DE720749C

DE720749C - AC current meter with dry rectifier

Info

Publication number: DE720749C
Application number: DEL96735D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Bodaels; Dipl-Ing Adolf Brosch
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-01-03
Filing date: 1939-01-03
Publication date: 1942-05-14

Description

Wechselstrommeß gerät mit Trockengleichrichter Meßgeräte mit Trockengleichrichter und Drehspulmeßwerk weisen ohne eine besondere Ausgleichsschaltung eine große Frequenzabhängigkeit auf, die sich im allgemeinen darin äußert, daß mit steigender Frequenz die Anzeige des Meßgerätes zurückgeht. Diese Erscheinung ist durch die Kapazität der Gleichrichter in Sperrichtung bedingt, wodurch ein immer größer werdender Teil des Meßstromes am Meßwerk ohne Gleichrichtung vorbeffließt.AC current measuring device with dry rectifier Measuring devices with dry rectifier and moving-coil measuring mechanisms have a large frequency dependency without a special compensation circuit on, which is generally expressed in the fact that with increasing frequency the display of the measuring device goes back. This phenomenon is due to the capacity of the rectifier conditional in the reverse direction, whereby an ever increasing part of the measuring current flows past the measuring mechanism without rectification.

Es sind eine Reihe von Ausgleichsschàltungen bekanntgeworden, die diesen Fehler beseitigen sollen. So ist es beispielsweise bekannt, bei einem Spannungsmesser zu einem Teil des Vorwiderstandes eine Kapazität parallel zu schalten. Beim Strommesser wird in gleicher Weise parallel zur Gleichrichterbrücke eine Reihenschaltung aus Induktivität und Ohnischena Widerstand geschaltet. In beiden Schaltungen steigt mit wechselnder Frequenz die Spannung an der Gleichrichterbrücke linear an, wodurch der kapazitive Verluststrom m gewissen Grenzen ausgeglichen wird, so daß die Anzeige des Meßgerätes sich in einem gewissen Frequenzbereich nicht ändert. Da hierbei keine völlige Übereinstimmung in den Frequenzgängen der Kunstschaltung und des Gleichrichters besteht, treten außerhalb des Bereiches sehr starke Abweichungen auf. A number of equalizing circuits have become known that should eliminate this error. For example, it is known for a voltmeter to connect a capacitance in parallel to part of the series resistor. With the ammeter a series connection is made in the same way parallel to the rectifier bridge Inductance and Ohnischena resistance switched. In both circuits increases with changing frequency the voltage at the rectifier bridge increases linearly, whereby the capacitive leakage current is compensated for m certain limits, so that the display of the measuring device does not change in a certain frequency range. Since there is no Complete correspondence in the frequency responses of the art circuit and the rectifier exists, very strong deviations occur outside of the range.

Man hat versucht, dadurch eine bessere Anpassung zu erzielen, daß ein Gleichrichter mit gleicher Kennlinie wie die Meßgleichrichter parallel zum Meßwerk geschaltet wurde, aber wegen der Inkonstanz der Gleichrichter, die mit besonderen Maßnahmen ausgeglichen werden muß, entstehen in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten. Attempts have been made to achieve a better match in that a rectifier with the same characteristic as the measuring rectifier parallel to the measuring mechanism switched was, but because of the inconsistency of the rectifiers that must be compensated with special measures, arise in practice considerable Trouble.

Es sind weiterhin Gleichrichterinstrumeiite bekannt, bei denen durch Parallelschaltung von Kapazität zum Meßwerk und durch Verwendung von Gleichrichtern geringer Sapazität (für kleine Ströme und ein hochempfindliches Meßwerk) der Frequenzgang kompensiert ist. Diese Geräte messen jedoch den Scheitclvert des Stromes und sind im hohen Maße oberwellenempfindlich. There are also rectifier instruments known in which by Parallel connection of capacitance to the measuring mechanism and through the use of rectifiers low capacitance (for small currents and a highly sensitive measuring mechanism) the frequency response is compensated. However, these devices measure the peak value of the current and are highly sensitive to harmonics.

