DE640273C

DE640273C - Method for cos ªŽ measurement using two amplifier tubes connected in push-pull

Info

Publication number: DE640273C
Application number: DEM126358D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Priem
Original assignee: MAGNAPHON RADIO GmbH
Current assignee: MAGNAPHON RADIO GmbH
Priority date: 1934-02-03
Filing date: 1934-02-03
Publication date: 1937-01-15

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur cos^-Messung mittels zweier in Gegentakt geschalteter Verstärkerröhren und ein Meßgerät zur Durchführung dieses S Verfahrens, welches gleichzeitig auch zur Messung von Strom-, Spannungs-, Widerstands- und Leistungsgrößen geeignet ist.The invention relates to a method for cos ^ measurement by means of two in Push-pull amplifier tubes and a measuring device for performing this S Process, which is also used to measure current, voltage, resistance and performance sizes is suitable.

Bs sind Meßanordnungen bekanntgeworden, bei denen cos ^-Messungen in der WeiseBs measuring arrangements have become known in which cos ^ measurements in the way

vorgenommen werden, daß mittels zweier Vierelektrodenröhren, deren Steuergitter durch Strom- und deren Schirmgitter durch Spannungsänderungen beeinflußt werden, zunächst E · I · cos φ gemessen und -dann nach Ermitt-be made that by means of two four-electrode tubes, whose control grid is influenced by current and whose screen grid is influenced by voltage changes, first E · I · cos φ is measured and then after determination

lung von cos® unter Änderung der Vorspannung an den Steuer- und Schirmgittern der Faktor E · / = 1 gemacht wird. The factor E · / = 1 is made for cos® by changing the preload on the control and screen grids.

Derartige Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß bei jeder einzelnen Messung die Vorspannung an den Steuer- und Schirmgittern neu geändert werden muß, E und / zunächst bestimmt werden müssen und.infolge der beiden Gitter ein verschiedener Wirkungsgrad an den Röhren hervorgerufen wird, der eine Unproportionalität zwischen Strom und Spannung entstehen läßt, die nur durch Nebenwiderstande ausgeglichen werden kann, oder aber für die Ermittlung des cosy aus den zu messenden Werten E · I und E · / · cos φ Meßinstrumente für Gleichstrom und für Wechselstrom erforderlich sind.However, such arrangements have the disadvantage that the bias on the control and screen grids must be changed again for each individual measurement, E and / must first be determined and, as a result of the two grids, a different efficiency is caused on the tubes, which is disproportionate between current and voltage, which can only be compensated by shunt resistors, or for the determination of cosy from the values E · I and E · / · cos φ measuring instruments for direct current and for alternating current are required.

Zur Beseitigung derartiger Nachteile und Vereinfachung des Meßverfahrens ist das Röhrenmeßgerät nach der Erfindung geeignet, welches es gestattet, die obenerwähnten Messungen mit nur einem Gerat vorzunehmen.To eliminate such disadvantages and to simplify the measurement process, this is Tube measuring device according to the invention suitable, which allows the above-mentioned Take measurements with just one device.

Der Erfmdungsgedanke soll im folgenden an Hand der Zeichnung· näher erläutert werden.The idea of the invention is intended in the following Hand of the drawing · to be explained in more detail.

In Abb. ι bedeutet E die Eingangs- und A die Ausgangsseite der Meßanordnung. Ra und Rb sind gleichgroße in Serie geschaltete S trottn widerstände (Nebenwiderstände) mit dem Verbindungspunkt M, während Rc und Re Spannungswiderstände (Re = Vorwiderstand) darstellen, die mit den Leitungen L₁ und L₂ durch die Anschlüsse M bzw. Q in Verbindung stehen.In Fig. E means the input and A the output side of the measuring arrangement. Ra and Rb are equal S trottn resistors (shunt resistors) connected in series with the connection point M, while Rc and Re represent voltage resistances (Re = series resistor) that are connected to the lines L ₁ and L ₂ through the connections M and Q , respectively .

