-
Drehspulmeßgerät mit in Stromgleichrichtung arbeitenden Trockengleichrichtern
Die Erfindung bezweckt-einen Ausgleich des bei Drehspulmeßgeräten mit Trockengleichrichtern
auftretenden Frequenzfehlers.
-
Die bisher bekanntgewordenen Maßnahmen zur Verbesserung des Frequenzganges
von Gleichrichterinstrumenten bewirken eine Verring-erung des vorwiegend durch die
Gleichrichterkap azität hervorgerufenen negativen Frequenzfehlers. Bekannt ist die
Parallelschaltung eines induktiven Widerstandes zu den Eingangsklemmen des Gleichrichters,
die Parallelschaltung eines umgekehrt frequenzabhängigen Wandlers sowie die Vorschaltung
eines kapazitiven Ohmschen Widerstandes.
-
Die beiden ersteren Methoden haben eine Erhöhung der Stromaufnahme
und damit eine Verringerung der Empfindlichkeit des Meßgerätes zur Folge; die letztere
ist nur bei Spannungsmessern anwendbar. Alle diese Maßnahmen versagen bei Instrumenten
mit Kleinflächengleichrichtern, bei denen durch das Zusammenwirken der geringen
Gleichrichterkapazität mit der Induktivität des Meßwerkrähmchens positive Frequenzfehler
auf treten.
-
Für Gleichrichterdrehspulmeßgeräte mit groß er Spuleninduktivität,
also verhältnismäßig großem positivem Frequenz£ehler, hat man daher vorgeschlagen,
der Gleichrichteranordnung eine Reihenschaltung aus Kondensator und Ohmschem Widerstand
parallel zu schalten. Abgesehen von der Notwendigkeit zusätzlicher Bauteile läßt
sich auch hierbei eine gewisse Herabsetzung der Empfindlich keit der Anzeige nicht
vermeiden.
-
Im Gegensatz dazu verursachen die im fol genden beschriebenen Methoden
keine Verringerung der Empfindlichkeit. Sie sind bei Strom- und Spannungsmessern
anwendbar und können insbesondere auch zum Ausgleich positiver Frequenzfehler herangezogen
werden.
-
Die Verhältnisse seien an einem Ersatzsdaitblld der häufig angewandten
Graetzschaltung erläutert. In Abb. 1 ist Rd der
Widerstand der durchlassenden
Gleichrichterzelle, demgegenüber die als kurzgeschlossen anzusehende Kapazität vernachlässigt
werden kann. Cs ist die Kapazität der sperrenden Zelle, der gegenüber der hochohmige
Sperrwiderstand vernachlässigt wurde. Rm und L, sind Ohmscher Widerstand und Induktivität
des Meßwerksrähmchens.
-
Wird die Anordnung als Strommesser oder in Verbindung mit einem Vorwiderstand
als Spannungsmesser benutzt, so wird ihr ein Strom aufgezwungen, oder, mit anderen
Worten, sie arbeitet in Stromgleichrichtung. Unter dieser Voraussetzung liefert
eine Berechnung des Frequenzfehlers F den wegen der erwähnten Vernachlässigungen
als Annäherung anzusehenden Ausdruck: -F=8 /t22Cs[LmCs(Rd+Rm) 2], (I) worin f die
Frequenz des von der Anordnung aufgenommenen Wechselstromes ist.
-
Aus dieser Gleichung geht hervor, weshalb bei Anwendung großflächiger
Gleichrichterzellen ein negativer Frequenzfehler auEtritt.
-
Es ist dann nämlich Cs so groß, daß der Klammerausdruck negativ wird.
Es ergibt sich ein Frequenzgang, wie er durch die Kurve a der Abb. 2 dargestellt
wird. Die bisher bekanntgewordenen Methoden bezweL-ken den Ausgleich eines solchen
negativen Fehlers.
