DE584509C - Schaltung zur Messung der zu erwartenden Stoerwirkung von Stromquellen, insbesondereGleichstromquellen, auf Fernsprechstromkreise - Google Patents

Description

Jede Starkstrom- oder Hochspannungsleitung erzeugt in ihrer Umgebung ein elektromagnetisches und ein elektrostatisches Feld. Verlaufen Fernsprechstromkreise im Gebiet dieses Feldes, so werden in ihnen Fremdströme und Fremdspannungen induziert bzw. infLuenziert. Die an diesen kranken Leitungen angeschlossenen Fernsprechhörer werden von Ausgleichströmen durchflossen, und der Teilnehmer, welcher am Apparat horcht, empfindet eine gewisse Störung. Die Größe der induzierten und influenzierten Ströme und Spannungen ist jedoch für die Intensität der Störung nicht allein maßgebend·. Nimmt man bei gleicher Primärspannung den Verlauf der Störungsintensität in Abhängigkeit von der Frequenz auf, so erhält man eine Resonanzkurve, welche ihren Maximalwert bei 1100 Hertz aufweist. Diese in der Literatur unter dem Namen »Empfindlichkeitskurven des Ohres« allgemein bekannte Linie (vgl. z. B. »Elektrische Nachrichtentechnik« 1926, S. 210, Abb. 1) werden wir in dieser Ausführung als e-Kurve bezeichnen. Aus dem Verlauf dieser Kurve ist zu entnehmen, daß gewisse Oberharmonische relativ mehr stören können als die Grundharmonische, obwohl ihre Amplitude bedeutend kleiner sein kann. Es ist den Konstrukteuren der elektrischen Maschinenindustrie erwünscht, ihre Erzeugnisse in bezug auf die

30' mögliche Fernsprechstörwirkung noch auf dem Prüffeld zu untersuchen. Eine solche Aufgabe kann z. B. auf folgendem Wege gelöst werden: Zwischen der zu untersuchenden Spannung und dem eigentlichen Meßgerät wird ein frequenzabhängiges Impedanzglied eingeschaltet. Die Frequenzabhängigkeit wird derart gewählt, daß die verschiedenen Wechselstromkomponenten der zu untersuchenden Spannung entsprechend ihrem Störfaktor und unter Berücksichtigung der Übertragungsart (elektromagnetische oder 4» elektrostatische Übertragung) gesiebt werden. Der am Meßgerät abgelesene quadratische Mittelwert sämtlicher bewerteten Spannungskomponenten heißt Störspannung der Anlage. Meistens wird sie auf 800 Hertz bezogen. Der Störstrom der Anlage kann auf eine ähnliche Weise bestimmt werden.

Auf diesem Prinzip beruhende Meßeinrichtungen sind bis jetzt bekanntgeworden:

ι. Ein Meßgerät zur Bestimmung der Stör-Spannung von Wechselstrommaschinen, welche Hochspannungsleitungen speisen. In diesem Falle erfolgt die Energieübertragung auf die Fernsprechleitung mittels des elektrostatischen Feldes. Die in der Schwachstromleitung influenzierten Spannungen erscheinen mit ω multipliziert. In diesem Falle erhält das Impedanzglied eine ω · ^-Charakteristik.

2. Ein Meßgerät zur Bestimmung des Störstromes von Wechselstrombahnmotoren. In Bahnanlagen erfolgt die Energieübertragung auf benachbarte Schwachstromleitungen infolge der großen induzierenden Schleife Fahrdraht-Erde hauptsächlich elektromagnetisch. Die in der Fernsprechleitung induzierte EMK ist proportional zur ω · e-Charakteristik.

Die Messung des Störstromes · von Bahnanlagen schließt jedoch gewisse Nachteile in sich. Zur Beurteilung der Störfähigkeit einer Maschine müssen ganze Kurvenscharen aufgenommen werden, um alle Zustände zwischen Leerlauf und Vollast zu berücksichtigen. Dagegen gestaltet sich eine Störspannungsmessung viel einfacher, da die Störspannung sich mit der Belastung wenig ändert. Auch können Vergleiche zwischen verschiedenen Anlagen oder Maschinen sehr einfach gemacht werden. Endlich ist die praktische Ausführung von Spannungsmessungen besonders bei verzweigten Netzen bequemer als Strommessungen. Es sind aber keine Instrumente bekannt, welche erlauben, die Störspannung von Bahnanlagen, welche induktiv stören (insbesondere Gleichstrombahnanlagen), unmittelbar zu messen. Bis jetzt begnügte man sich damit, die unter 1. und 2. angegebenen Instrumente für die neue Verwendung durch Anbringung einer Zusatzeinrichtung anzupassen. Diese Zusatzeinrichtung verfolgt zwei Zwecke: die Umwandlung der ω · e-Kurve in eine e-Kurve und die Abriegelung der Meßeinrichtung gegen die oft sehr hohe Betriebsgleichspannung. Letztere Bedingung wird durch einen sogenannten Abtrennkondensatpr erfüllt. Es ist ersichtlich, daß die Impedanz des Kondensators bei irgendeiner Betriebsfrequenz vernachlässigbar klein sein muß gegenüber der Siebschaltungsimpedanz, ansonst Meßfehler entstehen. Dies bedingt Abtrennkondensatoren von der Größenordnung von 50 bis 100 μΡ. Bei einer Betriebsspannung von 600 bis 4000 Volt werden diese Kondensatoren nicht nur sehr teuer, sondern ihr großes Gewicht ist auch für den Gebrauch der Störspannungsmesser als Feldinstrument sehr hinderlich. Auch die Vorkehrungen zur Umwandlung der ω · e-Kurve in die e-Kurve beeinträchtigen sehr leicht die Meßgenauigkeit. Außerdem sind wiederholte Neueichungen erforderlich.