D₁ und D₂ sind Röhren, deren Gitter an den Enden E₁ bzw. E₂ in Serie geschalteten Strom widerständen Ra und Rb liegen. Die Kathoden sind untereinander verbunden und stehea im Kathodenpunkt K mit den Widerständen Rc und Re in Verbindung. Die Anoden beider Röhren sind einerseits durch das Meßinstrument I untereinander und andererseits durch die beiden Widerstände RA₁ und RA₂ mit dem Pluspol der Spannungsquelle B₁- verbunden. B₂ dient als Spannungsquelle ,für die Gittervorspannungen der Röhren D₁ und D₂. B₁ und B₂ können beliebige Gleichstromquellen (ζ. Β. Batterien oder Gleichrichter) sein. D ₁ and D ₂ are tubes, the grids of which are located at the ends E ₁ and E _2, respectively, of series-connected current resistors Ra and Rb . The cathodes are connected to one another and are connected to the resistors Rc and Re at the cathode point K. The anodes of both tubes are connected to one another through the measuring instrument I and through the two resistors RA ₁ and RA ₂ to the positive pole of the voltage source B ₁ - . B ₂ serves as a voltage source for the grid bias voltages of the tubes D ₁ and D ₂ . B ₁ and B ₂ can be any direct current sources (ζ. Β. Batteries or rectifiers).

") Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:") The patent seeker stated as the inventor:

Dipl.-Ing. Rudolf Priem in Dresden-Buhlau,Dipl.-Ing. Rudolf Priem in Dresden-Buhlau,

Der Stromkreis kann im Gerät ausgangsseitig durch den Stromschalter i in der Leitung L₁ und der Spannungsmeßkreis durch den Spannungsschalter u unterbrochen den. Außerdem kann die Wirkung des R res D₂ durch den Kurzschlußschalter k brochen werden.The circuit can be interrupted in the device on the output side by the current switch i in the line L ₁ and the voltage measuring circuit by the voltage switch u . In addition, the effect of the R res D ₂ can be broken by the short-circuit switch k.

Die Anordnung ist im Prinzip als Wattmeterschaltung bekannt,
xo Die Leistung wird in bekannter Weise dadurch gemessen, daß im Instrument Z bei geöffnetem Schalter k und geschlossenen Schaltern i und u die Differenz der Quadrate der Summen und Differenzen dergSpannungsabfälle über den Strom- und Spannungswiderständeni?a, Rb und Rc gebildet wird, und zwar wird dies dadurch erreicht, daß die genannten Spannungsabfälle in den Gitterkreisen der beiden Röhren D₁ und D₂ einmal als Summe und das andere Mal als Differenz auftreten und die Röhren im quadratischen Teil ihrer Kennlinien arbeiten. Bezeichnet man nämlich'die vom Verbraucherstrom an den Widerständen Ra und Rb (Ra = Rb) erzeugten Spannungsabfälle mit α und die an dem Widerstand Rc liegende Teilnetzspannung mit b, so wirken zwischen Gitter und Kathode der Röhren D₁ und D₂ die Wechselspannun gen a + b · cos φ bzw. a — b · cos φ. Da die Röhren im quadratischen Teil ihrer Kennlinie arbeiten, sind die Ausschläge des Meßinstrumentes 7 am Ausgangskreis der Röhren proportional dem Quadrate der ihren Gitterkreisen zugeführten Wechselspannuiigen. Es ergibt sich somit für Rohr D₁: (a + b · cos φ)² und für Rohr D₂: (a— b · cos φ)². Infolge der gewählten Anordnung-nach Abb. 1 zeigt daher das Instrument 7 die Differenz der Quadrate der Wechselspannungen, d. h. also (ö+& · cosip)²— (α—b · cos(p)²=4a& · cos φ.The arrangement is known in principle as a wattmeter circuit,
xo The power is measured in a known manner by calculating the difference between the squares of the sums and differences of the voltage drops across the current and voltage resistances i? a, Rb and Rc in the instrument Z with the switch k open and the switches i and u closed this is achieved in that the said voltage drops in the lattice circles of the two tubes D ₁ and D _{2 occur} once as a sum and the other time as a difference and the tubes work in the square part of their characteristic curves. Namely, if the voltage drops generated by the consumer current at the resistors Ra and Rb (Ra = Rb) are denoted by α and the sub-grid voltage applied to the resistor Rc by b, the alternating voltages a act between the grid and cathode of the tubes D ₁ and D ₂ + b cos φ or a - b cos φ. Since the tubes work in the square part of their characteristic curve, the deflections of the measuring instrument 7 at the output circle of the tubes are proportional to the square of the alternating voltage applied to their grid circles. The following results for pipe D ₁ : (a + b · cos φ) ² and for pipe D ₂ : (a - b · cos φ) ² . As a result of the chosen arrangement - according to Fig. 1, the instrument 7 therefore shows the difference between the squares of the alternating voltages, that is to say (δ + cosip) ² - (α- b cos (p) ² = 4a & cos φ.