-
Bei Verwendung von Kleinfiächengleidirichtern nimmt dagegen Cs derart
geringe Werte an, daß der Klammerausdruck positiv wird. Es tritt somit ein positiver
Frequenzfehler auf, der bei Benutzung eines Meßwerksrähmchens mit hoher Windungszahl
erhebliche Werte annehmen kann (Kurve b der Abb. 2). Zur Beseitigung dieser positiven
Fehler wurden die oben bereits genannten Maßnahmen vorgeschlagen.
-
Da also Cs und Lm in umgekehrter Richtung auf den Fehler einwirken
und negative wie auch positive Frequenzfehler auftreten können, ist es möglich,
Cs und L,n derart aufeinander abzustimmen, daß der Fehler verschwindet.
-
Erfindungsgemäß wird daher ein Drehspulmeßgerät mit in Stromgleichrichtung
arbeitenden Trockengleichrichtern in Vollveggleichrichterschaltung so ausgebildet,
daß die Gleichstromseite des Meßgerätes und der Gleichrichter entsprechend der Gleichung
LDIZCS- (Rd +Rm)2 (2) bemessen ist. Wenn diese Gleichung erfüllt ist, wird der Klammerausdruck
in Gleichung 1 gleich Null, und damit versdvindet der Fehler F überhaupt. Es ist
also ein Ausgleich des Frequenzfehlers ohne Anwendung zusätzlicher Elemente möglich.
-
Kurve c der Abt.? zeigt den Frequenzgang, der sich ergibt, wenn man
den Gleichrichter des die Kurve b liefernden Meßgerätes mit einem Meßwerk, dessen
Induktivität nach der vorstehend angegebenen Beziehung bemessen ist, verbindet.
An eine Abstimmung auf Resonanz ist, wie ersichtlich, hierbei nicht gedacht. Die
Resonanzlage befindet sich außerhalb des Benutzungsgebietes.
-
Einem völligen Ausgleich des Frequenzfehlers steht u. U. die starke
Frequenzabhängigkeit der Rähmcheninduktivität (Abb. 3) hindernd im Wege. In den
Fällen, in denen sicht das starke Abfallen der Induktivität störend bemerkbar macht,
kann dieses durch Wahl eines körperlosen Rähmchens und Anwendung eines lamellierten
Kernes behoben werden.
-
Kann die Induktivität nicht genügend klein gemacht werden, so kann
der Ausgleich, wie ebenfalls aus der Fehlerformel hervorgeht, durch eine Erhöhung
der Gleichrichterkapazität bewirkt werden. Diese Erhöhung kann, ebenfalls ohne Zuhilfenahme
zusätzlicher Elemente, durch die Wahl von Gleichrichterzellen größeren Querschnittes
erzielt werden.
-
Auch bei Meßgeräten mit hoher Gleichrichterkapazität und geringer
Rähmcheninduktivität, wie sie bei den bisher bekanntgewordenen Ausgleichsmethoden
vorausgesetzt sind, kann der auftretende negative Fehler durch eine Bemessung im
Sinne der Erfindung beseitigt werden, indem man die Rähmcheninduktivität vergrößert.
Falls die Abmessungen des Meßzverkes eine solche Vergrößerung nicht zulassen, kann
die gleiche Wirkung durch Zuschalten einer Induktivität vor das Meßwerk erreicht
werden. Abb. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zu der bekannten Ausgleichsmethode
mit wechselstromseitigein induktivem Nebenschluß hat diese Maßnahme keine Verringerung
der Empfindlichkeit zur Folge.
-
Tritt durch diese Maßnahme am Ende des zu bestreichenden Frequenzbereiches
eine Überkompensation auf, so kann diese dadurch beseitigt werden, daß man die Zusatzinduktivität
mit Kurzschlußwindungen oder mit einem metallischen Kern ausstattet, wodurch ein
Abfallen der Induktivität bei höherer Frequenz bewirkt wird.
-
Die beschriebenen Maßnahmen lassen sich auch bei der Gegentaktschaltung
anwenden, die sich, unter der Voraussetzung, daß ein frequenzunabhängiger Wandler
benutzt wird, praktisch ebenso verhält wie die Graetzschaltung.