DE760038C

DE760038C - Arrangement for reducing the frequency error due to iron losses in ammeters

Info

Publication number: DE760038C
Application number: DES141933D
Authority: DE
Inventors: Raffael Wunderlich
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1940-08-09
Filing date: 1940-08-09
Publication date: 1954-06-08

Description

Anordnung zum Verringern des auf Eisenverluste zurückzuführenden Frequenzfehlers bei Strommessern Es ist bekannt, daß man die auf die Induktivität der Spulen zurückzuführenden Frequenzfehler bei elektrischen Spannungsmessern durch eine Kunstschaltung mit Hilfe eines Kondensators mehr oder weniger ausgleichen kann. Bei Strommessern für Wechselstrom, deren Anzeige auf der Magnetisierung ferromagnetischer Stoffe beruht, z. B. bei Dreheisenstrommessern, hat aber die Meßwicklung im allgemeinen nur wenige Windungen und daher eine so geringe Selbstinduktion, daß der dadurch bedingte Frequenzfehler praktisch zu vernachlässigen ist. Dagegen tritt hier ein Frequenzfehler auf, der auf die Eisenverluste zurückzuführen ist, wobei die Anzeige bei dem gleichen zu messenden Strom J mit zunehmender Frequenz abnimmt. Für sehr genaue Messungen oder wenn die Frequenz in sehr weiten Grenzen schwanken kann, waren daher bisher nur Strommesser brauchbar, bei denen keine Eisenverluste auftreten, z. B. solche der bekannten eisenlosen elektrodynamischen Bauart. Diese sind aber in der Herstellung wesentlich teuerer und nicht so betriebssicher wie z. B. Dreheiseninstrumente.Arrangement for reducing the frequency error due to iron losses in ammeters It is known that one can be traced back to the inductance of the coils Frequency error in electrical voltmeters through an artificial circuit with the help a capacitor can more or less compensate. For ammeters for alternating current, whose display is based on the magnetization of ferromagnetic substances, e.g. B. at Moving iron ammeters, but the measuring winding generally has only a few turns and therefore such a low self-induction that the frequency error caused by it is practically negligible. In contrast, a frequency error occurs here, the is due to the iron losses, the display being at the same to measuring current J decreases with increasing frequency. For very accurate measurements or if the frequency can fluctuate within very wide limits, there have only been so far Ammeters useful where no iron loss occurs, e.g. B. those of well-known ironless electrodynamic design. But these are in production much more expensive and not as reliable as z. B. Moving iron instruments.

Die Erfindung ermöglicht nun auch in solchen Fällen die Verwendung von Dreheisenstrommessern oder anderen Meßgeräten, deren Anzeige auf der Magnetisierung ferromagnetischer Stoffe beruht, indem der von den Eisenverlusten herrührende Frequenzfehler innerhalb eines gewünschten Frequenzbereiches mehr oder weniger ausgeglichen wird. Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß dem Meßwerk des Strommessers ein Kondensator parallel geschaltet und der Widerstand in dem so gebildeten Resonanzkreis so bemessen ist, daß in dem gewünschten Frequenzbereich das Verhältnis i: J des Meßweristromes zu dem zu messenden Gesamt strom von dem Wert I nur innerhalb der zulässigen Toleranz abweicht. Dabei ist es im allgemeinen zu empfehlen, dem Kondensator einen veränderbaren Wirkwiderstand vorzuschalten, um den günstigsten Verlauf des Verhältnisses i: J innerhalb des gewünschten Frequenzbereiches einstellen zu können. The invention now also enables use in such cases of moving iron ammeters or other measuring devices, their display is based on the magnetization of ferromagnetic substances by reducing the loss of iron resulting frequency errors within a desired frequency range more or is less balanced. This is done according to the invention in that the measuring mechanism of the ammeter a capacitor connected in parallel and the resistor in the so formed resonance circuit is dimensioned so that in the desired frequency range the ratio i: J of the measuring current to the total current to be measured by the Value I only deviates within the permissible tolerance. It is generally true to recommend connecting a variable resistance upstream of the capacitor, the most favorable course of the ratio i: J within the desired frequency range to be able to adjust.

In der Zeichnung ist Fig. I ein Schaltbild einer Anordnung gemäß der Erfindung, während Fig. 2 und 3 an zwei Beispielen die Wirl;ung der neuen Anordnung in bezug auf den Frequenzeinfluß bei verschiedener Bemessung des Wirkwiderstandes zeigen. In the drawing, FIG. I is a circuit diagram of an arrangement according to FIG of the invention, while FIGS. 2 and 3 show two examples of the effect of the new arrangement in relation to the frequency influence with different dimensioning of the effective resistance demonstrate.

In Fig. I ist der von einem Strom i durchflossenen ZIeßsverl;spule I ein Kondensator 2 unter Vorschaltung eines festen oder veränderbaren Wirkwiderstandes 3 parallel geschaltet, wobei die der Schaltung zugeführte zu messende Gesamtstromstärl;e mit J bezeichnet ist. In FIG. I, the ZIeßsverl; coil through which a current i flows I a capacitor 2 with an upstream fixed or variable resistance 3 connected in parallel, the total current to be measured fed to the circuit; e is denoted by J.

In den Fig. 2 und 3 ist das Verhältnis i: J in Abhängigkeit von der Frequenz f dargestellt. In Figs. 2 and 3, the ratio i: J is a function of the Frequency f shown.

