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Schaltungsänordnung für Meß- und Steuerzwecke mit mehreren sich synchron
mit einer besonderen Steuerspannung öffnenden und schließenden Schaltstellen Gegenstand
des Hauptpatentes ist eine Schaltungsanordnung für Meß- und Steuerzwecke mit mehreren
sich synchron mit einer besonderen Steuerspannung öffnenden - und schließenden Schaltstellen,
welche durch elektrische Ventile gebildet sind, die einerseits in einem oder mehreren
Paaren an der periodisch veränderlichen Steuerspannung derart liegen, daß die Ventile
jedes Paares von der Steuerspannung in gleichem Polaritätssinn beeinflußt werden
und die andererseits in bezug auf die Stromquelle des zu steuernden Kreises einander
entgegengesetzt gerichtete Durchlaßrichtung aufweisen. Diese Schaltungsanordnung
wirkt in der Weise, daß jeder der zu steuernden Stromkreise mittels der Ventile
synchron mit der Steuerspannung geöffnet und geschlossen wird. Ist der zu steuernde
Strom ein Wechselstrom und wird- Phasengleichheit zwischen dem zu steuernden Strom
und der Steuerspannung herbeigeführt, so hat die Schaltung den Zweck, bei Messungen
von Wechselströmen geringer Stärke mit Gleichstrommeßgerät und Gleichrichterventil
den zu messenden Strom mittels des Steuerstromes oberhalb der Schwellengrenze oder
des Icrummlinigen Bereiches der Gleichrichterventilcharakteristik sozusagen durch
die Ventile-hindurchzutragen, ohne .daß jedoch der Steuerstrom selbst in das Meßgerät
nennenswert eingeht. Für die Ventile können Trockengleichrichter, Detektoren, z.
B. Kupfer-Oxydul-Gleichrichter, und sonstige polaritätsabhängige Widerstände verwendet
werden.
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Wird die -Steuerspannung in ihrer Phase gegenüber dem zu steuernden
Strom verdreht, so ist der Ausschlag des Gleichstromgerätes abhängig von der Größe
der Amplitude des gesteuerten Stromes und der Phasenverschiebung zwischen diesem
und der Steuerspannung.
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Die Schaltung eignet sich zur Messung von Wechselströmen, Wechselspannungen,
der Größen J - cos p, J - sin (p, E - sin 92, ferner als trägheitsloses
Relais oder als Impulsgeber ähnlich wie eine Gitterröhre. Weiterhin kann die Schaltung
in Verbindung mit Relais u. dgl. verwendet werden.
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Für Wechselstrommessungen ist es °bei Verwendung eines Stromwandlers
und gegebenenfalls auch bei Verwendung anderer Stromquellen erforderlich oder zweckmäßig,
diese sekundär stets zu belasten._ Da jedoch der zu steuernde Meßkreis ° halbpeiodisch
- synchron mit der
Steuerspannung geöffnet und geschlossen wird,
so würde, wenn lediglich der Meßkreis an den Wandler angeschlossen wäre, dieser
während jeder positiven oder negativen Halbwelle der Steuerspannung sekundär unbelastet
sein. Aus diesem Grunde ist in dem Hauptpatent eine Schaltung angegeben, bei der
an die Speisestromquelle zwei Stromkreise angeschlossen sind, von welcher der eine
den Meßkreis und der andere einen Ableitungskreis bildet, und zwar in der Weise,
daß, während der eine Stromkreis von der Steuerspannung geöffnet wird, der andere
Stromkreis von der Steuerspannung geschlossen wird und umgekehrt.
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Eine derartige Schaltung nach dem Hauptpatent ist in Fig. i wiedergegeben.
