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Anordnung zur automatischen Registrierung des Phasenwinkels von Scheinwiderständen
m Abhängigkeit von der Frequenz Zusatz zum Patent 7I8580 Im Hauptplatent 718 580
ist eine Anordnung zur autoimatischen-Registriertzg des Phasenwinkels von Scheinwiderständen
in Abhängigkeit von der Frequenz beschrieben. Diese Anordnung besteht aus einer
Brücke mit zwei gleichen Widerständen R1 und R2, dem zu messenden Widerstand Z und
einem veränderbaren Widerstand W. Das Meßverfahren besteht dabei darin, daß der
veränderbare Widerstand W von dem Spannungsabfall am unbekannten Scheinwiderstand
Z oder von den Spannungsabfällen an dem ScheinwiderstandZ und dem veränderbaren
WiderstandW über eine Gleichrichteranordnung derart gesteuert wird, daß die Beträge
der Spannungen an beiden WiderständenW und Z bei allen Frequenzen praktisch die
gleichen sind. Die Diagonalspannung der Brücke wird auf ein registrierendes Anzeigegerät
gegeben.
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Die vorliegende Erfindung betrifft leine Verbesserung der in dem
Hauptpatent beschriebenen Anordnung. Für den veränderbaren Widerstand W wurde in
dem Hauptpatent die Verwendung einer Elektronenröhre vorgeschlagen, deren innerer
Widerstand durch Beeinflussung der Gittervorspannung durch die Regelspannungen verändert
wird. Gemäß der Erfindung soll nun diese Elektronenröhre durch einen an sich bekannten
temperaturabhängigen Widerstand, insbesondere einen indirekt geheizten Urandioxydwiderstand,
ersetzt werden.
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Diese Maßnahme bringt gegenüber der Verwendung einer Elektronenröhre
verschiedene wesentliche Vorteile mit sich. Bei indirekter Heizung des Urandioxydwiderstandes
wird die Belastung der Brücke mit dem Heizstrom vermieden. Hiernach entfällt die
Notwendigkeit, den eigentlichen Widerstand über einen Übertrager an die Brücke zu
legen, was bei der Venvendung von Elektronenröhren erforderlich war. Bei der außerordentlich
geringen Kapazität zwischen Heizwendel und Widerstandskörper (< 2 pF) kann die
Heizung durch Wechselstrom erfolgen. Diese Tatsache ist besonders günstig für die
leistungslose Regelung des Heizstromes mit Hilfe einer Elektronenröhre.
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In der beiliegenden Abb. I ist die Schaltung einer Meßanordnung gemäß
der Erfindung dargestellt. Die Spannungen an W und Z werden in den Gleichrichtern
Gl1 und Gl2 gleichgerichtet. Je nach der verlangten Genauigkeit können den Gleichrichtern
Verstärkerstufen vorgeschaltet werden. An den Widerständen r1 und r2 entstehen die
den Wechselspannungen entsprechenden Gleichspannungen. Die Differenz #Ug dieser
Gleichspannungen, die positiv oder negativ sein kann, wird nun dem Gitter der Regelröhre
H zusammen mit einer Wechselspannung Uh zusätzlich zugeführt. Die Regelröhre H liefert
anodenseitig über einen Übertrager die Hleizspannung für den Urandioxydwiderstand
W.
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Je nach dem Vorzeichen und der Größe von #Ug ändert sich nun die Verstärkung
der RegelröhreH, gleichzeitig damit auch die angegebene Heizleistung und schließlich
auch der Widerstand W des temperaturabhängigen Widerstandskörpers.