Die Spannung läßt sich bei einem derartigen Gerät in einfacher Weise über den Widerstand Rc dadurch messen, daß man den Schalter i öffnet und die Schalter k und 11 schließt. D₁ wirkt dann als Röhrenvoltmeter. Da kein Verbraücherstrom vorhanden ist und damit die Spannung α über Ra verschwindend klein wird, so wird die Spannung b über Rc als Teilnetzspannung gemessen, wobei Re als Vorwiderstand wirkt.In such a device, the voltage can be measured in a simple manner via the resistor Rc by opening the switch i and closing the switches k and 11. D ₁ then acts as a tube voltmeter. Since there is no consumer current and the voltage α across Ra is negligibly small, the voltage b across Rc is measured as a sub-network voltage, with Re acting as a series resistor.

Der Strom wird an dem von ihm über Ra erzeugten Spannungsabfall gemessen, und zwar wenn die Schalter i und k geschlossen und u geöffnet wird. Die Röhre D₁ wirkt wie bei der Spannungsmessung als Röhrenvoltmeter; Ra ist in diesem Falle Nebenschlußwiderstand. The current is measured by the voltage drop it generates across Ra when switches i and k are closed and u is opened. The tube D ₁ acts as a tube voltmeter as in voltage measurement; In this case, Ra is shunt resistance.

Uim das Meßgerät als cos φ-Messer arbeiten zu lassen, ist es nach der Erfindung notwendig, daß der Spannungsabfall über Ra, Rb To let the measuring device work as a cos φ meter, it is necessary according to the invention that the voltage drop across Ra, Rb

gleich demjenigen über Rc gemacht wird, was durch Veränderung des Wertes Ra + Rb oder von Rc zu erreichen ist und durch die ■eben beschriebene Strom- und Spannungsmessung durch gleiche Ausschläge des In- .^TUVcitntts I festgestellt werden kann. Wird ,dann — unter der Voraussetzung, daß das Gerät als Wattmeter geschaltet ist — das an M liegende Ende von Rc auf dem Wider- 7" stand Ra so weit verschoben, bis das Instrument Null zeigt, so stellt der Abstand auf Ra den cos φ dar, wenn Ra in seiner gesamten Länge gleich ι gesetzt wird. Verschiebt man nämlich die Anzapfung M auf Ra nach oben um ein Stücke, so liegt zwischen Kathode und Gitter der Meßröhre D₁ die Wechselspannung a — χ + b ' cos φ und an der Röhre D₂ die Wechselspannung a + χ — b · co." φ. Da die Röhren im quadratischen Teil ihrer Kennlinien arbeiten, so ergibt sich für das Instrument 7 al s angezeigten Wert:is made equal to that via Rc , which can be achieved by changing the value Ra + Rb or Rc and can be determined by the current and voltage measurement just described by the same deflections of the index I. If, then - provided that the device is connected as a wattmeter - the end of Rc at M on the resistor Ra is shifted until the instrument shows zero, the distance on Ra represents cos φ if Ra is set equal to ι in its entire length. If one shifts the tap M on Ra upwards by a bit, the alternating voltage a - χ + b ' cos φ and on the lies between the cathode and the grid of the measuring tube D ₁ Tube D ₂ the alternating voltage a + χ - b · co. " φ. Since the tubes work in the quadratic part of their characteristic curves, the value displayed for instrument 7 is:

