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Anordnung zur Gleichrichtung von Wechselströmen mittels einer Einweg-Gleichrichterschaltung
Es ist üblich, Trockenpl,attengleichrichter sowohl in F'12- wie in Sperrichtung
mit sinwsförmigen Halbwellengleichspannungen bzw. -strömen (zweite Halbwelle gleich
Null) zu prüfen, weil diese Art der Beanspruchung der späteren Belastung im Betrieb
in der Regel am nächsten; kommt. Es besteht hierbei auch die Möglichkeit, Strom.
und Spannung im Gleichrichter in einfacher Weise mit Drehspulinstrumenten zu messen.
Wenn wegen der Form der Kennlinie Strom und Spannung am Trockengleichrichter nicht
gleichzeitig strenge S@inusform haben., so kann doch mit praktisch genügender Genauigkeit
von den arithmetischen Mittelwerten der Halbwellenperioden auf die quadratischen
Mittelwerte oder auf die Scheitelwerte geschlossen werden.
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Gewisse Schwierigkeiten ergeben sich bei der Erzeugung sinusförmiger
Halbwellenspannungen. In der Regel wird eine Einweg-Netzglei;chrichteranordnung
verwendet. Da für Einzelplattenmessungen von 25 Volt und weniger gebraucht
werden, kommt ein gasgefülltes Entladungsventil wegen der zu hoch liegenden Zündspannung
als
_Netzgleichrichter nicht in Frage. Meistens benutzt man Trockenplattengleichrichter.
wobei deren wirksame Fläche mindestens ebenso groß wie die der zu prüfenden Gleichrichterplatte
sein muß. Leider führt die Rückstromeigenschaft derTrockenplatteugleichrichterdazu,
daß dieAusgangsspannung des 'Netzgleichrichters noch die zweite negative Halbwelle
zeigt. Bei völlig fehlender Querbelastung hat bekanntlich die zweite negative Halbwelle
gleiche Größe wie die -erste positive Halbwelle, d. h. es ist überhaupt keine Gleichricht-,virkung
vorhanden. Wegen dieserkückspannung müßten auch die am zu prüfenden Gleichrichter
liegenden Drehspulinstrumente bestimmte, die Sperr- und Durehlaßwiderstände der
Gleichrichter berücksichtigende Innenwiderstände haben, wenn ein einigermaßen richtiges
Resultat erhalten «-irden soll. Restlos ausgeschaltet würde die Rückspannung aber
nur, wenn die ' Meßinstrumente über ideale Einwegventile angeschlossen wären.
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Eine andere Methode, dieRückspannung zu verhindern, besteht darin,
daß statt eines Einweg- ein Doppelneg-Netzgleichrichter verwendet wird. Diese Zwei-Halbwellen-Gleichspannung
ist allenfalls für die Prüfung der Platten in Sperrichtung zu gebrauchen, obwohl
sie nicht den tatsächlichen Verhältnissen entspricht.
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Schließlich sind auch Gleichrichterschaltungen bekannt, bei denen
der Rückstrom dadurch unschädlich gemacht wird, daß die Belastung durch eine Ventilstrecke
überbrückt wird, welche für die Rückströme durchlässig ist, die also dem Ausgang
des Gleichrichters einen Strom zufiihrt, dessen arithmetischer Mittelwert dem Mittel-,vert
des vom Gleichrichter auf den Ausgang gelieferten Rückstromes der Größe nach gleich,
aber entgegengesetzt gerichtet ist.
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Die Erfindung betrifft nun eine Schaltung, mit der die Kompensation
besonders genau durchgeführt werden kann.
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Fig. i zeigt eine Einweg-Netzgleichrichterschaltung mit einem Trockenplattengleichrichter
i zur Erzeugung einer Halbwellengleichspannung, vorzugsweise zum Prüfen von Trockenpla
ttengleich richtereleinenten, mittels welcher während jeder Sperrhalbwelle dem Gleichrichterausgang
-2 ein Strom zugeführt wird, dessen arithmetischer «Mittelwert dem Mittelwert des
vom Gleichrichter i auf den Ausgang.2 gelieferten Rückstromes der Größe nach gleich,
aber entgegengesetzt gerichtet ist.
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Erfindungsgemäß trägt der Netztransforinato.r zu diesem Zweck auf
der Sekundärseite außer der Hauptwicklung 3 noch eine Zusatzwicklung-1. deren Ende
über einen Widerstand 5 mit dem Gleichrichter i und dem Ausgang 2 verbunden ist.
Sind z. B. die Wechselspannungen der Wicklungen 3 und .4 gleich groß, dann ist der
Rückstrom bzw. die Rückspannung am Ausgang dann kompensiert, wenn der Widerstand
5 so groß gewählt wird wie der mittlere Sperrwiderstand des Gleichrichters i.