Es ist nun andererseits vorgeschlagen worden, bei Widerstandsverstärkern den Ohmschen Außenwiderstand zur Erzielung einer gleichmäßigen Verstärkung über einen großen Frequenzbereich so zu bemessen, daß ein Abfall der Frequenzkurve bei höheren Frequenzen durch eine Widerstandserhöhung infolge der Hautwirkung ausgeglichen wird und daß zu diesem Widerstand gegebenenfalls ein Ohmscher Widerstand ohne Hautwirkung parallel geschaltet ist. On the other hand, it has now been proposed in resistive amplifiers the ohmic external resistance to achieve a uniform gain to dimension a large frequency range so that a drop in the frequency curve at higher frequencies are balanced by an increase in resistance due to the effect of the skin and that this resistance may be an ohmic resistance without skin effect is connected in parallel.

Die Erfindung betrifft ein Wechselstrommeßgerät mit Drehspulmeßwerk und Trockengleichrichter, das für sehr hohe Frequenzen den Mittelwert der Spannung und des Stromes mißt und bei dem zur Entzerrung wechselstromseitig parallel zur Gleichrichterbrücke ein frequenzabhängiger Widerstand angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist dieser Entzerrungswiderstand phasenrein, ohmisch und von solcher Beschaffenheit und Bemessung, daß sich seine Größe infolge des Stromverdrängungseftektes derart verändert, daß seine Zunahme mit steigender Frequenz die Abnahme des Gleichrichterwiderstandes kompensiert. The invention relates to an alternating current meter with a moving coil measuring mechanism and dry rectifier, which for very high frequencies the mean value of the voltage and the current measures and for the equalization on the AC side parallel to the Rectifier bridge a frequency-dependent resistor is arranged. According to the invention this equalization resistor is phase-pure, ohmic and of such a nature and dimensioning that its size as a result of the current displacement effect changed that its increase with increasing frequency, the decrease in the rectifier resistance compensated.

Ohmsche Widerstände sind bereits parallel zur Gleichrichterbrücke von Wechselstrommeßgeräten mit Trockengleichrichtern geschaltet worden. Sie dienen jedoch zur Temperaturkompensation und sind entsprechend bemessen. Ein Stromverdrängungseffekt tritt bei ihnen in wesentlichem Umfang nicht auf und ist auch nicht beabsichtigt. Ohmic resistances are already parallel to the rectifier bridge has been switched by AC current meters with dry rectifiers. You serve however, for temperature compensation and are dimensioned accordingly. A current displacement effect does not occur with them to a significant extent and is also not intended.

Die Erfindung, die die Erscheinung ausnutzt, daß der experimentell ermittelte Frequenzgang der Gleichrichter den gleichen Charakter aufweist wie der Stromverdrängungseffekt eines Leiters, soll nun an Hand der Abbildungen näher erläutert werden, von denen Abb. 1 ein Drehspulmeßwerk mit Graetzschaltung ohne Frequenzkompensation, Abb. 2 den zugehörigen Frequenzgang und Abb. 3 die erfindungsgemäße Anordnung schematisch darstellen. The invention which takes advantage of the phenomenon that the experimental determined frequency response of the rectifier has the same character as the The current displacement effect of a conductor will now be explained in more detail with reference to the figures of which Fig. 1 shows a moving-coil measuring mechanism with Graetz circuit without frequency compensation, Fig. 2 the associated frequency response and Fig. 3 the arrangement according to the invention schematically represent.

Die einfache Graetzschaltung der Trockengleichrichter mit einem Drehspulmeßwerk im Brückenzweig gemäß Abb. I ergibt einen Frequenzgang der Anzeige, wie er in Abb. 2 dargestellt ist. In erster Näherung kann für den Aussdilag des Meßwerkes bei konstantem zugeführtem Strom verschiedener Frequenzen folgender Ausdruck geschrieben weraren: a = a0 (I - K1 # #²), (I) darin bedeutet aO den Grenzwert des Ausschlages für eine Frequenz Null, o> die Kreisfrequenz des aufgedrückten Stromes, X, eine vom G]eichrichter und der Anordnung abhändige Konstante. The simple Graetz circuit of the dry rectifier with a moving coil measuring mechanism in the bridge branch according to Fig. I results in a frequency response of the display as shown in Fig. 2 is shown. As a first approximation, for the output of the measuring mechanism at constant supplied current of different frequencies are written as follows: a = a0 (I - K1 # # ²), (I) in which aO means the limit value of the deflection for a Frequency zero, o> the angular frequency of the applied current, X, one from the calibration rectifier and the order dependent constant.

