DE678602C

DE678602C - Arrangement for the deflection measurement of the loss angle with the help of a Scheringbruecke

Info

Publication number: DE678602C
Application number: DES110879D
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1933-09-06
Filing date: 1933-09-06
Publication date: 1939-07-19

Description

Anordnung zur Ausschlagmessung des Verlustwinkels mit Hilfe einer Scheringbrücke Die Erfindung betrifft eine Anordnung, die unter Benutzung der bekannten Scheringbrücke eine unmittelbare Ausschlagmessung des Verlustwinkels ermöXglicht.Arrangement for the deflection measurement of the loss angle with the help of a Schering Bridge The invention relates to an arrangement which, using the known Schering bridge enables an immediate deflection measurement of the loss angle.

Zu diesem Zweck werden gemäß der Erfindung in der Scheringbrücke die Ohmschen Brückenwiderstände klein gegenüber dem Widerstand in der Meßdiagonale bemessen und im Diagonalzweig der Brücke zwei wahlweise einschaltbare Synchronscbalter mit Gleichstrominstrument derart angeordnet, daß der eine Synchronschalter in Phase mit dem den Normallkondensator durchfließenden Strom und der andere Synchronschalter senkrecht dazu erregt wird. Da ohnedies bei den üblichen Ausführungen der Scheringbrücke für höhere Spannungen die Ohmschen Brückenwiderstände klein gegenüber den Widerständen der Kapazitäten sind, ist der Ausschlag des in der Diagonale angeordneten Instrumentes proportional der Differenz der Spannungsabfälle in den Ohmschen Widerständen, so daß sich eine lineare Instrumentenskala ergibt. For this purpose, according to the invention in the Schering Bridge the ohmic bridge resistances small compared to the resistance in the measuring diagonal dimensioned and in the diagonal branch of the bridge two optionally switchable synchronizing switches with direct current instrument arranged in such a way that one synchronous switch is in phase with the current flowing through the normal capacitor and the other synchronous switch is excited perpendicular to it. Since anyway with the usual designs of the Schering bridge for higher voltages the ohmic bridge resistances are small compared to the resistances of the capacities is the deflection of the instrument arranged in the diagonal proportional to the difference in voltage drops in the ohmic resistances, see above that there is a linear instrument scale.

Es war bei Brückenschaltungen bereits bekannt, in der Meßdiagonale eine Verstärkerröhre anzuordnen. In diesem Falle ist der Diagonalwiderstand ebenfalls sehr hoch. im Vergleich zu den Brückenwiderständen. Dabei handelt es sich aber uin Brückenschialtungen mit Nullabgleich, wobei die Verstärkerröhre benutzt wird, um die Empfindlichkeit der Messung zu jerllöhlen. Rei der Anordnung gemäß der Erfindung wird aber durch die Bemessung der Widerstände der Energieverbrauch in dem Diagonal zweig möglichst klein gehalten, um gewissermaßen nach Art einer Spannungsmessung. arbeiten zu können und auf diese Weise die Rückwirkung des Diagonalstromes auf die Brückenlage zu vermeiden. Dies ist besonders deshalb wichtig, weil man mit sehr verschieden großen zu messenden Verlustwinkeln rechnen muß. Infolgedessen ist es nötig, den Meßbereich des Instrumentes in der Diagonale entsprechend zu verändern. Dies bedingt aber eine Veränderung des Widerstandes in der Meßdiagonale, und es hat sich gezeigt, daß es nur durch die Bemessung der Widerstände gemäß der Erfindung möglich ist, bei allen praktisch vorkommenden Verlustwinkeln eine genügend genaue unmittelbare Anzeige zu erhalten. It was already known for bridge circuits, in the measuring diagonal to place an amplifier tube. In this case the diagonal resistance is also very high. compared to the bridge resistances. But this is uin Bridge connections with zero adjustment, whereby the amplifier tube is used to the sensitivity of the measurement to jerllöhlen. Rei the arrangement according to the invention However, the energy consumption in the diagonal is determined by the dimensioning of the resistances branch kept as small as possible, so to speak in the manner of a voltage measurement. to be able to work and in this way the retroactive effect of the diagonal current on the Avoid bridging. This is especially important because you're dealing with a lot different sized loss angles to be measured must be expected. As a result it is necessary to change the measuring range of the instrument in the diagonal accordingly. But this requires a change in the resistance in the measuring diagonal, and it it has been shown that it can only be achieved by dimensioning the resistors according to the invention is possible, a sufficiently precise one for all practically occurring loss angles to get immediate notification.