Bei der Meßeinrichtung gemäß der Erfindung werden diese Nachteile restlos behoben. Die Meßschaltung wird so ausgebildet, daß sie eine ^-Charakteristik aufweist und ferner den Abtrennkondensator als Bestandteil des eigentlichen Siebes enthält. Hierdurch kann diese Eingangskapazität sehr Idein und billig gehalten werden. Die innere Schaltung einer solchen Meßeinrichtung ist in der Figur dargestellt. C₁ ist der Abtrennkondensator, zu gleicher Zeit Bestandteil des Siebes, L₁ ist eine Induktivität, R₁ ein Widerstand, welcher im Ersatzschema den gesamten Ohmschen Widerstand aus AC₁, dem Verlustwiderstand des Kondensators C₁, RL₁, dem Ohmschen Widerstand der Spule Z₁ und A₁', einem Abgleichwiderstand, darstellt. C₂ ist ein Kondensator und i?» ein Widerstand, welcher im Ersatzschema den gesamten Ohmschen Widerstand aus RC₂, dem Verlustwiderstand des Kondensators C₂, und R₂', einem Abgleichwiderstand, darstellt. Die eigentliche Meßeinrichtung besteht aus einem Vakuumthermoelement Th und einem Galvanometer G. Durch einen Zusatzwiderstand R₃ wird der Widerstand R₁ des Hitzdrahtes auf einen bestimmten Wert R₃ = A₄ + R₃' eingestellt. i?_a' ist somit ein Abgleichwiderstand zur bequemen Anpassung von Thermoelementen verschiedener Ohmscher Widerstände.

Wird die Meßeinrichtung für die e-Siebschaltung ausgebildet, so sind die Siebschaltungskonstanten z. B. auf folgende nunmehrige Werte zu bringen:

C₁ = 0,3 μΡ L₁ = 70 IQ-³H R₁ = gg Ω C₂ = 6 μΡ R₂= 4 Ω

Rs = 50 Ω

Die Meßeinrichtung wird als Spannungs- 8q messer an die zu untersuchenden Spannungen angeschlossen. Durch den Kondensator C₁ wird der Gleichstrom gesperrt, die Wechselströme dagegen fließen durch die Siebschaltung. Sie werden entsprechend ihrem Störwert e auf das Thermokreuz Th übertragen. Zwei gleich große Spannungen mit den Frequenzen 300 bzw. 1100 p/s werden z. B. dem Hitzdraht Ströme im Verhältnis 1: 8,75 liefern. Alle diese Wechselstromanteile erwärmen die Lötstelle des Thermoelementes. Es ist nun möglich, sich diese Erwärmung durch einen einzigen Strom verursacht zu denken, welchem eine gewisse Eingangsspannung mit der Frequenz 800 p/s entsprechen würde. Dieser Strom wird über das Thermokreuz mittels des Galvanometers G gemessen und ergibt durch Multiplikation mit einer durch einfache Eichung gewonnenen Apparatkonstanten die gewünschte äquivalente 800-periodige Störspannung eines beliebigen oberharmonischen Gemisches.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltung zur Messung der zu erwartenden Störwirkung von Stromquellen, insbesondere Gleichstromquellen, auf Fernsprechstromkreise, bestehend aus zwei Impedanzen, dadurch gekennzeichnet, daß eine dieser Impedanzen, welche Kapazität, Selbstinduktion und Widerstand enthält, in Reihe, die andere, welche nur Kapazität und Widerstand enthält, parallel zum Meßvoltmeter geschaltet ist und daß diese Impedanzen so bemessen sind, daß die Durchlässigkeitskurve der Anordnung der bekannten Empfindlichkeitskurve des Ohres entspricht.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen