durch Kompensation

Info

Publication number: DE432173C
Application number: DEH100207D
Authority: DE
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1925-01-22
Filing date: 1925-01-22
Publication date: 1926-07-29

Description

Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Amplitude und Phase einer Wechselspannung durch Kompensation. Die Bestimmung der Amplitude und Phase einer Wechselspannung durch Kompensation kann bekanntlich in der Weise ausgeführt werden, daß die zu untersuchende Wechselspannung kompensiert wird durch eine in bezug auf Amplitude und Phase veränderliche Kompensationsspannung, welche aus zwei hintereinander geschalteten, um 9o° in der Phase gegeneinander verschobenen Teilspannungen zusammengesetzt ist. Bei der Messung werden die beiden Teilspannungen so lange geändert, bis die zusammengesetzte Spannung die zu prüfende Spannung kompensiert.
Die Erfindung stellt ein auf diesem Prinzip beruhendes Kompensationsineßverfahren dar, welches sich durch beträchtliche nießtechilische Vorteile auszeichnet, die sich bei Aufbau und Handhabung der Meßeinrichtung bemerkbar machen. Die beiden zur Kompensation der zu prüfenden Wechselspannung dienenden Teilspannungen werden erfindungsgemäß dargestellt durch zwei um 9o° in der Phase gegeneinander verschobene und in bezug auf Größe und Richtung einzeln regelbare elektromotorische Kräfte, welche in den beiden voneinander unabhängigen Sekundärspulen zweier zweckmäßig in der Koppelung kontinuierlich veränderlicher Transformatoren induziert werden, deren Primärspulen von zwei voneinander unabhängigen Wechselströmen durchflossen werden, welche dieselbe Frequenz. besitzen wie die zu prüfende Wechselspannung.
Als Transformatoren kann man hierbei mit Vorteil zwei voneinander unabhängige, geeichte Variatoren für gegenseitige Induktion benutzen, «-elche ohne Umpolen der Spulenanschlüsse kontinuierlich veränderbare Teilspannungen positiven und negativen Vorzeichens zwischen Null und dem Höchstwert einzustellen und an entsprechend geeichten Skalen unmittelbar abzulesen gestatten. Besonders geeignet für diesen Zweck sind Drehspulvariatoren für gegenseitige Induktion, welche aus zwei gegeneinander drehbaren Spulen bestehen, wie sie z. B. in der Technik der drahtlosen Telegraphie und Telephonie verwendet werden (»Kugelvariometer«). Es ist dann durch Regulieren der beiden Variatoren in einfachster Weise möglich, ohne Zuhilfenahme von Stromwendern Spannungsvektoren in allen Quadranten zu kompensieren.
Die erforderliche Phasenverschiebung von go° zwischen den beiden an .den Klemmen der Sekundärspulen wirksamenelektromotorischen Kräften kann in an sich bekannterWeise durch Kunstschaltungen (go°-Schaltungen o. dgl.) beliebiger Art eingestellt werden. Auch können die in den Primärspulen fließenden Wechselströme einer Doppelmaschine oder einer Phasenreglervorrichtung entnommen werden.
In manchen Fällen kann man erfindungsge= mäß als Transformatoren die Meßwerke zweier elektrodynamischer Meßgeräte benutzen, deren relativ zueinander verdrehbare Spulen als Primär- und Sekundärspulen dienen, wobei die bei Kompensation wirksamen Teilspannungen an den entsprechend geeichten Skalen der Meßgeräte abgelesen werden. Verwendet man zwei eisengeschlossene elektrodynamische Meßgeräte, so erreicht man, daß die Meßeinrichtung auch von starken elektromagnetischen Fremdfeldern nicht beeinflußt wird. Arbeitet man mit höheren Frequenzen, so kann die Verwendung eisenloser elektroclynamischer Meßgeräte Vorteile bieten.
Für sehr genaue Messungen und bei Messungen mit den Frequenzen der Fernsprechtechnik ist es günstig, eisenfreie Transformatoren (Lufttransformatoren)) zu verwenden, welche natürlich so beschaffen sein müssen, daß weder Wirbelströme noch andere störende Nebenwirkungen auftreten können. Sehr vorteilhaft ist es ferner, zwei möglichst gleichartig beschaffene Lufttransformatoren zu benutzen, in deren Primärspulen zwei um 9o° in der Phase gegeneinander verschobene Ströme gleicher Stromstärke fließen. Man erhält hierdurch besonders einfache Meßmöglichkeiten.
Die Abb. z und 2 zeigen in schematischer Darstellung als Beispiele einige Anwendungen des Erfindungsgegenstandes. Abb. z zeigt als erstes Beispiel eine Meßeinrichtung mit zwei eisenfreien geeichten Drehspulvariatoren T1, Tz, deren Sekundärspulen S, S= rnit einem Wechselstromnullinstrument N (z. B. Vibrationsgalvanometer oder Telephon) in Reihe geschaltet und mit der zu prüfenden Wechselspannung Ex verbunden sind, während ihre Primärspulen P" P, von zwei um go° in der Phase gegeneinander verschobenen Strömen J1, J.2 durchflossen werden, welche dieselbe Frequenz besitzen wie Ex. An den Klemmen der Sekundärspulen wirken bei Stromlosigkeit des Nullinstruments zwei elektromotorische Kräfte E, E2, welche als Teilspannungen zur Kompensation von Ex benutzt werden.
Bezeichnen ui die Kreisfrequenz und ?1l, 772 die nach erfolgter Kompensation abgelesenen Werte der gegenseitigen Induktivität der Drehspulvariatoren, so gelten nach bekannten Gesetzen folgende Beziehungen: Besitzen die Ströme gleiche Stromstärke (J1 - J2 - J), so gilt die folgende einfache Gleichung: Sind die Werte J und c) bei den Messungen konstant, so kann man die beiden Teilspannungen an den Skalen B1, B. der Drehspulvariatoren in bezug auf Größe und Richtung ablesen. Die Ermittlung von Ex kann auf graphischem oder rechnerischem Wege er- ; folgen.
4z In Abb. 2 ist als weiteres Beispiel eine Meßeinrichtung schematisch dargestellt, bei welcher in der beschriebenen Weise als Transformatoren die Meßwerke T1, "T., zweier elektrodynamischer Meßgeräte benutzt werden. Es werden hier zwei eisengeschlossene Leistungsmesser gleicher Art verwendet, deren bewegliche Spulen (Sekundärspulen) Sl, S" mit einem Wechselstromnullinstrument IN (z. B. fremderregtes Elektrodynamometer) in Reihe geschaltet und mit der zu prüfenden Wechselspannung Ex verbunden sind, während ihre festen Spulen (Primärspulen) P1, P. von zwei in der Phase gegeneinander verschobenen Strömen J" J, gleicher Stromstärke durchflossen werden, welche dieselbe Frequenz besitzen wie Ex. Der Phasenwinkel zwischen diesen Strömen wird durch eine Kunstschaltung so eingestellt, daß die an den beweglichen Spulen wirksamen, als Teilspannungen zur Kompensation dienenden elektroniotorischen Kräfte El, E; um 9o° in der Phase gegeneinander verschoben sind. Dies wird in dem durch Abb.2 dargestellten Beispiel dadurch erreicht, daß die eine feste Spule P1 über eine Induktivität L und einen Widerstand W, an die Wechselstromquelle G angeschlossen ist, während der anderen festen Spule P, ein Kondensator C mit Parallelwiderstand TV, vorgeschaltet ist. Die Wechselstromquelle G, an welche das Meßobjekt ebenfalls angeschlossen wird, speist die beiden Stromkreise, deren Phasenverhältnisse durch geeignete Wahl von l-I'" lf'2, Z_ und C so eingestellt werden, daß E, und E. um go° in der Phase gegeneinander verschoben sind. Die Teilspannungen El, E., können an den entsprechend geeichten Skalen B" BZ der Meßgeräte unmittelbar abgelesen werden, worauf die Ermittlung von Ex aus El, E, auf graphischem oder rechnerischem Wege erfolgt.-