Aus dem Verlauf der mit 4 bezeichneten Kurve ist zu erkennen, wie das Verhältnis i: J mit zunehmender Frequenz von dem Wert 1 bei der Frequenz f= o aus abnimmt. Dabei ist der dadurch bedingte Frequenzfehler der Deutlichkeit halber übertrieben groß dargestellt.From the course of the curve denoted by 4 it can be seen how the ratio i: J with increasing frequency from the value 1 at the frequency f = o off decreases. The resulting frequency error is for the sake of clarity shown exaggerated.

Wenn man nun der Meßwerkspule I einen Kondensator 2 parallel schaltet, der zusammen mit dieser eine Resonanzfrequenz ff ergibt, so erhält man eine Resonanzkurve 5, die je nach der Wahl des in dem Resonanzkreis vorhandenen Widerstandes um so lveniger steil ansteigt und bei der Frequenz fr einen um so niedrigeren Scheitel aufweist, je größer der dämpfend wirkende Widerstand gewählt wird. If you now connect a capacitor 2 in parallel to the measuring unit coil I, which together with this results in a resonance frequency ff, a resonance curve is obtained 5, which, depending on the choice of the resistance present in the resonance circuit, is so lven rises steeply and at the frequency for a lower apex has, the greater the damping resistance is selected.

In Fig. 2 ist nun der Fall dargestellt, daß der Widerstand 3 verhältnismäßig klein ist. Infolgedessen wirkt der Resonanzkreis in der Weise, daß das Verhältnis i : J den durch die gestrichelte Kurve 6 angedeuteten Verlauf nimmt in Abhängiglseit von der Frequenz f. Auf diese Weise ist es möglich zu erreichen, daß der Frequenzfehler bis zu einer Grenzfrequenz fe, die kleiner als fr ist, innerhalb verhältnismäßig sehr enger, durch die Toleranz J angedeuteter Grenzen bleibt. In Fig. 2 the case is now shown that the resistor 3 is relatively is small. As a result, the resonance circuit acts in such a way that the ratio i: J the course indicated by the dashed curve 6 takes as a function on the frequency f. In this way it is possible to achieve that the frequency error up to a cut-off frequency fe which is smaller than fr within relatively very narrow limits indicated by the tolerance J remain.

Wählt man den Dämpfungswiderstand 3 größer, so kann man, wie in Fig. 3 angedeutet, erreichen, daß der Frequenzfehler innerhalb allerdings etwas weiterer Toleranzen # bis zu einer Frequenz f,,, die größer als fr ist, in den gewünschten Grenzen bleibt. If the damping resistance 3 is chosen to be greater, then, as shown in Fig. 3 indicated, achieve that the frequency error within, however, somewhat wider Tolerances # up to a frequency f ,, which is greater than fr, in the desired Limits remain.

Bei der Bemessung der Kapazität 2 und des Dämpfungswiderstandes 3,- die am einfachsten von Fall zu Fall durch einen Versuch festgestellt werden kann, ist zu beachten, daß die Meßwerkspule I an sich bereits eine gewisse Kapazität und einen gewissen Dämpfungswiderstand darstellt, jedoch sind diese Weite im allgemeinen sehr klein gegenüber den für einen Ausgleich der Frequenzfehler erforderlichen Beträgen. Um einen Anhalt für die erforderliche Bemessung der Kapazität 2 und des Dämpfungswiderstandes 3 zu geben, möge folgendes Zahlenbeispiel genannt werden: Ein handelsüblicher Dreheisenstrommesser mit einem Meßbereich o bis 30 mA wies bei einer Frequenz von IOOO Hz infolge der Eisenverluste einen Fehler von etwa 3,5 : auf. Durch einen Kondensator von 2000 P!'- F und einen Dämpfungslriderstand von 50 kQ gelang es, eine Genauigkeit von I,5 Oi, innerhalb eines Frequenzbereiches von 15 bis 1500 Hz einzuhalten. When dimensioning the capacitance 2 and the damping resistance 3, - which can most easily be determined on a case-by-case basis by means of an experiment, it should be noted that the measuring mechanism coil I already has a certain capacity and represents some damping resistance, but this width is generally very small compared to the amounts required to compensate for the frequency errors. To give an indication of the required dimensioning of the capacitance 2 and the damping resistance 3, the following numerical example may be given: A commercially available moving iron ammeter with a measuring range o to 30 mA pointed at a frequency of 10000 Hz due to the Iron losses have an error of about 3.5: Through a capacitor of 2000 P! '- F and a damping distance of 50 kQ succeeded in achieving an accuracy of I, 5 Oi, to be observed within a frequency range of 15 to 1500 Hz.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Arrangement to reduce iron loss attributable frequency error in ammeters, characterized in that the measuring mechanism (I) of the ammeter, a capacitor (2) connected in parallel and the Resistance in the resonance circuit thus formed is such that in the desired Frequency range the ratio i: J of the measuring device current to the total current to be measured from which far I deviates only within the permissible tolerance.

2. Arrangement according to claim I, characterized in that the capacitor (2) an effective resistor (3) is connected upstream.

To differentiate the subject matter of the invention from the state of the art is The following publication was considered in the granting procedure: Keinath, "The Technology of Electrical Measuring Instruments", 19) S, Vol. I, Figs. 84 and 85.