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Diese Art der Riickstromkompensation hat den großen @"orteil, daß
von der Spannungsquelle her keine Fehlmessungen mehr auftreten können und die 1leßschaltungen
sehr einfach werden, wie die Fig. i und ? zeigen. In Schaltung nach Fig. i werden
die zu prüfenden Gleichrichterplatten 6 bei konstanter Sperrspannung nach Sperrströmen
sortiert; in Schaltung nach Fig.2 werden die Platten in Flußrichtung bei konstantem
Strom nach Spannungsabfällen sortiert. Fig.3 zeigt eine Vereinigung der Meßschaltungen,
wobei der L'bergang von Sperrichtungsprüfung in Flußrichtungsprüfung und umgekehrt
durch Umlegen eines zweipoligen t mschalters erfolgt.
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Vorliegende Erfindung läßt sich aber nicht nur für die Einzelplattenmessung
mit Vorteil anwenden, sondern ebenso gut bei der Prüfung von Gleichrichtersäulen
und besonders dann, wenn die Spannungsverteilung an den in Reihe geschalteten Platten
in Flußrichtung wie in Sperrichtung genau gemessen «-erden soll.
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Fig.4 und 5 geben die gebräuchlichsten bisher verwendeten Methoden
wieder. Nach Fig..l wird ein Einweg-Ventilvoltmeter benutzt. MVenn auch diese Methode
als solche genau sein kann, so ist sie doch ziemlich umständlich, besonders deshalb,
weil wegen der kleinen zu messenden Spannungen und der Eigenschaften des Ventils
keine lineare Anzeige mehr vorhanden ist, so daß besondere Eichkurcen benötigt werden.
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Das Meßverfahren nach Fig. 5 ist dagegen einfach, aber nicht sehr
genau. Der geringste Fehler tritt auf, nenn der Widerstand des Voltmeters Rt ,@
['R,3 . RD gewählt wird (RS=Sperrwiders,tand, RD= Durchlaßwiderstand der zu messenden
Platte). Bei einem Verhältnis des Durchlaßwiderstandes zum Sperrwiderstand von i
: i ooo z. B. beträgt der kleinste zu erreichende Fehler rund 6%. Dieser Fehler
wird aber gleich größer, wenn R1 wesentlich von dem in vorstehender Formel angegebenen
Wert abweicht und etwa in die Größenordnung von R, oder RD kommt.
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Zu erheblich besseren Ergebniss°n gelangt man. wend man erfindungsgemäß
die 1leßanordnung der Fig. 5 mit einer Rückstromkom
=pensation ausrüstet,
wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Dann ist nämlich der Vergrößerung des Spannungsmeßwiderstandes
Ri von der Spannungsquelle her keine Grenze mehr gesetzt. Der Meßfehler wird dann
sehr klein, wenn Ri > RD gewählt wird. .
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Für die Messung der Spannungsaufteilung in Sperrichtung gelten ähnliche
Betrachtungen. Die Verwendung eines Ohmschen Widerstandes 5 für die Rückstromkompensation
hat eine Spannung am Ausgang 2 zur Folge, welche während der Sperrhalbwelle zwar
den arithmetischen Mittelwert Null hat, die aber noch eine geringe Wechselkomponente
(dritte Oberwelle) zeigt, die von der nicht linearen Kennlinie des Gleichrichters
i herrührt. Da der zu prüfende Gleichrichter 6 die positiven und negativere Halbwellen
dieser Wechselkomponente verschieden verarbeitet und die am zu prüfenden Gleichrichter
liegenden Drehspulinstrurnente demgemäß nicht mehr den arithmetischen Mittelwert
der Wechselkomponente anzeigen können, entsteht hierdurch noch ein kleiner Fehler,
der aber nur einen Bruchteil von. dem Fehler beträgt, der bei völlig fehlender Rückstromkompensierung
oder der bekannten Rückstromkompensierung in die Erscheinung tritt. Die störende
Wechseelkomponente kann aber beseitigt werden, wenn; der Kompensationswiderstand
5 durch den Sperrwiderstand eines Gleichrichters- 7 nach Fig. 7 ersetzt wird, wobei
dieser zwecks restloser Kompensation auf den Sperrwiderstand des Gleichrichters
i abgestimmt sein muß. Der Gleichrichter 8 dient nur dazu, die Flußhalbwelle von
dem Kompens,atonskreis fernzuhalten. Einpraktisch einfaches Mittel, festzustellen,
ob die Kompensierung vollständig durchgeführt ist, besteht darin, daß nach Fig.
7 der arithmetische Mittelwert der Spannung Uu,. am unbelasteten Ausgang :2 mit
dem Effektivwert U"f der Wicklung 3 verglichen wird. Der Rückstrom iist dann kompen,siert,
wenn U. sich zu Ueff, verhält wie 1/ä zu 7c.