DE512814C

DE512814C - Messeinrichtung zur Wechselstromkompensation

Info

Publication number: DE512814C
Application number: DEW82638D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1929-05-11
Filing date: 1929-05-11
Publication date: 1930-11-18

Description

Tfeßeinrichtung zur Wechselstromkompensation Gegenstand der Erfindung ist .eine Anordnung zur Messung von Wechselispannungen mittels der Kompensationsmethode und weist gegenüber den bisher bekannten derartigen Methoden den Vorteil auf, daß die Abgleichung auf Stromlosigkeit selbsttätig erfolgt und lediglich aus Ablesung zweier Ausschläge der Betrag und Phase der zu messenden Wechselstrom.größe sich ergibt.
Die Anordnung ist in Abb. i schematisch dargestellt. Zwei feste Spulen S1 und S, werden an die Wechselstromduelle G, welche auch die zu messende Spannung erzeugt, derart angeschlossen, daß sie von Strömen durchflossen werden, die in der Phase gegeneinander um einen Winkel p vorteilhaft 000 minus verschoben sind. Im Felde der festen Spulen ist je eine Drehspule angebracht, die keine mechanische Richtkraft hat, so daß !sie in jeder Stellung im stromlosen Zustande in Gleichgewicht ist. Mit jeder Drehspule ist ein Zeiger fest verbunden, die über eine gleichmäßig geteilte Skala läuft. Die beiden Drehspulen werden in Reihe geschaltet, und an die Klemmen i und a wird nun die zu messende Wechselspannung ex, z. B. der Spannungsabfall am Widerstand -,x, angelegt. Die beiden Drehspulen S21 und SZ. werden sich nun so einstellen, daß die vektorielle Summe der in denselben induzierten Spannungen, herrührend von dem Felde thi und th2 der festen Spulen S11 und S1, vier zu messenden Spannung gleich- und entgegengesetzt wird; dann sind .die beiden Drehspulen stromlos, und es wird auf sie daher keine Kraft ausgeübt. Im Vektordiagramm Abb. a 14t; thi das Wechselfeld der festen Spule S11, th2 das Wechselfeld der festen .Spule S1.=, ei die in der Drehspule S.-" von thl induzierte EMK, e@ die in der Drehspule S.> > von (h2 induzierte EMK, ex .die zu messende Spannung nach Größe und Richtung.
Die Spannungen ei und e2 sind mit den entsprechenden Ausschlagwinkel direkt proportional, und man kann sie daher auf einer linear geteilten Skala direkt ablesen. Man erhält durch direkte Ablesung die Komponenten der zu irressenden Spannung ex in zwei feste Richtungen, welche .durch die Felder t11 und th, gegeben sind. Da die Drehspielen in der Gleichgewichtslage keinen Strom führen, so bleibt der Zustand des zu messenden Stromkreises unverändert, wie dies bei jeder Kompensationsmethode der Fall ist.
Es ist nun wichtig, daß der Scheinwiderstand des Drehspulenkreises eine induktive Komponente hat, :denn nur dann ist der stabile Gleichgewichtszustand bei geschlossenem Drehspulenstromkreis mit dem stromlosen Zustand übereinstimmend. Ist dagegen der Blindwiderstand kapazitiv, so ist die stabile Gleichgewichtslage jene, wo die Drehspulen ein Maximum des Kraftflusses Dz bzw. cDp umfassen, denn da ist id.as Drehmoment null, auch wenn die Drehspulen unter Strom sind. Durch Reihenschaltung eines Drossels kann immer ereicht werden, daß der Blindwiderstand des Drehspulen-Stromkreises ;induktiv ist.
Es müß auch für eine genügend stark gedämpfte Bewegung Ader Drehspulen gesorgt werden, da sonst infolge einer Rückkopplungserscheinung, die weiter noch erläutert wird, eine dauernd schwingende Bewegung der beiden Drehspulen auftritt. Durch entsprechend starke Dämpfung wird die Selbsterregung dieser Schwingungen unterdrückt. Das Wesen dieser Rückkopplung besteht im folgenden: Da die beiden Drehspulen in demselben Stromkreis in Reihe geschaltet sind, so entsteht bei Ablenkung der einen Drehspule aus :der Ruhelage mit dem Winkel a1 ein Induktionsstrom, der notwendigerweise auch die zweite Drehspule durchfließt. Dieser Strom bewirkt daher auch eine Ablenkung der zweiten Drehspule, welche Ablenkung analogerweise einen Strom auch in der ersten Drehspüle und daher auch eine weitere Ablenkung derselben mit einem Winkel äi zur Folge hat: Wie man sieht, bewirkt die Ablenkung der einen Drehspule mit dem Winkel a1, mittels Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische und umgekehrt, unter Heranziehung der zweiten Drehspule eine weitere Ablenkung der ersten Drehspule mit demWinkel ä.i, womit das Wesen einer Rückkopplung gegeben erscheint. Da diese Rückkopplung unter gegenseitiger Umwandlung von mechanischer und elektrischer Energie vor sich geht, so kann sie als »elelctrotnechanische Rückkopplung« bezeichnet werden. Um zu sehen, unter welchen Bedingungen diese Rückkopplung zur Selbsterregung der beiden Drehspulen führen kann, wird man am besten - wie bei jeder Rückkopplungserscheinung - nach den bekannten Sätzen von Professor Mö1ler*) die Bedingungen für die »Phasenbilanz« und »Amplitudenbilanz<: für den stationären Schwingungszustand auf-*) Siehe M ö 11 e r, Elektronenröhren. stellen. Eine einfache, entsprechend durchgeführte Rechnung ergibt als Selbsterregungsbedingung die Beziehung: wobei k. die Bremskraft der Dämpfung, welche bei Bewegung einer Drehspule mit der Winkelgeschwindigkeit eins auftritt, 1e die elektrodynamische Richtkraft; welche bei Ablenkung einer Drehspule mit dem Einheitswinkel aus der Gleichgewichtslage auftritt, T das Trägheitsmoment einer Drehspule und gg den Phasenwinkel des Drehspulenstromkreses bedeuten. Ist die obige Beziehung erfüllt, so entstehen urgedämpfte Schwingungen konstanter Amplitude. Bei schwächerer Dämpfung würde die Amplitude der Schwingungen fortwährend anwachsen, während bei stärkerer Dämpfung nur gedämpfte Schwingungen mit abklingender Amplitude entstehen werden, d. h. es können keine Schwingungen dauernd bestehen. Die Dämpfung der Drehspulen muß so bemessen werden, .daß letzterer Fall eintritt: Werden -die Dynamometer eisenlos ausgeführt, so kann die Anordnung auch für Hochfr equenzmes,sungen verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: z. Meßeinrichtung zur Wechselstromkompensation, gekennzeichnet durch zwei Drehspulengeräte, deren feste Spülen von einer Wechselstromquelle erzeugt, mit stark, vorzugsweise mit goo phasenverschobenem Strom erregt sind und deren beide bewegliche, keine mechanische Richtkraft aufweisende Spulen in Reihe geschaltet und unter Serienschaltung mit einer Drosselspule zur Erzeugung eines induktiven Blindwiderstandes an das zu messende Potentialgefälle angelegt sind.
2. Einrichtung nach Anspruch; r, dadurch gekennzeichnet, :daß die Bewegung ,der Drehspulen so stark gedämpft ist, ,daß eine Selbsterregung der Spulen nicht erfolgt.
3. Einrichtung nach Anspruch z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Hochfrequenzstromquelle die Spulen ohne Eisenkern als Luftspulen ausgeführt werden.