DE480369C - Einrichtung zur Messung von elektrischen Groessen, insbesondere fuer Hochfrequenzanlagen unter Benutzung einer mit dem Anlagestrom gleichphasigen Spannung - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Messung von elektrischen Größen, insbesondere für Hochfrequenzanlagen unter Benutzung einer mit dem Anlagestrom gleichphasigen Spannung Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung an den Einrichtungen zur Messung von elektrischen Größen, insbesondere für Hochfrequenzanlagen, wobei eine mit dem Anlagestrom gleichphasige Spannung zur Einwirkung auf den Meßapparat mitbenutzt wird. Man hat bis jetzt diese Spannung in der Weise der Anlage entnommen, daß man in den Kreis des Anlagestromes einen Ohmschen Widerstand einschaltete, dessen Spannungsabfall die gewünschte Spannung lieferte. Dies ist jedoch mit wesentlichen Nachteilen- verbunden, die die Messung ungenau machen. Zunächst kommen durch das Einschalten eines Ohmschen Widerstandes in den Kreis des großen Stromes neue, unerwünschte Ohmsche Verluste in die Anlage. Außerdem ist insbesondere bei Hochfrequenzanlagen der Ohmsche Widerstand nicht konstant, sondern von der Frequenz in hohem Grade abhängig. Um diese Nachteile zu vermeiden, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die mit dem Anlagestrom gleichphasige Spannung statt direkt einem von diesem Strom durchflossenen Ohmschen Widerstand einem scheinbaren Widerstand entnommen, der im auf die Anlagefrequenz abgestimmten Sekundärkreis eines primär von dem Anlagestrom durchflossenen Stromwandlers liegt. Dieser Sekundärkreis kann entweder praktisch verlustlos ausgeführt werden oder auch zur Verflachung seiner Resonanzkurve einen Ohmschen Widerstand enthalten. Der letztere verursacht aber keine großen Verluste, da er von einem verhältnismäßig kleinen Strom durchflossen wird.
• Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens sind in den Abbildungen der Zeichnung schematisch dargestellt.
• Abb. i stellt eine Einrichtung zur Leistungsmessung bei einer Hochfrequenzanlage dar. Hier ist gemäß der Erfindung in den Kreis des Anlagestromes l die primäre Wicklung p eines Stromwandlers geschaltet, dessen Sekundärwicklung s mit einem Kondensator C auf die Anlagefrequenz abgestimmt ist. Man kann., wenn erwünscht, in diesen Kreis noch einen Ohmschen Widerstand w einschalten. Die in der Spule s von der Primärwicklung p induzierte Spannung steht senkrecht auf dem Anlagestrom; da im Sekundärkreise s C der scheinbare Widerstand durch die Abstimmung aufgehoben ist, so ist der sekundäre Strom in Phase mit der induzierten Spannung, also in Quadratur mit dem Anlagestrom. Somit ist die Spannung am Kondensator C gleichphasig und proportional mit dem, Anlagestrom. Ein Hitzdrahtvoltmeter V mißt den mittleren Quadratwert der an ihn angelegten Spannung P, die eine geometrische Summe aus der Klemmenspannung E und der Kondensatorspännung k J darstellt. Bezeichnet cp den Phasenwinkel zwischen E und J, so ist P= = E2 + (k J) 2 ; 2 k J E # cos y. Kommutiert man nun die Richtung des Stromes im Kreis s C, so ändert auch die Kondensatorspannung k J ihre Richtung, und das Voltmeter mißt jetzt eine geänderte Spannung P1, die durch den Ausdruck gegeben ist: Pi =E=+(kJ)2-2kJE.coscp.
• Aus denAusdrücken für die beiden gegebenen Spannungen P und ml ergibt sich P2-Pi =q.kJE#coscp.
• Somit wird die Leistung der Anlage durch zwei Ablesungen des Voltmeters V bestimmt. Zur Kommutierung der Stromrichtung im Sekundärkreis s C kann man entweder die Anschlüsse der Sekundärspule s vertauschen oder am besten, wenn der Stromwandler aus gegeneinander verdrehbaren Spulen besteht, diese gegeneinander um i8o° verdrehen.