Der aus der Wechselstromquelle i gespeiste Meßkreis verläuft über das Gleichstrommeßgerät
2, die beiden Gleichrichterketten 3 und 4 und die Leitung 5. Der Ableitungsstromkreis
ist über die Leitung 6, die beiden Gleichrichterketten 7 und 8 und die Leitung 5
geführt. Die Gleichrichterketten 3, 4,'7 und 8 liegen parallel zueinander an der
Sekundärwicklung des Erregertransformators g, der aus der Steuerstromquelle io gespeist
wird. Die zu einer jeden Gleichrichterkette gehörenden Ventile besitzen mit Bezug
auf die Sekundärwicklung des Transformators g gleiche Durchlaßrichtung. Da jedoch
die untereinander gleichen Durchlaßrichtungen der Ketten 3 und 4 den Durchlaßrichtungen
der Ketten 7 und 8 entgegengerichtet sind, so werden während der einen Halbwelle
der Steuerspannung die Gleichrichterketten 7 und 8 von der Steuerspannung geschlossen
und die Gleichrichterketten 3 und 4 offen gehalten. Während der folgenden Halbwelle
der Steuerspannung werden jedoch die Ketten 3 und 4 geschlossen und die Ketten 8
und 7 offen gehalten usf. Infolgedessen ist die Speisestromquelle i stets belastet,
obgleich der eigentliche über das Meßgerät 2 geführte Meßkreis nur während der positiven
oder nur während der negativen Halbwellen der Steuerspannung geöffnet ist.
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Wie in dem Hauptpatent angegeben ist, müssen die Punkte
A und B, an welchen der Meßkreis an die Gleichrichterketten 3 und
4 angeschlossen ist, gleiches Steuerpotential aufweisen, um zu verhindern, daß die
Steuerspannung bzw. der Steuerstrom in wesentlicher Stärke in den Meßkreis eindringt.
Ebenfalls müssen auch die Punkte C und D, an welchen der Ableitungskreis in die
Ketten 7 und 8 übergeht, untereinander gleiches Potential aufweisen. Gleichzeitig
muß aber auch bei der Schaltung nach Fig. i an den Punkten B und C gleiches Steuerpotential
herrschen, da sonst in den Meßkreis eindringende Ausgleichsströme auftreten würden.
Diese Bedingungen lassen sich sämtlich bei der Schaltung nach Fig. x nur schwer
erfüllen, sobald hohe Genauigkeit im Meßkreis gefordert wird. Das- hat seinen Grund
darin, daß Trockengleichrichter auch bei serienmäßiger Herstellung untereinander
in der Größe ihres Widerstandes nicht völlig gleich sind. Es läßt sich wohl das
Potential des Punktes A wenigstens für einen bestimmten Belastungsfall verhältnismäßig
einfach auf das des Punktes B und das Potential des Punktes C auf das des Punktes
D bringen, indem man beispielsweise die Gleichrichter der Ketten 3 und 4 und der
Ketten 8 und 7 entsprechend auswählt oder eine der Ketten 3 und 4 und der Ketten
8 und 7 durch einen Widerstand mit Schiebekontakt ersetzt. Hingegen bietet es, wie
schon erwähnt, erhöhte Schwierigkeiten, für eine größere Zahl von Ketten Ventile
mit gleichem Widerstand zu finden und dadurch alle vier Punkte A, B, C
und
D auf das gleiche Steuerpotential zu bringen.
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Die erwähnten Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung dadurch beseitigt,
daß unter Benutzung mehrerer voneinander isolierter sekundärer Stromquellen, z.