Claims

PATENT-ANsPRÜcHE: i. Verfahren zur Bestimmung der Amplitude und Phase einer Wechselspannung durch Kompensation mittels zweier hintereinander geschalteter, um go° in der Phase gegeneinander verschobener Teilspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilspannungen dargestellt werden durch zwei um 9o° in der Phase gegeneinander verschobene und in bezug auf Größe und Richtung einzeln regelbare elektromotorische Kräfte (El, E.), welche in den beiden voneinander unabhängigen -Sekundärspulen (S1, S,) zweier zweckmäßig in der Koppelung kontinuierlich veränderlicher Transformatoren (T1, T.,) induziert werden, deren Primärspulen (P1, P,) von zwei voneinander unabhängigen Wechselströmen - (J1, JZ) durchflossen werden, welche dieselbe Frequenz besitzen wie die zu prüfende Wechselspannung (EX).
2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahtens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Transformatoren (T1, T@) zwei voneinander unabhängige, geeichte Variatoren für gegenseitige Induktion vorgesehen sind, welche ohne Umpolen der Spulenanschlüsse kontinuierlich veränderbare Teilspannungen (E" EZ) positiven und negativen Vorzeichens zwischen Null und dem Höchstwert einzustellen und an entsprechend geeichten Skalen (Bi, B=) unmittelbar abzulesen ermöglichen.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Transformatoren (T1, T..) zwei geeichte Drehspulv ariatoren für gegenseitige Induktion vorgesehen sind. .I.
Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Transformatoren (T1, TZ) die Meßwerke zweier elektrodynamischer, zweckmäßig eisengeschlossener Meßgeräte vorgesehen sind, deren relativ zueinander verdrehbare Spulen als Primär- und Sekundärspulen (P1, P2, S1, S.) dienen und die bei Kompensation wirksamen Teilspannungen (El, E,) an den entsprechend geeichten Skalen (Bi, ß.) der Meßgeräte unmittelbar ablesbar sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 2 bis q., dadurch gekennzeichnet, daß für genaue Messungen und für Messungen bei höheren Frequenzen zwei eisenfreie Transformatoren (Lufttransformatoren) vorgesehen sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transformatoren (T1, TZ) gleichartig beschaffen sind, und daß die in ihren Primärspulen (P" P..) fließenden Ströme gleiche Stromstärke besitzen, zu dem Zwecke, eine besonders einfache und schnelle Auswertung der Meßergebnisse zu erzielen.