In der Fig. I ist eine Anordnung gemäß der Erfindung dargestellt, in welcher mit T die Spannungsquelle für die Speisung der Brücke bezeichnet ist, die zweckmäßig aus einem Transformator besteht, von dem wahlweise beliebige Spannungen abgegriffen werden können. Cn ist die Normalkapazität und P der Prüfling. R1 und R2 sind die Brückenwiderstände, J ist das Gleichstrommeßgerät. In Reihe mit diesem Gleichstrommeßgerät sind parallel zueinander zwei Synchronschalter G1 und 0 geschaltet, deren Erregung aus einem Phasenschieber Ph gespeist wird, und zwar derart, daß die Erregerphasen in jeder Stellung des Phasenschiebers um möglichst genau 900 gegeneinander verschoben sind. Der Phasenschieber ist zweckmäßig an die zur Speisung des Transformators 78 dienende Stromquelle angeschlossen. U ist ein Umschalter, der es einmal ermöglicht, das Instrument J wahlweise über leinen der Synchronschalter G1 oder 02 in die Meßdiagonale zu schalten, und andererseits eine parallele Schaltung des Meßinstrumentes zu dem Widerstand R2 möglich macht. In Fig. I an arrangement according to the invention is shown, in which T is the voltage source for supplying the bridge, which expediently consists of a transformer from which any voltages can be selected can be tapped. Cn is the normal capacity and P is the test item. R1 and R2 are the bridge resistors, J is the DC current meter. In series with this Direct current measuring devices are two synchronous switches G1 parallel to one another and 0 switched, the excitation of which is fed from a phase shifter Ph, namely such that the excitation phases in every position of the phase shifter by as much as possible exactly 900 are shifted against each other. The phase shifter is useful to the connected to feed the transformer 78 serving power source. U is a Changeover switch that allows the instrument J to be operated either over the leash To switch synchronous switch G1 or 02 in the measuring diagonal, and on the other hand one makes parallel connection of the measuring instrument to the resistor R2 possible.

Die Wfrkungsweise - der Vorrichtung ergibt sich aus folgenden Überlegungen: Zu Beginn der Messung wird zunächst einmal durch den Schalter U das Instrument J parallel zu dem Widerstand R2 geschaltet, und zwar über den Synchronschalter G1, vor den zweckmäßig in der angedeuteten Weise ein Widerstand Rs geschaltet ist. Sodann wird an dem Widerstand R2 ein gewünschter Wert abgegriffen, der durch die nachfolgend erläuterte weitere Einstellung maßgebend für die Speisespannung der Brücke ist. Nach Einstellung des Widerstandes R2 wird nämlich zunächst der Phasenschieber so ein gestellt, daß das Instrument einen möglichst hohen Ausschlag anzeigt und dann die Speisespannung der Brücke so lange verändert, bis das Instrument J auf seinem Endwert steht. The operation of the device results from the following considerations: At the beginning of the measurement, the instrument J connected in parallel to the resistor R2, via the synchronous switch G1, a resistor Rs is connected in front of the expedient in the manner indicated. Then a desired value is tapped off at the resistor R2, which is determined by the following The additional setting explained is decisive for the supply voltage of the bridge. After the resistor R2 has been set, the phase shifter is initially like this a set that the instrument displays the highest possible deflection and then the supply voltage of the bridge changed until the instrument J is on his End value stands.

