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Anordnung zur Erzielung einer temperaturunabhängigen Funktion des
Ausgangsstromes von der Eingangsspannung in Wechselstrommeßkreisen mit ruhenden
Gleichrichtern, die eine temperaturabhängige Charakteristik besitzen, insbesondere
Trockengleichrichtern Die Erfindung bezieht sich auf die Temperaturkompensation
in Wechselstrommeßkreisen mit ruhenden Gleichrichtern, die eine temperaturabhängige
Charakteristik besitzen, insbesondere wenn Trockengleichrichter in diesen Meßkreisen
verwendet werden, und bezweckt die weitgehende Ausschaltung des Einflusses von Temperaturkoeffizienten
dieser Gleichrichter auf die Meßergebnisse, wenn zwischen Meßstromquelle und dem
eigentlichen Meßkreis, in welchem die zu messenden Ströme in einem Gleichstrommeßinstrument
nach Gleichrichtung zur Anzeige gelangen oder anderweitig verwertet werden, ein
Verstärker zwecks Erhöhung der Empfindlichkeit geschaltet ist.
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Es ist bereits bekannt, mit den in den Meßkreisen angeordneten Gleichrichtern
geeignete Widerstände in Reihe zu schalten, um den Einfluß des Temperaturkoeffizienten
der Gleichrichter herabzumindern bzw. aufzuheben, und den Verstärkungsgrad, welcher
infolge Änderung der Widerstände dieser Gleichrichter oder auch durch andere Umstände
Schwankungen unterworfen sein kann, durch sogenannte Pfeifpunkteichung vor jeder
Messung genau einzustellen. Als eine derartige Eichung bezeichnet man die vorübergehende
Rückkopplung des Ausgangskreises des Verstärkers mit dem Eingangskreis und gleichzeitige
Änderung des Verstärkungsgrades bis zur Selbsterregung.
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Bei der bekannten Anordnung soll durch die Pfeifpunkteichung vor
jeder Messung die Verstärkung der Röhre kontrolliert und ihre Veränderung ausgeglichen
werden. Die Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß durch die angewandte Spannungsrückkopplung
der Einfluß des Temperaturganges des Trockengleichrichters auf das Meßresultat nicht
beseitigt wird. Die Beseitigung des Temperaturganges wi rd vielmehr erst durch Vorschaltwiderstände
vor den Gleichrichtern vorgenommen. Da diese Vorxviderstände eine erhebliche Empfindlichkeitsminderung
bedingen, werden sie nur bei der Pfeifeichung eingeschaltet und beim Mcssen überbrückt.
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Die bekannte Anordnung hat den weiteren Nachteil, daß sich die richtige
Rückkopplungsspannung nicht selbsttätig durch das Dämpfungsglied ergibt. Vielmehr
ist es nötig, die Rückkopplung mit der Temperatur zu rindern.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung ist darin z,i sehen.
daß der innere Widerstand der Röhre nicht zu vernachlässigen ist.
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Schließlich ist die bekannte Anordnung dann nicht verwendbar, wenn
eine Überanpassung des Meßkreises an den \~ersttirlierausgang stattfindet, um die
Schaltung auch über die Grenzfrequenz der Gleichrichter hinaus frequenzunabhängig
zu machen, ohne daß die Empfindlichkeit der Schaltung zu stark darunter leidet.
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Durch die vorliegende Erfindung werden die angeführten Nachteile
vermieden und auch für den zuletzt erwähnten Fall ein Weg angegeben, eine Temperaturunabhängigkeit
der Meßschaltung zu gewährleisten.
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Erfindungsgemäß wird eine temperaturunabhängige Funktion des Ausgangsstromes
von der Eingangsspannung bei derartigen Wechselstrommeßkreisen mit vor dem Gleichrichterkreis
liegenden Verstärker und Rückkopplung über ein Dämpfungsglied zur Pfeifpunkteichung
dadurch erzielt, daß das Dämpfungsglied derart aufgebaut ist, daß seine Ausgangsspannung
außer von der gleichzurichtenden Wechselspannung auch von dem Wechselstrom so abhängt,
daß das Übertragungsmaß des Verstärkers in Abhängigkeit von dem Temperatureinfluß
auf die ihn belastenden Gleichrichter, insbesondere von dem temperaturabhängigen
Widerstand der Gleichrichter, geregelt wird.
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Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Dämpfungsgliedes ergibt sich
der Vorteil, daß die Ausgangsspannung des Dämpfungsgliedes unmittelbar die Rückkopplungsspannung
darstellt, wobei diese Ausgangsspannung sowohl abhängig von der Gleichrichterwechselspannung
wie vom Wechselstrom ist, ohne daß irgendeine Nachstellung an dem Dämpfungsglied
vorgenommen werden muß.
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Außerdem ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung ein weiterer Vorteil
darin zu sehen. daß auch bei Überanpassung des Meßkreises an den Verstärkerausgang
eine ausreichende Temperaturkompensation gewährleistet ist, die unabhängig von den
Änderungen des inneren Widerstandes der Endröhre ist und keine zusätzliche Nachstellung
einer Gegenkopplung bei der Pfeifpunkteichung erfordert.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erläutert werden.
