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Verfahren zum Messen des Oberwellengehaltes einer insbesondere erdunsymmetrischen
Wechselspannung Es ist bekannt, den Oberwellengehalt einer Wechselspannung mit Hilfe
der Klirrfaktormeßbrücke zu messen, bei der drei Brückenzweige aus js einem Ohmschen
Widerstand bestehen, während der vierte Zweig einen aus der Reihenschaltung einer
Spule, eines veränderbaren Kondensators und eines veränderbaren Ohmschen Widerstandes
gebildeten Spannungsresonanzkreis enthält. Mittels des vierten Zweiges wird die
Brücke, deren einer Diagonale die zu untersuchende oberwellenhaltige Wechselspannung
zugeführt wird, auf die Grundwelle abgestimmt, so daß an der anderen Diagonalen
nur die Oberwellen auftreten, für welche die Brücke nicht im Gleichgewicht ist.
Die Kompensation des Verlustwiderstandes des Resonanzkreises erfolgt dabei in der
Brücke selbst durch entsprechende Einstellung des veränderbaren Ohmschen Widerstandes
im Resonanzkreis.
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Die bekannte Kllrrfaktormeßbrücke ist zwar für die Messung niederfrequenter
Wechselspannungen leicht herzustellen; bei höheren Frequenzen aber ist eine umfangreiche
Abschirmung der einzelnen Brückenzweige erforderlich, um eine einwandfreie Kompensation
der Grundwelle zu erhalten. Diese Schwierigkeiten wachsen mit steigender Frequenz,
so daß im Hochfrequenzgebiet die Brückenschaltung einen großen Aufwand verursacht.
Jnsbesondere aber ist bei der Messung des Klirrgrades erdunsymmetrischer Wechselspannungen
in der Schaltung der Klirrfaktormeßbrücke unbedingt ein Übertrager erforderlich.
Dieser muß so bemessen - werden, daß sein Klirrgrad, der ja in die Messung mit eingeht,
unterhalb der Meßgrenze bleibt, und daß seine Dämpfung für die Oberwellen im Frequenzbereich
der Brücke hinreichend kein und konstant ist, was eine oftmals nur schwer zu erfüllende
Bedingung darstellt.
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Diese Schwierigkeiten des bekannten Verfahrens der Obérwellengehaltsmessung
mit Hilfe der Klir-rfaktormeßbrücke werden durch die Erfindung beseitigt. -Die Erfindung
betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Messen des Oberwellengehaltes einer insbesondere
erdunsymmetrischen Wechselspannung. Erfindungsgemäß wird diese Wechselspannung einem
aus einer einfachen Induktivität und einem Kondensator bestehenden, auf die Grundwelle
abgestimmten Spannungsresonanzkreis über die Primärwicklung eines bürdenbelasteten
Meßwandlers mit Eisenkern zugeführt und der - vom Grundwellenstrom am Verlustwiderstand
des Resonanzkreises
verursachte Spannungsabfall mit Hilfe des Meßwandlers
in an sich bekannter Weise kompensiert, so daß zwischen dem Bürdenabgriff und der
nicht mit dem Meß wandler verbundenen Klemme des Resonanzkreises eine nur die Oberwellen
enthaltende Spannung gemessen wird.
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Die Erfindung fußt auf der Erkenntnis, daß die für andere Zwecke
bekannte Campbellsche Schaltung sich in hervorragendem Maße auch zur Messung des
Oberwellengehaltes von insbesondere erdunsymmetris chen Wechselspannungen eignet,
wenn an Stelle der Gegeninduktivität eine einfache Induktivität verwendet wird und
außerdem der Verlustwiderstand des Resonanzkreises in an sich bekalter Weise mittels
eines bürdenbelasteten Meßwandlers mit Eisenkern kompensiert wird'.
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Die Erfindung sei im folgenden an Hand des in der Zeichnung dargestellten
Prinzipschaltbildes näher erläutert.
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Der abstimmbare Spannungsresonanzkreis besteht aus der Reihenschaltung
einer Induktivität L und einer veränderbaren KapazitätC.