• Im allgemeinen hat das Anschalten des Voltmeters an den Kreis s C praktisch keinen Einfluß auf dessen Spannungen, da der Eigenstrom des Voltmeters von einer geringeren Größenordnung ist als der Strom des Kreises s C. Ist jedoch der durch den Voltmeterstrom im Kreise s C verursachte Spannungsabfall nicht zu vernachlässigen, so kann man ihn leicht durch eine entsprechende Änderung des Vorschaltwiderstandes des Voltmeters kompensieren, indem man z. B. parallel zum Vorschaltwiderstand I2 einen einstellbaren Korrektionswiderstand r zuschaltet, Will man die Leistung der Anlage durch eine einzige Voltmeterablesung messen kön-' nen, so wird man in bekannter Weise das Voltmeter mit zwei getrennten Hitzdrähten versehen, die so angeordnet sind:, d'aß der Zeiger nur die Differenz ihrer Wärmeausdehnungen anzeigt. In diesem Fall müssen für die beiden Hitzdrähte verschiedene Kreise s C vorgesehen werden, so daß der eine Hitzfaden unter die Spannung P und der ändere unter die Spannung P1 kommt. Man kann aber auch - wie dies in Abb. ia zur Darstellung gebracht ist - die Enden a und b der Hitzdrähte an verschiedene Punkte m bzw. rz eines und desselben Kreises anschließen, wenn man dafür sorgt, daß, die den verschiedenen. Hitzdrähten zugeführten entgegengerichteten, zwischen den Punkten o und m bzw. o und n enthaltenen Spannungskomponenten genau abgeglichen sind.
• Eine weitere" ähnliche Meßanordnung ist in Abb. 2 dargestellt. Hier bedeuten i, 2 und 3 verschiedene Hitzdrähte eines Hitzdrahtvoltmeters oder drei verschiedene Plattensysteme eines statischen Voltmeters, wobei die Teile i und 2 in ihrer Wirkung auf die Achse des Voltmeterzeigers sich addieren und der Teil 3 in seiner Wirkung sich von den beiden anderen subtrahiert. Die dem Anlagestrom proportionale und mit diesem gleichphasige Spannung wird hier wiederum dem sekundären Kreis eines Stromwandlers p s entnommen, und zwar entweder den Klemmen eines Kondensators C oder - wie in der Zeichnung dargestellt - den Klemmen-einer Selbstinduktion 1. Besser ist jedoch, diese Spannung dem Kondensator zu entnehmen, da die Verluste eines Kondensators im allgemeinen kleiner sind als die einer Drossel. Die Teile i, 2 und 3 werden jeder durch entsprechendes mittleres Quadrat der an sie angelegten Spannung beeinflußt. Der Teil i liegt an der Spannung k1 J, der Teil 2 liegt an der Sekundärwicklung eines primären, an die SpannungE angelegten TransformatorsT, also erhält eine Spannung k@ E, und der Teil 3 ist an die geometrische Summe P der beiden genannten Spannungen gelegt. Der Ausschlag des - Meßapparates wird hier durch die Differenz der Wirkungen von P2 und (k2 E)2 + (k1 J)2 bestimmt.
• P2 - (k2 E)2 + (k1 J)2 - =(k2E)2+(kiJ)2+2klk2EJ#coscp---(k2E)2--(klJ)2-2klk2EJ#coscp. Bei allen vorstehend beschriebenen Einrichtungen kann man mit Vorteil das Voltmeter mit dem Stromwandler und seinem Sekundärkreis zu einem Meßapparat zusammenbauen und das Voltmeter als Wattmeter zur direkten Angabe der Leistung eichen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Messung von elektrischen Größen für Hochfrequenzanlagen unter Benutzung einer mit dem Anlagestrom gleichphasigen Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entnahme der mit dem Anlagestrom gleichphasigen Spannung ein scheinbarer Widerstand in dem auf die Anlagefrequenz abgestimmten Sekundärkreis eines primär von dem Anlagestrom durchflossenen Stromwandlers liegt.
2. 2. Verfahren zur Leistungsmessung unter Benutzung der Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrischen Summen P und P1 (bzw. Quadrate derselben) der Klemmenspan= nung E der betreffenden Anlagestelle (bzw. einer ihr proportionalen Spannung) und der einem scheinbaren Widerstand des sekundären Stromwandlerkreises @entnommenen Spannungen ± k J mittels eines geeigneten Voltmeters gemessen werden (Abb. i).
3. 3. Verfahren nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrung des Sinnes der Spannung k J mittels Kommutierung am Stromwandler bewirkt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrung der Spannung k J mittels Verdrehung der Stromwandlerspulen gegeneinander bewirkt wird. -
5. 5. Verfahren nach Anspruch z oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren quadratischen Werte P2 und P; das Voltmeter gleichzeitig differentiell beeinflussen.
6. 6. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die quadratischen Spannungswerte (k, .J)2, (k2 E)2 und P2 auf drei Teile eines Voltmeters einwirken, und zwar die zwei ersteren additiv und der dritte subtraktiv (Abb. z).
7. 7. Verfahren nach Anspruch z oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß. etwa durch den Einfluß. des Voltmeterstromes entstehende Meßfehler durch entsprechende Änderung seines Vorschaltwiderstandes korrigiert werden. B. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch z oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Voltmeter mit dem Stromwandler und sämtlichen Zwischenteilen zu einem einzigen Apparat zusammengebaut und als Wattmeter geeicht ist.