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Einrichtung zum Messen der Wirk- und Blindkomponente eines Wechselstromwiderstandes
Bei den neuzeitlichen Prüfverfahren für Kondensatoren, Kabel und- Hochspannungsapparate
handelt es sich um die Aufgabe, die Wirk- und Blindkomponente eines Wechselstromwiderstandes,
nämlich den Verlustwiderstand und den kapazitiven Widerstand des kondensatorartigen
Prüflings, in Abhängigkeit von dem ihn durchfließenden Strom bzw. von der an ihm
wirksamen Spannung zu anessen.
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Es ist bekannt, derartige Messungen mit einem in einer Meßschaltung,
z. B. einer Differenzschaltung, liegenden Ausschlagmeßgerät in folgender Weise auszuführen:
Die an der Meßschaltung wirksame Spannun- wird dadurch veränderbar gemacht, daß
man diese Schaltung mit einem Regeltrans= formator speist. Bei der Messung wird
die der Meßschaltung zugeführte Spannung auf verschiedene Werte eingestellt und
jedesmal der Zeigerausschlag des in dieser Schaltung liegenden Ausschlagmeßgerätes
abgelesen. Da aber der jeweilige Zeigerausschlag nicht nur von der Größe der Wirk-
und Blindkomponente des zu anessenden Wechselstromwiderstandes bzw. der diesen Komponenten
entsprechenden Wechselstromgrößen, sondern auch noch von der Höhe der an der Meßschaltun-
jeweils wirksamen Spannung abhängig ist, so muß die Ablesung am Ausschlagmeßgerät
jedesmal entsprechend der Höhe der jeweils eingestellten Spannung durch Umrechnung
korrigiert werden.
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Um dieses Umrechnen zu vermeiden, hat man bei bekannten Einrichtungen
einen vom Beobachter von Hand . zu betätigenden veränderbaren Widerstand oder ein
ähnliches Mittel vorgesehen, mit dem die Empfindlichkeit des Ausschlagmeßgerätes
verändert und der jeweils eingestellten, auf die Meßschaltung einwirkenden Spannung
angepaßt werden kann. Dieser veränderbare Widerstand wird nach einer an ihm angebrachten,
die einzelnen Strom- oder Spannungswerte kennzeichnenden Beschriftung durch den
Beobachter von Hand entsprechend dem jeweils tatsächlich eingestellten Strom- oder
Spannungswert auf den erforderlichen Wert gebracht. Erwirkt grundsätzlich in der
Weise, daß die Empfindlichkeit des Ausschlagmeßgerätes um so kleiner wird, je größer
der eingestellte Strom- oder Spannungswert ist.
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Ein solches Verfahren hat den großen Nachteil, daß die Messung von
der Aufmerksamkeit des Beobachters in besonders starkem Maße abhängig ist. Es werden
falsche Werte abgelesen, wenn die der Strom- bzw. Spannungsänderung entsprechende.
Verstellung des veränderbaren, zur Empfindlichkeitsänderung des Ausschlagmeßgerätes
dienenden Widerstandes vergessen oder nicht vorschriftsmäßig, z. B. in falscher
Richtung, vorgenommen
wird. Weiterhin ist ein solches Verfahren
grundsätzlich nicht anwendbar, wenn der Strom bzw. die Spannung zwecks Erzielung
einer kontinuierlichen Messung stetig von einem Mindestwert bis zu einem Höchstwert
heraufgeregelt werden soll, wie dies bei den neuzeitlichen Prüfverfahren gefordert
wird.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum Messen der Wirk-
und Blindkomponente eines Wechselstromwiderstandes oder diesen Komponenten entsprechender
Wechselstromgrößen in Abhängigkeit von einem Strom oder von einer Spannung, bei
der ebenfalls entsprechend den bekannten Einrichtungen ein in einer Meßschaltung
liegendes Ausschlagmeßgerät und ein diese Schaltung speisender Regeltransformator
verwendet wird. Die nachstehend beschriebene Erfindung hat jedoch gegenüber den
bekannten Einrichtungen dieser Art den außerordentlichen Vorzug, daß die Messung
von der Aufmerksamkeit des Beobachters hinsichtlich der Einstellung des zur Empfindlichkeitsänderung
des Ausschlagmeßgerätes dienenden Widerstandes vollständig unabhängig ist und daß
sie ohne weiteres auch in denjenigen besonders wichtigen Fällen angewendet werden
kann, in denen der die Meßschaltung durchfließende Strom bzw. die an dieser Schaltung
wirksame Spannung zwecks Erzielung einer kontinuierlichen Messung stetig zwischen
einem Mindest- und Höchstwert herauf- oder heruntergeregelt wird. Diese Fortschritte
werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Empfindlichkeit des Ausschlagmeßgerätes
in Abhängigkeit von den Regelorganen des Regeltransformators zwansläufig so verändert
wird, daß mit steigender Transformatorspannung die Empfindlichkeit des Ausschlagmeßgerätes
entsprechend abnimmt. Dabei ist es besonders einfach und zweckmäßig, die Einrichtung
so auszubilden, daß das Regelorgan des Regeltransformators mit dem Regelorgan eines
zur Empfindlichkeitsänderung des Ausschlagmeßgerätes dienenden, parallel zum Ausschlagmeßgerät
geschalteten veränderbaren Widerstandes mechanisch gekuppelt ist.