B. Wandlersekundärwicklungen, die verschiedenen Steuerstromkreise oder die verschiedenen
gesteuerten Stromkreise bis zu den Abschlußpunkten an die verschiedenen Gruppen
der Ventile gegeneinander isoliert sind.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Fig. 2 bis 4 veranschaulicht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2, das hinsichtlich der grundsätzlichen
Wirkungsweise der Schaltung der Ausführung nach Fig. i entspricht, besitzt der Steuertransformator
g zwei voneinander unabhängige Sekundärwicklungen 9a und 9b, deren eine zur Steuerung
des Meßkreises mittels der Ketten 3 und 4 und deren andere zur Steuerung des Ableitungskreises
mittels der Ketten 7 und 8 dient. Beträgt beispielsweise die Steuerspannung io Volt
und sind die Widerstände der Gleichrichterventile der Ketten 3 und 4 untereinander
gleich groß, so findet an den Punkten A, B eine, genaue Halbierung der Steuerspannung
statt, d. h. wenn man der oberen Zuführung das Potential o zuschreibt, so herrscht
an den Punkten A und B das Potential s. Die Widerstände der oberen Ventile der Ketten
7 und 8 mögen hingegen kleiner sein als die Widerstände der unteren Ventile dieser
Ketten, und zwar z. B. so, daß etwa in den Punkten C und D die aus der Sekundärwicklung
ga zugeleitete Spannung im Verhältnis 4 : 5 aufgeteilt wird. Bei der Schaltung nach
Fig. i würde in diesem Falle, sofern der oberen Zuführung zu den Ketten 3 und 4
und 8 und 7 das Potential o zugeschrieben wird, an den Punkten A und B das Potential
5, an den Punkten C und D aber nur das Potential 4 herrschen und infolgedessen,
wie oben schon gesagt, Ausgleichsströme auftreten, die zu einer Einleitung der Steuerspannung
bzw. des Steuerstromes in den Meßkreis oder doch zu einer
Beeinträchtigung
der Messung führen würden. Bei der Schaltung nach Fig. 2 hingegen können diese Störungen
nicht auftreten, da die beiden Wicklungen ga und gb an sich voneinander potentialunabhängig
sind. Kommt also der oberen Zuführung zu den Ketten 3 und 4 etwa infolge Erdung
das Potential o zu, so nehmen die Punkte A und B und zwangsläufig auch die Punkte
C und D das Potential 5 an, wobei dann allerdings die obere Zuführung zu den Ketten
7 und 8 das Potential = und die untere Zuführung zu den Ketten 8 und 7 das Potential
ii annimmt, was jedoch, da die Wicklungen ga und gb untereinander nicht verbunden
sind, unschädlich ist.
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Die gleichen Vorteile, die bei der Schaltung nach Fig.2 dadurch erreicht
sind, da.ß der Steuertransformator g mit zwei unabhängigen Sekundärwicklungen versehen
ist, deren jede zur Steuerung nur eines Stromkreises dient, lassen sich auch dadurch
herbeiführen, daß man zwischen der Speisestromquelle i und den von ihr zu speisenden
Stromkreisen einen Transformator mit zwei Sekundärwicklungen einfügt. Ein Ausführungsbeispiel
dieser Art ist in Fig. 3 veranschaulicht.
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ii ist der zwischen der Speisestromquelle i und dem Meßkreis und Ableitungskreis
eingeschaltete Transformator, dessen eine Sekundärwicklung iib den Meßkreis und
dessen andere Sekundärwicklung iia den Ableitungskreis speist. Die Wirkungsweise
entspricht der an Hand der Fig. 2 beschriebenen Schaltung.
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Bei den in Fig. i bis 3 dargestellten Schaltungen ist in den Primärkreis
des zur Steuerung dienenden Wandlers g jeweils ein Ohmscher Widerstand eingefügt.
Dieser Widerstand bzw. entsprechende Widerstände können statt dessen auch in die
Sekundärkreise des Wandlers eingefügt werden, wie in Fig. 4 veranschaulicht. Die
oben beschriebenen Schaltungen enthalten jeweils zwei zu steuernde Stromkreise,
und zwar den eigentlichen Meßkreis und den Ableitungskreis. In dem Hauptpatent ist
noch eine Schaltung beschrieben, bei der vier Kreise von der Steuerspannung gesteuert
bzw. aus der gleichen Stromquelle gespeist werden. Es ist leicht einzusehen, daß
die Anordnung nach vorliegender Erfindung auch bei jener Schaltung Anwendung finden
kann, indem beispielsweise der Wandler, aus dem die Steuerspannung entnommen wird
oder aus dem die Stromkreise gespeist werden, mit vier voneinander isolierten Wicklungen
versehen wird.