DE653975C - Anordnung zur unmittelbaren Anzeige des Formfaktors von Wechselstroemen oder Wechselspannung und zur Feststellung von Fehlerstellen bei der Materialuntersuchung - Google Patents

Description

• Anordnung zur unmittelbaren Anzeige des Formfaktors von Wechselströmen oder Wechselspannung und zur Feststellung von Fehlerstellen bei der Materialuntersuchung Der Formfaktor von Wechselspannungen und Wechselströmen spielt sowohl bei der Prüfung von Generatoren als auch in der Schwachstromtechnik eitle gewisse Rolle, weil er .es ermöglicht, ohne genaue Kenntnis der Strom- bzw. Spannungskurvenform sich ein Bild davon zu machen, wie weit der Strom oder die Spannung vom sinusförmigen Verlauf abweichen.
• Es ist bekannt, den Formfaktor von Wechselströmen, durch Einzelmessung des arithmetischen Mittelwertes und des Effektivwertes zu ermitteln, indem man beide Ergebnisse graphisch oder rechnerisch zueinander ins Verhältnis setzt.
• Ferner sind bereits Einrichtungen bekann.tgeworden, bei denen diese Zusammensetzung beider @leßtverte selbsttätig in ein und demselben Instrument ,erfolgt. Es ist beispielsweise ein Gerät bekannt, bei dem zwei besondere Meßsysteme vorhanden sind, von denen das eine den Effektivwert, das andere den arithmetischen Mittelwert mißt. Hierbei wird der zu untersuchende Wechselstrom direkt einem dynamometrischen Meß: instrument zur Bestimmung des Effektivwertes und über einen Gleichrichter einem Drehspulinstrument zur Bestimmung des Mittelwertes zugeführt. Beide Meßwerte sind mechanisch gekuppelt, so daß das resultierende Drehmoment das Verhältnis der .gegebenen Ströme, also den Stromfaktor anzeigt. Ein derartiges Gerät ist jedoch wegen der beiden Meßwerke umständlich und teuer im Aufbau und wegen des wechselstromgespeisten Dynamometers in seiner Anzeige von der Frequenz abhängig.
• Gemäß der Erfindung wird ein besonders einfaches Gerät zur Ablesung des Formfaktors unter Verwendung einer Gleichrichteranordnung zur Bildung eines dem arithmetischen Mittelwert .entsprechenden Gleichstromes vorgeschlagen, bei dem zur Bildung des geometrischen #ffittehvertes ein Thermokreuz verwendet wird, das einen entsprechenden Gleichstrom erzeugt, der mit dem im Gleichrichter gebildeten Gleichstrom einer Differentialmeßanordnung oder einem Kreuzspuhnstrutnent zugeführt wird. Die Verwendung einer Differenzschaltung in Verbindung mit einem normalen Gleichstromdrehspulinstrument ermöglicht es, das Gerät für fernmeldetechnische Zwecke und andere Anwendungsgebiete zu benutzen.
• Ein Gerät zur Bestimmung des Formfaktors kann mit besonderem Vorteil für Schweißnahtprüfgeräte Anwendung finden, wobei die Schweißnaht durch eine kleine Schwingspule abgetastet wird, da hierdurch die fehlerhaften Stellen der Schweißnaht unmittelbar am Zeiger des Meßgerätes abgelesen werden können. Ein derartiges Gerät ist weisentlich empfindlicher als solche, bei denen das Abhören mittels Doppelkopfhörer erfolgte und kann daher auch zur Prüfung von Turbinen-. wellen und Generatorwellen auf Risse; Lunk-e@ und .andere Fehlerstellen herangezogen w.' den.
• Die Abbildungen veranschaulichen mehrere'' Ausführungsformen.
• Abb. i zeigt .die Schaltung des neuen: Gerätes zur Messung des Formfaktors von Spannungen.
• Abb.2 zeigt eine Abänderung der Schaltung gemäß Abb. i zur Messung des Formfaktors von Wechselströmen.
• Äbb. 3 und 4 zeigen Differentialschaltungen zur Verwendung von einfachen :Drehspulinstrumenten..
• Ein Kreuzspulinstrument i mit den beiden Drehspulen 2 und 3; die zwischen den Polen N und S eines Stahlmagneten angeordnet sind, liegt mit seiner Spule 2 an den Klemmen 4 und. 5 eines Th:ermäkreuzes; welches primär über die Klemmen 6 und 7 gespeist wird. Der Heizfaden 8 dieses Thermokreuzes liegt über einen Widerstand 9 an den Ankerklenminen i o und i i des Gerätes. Die andere Drehspule 3 wird über eine Graetzsche Gleichrichterbrücke 12 gespeist, die über einen Vorwiderstand 13 an die Spannungsklemmen i o und i i gelegt ist.
• Bekanntlich lassen sich derartige Kreüzspulinstrumente so abgleichen, daß sie zur unmittelbaren Anzeige des Verhältnisses der Stärke zweier Gleichströme benutzt werden können. Offenbar führt die Spule 2 einen Gleichstrom, der dem Effektivwert der Wechselspannung proportional ist, während der Gleichstrom in der Spule 3 mit Rücksicht auf den Gleichrichter 12 dem Mittelwert der Wechselspannung entspricht. Da aber der Formfaktor das Verhältnis vom Effektivwert zum Mitt:ehvert darstellt, entsprechen die )Ausschlage des Zeigers 14 auf der Skala 15 des Meßgerätes unmittelbar dem Formfaktor.
• Das gleiche Gerät läßt sich in einer etwas anderen Schaltung gemäß Abb.2 auch zur unmittelbaren Messung des Formfaktors von Wechselströmen benutzen.
• Zwischen den Klemmen i o und i i des Gerätes fließt der Strom J zunächst über das Thermokreuz 8 und danach über den Trockengleichrichter 12. Die beiden Drehspulen des Kreuzspulengerätes sind .entsprechend der Abb. i an 8 und 12 angeschlossen, wobei man noch zum besseren Abgleich in Reihe mit der Effektivstromspule einen Vorwiderstand 2o und parallel zur Mittelwertspule einen Nebenschlußwiderstand 2 i legen kann.
• Sofern die Messung des Formfaktors bei derselben oder nahezu derselben Effektivspannung, z. B. a2o Volt, erfolgt, kann man, auch an Stelle des l#-,reuzspul_engalvanometers ein Differentialgalvanometer verwenden. Man mißt dann an Stelle des Verhältnisses zwi-.g#,sClTeii Effektivwert und Mittelwert die Diffe-;i e z beider. Die Abweichung ist aber nicht Ä "slz:r groß, sofern die Spannung - oder auch -der Strom - von ihrem zugrunde gelegten Effektivwert nicht wesentlich abweichen. Man zerlegt hierbei gewissermaßen das Verhältnis beider Werte: in die Größen Ist beispielsweise rt- ioo% und b-9ooJo, so ist Die Skala ist dann so zu eichen, daß beim Wert a - b -.io das Verhältnis (Formfaktor der Sinuskurve) .angezeigt wird.
• In den Abb.3 und ¢ sind Ausführungsbeispiele der Differentialschaltung dargestellt. Abb.3 zeigt :ein Differentialgalvanometer 22, dessen Spulen 23 und 2:4 entsprechend der Schaltung von Abb. i an das Thermokreuz 8 und den Trockengleichrichter 12 angeschlossen sind. Die beiden Drehspulen 23 und 24 können entweder auf einem gemeinsamen Rahmen oder aber in zwei getrennten, durch eine Welle miteinander verbundenen Meß\verken untergebracht sein.
• Abb.4 zeigt eine vereinfachte Anordnung des Differentialgalvanometers mit nur einer Drehspule 27. Hier werden die Differenzen durch Gegeneinanderschaltung der Sekundärseit-en 4, 5 und 34, 35 des Thermnokreuzes 8 bzw. des Gleichrichters i2 gebildet, wobei die Primärseiten 6; 7 und 36, 37 entweder wie in der Abbildung in Reihe (Strommessung) oder aber parallel (Spannungsmessung) geschaltet sein können. Zum bequemen Abgleich der Sekundärspannungen von 8 und 12 dienen die Potentiometerwiderstände 25 und 26.
• Das neue Gerät ist nicht allein für Laboratoriumsmessungen (Eppsteinapparat) geeignet, sondern kann auch einen Platz ,auf den Schalttafeln der Kraftwerke erhalten, da seine Angaben eine wertvolle Ergänzung zu denen .der cos cp-Messer darstellen, indem, sie -besonders bei Störungen-eine rasche Orientiereng über die Art der Maschinenbelastung ermöglichen.

