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Vorrichtung zum Messen von Gleichstrom Das Patent 659 436 behandelt
eine Vorrichtung zum Messen von Gleichstrom mit einem Magnetkreis, dessen Magnetisierung
sowohl von dem zu messenden (primären) Gleichstrom als auch von dem Strom in einer
Sekundärwicklung abhängt, und einer im Magnetkreis bewegten Hilfswicklung. Die Sekundärwicklung
ist von der Hilfswicklung derart abhängig geschaltet, daß der durch die Hilfswicklung
in der Sekundärwicklung verursachte Stromfluß eine Magnetisierung hervorruft, die
der Magnetisierung durch den Primärstrom entgegengesetzt gerichtet ist und sie bis
auf den Bruchteil aufhebt, der zur Erzeugung des Sekundärstromes notwendig ist.
Bei den in diesem Patent beschriebenen Vorrichtungen wird zur Speisung des Restfeldes,
das zur Aufrechterhaltung der inneren EMK des die Hilfswicklung tragenden Ankers
notwendig ist, eine gewisse Amperewindungszahl gebraucht. Diese Magnetisierungsamperewindungszahl
hat zur Folge, daß die Sekundäramperewindungszahl um ihren Betrag kleiner ist als
die Primäramperewindungszahl. Die Größe der Magnetisierungsamperowindungszahl ist
abhängig von der Größe der inneren EMK des Ankers. Diese wiederum ist abhängig einmal
von der Größe des Primärstromes, sodann von der Größe der im Zuge der Ankerwicklung
liegenden Widerstände, d. h. Eigenwiderstände der - Ankerwicklung, Kohlewiderstand
und Kohleübergangswiderstand, Widerstand der Sekundärwicklung, Widerstand der Bürde.
Bei praktischen Ausführungen des Gleichstromübersetzers hat sich herausgestellt,
daß der Widerstand der Sekundärwicklung und der Widerstand der Bürde den größten
Anteil ausmachen. Da die insbesondere für große Übersetzungsverhältnisse sehr viele
Windungen aufweisende Sekundärwicklung aus einem Material mit verhältnismäßig großem
Temperaturkoeffizienten besteht, hat der Anker im kalten und warmen Zustand des
Apparates stark voneinander abweichende EMKe aufzubringen, d. h. im kalten oder
warmen.Zustand des Apparates werden auch voneinander abweichende Magnetisierungsamperewindungen
benötigt, der Sekundärstrom des Wandlers nimmt also bei kaltem und warmem Zustand
verschiedene Werte an. Ebenso hat auch eine Veränderung der Bürde des Übersetzers
eine Veränderung des Stromfehlers zur Folge. Zur Kompensierung des durch eine Widerstandsänderung
der
Sekundärwicklung hervorgerufenen Fehlers ist bereits in dem
Zusatzpatent 663 16o vorgeschlagen worden, der Sekundärwicklung einen Ohmschen Widerstand,
vorzugsweise mit kleinerem Temperaturkoeffizienten, parallel zu schalten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorrich=r tung gemäß dem Hauptpatent
so. zu verbessern, daß nicht nur die Folgen der Widerstandsänderung der Sekundärwicklung,
sondern erforderlichenfalls auch noch die Folgen einer Änderung der Bürde beseitigt
werden köinzen. ,Erfindu.ngsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß außer der
Sekundärwicklung eine Zusatzwicklung angeordnet ist, die auf den Eisenkern in demselben
Richtungssinne magnetisierend einwirkt wie die Primärwicklung (d. h. die vom zu
messenden Gleichstrom durchflossene Wicklung) und die von einem Strom durchflossen
wird, der von dem Produkt aus dem Primärstrom und der Widerstandsbelastung des Sekundärkreises
oder einem Teil derselben abhängig ist. Damit ist ein Abgleichmittel geschaffen,
welches in Abhängigkeit vom Spannungsabfall an der Sekundärwicklung undloder vom
Spannungsabfall an der Bürde gebracht werden kann. Beispielsweise kann die Zusatzwicklung,
zweckmäßig in Reihe mit einem temperaturabhängigen Widerstand, unmittelbar an die
Klemmen der im Magnetkreis der Sekundärwicklung bewegten Hilfswicklung angeschlossen
werden. Dann erreicht man bei entsprechender Bemessung eine Kompensation sowohl
des durch die Widerstandsänderung der Sekundärwicklung hervorgerufenen Fehlers als
auch des durch eine Bürdenänderung bewirkten Fehlers. Man kann die Zusatz-,vicklung,
gegebenenfalls mit dem Reihenwiderstand, aber auch an die Anschlußklemmen für die
Bürde anschließen, wobei nur der durch die Bürdenänderung bewirkte Fehler beseitigt
wird. Legt man die Zusatzwicklung dagegen an die Klemmen der Sekundärwicklung, so
wird nur der durch die Widerstandsänderung der Sekundärwicklung hervorgerufene Fehler
kompensiert. In allen Fällen kann man gleichzeitig auch der Sekundärwicklung einen
Ohmschen Widerstand parallel schalten, wie in dem Zusatzpatent 663 16o vorgeschlagen
ist. Diese Maßnahme wird man vorzugsweise dann anwenden, wenn die Zusatzwicklung
an die Bürdenanschlußklemmen gelegt wird, weil dann auch beide Fehler kompensiert
werden können. Bei Gleichstromübersetzern mit sekundärseitiger Umschaltung des übersetzungsverhältnisses
kann man die Sekundärwicklung in zwei Teile aufteilen und in dem einen Fall die
beiden Teile in Reihe mit parallel zu ihnen liegendem Ohmschen Widerstand schalten,
im anderen Falle (bei Einstellung der kleinen Übersetzung) den einen Teil als Sekundärwicklung,
den anderen Teil zweckmäßig in Reihe mit dem Ohinschen Widerstand oder einem Teil
von ihm als Zusatzwicklung, die än die Klemmen der bewegten Hilfswicklung ,angeschlossen
wird, benutzen.