In Abb. 3 ist die Anordnung des erfindtmgsgemäß angewendeten Widerstandes dargestellt. Sie unterscheidet sich von Abb. I durch die Parallelschaltung eines rein Ohmschen Widerstandes R zur Gleichrichterbrücke wodurch ein Teil des Meßstromes J' an der Gleichrichterbrücke vorbeigeführt wird. Der Wert des Widerstandes steigt mit zunehmender Frequenz infolge des Stromverdrängullgs effektes, so daß ein größerer Anteil durch die Gleichrichterbrücke fließt. Der Frequenz gang des Widerstandes läßt sich durch folgende Gleichung darstellen: RH-Rol (I + K2 . µ #²). (II) Darin bedeutet RH den Widerstand bei der Frequenz w, Gi den Gleichstromwiderstand. In Fig. 3 is the arrangement of the resistor used according to the invention shown. It differs from Fig. I in that one is connected in parallel purely ohmic resistance R to the rectifier bridge whereby part of the measuring current J 'is led past the rectifier bridge. The value of the resistance increases with increasing frequency due to the Stromverdrängullgs effect, so that a larger Share flows through the rectifier bridge. The frequency response of the resistance can be represented by the following equation: RH-Rol (I + K2. µ # ²). (II) In it RH means the resistance at the frequency w, Gi the direct current resistance.

,u die Permeabilität und K2 eine lSonstante des verwendeten Widerstands drahtes. Demgegenüber läßt sich bei den eingangs erwähnten bekannten Anordnungen die Frequenzabhängigkeit der Parallelschaltung durch nachstehende Gleichung darstellen: RpRo (I+ff3-Oj- (III) Darin bedeutet wiederum Rp den Widerstand bei der Frequenzoo, R0 den Grenzwert des Widerstandes bei co-o, 1(3 eine Konstante., u is the permeability and K2 is a constant of the resistance used wire. In contrast, in the known arrangements mentioned at the outset the frequency dependence of the parallel connection can be represented by the following equation: RpRo (I + ff3-Oj- (III) Here again Rp means the resistance at frequency o, R0 the limit value of the resistance at co-o, 1 (3 a constant.

Bei Betraditung der Gleichungen I, II und III wird ersichtlich, daß mit der erfindungsgemäßen Anordnung eine Isompensa tion für ein wesentlich größeres Frequenzgebiet erreicht werden kann als bei den bisher bekannten, da die gleiche Gesetzmäßigkeit vorliegt wie bei dem zu kompensierenden Fehler. When considering equations I, II and III it can be seen that with the arrangement according to the invention an Isompensa tion for a much larger one Frequency range can be achieved than with the previously known, because the same There is regularity as in the case of the error to be compensated.

Als Nebenwiderstand R kann ein Körper, beispielsweise ein Draht aus normalem Widerstandsmaterial, Verwendung finden. Zu-eckmäßig wird ein Material mit hoher Permeabili tät benutzt. Wesentlich ist, daß der Widerstand phasenrein ist. Unter Umständen kann es sich günstig auswirken, wenn der Widerstand R in einen frequenzabhängigen Ohmschen Teil und einen frequenzunabhängigen Teil aufgeteilt wird. Gegebenenfalls können einer der Widerstände oder beide einen positiven Widerstandstemperaturkoeffizienten aufweisen. A body, for example a wire, can be used as a shunt resistor R normal resistance material, find use. A material with high permeability used. It is essential that the resistor is phase-pure. Under certain circumstances it can be beneficial if the resistance R changes to a frequency-dependent one Ohmic part and a frequency-independent part is divided. Possibly either or both of the resistors may have a positive temperature coefficient of resistance exhibit.

Durch Vorschaltung eines rein Ohmschen frequenzunabhängigen Widerstandes zu der erfindungsgemäßen Anordnung kann der Strommesser in einen Spannungsmesser überführt werden.By connecting a purely ohmic frequency-independent Resistance to the arrangement according to the invention, the ammeter can be converted into a voltmeter be convicted.

Claims

PATENT CLAIMS: I. AC current meter with dry rectifier, Moving coil measuring mechanism and for frequency equalization alternating current side parallel to the rectifier bridge arranged frequency-dependent resistor, characterized in that the equalization resistor is phase-pure, ohmic and of such a quality and dimension that its Size changed as a result of the current displacement effect in such a way that the frequency error of the rectifier is compensated.

2. Measuring device according to claim, characterized in that the shunt resistance consists of a material of high permeability.

3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that in Series with the frequency-dependent ohmic resistance is a frequency-independent ohmic resistance Resistance lies.

4. Measuring device according to claim 3, characterized in that. one or both resistors have a positive temperature coefficient of resistance.