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In Fig. I bezeichnet I einen Meßkreis mit Doppelweggleichrichterschaltung,
der über den Übertrager 2 an den Ausgang des Verstärkers 3 angeschlossen ist. I)ie
zu messende Spannung wird an die Klemmen 10 und 11 geleitet. Im Meßkreis sind die
Gleichrichter 4, 5 und das Gleichstrominstrument 6 in der gezeichneten Weise angeordnet.
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Parallel zur Primärwicklung des Übertragers 2 liegt eine Serienschaltung
von Widerständen 7 und 8. In Reihe mit dem Widerstand 8 und der Primärwicklung von
2 ist ein weiterer Widerstand 9 geschaltet.
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Mittels des Schaltcrs 12 läßt sich die Gitterzuführung des ersten
Rohres von der Eingangsklemme 10 ab- und an das obere Ende von 8 anschließen. Zum
Verständnis der Temperaturkompensation bezüglich der Widerstände der Gleichrichter
4, 5 im Sinne der Erfindung läßt sich folgende Betrachtung anstellen.
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Wird ein konstanter Verstärkungsgrad des Verstärkers 3 vorausgesetzt.
d. h. wird die Spannung am Übertrager 2 im Verhältnis zur Eingangsspannung konstant
gehalten, so bleibt zwar die Gleichstrom-EMK im Verhältnis zur Eingangsspannung
konstant, aber der Gleichstrom ändert sich infolge des Temperaturkoeffizienten der
Gleichrichter 4, 5, bei Trockengleichrichtern mit negativen Temperaturkoeffizienten
steigt der Strom. Wird andererseits der durch den Übertrager fließende Wechselstrom
im Verhältnis zur Eingangsspannung konstant gehalten, so fällt unter der genannten
Voraussetzung die Gleichstrom-EMK im Meßstromkreis bei zunehmender Temperatur im
Verhältnis zur Eingangsspannung und ebenfalls der Gleichstrom. Aus dem Vorstehenden
erhellt, daß ein Kompromiß aus beiden Maßnahmen zu einer Kompensation des Temperatureinflusses
im Meßstromkreis führen kann.
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Die genannten Beziehungen des Stromes bzw. der Spannung am Eingang
des Meßkreises zur Eingangsspannung des Verstärkers lassen sich durch Pfeifpunkteichung
über die Rückkopplungswiderstände 8 und 9 herstellen, indem im Falle der Spannungseichung
der Widerstand g und im Falle der Stromeichung der Widerstand 8 kurz geschlossen
wird und der Spannungsteiler 13 so lange verstellt wird, bis der Verstärker 3 selbst
zu schwingen beginnt. Das letztere läßt sich durch Ausschlag des Instrumentes 6
leicht feststellen. Nach der Erfindung läßt sich nun eine Kompromißlösung, die in
weiten Grenzen eine praktisch ausreichende Unabhängigkeit des Äleßkreises von Temperatureinflüssen
zur Folge hat, im Falle des Ausführungsbeispieles durch eine Pfeifpunktbestimmung
über eine Reihenschaltung der entsprechend bemessenen Widerstände 8, 9 erhalten.
Im folgenden seien rechnungsmäßig die entsprechenden Verhältnisse für das Ausführungsbeispiel
erläutert.
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Es sei mit U, die Spannung an der Prim.irwicklung des Ubertragers
2 bzw. die Anodenwechselspannung der Endstufe des Verstärkers, mit Ue die Gitterspannung
an den
Klemmen 10, 11, mit r1 der Widerstand 7, mit r2 der Widerstand
8, mit r3 der \Viderstand 9 tind mit rO der Widerstand eines Gleichrichters 4 bzw.
5 bezeichnet. Das Verhältnis der Ausgangsspannung Ua zur Gittereingangsspannung
Ue läßt sich dann durch die Beziellung:
ausdrücken, wo außerdem ii das Übersetzungsverhältnis des Übertragers 2 darstellt.
Die im Meßkreis auftretende Gleich-Spannung errechnet sich dann zu:
c stellt eine aus dem Charakteirstikverlauf des Gleichrichters gewonnene Konstante
dar.
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Wird nun beispielsweise der Widerstand des Gleichstrominstrumentes
tg gleich ## gesetzt, so ergibt sich der durch den Gleichrichter fließende Gleichstrom
zu:
Der Differentialquotient der Funktion, welche die Abhängigkeit des Gleichstromes
J von dem Gleichrichterwiderstand r0 bezeichnet, wird zu Null, wenn die Beziehnung
besteht: 2 r0 iz2 - r1 r2 Die Verhältnisse werden zwecksmäßig so gewählt, daß diese
Bedingung für eine mittlere Temperatur T0, etwa für 200 C, erfüllt ist.
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#J Wenn die Abweichungen bei abweichen-J der Temperatur T - T0 berechnet
werden, ergibt sich beispielsweise eine Kurve, wie in Fig. 2 dargestellt. Erhöhung
und Erniedrigung der Temperatur um 9° rufen hierbei nur eine Stromverkleinerung
um etwa 2,8%, d. h. eine Erniedrigung der Spannungsempfindlichkeit von nur etwa
1,4% hervor. Es ist dabei vorauszusetzen, daß vor jeder Messung bzw. nach jeder
Temperaturänderung eine neue Pfeifpunkteichung vorgenommen wird, da nur unter dieser
Bedingung die Gleichung (3) Gültigkeit besitzt.