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° ZWei Ausführungsbeispiele für einen Gleichstromübersetzer nach der
Erfindung sind schaltungsmäßig in den Abb. i und 2 dargestellt. In Übereinstimmung
mit dem im Hauptpatent dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist der von dem
zu messenden Gleichstrom durchflossene Primärleiter mit i i bezeichnet. Er ist von
einem Eisenkern 12 umgeben, der an einer Stelle zur Aufnahme eines die Hilfswicklung
tragenden Ankers 13 durchbrochen ist. An der Bürste 17 des Ankers 13 ist in Abb.
i das eine Ende der um den Eisenkern herumgeschlungenen Erreger- und Sekundärwicklung
ig angeschlossen. Das andere Ende ist an die eine Bürdenanschlußklemme gelegt, während
die Bürste 18 mit der zweiten Bürdenanschlußklemme verbunden ist. Der Antrieb des
Ankers 13 erfolgt durch einen Hilfsmotor 21. Auf dem Eisenkern 12 ist nun
noch eine Zusatzwicklung 26 angeordnet, die auf ihn im gleichen Richtungssinn magnetisierend
einwirkt wie der Primärleiter i i. Diese Zusatzwicklung 26 ist in Reihe mit einem
Widerstand 27 an die Bürsten 17 und i8 des Ankers 13 angeschlossen. Da die Zusatzwicklung
den Eisenkern in demselben Richtungssinn wie der Primär Leiter magnetisiert, steigt
der Strom in der Sekundärwicklung ig, so daß es möglich ist, den Stromfehler des
Wandlers im positiven Sinne zu beeinflussen als Funktion der Größe der Bürde und
(bzw. oder) der Widerstandszunahme der Sekundärwicklung. Man kann also die durch
diese Größen sonst hervorgerufenen negativen Stromfehler (d. h. Verkleinerung des
Sekundärstromes) kompensieren. Ebenso kann man natürlich auch dein Einfluß einer
Widerstandsverminderung der Sekundärwicklung und/oder dem Einfluß einer Verringerung
der Bürde entgegenarbeiten, da sich ja dann der Strom in der Zusatzwicklung entsprechend
verringert. In der Abb. i ist noch gestrichelt angedeutet, daß man parallel zur
Sekundärwicklung ig einen Ohmschen Widerstand 25 zur Verringerung oder Beseitigung
des durch eine Widerstandsänderung der Sekundärwicklung hervorgerufenen Fehlers
anordnen kann.
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Die Abb. 2 zeigt ein Beispiel für einen Gleichstromwandler gemäß der
Erfindung mit sekundärseitiger Umschaltung des Übersetzungsverhältnisses. Hier wird
die Zusatzwicklung 26 bei Einstellung des Wandlers für eine kleine Übersetzung als
Teil der Sekundärwicklung benutzt und in Reihe mit der Sekundärwicklung ig geschaltet.
Die Umschaltvorrichtung
29 muß sich dann in der gestrichelt angedeuteten
Stellung befinden; die Bürde ist dabei an dieKlemmen 3ound3i anzuschließen. Parallel
zu diesen beiden in Reihe geschalteten Sekundärwicklungsteilen ig und 26 liegt dann
der Widerstand 28, so daß bei dieser Einstellung nur der durch eine Widerstandsänderung
der aus den beiden Teilen ig und 26 bestehenden Sekundärwicklung hervorgerufene
Fehler in der im Zusatzpatent 663 16o näher erläuterten Art und Weise kompensiert
wird. Schaltet man aber durch Umschalten von 29 in die mit ausgezogenen Linien angedeutete
Stellung den Wandler für ein größeres übersetzungsverhältnis um, so arbeitet die
Zusatzwicklung 2<> nicht mehr als Teil der Sekundärwicklung, sondern so wie bei
dem in Abb. i dargestellten Ausführungsbeispiel. Sie liegt dann in Reihe mit dem
Teil 28a des Widerstandes 28 an den Bürsten 17 und 18 des Ankers 13 und dient somit
zur i<ompensation der durch eine Widerstandsänderung der Sekundärwicklung i9
und durch eine Bürdenänderung hervorgerufenen Fehler. Die Bürde ist dabei an die
Klemmen 30 und 32 zu legen. Die Wicklung 33 dient als Kompensationswicklung
zur Aufhebung der Ankerrückwirkung und liegt in Nuten der Pole des Eisenkernes 12.