(a — χ -\- b · cos φ)² — (a + χ — b · cos φΥ = 4ab · COS(Jp — (a - χ - \ - b cos φ) ² - (a + χ - b cos φΥ = 4ab COS (Jp -

Ändert man nun den Wert von χ derart, daß der Ausschlag des Instrumentes gleich Null wird, d.h. 4ab'cosq> — 4ax = o, dann ergibt sich χ = b · cos φ. Macht man nun die Spannung α gleich der Spannung b, was man meßtechnisch dadurch erreichen kann, daß man entweder Ra -f- Rb oder Rc so lange ändert, bis bei vorzunehmender Strom- und Spannungsmessung gleiche Ausschläge im Instrument 7 erhalten werden, so wird damit χ = a · cos φ. Setzt man nun 0=1, so wird damit χ = cos φ. If you change the value of χ in such a way that the deflection of the instrument is equal to zero, ie 4ab'cosq> - 4ax = o, then χ = b · cos φ results. If one now makes the voltage α equal to the voltage b, which can be achieved in terms of measurement technology by changing either Ra -f- Rb or Rc until the same deflections are obtained in the instrument 7 when the current and voltage are to be measured χ = a cos φ. If one now sets 0 = 1, then χ = cos φ.

Die Widerstandsmessung kann mit einem solchen Gerät in der Weise vorgenommen werden, daß der zu messende Widerstand bei der Wattmeterschaltung als Verbraucher in die Ausgangsseite Λ geschaltet wird; sein Ohmwert, der im Falle eines Ohmschen Widerstandes proportional dem Leistungswert ist, kann als Ausschlag des Instrumentes I abgelesen werden.The resistance measurement can be carried out with such a device in such a way that the resistance to be measured is switched to the output side Λ as a consumer in the wattmeter circuit; its ohmic value, which in the case of an ohmic resistance is proportional to the power value, can be read off as the deflection of the instrument I.

Das Meßinstrument/ kann also als Volt-, Ampere-, Watt- und Ohmmeter geeicht werden, wobei durch nachfolgende angegebene Einstellung erreicht werden kann, daß die Watt- und Ohmskala linear sind. Da ferner der cos φ proportional dem auf dem Widerstand Ra abgegriffenen Teil ist, so ist auch dessen Skala linear.The measuring instrument / can thus be calibrated as a volt, ampere, watt and ohmmeter, whereby the following setting can be used to ensure that the watt and ohm scales are linear. Furthermore, since the cos φ is proportional to the part tapped on the resistor Ra , its scale is also linear.

Die Linearität der Leistungs- und Wider- uj Standsmessung tritt ein, wenn der Spannungsabfall über dem Nebenschluß Ra, Rb oder dem Vorwiderstand Rc so groß ist, daß der Richtstrom den Arbeitspunkt in den rein quadratischen Teil der Röhrenkennlinie verchiebt, vorausgesetzt, daß der Arbeitspunkt im Ruhezustand unterhalb des Knickes liegt.The linearity of the power and resistance measurement occurs when the voltage drop across the shunt Ra, Rb or the series resistor Rc is so great that the directional current shifts the operating point into the purely square part of the tube characteristic curve, provided that the operating point is Resting state is below the kink.

Für die Messung ist der zweitgenannte Fall (Spannungsabfall über Re) am geeignetsten, da man dann für alle linearen Leistungsmessungen bei gleicher Spannung nur einen Vorwiderstand Re (dessen Größe so gewählt ist, ckß über Rc der erwähnte Spannungsabfall entsteht) benötigt und man nur die Strombereiche durch den entsprechenden Nebenwiderstand zu wählen braucht.The second-mentioned case (voltage drop across Re) is most suitable for the measurement, since only one series resistor Re is required for all linear power measurements at the same voltage (the size of which is selected so that the mentioned voltage drop occurs across Rc) and only the current ranges are required by choosing the appropriate shunt resistor.

