DE681136C - Komplexe Wechselstromkompensationsmesseinrichtung mit zwei fremderregten, der reellen und imaginaeren Komponente zugeordneten und den Kompensationszustand selbsttaetig herbeifuehrenden, Messgeraeten - Google Patents

Description

• Komplexe Wechselstromkompensationsmeßeinrichtung mit zwei fremderregten, der reellen und imaginären Komponente zugeordneten und den Kompensationszustand selbsttätig herbeiführenden Meßgeräten In der Wechselstromtechnik werden in neuester Zeit in zunehmendem Umfange komplexe Kompensati onsschaltungen verwendet.
• Bei diesen Schaltungen sind zwei Abgleichrichtungen (entsprechend der reellen und imaginären Komponente) vorhanden, denen auch zwei diesen Richtungen zugeordnete Abgleichmittel entsprechen. Diese Abgleichmittel wurden bisher in der Regel von Hand eingestellt. Andererseits ist eine Meßeinrichtung zur Wechsel stromkompensation bekanntgeworden, die aus zwei fremderregten, der reellen und imaginären Komponente zugeordneten elektrodynamischen bzw. Induktionsmeßgeräten (Induktionsdynamometern) besteht, deren Drehspulen sich selbsttätig in eine solche Winkellage einstellen, daß die zu messende Wechselspannung durch die in diesen Drehspulen induzierten, um go0 gegeneinander phasenverschobenen Spannungen kompensiert wird. Dieser Kompensator eignet sich aber nur für die in der Praxis selten vorkommenden Fälle, in denen die zu messende Spannung etwa I bis 10 Volt beträgt, also verhältnismäßig groß ist. Für die Bestimmung der bei Wechselstromkompensationsmessungen im allgemeinen vorliegenden, bedeutend kleineren Spannungswerte von etwa t/to bis t/10OO Volt ist eine derartige Anordnung jedoch nicht anwendbar, weil die bei so kleinen Spannungen an den beiden Induktionsdynamometern auftretenden Drehmomente bei weitem nicht ausreichen, um eine, einwandfreie Einstellung der Drehspulen zu erzielen oder gar eine Aufzeichnung der Meßergebnislse mit Tintenschrift zu ermöglichen.
• Gegenstand der Erfindung ist eine komplexe Wechselstromkompensationsmeßeinrichtung mit zwei fremderregten, der reellen und imaginären Komponente zugeordneten und den Kompensationszustand selbsttätig herbeiführenden Meßgeräten. Gemäß der Erfindung sind dabei diese beiden Meßgeräte als Induktionszählermeßwerke ausgebildet, die je ein der reellen bzw. imaginären Komponente entsprechendes Abgleichmittel steuern, und die Erregerfelder dieser beiden als phasenabhängige Nullindikatoren geschalteten Meßgeräte haben eine solche Phasenlage, daß die Beeinflussung der beiden von ihnen gesteuerten Abgleichmittel im Sinne der erstrebten Kompensation erfolgt.
• Vorzugsweise werden die zur Fremderregung dienenden Wicklungen der beiden Induktionszählermeßwerke von zwei um go 0 gegeneinander phasenverschobenen Strömen erregt, die vorzugsweise einem Phasenschieber entnommen werden. Da bei konvergenzgerechter Phaseneinstellung der die beiden Richtvektoren darstellenden Erregerfelder dieser phasenabhängigen Meßwerke ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Drehrichtung des Ankers und der zum konvergenten Abgleich notwendigen Abgleichrichtung vorhanden ist, so erfolgt die Beeinflussung der Abgleichmittel, z. B. der beiden Schleifkontakte, stets im Sinne der erstrebten Kompensation. Die von den beiden Ankern gesteuerten beweglichen Glieder der Abgleichmittel, z. B. die beiden Schleifkontakte, sind mit den Zeigern von Anzeigeinstrumenten oder mit Schreibvorrichtungen von Tintenschreibern mechanisch gekuppelt, so daß eine fortlaufende Anzeige oder Aufzeichnung der Meßwerke ermöglicht ist.
• Um eine möglichst hohe Empfindlichkeit zu erreichen, können die von dem Kompensationskreis erregten Wicklungen der beiden Induktionszählermeßwerke über einen gemeinsamen Röhrenverstärker vom Kompensationsstromkreis gesteuert werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur I dargestellt.
• Mit M ist das Meßobjekt bezeichnet. Ux ist die zu bestimmende Meßspannung. Ph ist ein Phasenschieber. R1 und R2 sind zwei Schleifdrahtwiderstände, A1 und A2 die Anker zweier Zähler. S1' und S2' sind die Spannungswicklungen, und Spund 52" sind die Stromwicklungen der Zähler. Mit V ist ein Verstärker mit der Eingangsspannung U bezeichnet. R und Rc sind feste Ohmsche Widerstäne. C ist eine Kapazität. T ist ein Transformator und K1 und 1C2 sind Kontaktarme, die von den Zählerankern gesteuert werden. Die Enden der SchleifdrähteR1 und R2 sind mit I und III bzw. II und IV bezeichnet. B1 und B2 sind Bremsmagnete. T1 ist ein Isoliertrausformator.
• Die Wirkungsweise der Anordnung geht aus folgendem hervor. Zur Kompensation der zu messenden Wechselspannung Ux dienen zwei auf den Schleifdrähten R1 bzw. R2 abgegriffene, um go0 gegeneinander phasenverschobene Vergleichsspannungen UNI und UN2. Da R1 an den induktions- und kapazitätsfreien Ohmschen Widerstand R angeschlossen und R2 mit einem Vorwiderstand Re nebst Parallelkondensator C in den Sekundärkreis der Induktivität T1 eingefügt ist, haben die in R1 und R2 fließenden Ströme, die mit JR1. und JR2 bezeichnet werden sollen, eine Phasenverschiebung von 90° gegeneinander. Infolgedessen kann an den vier Schleifdrahthälften O1I, O2II, O1III und O2IV, die den Achsen eines rechtwinkligen Koordinatensystemes entsprechen, eine in bezug auf Größe und Phase stetig regelbare Vergleichsspannung entnommen werden.
• Es können somit Spannungsvektoren in allen vier Quadranten kompensiert werden. Die Phasenlage des obenerwähnten Achsenkreuzes ist durch den über den Widerstand R und die Primärwicklung der Induktivität T1 fließenden Strom JK bestimmt.
• Zur selbsttätigen Einstellung der Vergieichsspannungen UNX und UN2 dienen die Zähleranker A1 und A2, die über Getriebe G1 und G2 mit den Kontaktarmen K1 und K2 gekuppelt sind. Die Spannungswicklungen S1' und S2' dieser Meßwerke werden von dem Phasenschieber Ph mit sinusförmig verlaufenden, um 90° gegeneinander phasenverschobenen Strömen erregt, während die Stromwicklungen S1" und S2" hintereinandergeschaltet und über den wechselstromgespeisten Röhrenverstärker V mit dem zweckmäßig geerdeten Kompensationskreis verbunden sind, so daß sie von einem der Eingangsspannung U des Verstärkers V proportionalen Ausgangsstrom durchflossen werden.
• In der Figur 2 ist zum besseren Verständnis das Vektordiagramm der im Nullzweig wirksamen Kompensationsspannungen und der in den beiden Zählermeßwerken auftretenden Triebflüsse #1', #1", #2' und #2" dargestellt, wobei die Flüsse zu denjenigen Kreisen gehören, die von den mit dem gleichen Index versehenen Wicklungen S umgeben sind. Wenn die Meßanordnung noch nicht abgeglichen ist, liegt am Verstärker V die Eingangsspannung U, die durch die geometrische Differenz der zu prüfenden Spannung und der Vergleichs spannung gebildet wird und in die Komponenten U1 = Ux1 - UN1 und U2 = Ux2 - UN2 zerlegt wird. Bei dem in Bild 2 als Beispiel angenommenen Sonderfall sind die Phasen der Triebflüsse für die beiden Zählermeßwerke so gewählt, daß # (U #1") = # (U #2") = 180° und # (U1#1') = # (U2#2') = 90° ist. Bezeichnen qil und #2 die Phasenwinkel zwischen 01', und #1" bzw. #2' und 02"2 so ergeben sich die auf die Ankerscheiben Al, A2 einwirkenden Drehmomente D1, D2 aus den Gleichungen D1 = const # #1' # #1" # sin #1, D2 = const # #2' # #2" # sin #2.
• Hieraus folgt, daß D1 der reellen Komponente U1 und D2 der imaginären Komponente U2 in bezug auf Größe und Richtung entspricht.
• Die Drehrichtungen der beiden Ankerscheiben A1, A2 werden nun so gewählt, daß A1 den Schleifkontakt K1 und A2 den Schleifkontakt Ko im Sinn der angestrebten Kompensationseinstellung (U1 = O, d. h. UN1 = Ux1 und U2 = O, d. h. UN2 = UX2) bewegt. Dabei ist die jeweiliege Drehgeschwindigkeit von A1 bzw. A2 der jeweiligen Größe von U1 bzw.
• U2, also der jeweiligen Abweichung vom Kompensationszustand, proportional. Je näher K1 bzw. K2 an die Kompensationseinstellung herankommt, desto langsamer läuft A1 bzw. A2, ein Überschwingen oder Pendeln der mit K1 und K2 gekuppelten Anzeige- oder Schreibvorrichtungen ist daher ausgeschlossen. Die Anordnung kann so bemessen werden, daß die Einstellzeit dieser Vorrichtungen nur etwa 2 Sek. beträgt.