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Die Regelung geht nun folgendermaßen vor sich: Ist z.B. Z=W, so ist
#Ug = o, und der Widerstand behält seinen entsprechend der konstanten Vorspannung
Ugo sich ergebenden Wert. Wird jetzt Z größer, so steigt die Spannung,an r2, und
zwar so, daß das Gitter der Röhren ein höheres negatives Potential gegenüber der
Kathode erhält. Die Verstärkung der Röhre wird geringer, die Heizleistung sinkt,
und der Widerstand W steigt so lange, bis W annähernd gleich Z ist. Den genauen
Wert von Z kann er aber nie er: reichen, da dann die Differenzspannung A Ug gleich
Null würde und W seinen ursprünglichen Wert annehmen würde. Die Aanäherung an Z
hängt von der Verstärkung ab, die vor die Gleichrichter geschaltet ist. Die Differenz
zwischen W und Z dient zur Aufrechterhaltung einer solchen Diffierenzspa,nnung #Ug,
daß d aug wiederum die Differenz der Spannzungen an W und Z aufrechterhält.
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Die Verstärkung muß so gewählt werden, daß eine vorher geforderte
maximale Abweichung zwischen W und Z, beispielsweise 1%, die maßgebend für die Genauigkeit
der Winkelmessung ist, nicht überschritten wird. Wird Z kleiner als W, so sinkt
die Spannung an r, z1 Ug steigt wie im ersten Falle an, aber mit entgegengesetztem
Vorzeichen, so daß das Gitter gegenüber der Kathode ein geringeres negatives Potential
erhält. Der Widerstand W. wird daher kleiner. Der Regelvorgang ist analog dem des
ersten Beispiels.
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Es ist nun bekannt, daß zur Zeit die Urandioxydwiderstände, wie sie
für die beschriebene Anordnung in Frage kommen, nur bis zu etwa 200 Ohm heruntergeregelt
werden können. Will man nun die Phase von Schein widerständen messen, deren Beträge
unter den jeweils erreichbaren Werten für den Widerstand W liegen, so ist man gezwungen,
eine entsprechende Anzahl der Widerstände W parallel zu schalten. Das bedeutet aber
gegebenenfalls einen beträchtlichen Mehraufwand an Widerständen und vor allem an
Stromquellen für die Heizungen.
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Dieser Nachteil kann durch eine einfache Abänderung der Schaltungsanordnung
vermieden werden, welche darin besteht, daß man die in zwei Biückenzweigen angeordneten,
bisher untereinander gleichen Widerstände R1 und R2 in irgendein bestilmmtes Verhältnis
zueinander setzt. Der veränderbare Widerstand W wird danh vom Scheinuriderstand
Z aus über die Gleichrichteranordnung derart gesteuert, daß die Beträge der Span
nungen an beiden Widerständen W und Z bei allen Frequenzen praktisch in dem gleichen
Verhältnis zueinander stehen, in dem sich die Widerstände « und R, zueinander befinden.
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Durch diese Maßnahme ist die Anwendungsmöglichkeit der Meßanordnung
erheblich eiweitert worden.
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In der Abb. 2 ist ein Beispiel für eine Schaltungsanordnung dargestellt,
die obigen Bedingungen genügt. Parallel zu dem veränderbaren Widerstand W liegt
ein im Vergleich zu W hochohmiger Spannungsteiler, der sich aus den Teilwiderständen
P1 und P2 zusammensetzt. Dem Gleichrichter Gl1 wird dann nur ein Bruchteil der Spannung
UAD, nämlich die Spannung UED zugeführt, wobei m#P2=P1+P2 und R1=m#R2 sein muß.
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Die Regelung erfolgt grundsätzlich auf die gleiche Weise wie bei
dem Beispiel gemäß Abb. I bzw. wie im Hauptpatent. Der Widerstand wird hier nur
so gesteuert, daß bei jeder Frequenz die Spannung an Z gleich der Spannung an P2
ist. Infolge des fest eingestellten Spannungsteilers P1+P2 ist dann aber auch UAD
gleich in UBD und somit W = m ni. Z. Die Diagonalspannung UZD ist
auch
in diesem Falle ein bis auf das Vorzeichen eindeutiges Maß für die Phase des Scheinwiderstandes
Z, nur die mathematische Beziehung ist eine andere.
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Ist bei der Regelung von W eine obere Grenze für den einstellbaren
Wert gegeben, so braucht man nur den SpannungsteiLer P1+ P2 parallel zu Z zu legen
und R2 gleich m#R1 zu machen. Dann wird W so gesteuert, daß bei jeder Frequenz Z=m#W
ist.