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Handelt es sich um Messungen mit einem veränderbaren Vergleichswiderstand,
z. B. mit einem veränderbaren verlustfreien Normalkondensator, dann wird gemäß der
Erfindung die Empfindlichkeit des Ausschlagmeßgerätes auch entsprechend den Größenänderungen
des Vergleichswiderstandes verändert, z. B. durch einen zweiten parallel zum Ausschlagmeßgerät
geschalteten veränderbaren Widerstand, dessen Wert zwangsläufig bei Verstellung
des Kondensators geändert wird. Diese Anordnung bietet die für Sonderfälle (z. B.
Meßbereichänderung über mehrere Größenordnungen) vorteilhafte Möglichkeit, die Empfindlichkeit
des Ausschlagmeßgerätes der Größe des Vergleichswiderstandes anzupassen und somit
konstante Versuchsbedingungen zu erreichen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es ist dabei angenommen, daß es sich um die in der Praxis häufig vorkommende Aufgabe
der Messung des Verlustwinkels einer Kapazität handelt. Die zu messende Kapazität
ist mit i bezeichnet. 2 ist eine veränderliche, praktisch verlustfreie Vergleichskapazität.
3 ist ein Differenzwandler, 4 ein Gleichstrominstrument, 5 ein fremdgesteuerter
Gleichrichter, der über einen Phasenschieber 6 an eine Sekundärwicklung 7 eines
Transformators 8 angeschlossen ist. Eine zweite Sekundärwicklung 9 des Transformators
8 liefert die für die Meßanordnung erforderliche, zweckmäßig in der Höhe in weiten
Grenzen veränderliche Spannung. Zum Abgriff einer gewünschten Spannung von der Sekundärwicklung
g bzw. zur stetigen Änderung der Spannung innerhalb eines Meßvorganges dient ein
Schieber io. Mit diesem Schieber io ist ein zweiter Schieber ii fest gekuppelt,
der von einem ausgespannten Widerstandsdraht 12 einen seiner Stellung entsprechenden
Teilbetrag abgreift. Mit dem drehbaren Teil des Normalkondensators 2, der schematisch
als kreisförmiges Gehäuse mit obensitzendem Drehknopf dargestellt ist, ist eine
Kontaktbrücke 13 fest verbunden, die auf zwei kreisförmig nebeneinander angeordneten
Widerstandsdrähten 14, 15 schleift und so entsprechend ihrer Stellung einen mehr
oder minder großen Teil dieser Widerstandsdrähte kurzschließt. Die- Widerstandsdrähte
14 und 15 sind so gegenüber dem drehbaren Teil der Kapazität 2 angeordnet, daß mit
zunehmender Kapazität der kurzgeschlossene Teil der Widerstände ebenfalls zunimmt.
Sowohl der Widerstandsdräht 12 als auch die Widerstandsdrähte 14, i5 sind parallel
zum Meßinstrument 4 geschaltet, so daß die Empfindlichkeit des Meßinstrumentes entsprechend
der an ihnen abgegriffenen Länge sich verändert.
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Der Wandler 3 ist in der Zeichnung lediglich schematisch dargestellt.
Zweckmäßig wird er so ausgebildet, daß eine Streuung nach Möglichkeit vermieden
ist. Man wird also insbesondere die Sekundärwicklung über den ganzen Umfang des
Kernes verteilen und dasselbe auch möglichst weitgehend für die beiden Primärwicklungen
durchführen. Bei Beginn der Messung wird zunächst einmal der Phasenschieber so eingestellt,
daß die Erregerspannung für den fremdgesteuerten Synchronschalter 5 konphas mit
der Erregerspannung der Meßanordnung liegt. Sodann wird die Kapazität 2 so lange
verändert, bis
das Meßinstrument 4 keinen Ausschlag anzeigt. Da
über die Kapazität?, ein reiner Blindstrom fließt, ist somit der über Meßkapazität
i fließende Blindstrom in diesem Falle kompensiert. Sobald man nun den Phasenschieber
6 um 9o° verstellt, -d. h. auf die Messung der Wirkkomponente übergeht, wird das
Instrument einen Ausschlag zeigen, der dem Verlustwinkel des Kondensators i entspricht.
Dieser Ausschlag ist zunächst abhängig von der Größe der -Kapazität i. Da nun bei
der Voreinstellung die Kapazität 2 auf eine analoge Größe gebracht werden muß, sind
an dieser Kapazität die zuvor beschriebenen Mittel angebracht, um die Empfindlichkeit
des Meßinstrumentes 4 so zu verändern, daß die Anzeige kapazitätsunabhängig wird.
Außerdem ist die Empfindlichkeit der Anzeige noch abhängig von der an die Anordnung
gelegten Spannung. Um auch diese Abhängigkeit zu beseitigen, ist weiterhin noch
der Schleifdraht 12 parallel zum Meßinstrument 4. geschaltet, und zwar derart, daß
mit zunehmender Spannung der durch den Schleifdraht 12 gebildete Parallelwiderstand
ständig kleiner wird. Wenn man also z. B. bei einem Prüfobjekt den Verlustwinkel
über den ganzen Spannungsbereich _ bis zu einem zulässigen Endwert 'verfolgen will,
dann wird dadurch, daß gleichzeitig mit dem Kontakt io auch der Kontakt i i verschoben
wird, selbsttätig das Instrument 4 der Spannungserhöhung entsprechend in seiner
Empfindlichkeit vermindert, so daß die Empfindlichkeit der gesamten Meßanordnung
unverändert bleibt.
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Das beschriebene Ausführungsbeispiel stellt nur eine der Anwendungsmöglichkeiten
des Erfindungsgegenstandes dar. An Stelle der Kapazität kann ebensogut ein Wechselstromwiderstand
u. a. m. in bezug auf seine Wechselstromeigenschaften gemessen werden.