Claims (1)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Komplexe Wechselstromkompensationsmeßeinrichtung mit zwei fremderregten, der reellen und imaginären Komponente zugeordneten und den Kompen sationszustand selbsttätig herbeiführenden Meßgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß diese beiden Meßgeräte als Induktionszählermeßwerke (A1, B1, S1', 81" bzw. A2, B2, S2', 82") ausgebildet sind, die je ein der reellen bzw. imaginären Komponente (UN1 und UN2) entsprechendes Abgleichmittel (R1, K1 bzw. R2, K2) steuern und daß die Erregerfelder (#1' und #2") dieser beiden als phasenabhängige Nullindikatoren geschalteten Meßgeräte eine solche Phasenlage haben, daß die Beeinflussung der beiden von ihnen gesteuerten Abgleichmittel (R1, K1 und R2, K2) im Sinne der erstrebten Kompensation erfolgt 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Fremderregung dienenden Wicklungen (S1' und S2') der beiden Induktionszählermeßwerke (A1, B1, S1', S1" und A2, B2, S2', S2") von zwei um 90° gegeneinander verschobenen Strömen erregt werden, die zweckmäßig einem Phasenschieber (Ph) entnommen werden.

   3. Einrichtung nach anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Kompensationsstromkreis erregten Wicklungen (S1,, und S2") der beiden Induktionszählermeßwerke (A1, B1, S1', S1" und A2, B2, S2', S2") über einen gemeinsamen Röhrenverstärker (V) von dem Kompensationsstromkreis gesteuert werden.

   4. Einrichtung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der reellen und imaginären Komponente entsprechenden Abgleichmittel (R1, K1 und R2, K2) in an sich bekannter Weise aus zwei Schleifdrahtanordnungen bestehen, denen zwei um 90° gegeneinander phasenverschobene Ströme zugeführt werden.