Nunmehr wird der obere Arm des Doppelumschalters U umgelegt, so daß das Meßinstrument J in der Brückendiagonale liegt, und zwar über dem Synchronschalter G1. Sodann wird der stufenweise einstellbare Widerstand R1 so eingestellt, daß der Zeiger des Instrumentes innerhalb der Skala zu stehen kommt. Dabei ist die Unterteilung des Widerstandes R1 so bemessen, daß jeder Stufe gerade der Meßbereich des Instrumentes, entspricht. Auf diese W'eise wird demnach erreicht, daß der Meßbereich des Instrumentes beliebig verlängert werden kann, indem entsprechend viel Stufen des Widerstandes R1 eingeschaltet werden. Diese einzelnen Stufen des Widerstandes R1 können dann gleichzeitig in ganzzahligen Vielfachen der Normalkapazität geeicht sein. Man kann demnach aus der Summe des an dem Widerstand R1 eingestellten Kapazitätswertes und des von dem Meßinstrumentenzeiger angezeigten Wertes unmittelbar die Kapazität des PrüflingsP ablesen, wobei zweckmäßig die Skala des Instrumentes nach einer Zehnerpotenz unterteilt ist. Dabei haben die auf dem Meßinstrument ablesbaren Werte wechselnde, der jeweilig eingestellten Stufe des Widlerstandes R, entsprechende Bedeutung. Zur Bestimmung des Tangens # wird durch Umlegen des unteren Armes des Umschalters U an Stelle des Synchronschalters G1 der mit 900 Phasenverschiebung erregte Synchronschalter G2 eingeschaltet. Das Instrument zeigt nunmehr den Tangens # an, der aus der nach einer Zehnerpotenz geteilten Skala ohne weiteres abgelesen erden kann. Now the upper arm of the double switch U is turned over so that the measuring instrument J lies in the diagonal of the bridge, over the synchronous switch G1. Then the step-adjustable resistor R1 is set so that the The pointer of the instrument comes to stand within the scale. Here is the subdivision of the resistor R1 dimensioned in such a way that each step corresponds to the measuring range of the instrument, is equivalent to. In this way it is achieved that the measuring range of the instrument Can be extended at will by adding a corresponding number of levels of resistance R1 can be switched on. These individual stages of the resistor R1 can then simultaneously be calibrated in integer multiples of the normal capacity. One can accordingly from the sum of the capacitance value set at the resistor R1 and of the value indicated by the meter pointer directly indicates the capacity of the Read the test itemP, using the instrument's scale according to a power of ten is divided. The values readable on the measuring instrument have changing, the respective set level of resistance R, corresponding meaning. To the The tangent # is determined by moving the lower arm of the switch U Instead of the synchronous switch G1, the synchronous switch excited with a 900 phase shift G2 switched on. The instrument now shows the tangent #, which is derived from the after can easily be read off a power of ten scale.

Die oben beschriebene Anordnung läßt sich insbesondere für hohe Brückenspannungen noch wesentlich verbessern, wenn man dien Diagonalzweig der Brücke mit daranhängendem Normalkondensator und diesem benachbarten Ohmschen Widerstand gesondert speist, z. B. mit Hilfe eines Spannungswandlers, der an die Erregerspannung der Brücke angeschlossen ist. Eine derartige Ausführungsform ist beispielsweise in der Fig. 2 dargestellt. Dabei sind zur Bezeichnung gleicher Teile wieder dile gleichen Zeichen wie in der Fig. I verwendet. Der neu hinzugekommene Spannungswandler ist mit Sp bezeichnet. Diese Schaltung wirkt in der gleichen Weise wie die in der Fig. I beschriebene Schaltung, hat jedoch dieser gegenüber den Vorteil, daß man den Verlustwinkel des Normalkondensators C@ durch den Fehlwinkel des Wandlers S, kompensieren kann, und daß man außerdem aus dem Sekundärkreis des Wandlers erhebliche Energie entnehmen kann. Schließlich kann man auch infolge der niedrigen Sekundärspannung des Spannungswandlers S,, einen verhältnismäßig billigen Normalkondensator, z. B. einen Glimmerkondensator, benutzen, und endlich ist es infolge der erheblichen zur Verfügung stehenden Sekundärleistung des Spannungswandlers auch möglich, den Phasenschieber P@ ganz zu entbehren und die Synchronschalter G1 und G2 unmittelbar aus dem Sekundärkreis zu erregen, wie dies bei einer Variation der hier erörterten Anordnung gemäß Fig. 3 dargestellt ist. The arrangement described above can be used in particular for high bridge voltages even better if you use the diagonal branch of the bridge with the attached Feeds normal capacitor and this neighboring ohmic resistor separately, z. B. with the help of a voltage converter, which is connected to the excitation voltage of the bridge is. Such an embodiment is shown in FIG. 2, for example. To denote the same parts, dile are again the same characters as in the Fig. I used. The newly added voltage converter is labeled Sp. This circuit acts in the same way as the circuit described in FIG. however, this has the advantage over that of the loss angle of the normal capacitor C @ can compensate for the wrong angle of the transducer S, and that you can also can draw considerable energy from the secondary circuit of the converter. In the end you can also because of the low secondary voltage of the voltage transformer S ,, a relatively cheap normal capacitor, e.g. B. use a mica capacitor, and finite it is due to the considerable secondary power available of the voltage converter also possible to dispense with the phase shifter P @ entirely and to excite the synchronous switches G1 and G2 directly from the secondary circuit, such as this is shown in a variation of the arrangement discussed here in accordance with FIG. 3 is.