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Der zwischen diesen Elementen noch eingezeichnet, ebenfalls der Reihenschaltung
angehörende Ohmsche Widerstand r stellt den Verlustwiderstand des Resonanzkreises
dar. Die eine Klemme des Resonanzkreises ist über die Primärwicklung eines mit einem
Eisenkern ausgestatteten Meßwandiers W an den veränderbaren Abgriff des Potentiometers
S geführt, an dessen Klemmen I, 1' die zu untersuchende oberwellenhaltige Wechselspannung
U1 angeschlossen wird. Die andere Klemme des Resonanzkreises ist direkt mit der
Potentiometerklemme 1' verbunden. Die Sekundärwicklung des Meßwandlers ist mit einer
Bürde", d. h. mit einem Ohmschen Widerstand, mit veränderbarem Abgriff abgeschlossen
und unter Verbindung der einen-Bürdenklemme mit der an den Wandler angeschlossenen
Klemme des Resonanzkreises in an sich bekannter Weise so geschaltet, daß die an
der Bürde r'abgegriffene Spannung den Spannungsabfall, den der Grundwellenstrom
im Resonanzkreis an Verlustwiderstand r hervorruft, gerade kompensiert. Die zwischen
dem Bürdenabgriff und der nicht mit dem Meßwandler verbundenen Klemme des Resonanzkreises
liegende Spannung U2 wird anden Klemmen 2,:2' einen geeichten Spannungsmesser zugeführt,
nötigenfalls unter Vorschaltung eines Verstärkers.
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Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Mittels des Kondensators
C wird der Spannungsresonanzkreis auf die Grundwelle der an den Klemmen I, 1' zugeführten
Wechselspannung abgestimmt. Dabei nimmt bekanntlich der Reihenwiderstand des Resonanzkreises
die Größe des Verlustwiderstandes r an. Dieser Verlustwiderstand ist nun im Vergleich
zu den für die Oberwellen vorhandenen Widerstand des Resonanzkreises sehr klein,
* sq daß im Resonanzfall die am Resonanzkreis -vörhandene Grundwellenspannung entspre-;
eliend ebenfalls sehr klein ist gegenüber der am Potentiometer S abgegriffenen Grundwellenspannung,
während die am Resonanzkreis vorhandene Oberwellenspannung praktisch dieselbe Größe
hat wie die am SpannungsteilerS abgegriffene Oberwellenspannung.
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Das an den Klemmen 2, 2' angeschlossene Voltmeter zeigt also im Resonanzfall
ein Minimum des Ausschlages, da in diesem Falle nur noch die Oberwellenspannung
und ein sehr kleiner Rest der Grundwellenspannung an dieses Instrument gelangen.
Dieser letzte Rest der Grudwellenspannung wird nun aber noch durch eine entsprechende
Einstellung des Abgriffes an der Bürde r' zu Null geacht, indem die an der Bürde
abgegriffene Grundwellenspannung, die in Reihe mit der am Resonanzkreis vorhandenen
Grundwellenspannung liegt, gleichzeitig gegen diese aber durch entsprechende Schaltung
des Wandlers W - um I800 phasenverschoben ist, ebenso groß gemacht wird wie die
am Resonanzkreis vorhandene Grundwellenspannung. Das Voltmeter zeigt also die reine
Oberwellenspannung an, die, ins Verhältnis gesetzt, zu der am Spannungsteiler S
abgegriffenen Gesamtspannung aus Grundwellen- und Oberwellenspannung den gesuchten
Oberwellengehalt ergibt.
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Mittels des SpannungsteilersS wird zweckmäßigerweise die Eingangsamplitude
der Wechselspannung auf einen solchen Wert, z. B I Volt, eingestellt, daß hierdurch
eine unmittelbare Ablesung des Oberwellengehaltes am Voltmeter ermöglicht wird.
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Das Verfahren, gemäß der Erfindung gestattet zum Unterschied gegenüber
der bekannten Klirrfaktorkrückenmethode auch im Hochfrequenzgebiet mit den einfachsten
Schirmmaßnahmen auszukommen, indem bei einem auf der Erfindung beruhenden Gerät
außer der üblichen äußeren Abschirmung des ganzen Gerätes keine weiteren inneren
Abschirmungen erforderlich sind. Da ferner beim Verfahren nach der Erfindung auch
bei erdunsymmetrischen Meßspannungen infolge der besonderen Art der Kompensation
ein Übertrager überhaupt nicht erforderlich ist, kommen auch die erwähnten diesbezüglichen
Schwierigkeiten, wie sie bei der bekannten Brückenmethode auftreten, ohne weiteres
in Fortfall.