Claims (1)

1l:\'CISN'Ce\NsP12Lycriz: i. Anordnung zur unmittelbaren Anzeige des Formfaktors von Wechselströmen oder Wechselspannungen unter Verwendung einer Gleicbrichteranordnung zur Bildung eines dem arithmetischen Mittelwert entsprechenden Gleichstromes, gekennzei,chnet durch ein Thermokreuz zur Bildung eines dem geometrischen Mittehvert (Effektivwert) entsprechenden Gleichstromces und ein Kreuzspulnstrument bzw. eine Differ@entialmeßanordnung zur Anzeige des Verhältnisses oder der Differenz der beeiden Gleichströme. z. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwerk,ein Differentialgalvanometer benutzt wird, das als Quotientenanzeiger geeicht ist. 3. Anordnung nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß als Anzeigeinstrument: ein gewöhnliches Galvanometer mit nur einer Wicklung dient, dem die Differenz nveler Spannungen zugeführt wird, von denen die eine dem Effektivwert, die andere dem Mittelwert des Wechselstromes entspricht. q.. Anordnung nach Anspruch. i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Materialuntersuchung in an sich bekannter Weise eine Schwingspule als Wechselstromerzeuger angeschlossen ist, so daß fehlerhafte Stellen durch Änderungen des Anschlages sichtbar werden.