Bei der zuletzt beschriebenen Anordnung entsteht ein verhältnismäßig hoher Aufwand dadurch, daß zwei für hohe Sp.annungen bemessene Transformatoren, nämlich der zur Speisung dienende Transformator T und der Spannungswandler S,, verwendet werden. Um diesen Aufwand zu verringern, ist in der Fig. 3 eine Anordnung gezeigt, bei der der Speisetrausformator T dadurch entbehrlich gemacht ist, daß auf den Spannungswandler Sp noch, eine besondere Erregerwicklung E angebracht ist. Diese Wicklung läßt sich bei normalen Spannungswandlern deswegen sehr bequem anordnen, weil bei einem Spannungswandler in der Regel nur ein einziger Schenkel bewickelt und Prim,är- und Selçundärwicklung konzentrisch zueinander auf diesen S, chenkel untergebracht sind. Infolgedessen kann die Erregerwicklung auf dem freien Schenkel angeordnet wierdien, zumal die Güte der Kopplung zwischen der Erregerwicklung und den beiden anderen Wicklungen keine Rolle für die Messung spielt. Neben dem oben beschriebenen Unterschied weist die Anordnung gemäß Fig. 3 gegenüber Fig. 2 den bereits erwähnten weiteren Unterschied auf, daß der Phasenschieber Ph fortgefallen ist und die Erregerwicklungen der Synchronschalter G1 und G2 unmittelbar aus dem Widerstand R2 gespeist werden. Durc'h eine feste Schaltung S, z. B. aus Kondensatoren und/oder Induktivitäten, ist dabei die Phase in einem Erregerstromkreis um 90° verschoben. In the case of the arrangement described last, there is a proportionate high effort due to the fact that two transformers dimensioned for high voltage namely the transformer T serving for the supply and the voltage converter S ,, are used will. In order to reduce this effort, an arrangement is shown in FIG. 3, in which the feed transformer T is made dispensable in that on the voltage converter Sp still, a special excitation winding E is attached. This winding can With normal voltage converters, therefore, arrange them very conveniently, because with a voltage converter usually only a single leg wrapped and primary, secondary and secondary winding are housed concentrically to each other on these legs. Consequently can the excitation winding on the free Thighs arranged to serve, especially the quality of the coupling between the excitation winding and the other two Windings does not matter for the measurement. Besides the difference described above shows the arrangement according to FIG. 3 compared to FIG. 2 the already mentioned further The difference is that the phase shifter Ph has been omitted and the excitation windings the synchronous switches G1 and G2 are fed directly from the resistor R2. Through a fixed circuit S, e.g. B. from capacitors and / or inductors, the phase in an excitation circuit is shifted by 90 °.

An Stelle der in den Ausführungsbeispielen vorgesehenen zwei Synchronschaltern kann man auch mit einem einzigen Synchronschalter auskommen, wenn man die Möglichkeit vorsieht, dessen Erregung um genau 90° in der Phase verschieben zu können. Für die Verwendung zweier Synchronschalter spricht die bequemere Handhabung und der verhältnismäßig billige Preis eines solchen Schalters. Instead of the two synchronous switches provided in the exemplary embodiments you can get by with a single synchronous switch if you have the opportunity provides to be able to shift its excitation by exactly 90 ° in phase. For the Use of two synchronous switches speaks of the more convenient handling and the proportionate cheap price of such a switch.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Arrangement for deflection measurement of the loss angle with the help of a Schering bridge, characterized in that the Ohmic bridge resistances small compared to the resistance in the measuring diagonal are and that in the diagonal branch of the bridge two optionally switchable synchronous switches are arranged with a DC instrument, such that the one synchronous switch in phase with the current flowing through the normal capacitor and the other synchronous switch is excited perpendicular to it.

2. Arrangement according to claim 1, characterized by a changeover switch, through which the measuring diagonal to the resistor lying in series with the normal capacitor can be connected in parallel to the phase position of the synchronous switch excitation to be able to adjust by means of a phase shifter.

3. Arrangement according to claim I or 2, characterized by a voltage converter, which is connected to the excitation voltage of the bridge and the diagonal branch of the Bridge with the adjoining normal capacity and with the one adjacent to it Ohmic resistance feeds.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the excitation circuits the synchronous switch with the interposition of known means for phase adjustment be fed directly from the secondary winding of the voltage transformer.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that on the Voltage transformer core a special excitation winding is arranged and the high-voltage winding of the converter is used directly to power the bridge.

6. Arrangement according to claim I, characterized in that the the Normal capacitance of the Schering bridge neighboring ohmic resistance according to values of the Bridge supply voltage is calibrated.

7. Arrangement according to claim I, characterized in that the dem Test object adjacent ohmic resistance of the bridge is subdivided so that up to an arbitrarily selected end value arbitrary integer multiples of the normal capacity neighboring ohmic resistance or a unit thereof can be tapped at it can be calibrated directly in units of the normal capacity.