ίο Abb. 2 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfiridungsgedankens dar. Zur Vereinfachung des Nebenwiderstandes ist hier vom Doppelwidenstand abgegangen und letzterer durch einen einfachen Nebenwiderstand R₁ ersetzt worden, zu dem die in Serie geschalteten Widerstände Ra und Rb parallel liegen. Um die zur cos p-Messung erforderliche Abgleichung der Spannungsabfälle über Ra und Rc in einfacher Weise vornehmen zu können, kann R₁ mittels Umschalter S durch den variablen Widerstand R₂ ersetzt werden. Die cosp-Messung erfolgt auf dem Widerstand Ra, der nunmehr unverändert im Gerät verbleiben und so in einfacher Weise alsίο Fig. 2 shows another embodiment of the inventive concept. To simplify the shunt resistor, the double resistor has been abandoned and the latter has been replaced by a simple shunt resistor R ₁ , to which the series-connected resistors Ra and Rb are parallel. In order to be able to carry out the adjustment of the voltage drops across Ra and Rc required for the cos p measurement in a simple manner, R ₁ can be replaced by the variable resistor R ₂ by means of a changeover switch S. The cosp measurement takes place on the resistance Ra, which now remains unchanged in the device and so in a simple way as

«5 veränderlicher Spannungsteiler geschaltet werden kann, was die cos φ-Messung wesentlich vereinfacht. Es werden somit für das Meßgerät zu allen Messungen nur zwei Arten von auswechselbaren oder veränderbaren Widerständen, nämlich der Nebenwider stand R₁ und der Vorwiderstand Re, benötigt.«5 variable voltage divider can be switched, which considerably simplifies the cos φ measurement. Thus, only two types of exchangeable or variable resistors, namely the shunt resistance R ₁ and the series resistor Re, are required for the measuring device for all measurements.

In Abb. 2 ist die Gleichstromseite des Ge-In Fig. 2 the direct current side of the

* rätes für Gleichrichterspeisung gezeichnet. Die Vorspannung der Röhren D₁ und D₂ wird über dem Widerstand Rc durch den im Spannungsteiler Rc und Rd fließenden Strom und durch den Kathodenstrom gebildet.* Equipment drawn for rectifier supply. The bias of the tubes D ₁ and D ₂ is formed across the resistor Rc by the current flowing in the voltage divider Rc and Rd and by the cathode current.

Die Erfindung ist nicht nur in der beschriebenen Ausführungsform möglich, sondern kann auch in der einen oder anderen Modifikation, z. B. unter Verwendung von Schirmgitterröhren, ihre zweckmäßige Gestaltung finden.The invention is not only possible in the embodiment described, but can also be in one or the other modification, e.g. B. using screen grid tubes, find their appropriate design.

Claims

Patent claims:

- i. Procedure for cos φ measurement using ^ two push-pull amplifiers

| i "J <tube, characterized in that the voltage drop across each of two series-connected resistors (Ra ₁ Rb), at whose end points the grids of the two tubes (D ₁ , D ₂ ) lie, is equal to that across one between the two interconnected cathodes of the tubes and the connection point (M) of the current resistors -

■ the voltage resistance (Rc) is made, then the end of the voltage resistance (Rc) at the connection point (M) of the current and voltage resistances (Ra, Rb, Rc) is shifted so far on the current resistance (Ra) on the input side, until the voltage difference displayed by the measuring instrument (/) at the anodes of the two tubes fed by a common voltage source (B ₁ ) via a resistor (RA ₁ , RA ₂ ) equals zero, where 'the magnitude of the displacement of the voltage resistance on the current resistance (Ra) represents the cos φ if the former (Ra) is set equal to ι in its total length.

2. Measuring device "for carrying out the method according to claim 1, characterized in that switches (u, i, k) are provided, by opening or closing the device, in addition to cosip measurement, also for measuring current, voltage, resistance and LeistungsgrÖ- will flow to made suitable s _0th

3. Measuring device according to claim 2, characterized by such a choice of grid voltages that the tubes work in a known manner in the purely square g ₅ part of their characteristic curves.

For this purpose τ sheet drawings