DE838018C

DE838018C - Device for increasing the measuring accuracy of dynamometric measuring devices by compensating for the alternating induction

Info

Publication number: DE838018C
Application number: DENDAT838018D
Authority: DE
Inventors: Nürnberg und Dipl.-Ing. Dr. phil. Hans Edler Neuhaus bei Höchsradt/ Aisch Hans Nützelberger
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1952-03-27

Description

Bei Wattmetern mit feststehenden Stromspulen und liewcglich gelagerter Spannungsspule ergibt sich das Drehmoment durch Zusammenwirken des magnetischen Strom- und Spannungsfeldes. Wird ein solches Wattmeter für Wechselstrom verwendet, dann tritt noch ein allerdings kleines, die Messung fälschendes Zusatzmoment auf, das seine Ursache in dem Zusammenwirken des Stromfeldes mit einem vom Stromfeld in der SpannungsspuleFor wattmeters with fixed current coils and slightly supported voltage coil results the torque through the interaction of the magnetic current and voltage field. Will If such a wattmeter is used for alternating current, then another, albeit small, one occurs Measurement of falsifying additional torque, which is caused by the interaction of the current field with one from the current field in the voltage coil

ίο infolge Induktion hervorgerufenen Zusatzfeld hat. Dieses Zusatzfeld verschwindet, wenn die magnetische Achse der Spannungsspule zu der der Stromspule senkrecht steht, wird aber um so größer, je mehr sich diese Achsen gegeneinander verdrehen, und erreicht bei Parallelität dieser ■ Achsen seinen größten Wert.ίο has an additional field caused by induction. This additional field disappears when the magnetic axis of the voltage coil becomes that of the The current coil is perpendicular, but the greater the greater the distance between these axes twist, and reaches its greatest value when these axes are parallel.

Wenn ein solches Wattmeter nur für die Wechselstrommessung mit kleinem festliegendem Leistungsfaktorbereich verwendet würde, könnte man durch entsprechende Korrektur der Skalenteilung dieses Hilfsdrehmoment bei der Eichung berücksichtigen. Bei anderen Leistungsfaktoren würden sich aber schon Meßfehler ergeben. Da nun aber außerdem dieses Wattmeter auch für Gleichstrommessung benutzt wird, kann man sich nur mit Kompromissen bei der Eichung helfen.If such a wattmeter is only used for AC current measurement would be used with a small fixed power factor range, one could get through Take into account the corresponding correction of the scale division of this auxiliary torque during the calibration. With other power factors, however, measurement errors would arise. But now there too If this wattmeter is also used for direct current measurement, one can only accept compromises help with calibration.

Nach einem bekannten Vorschlag hat man den Einfluß der Wechselinduktion dadurch beseitigt, daß man einen Kondensator parallel zu dem in Serie mit der Spannungsspule liegenden Widerstand R₁ (Abb. 1) geschaltet ^!hat. Dies hat jedoch den Nachteil, daß diese Abgleichung nur für eine ganz bestimmte Frequenz richtig wirkt. Bei anderen Frequenzen treten wegen der entgegengesetzten Zeitkonstante des Kondensators wieder Fehler auf. Ein weiterer Vorschlag war, die Wechselinduktion dadurch unwirksam zu machen, daß man die Stellung der Spannungsspule gegenüber der Stromspule bei allen Leistungen beibehält.According to a well-known proposal, the influence of alternating induction has been eliminated by connecting a capacitor in parallel to the resistor R ₁ (Fig. 1) ^{which is in series with the voltage coil!} Has. However, this has the disadvantage that this adjustment only works correctly for a very specific frequency. Errors occur again at other frequencies because of the opposite time constant of the capacitor. Another suggestion was to make the alternating induction ineffective by maintaining the position of the voltage coil in relation to the current coil for all powers.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die Meßgenaujg-The invention has the task of measuring the accuracy

keit eines solchen Wattmeters oder eines ähnlichen dynamometrischen Meßgeräts unter Ausnutzung der eingangs geschilderten Erkenntnisse hinsichtlich des die Messung fälschenden Zusatzdrehmomentes zu erhöhen.the ability of such a wattmeter or similar dynamometric measuring device to be used the findings outlined at the beginning with regard to the additional torque that falsified the measurement to increase.

Erfindungsgemäß ist mit der beweglichen Spannungsspule eine senikrecht dazu stehende Hilfsspille fest verbunden, mit solcher Abgleichung, daß das durch vom Stromfeld induzierte Ströme in derAccording to the invention, with the movable tension coil, there is an auxiliary pill that is perpendicular to it firmly connected, with such an adjustment that the currents induced by the current field in the

ίο Spannungsspule hervorgerufene störende Zusatzdrehmoment ausgeglichen wird.ίο Interfering additional torque caused by the voltage coil is balanced.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Mit ι ist in Fig. ι die Stromspule des Wattmeters angedeutet, die zu beiden Seiten einer beweglichen Spannungsspule 2 verteilt ist. In der Zeichnung nicht angedeutete Federn suchen die Spannungsspule 2 in der Pfeilrichtung in die Nullstellung zu drehen, in der die beiden Spulenachsen senikrecht zueinander stehen. Die Federn dienen gleichzeitig in bekannter Weise für die Stromzuführungen zur Spannungsspule, die in der Zeichnung durch 3 angedeutet sind. Die Spannungsspule ist nicht unmittelbar, sondern über die in Fig. 2 dargestellte, zur Temperatur- und Frequenzfehlerkompensation dienende Kunstschaltung an die Meßspannung angeschlossen. Mit der Spannungsspule 2 ist eine Hilfsspule 5 fest verbunden. Die Achsen der beiden Spulen 2 und 5 stehen zueinander senkrecht. In der Nullstellung des Wattmeters, Winkel α =■ ο, wird bei Wechselstrommessung durch die Stromspule 1 kein Strom in der Spannungsspule 2 induziert, weil der Stromfluß die Spannungsspule nicht durchsetzt. Dagegen geht um so mehr Fluß durch die Spannungsspule, je größer der Winkel α ist, und erreicht bei α = ο,ο⁰ ein Maximum.The invention is explained in more detail with reference to the drawing. The current coil of the wattmeter, which is distributed on both sides of a movable voltage coil 2, is indicated in FIG. Springs not indicated in the drawing seek to rotate the tension coil 2 in the direction of the arrow into the zero position in which the two coil axes are perpendicular to one another. The springs are also used in a known manner for the power supply lines to the voltage coil, which are indicated by 3 in the drawing. The voltage coil is not connected directly to the measuring voltage, but rather via the artificial circuit shown in FIG. 2 for temperature and frequency error compensation. An auxiliary coil 5 is firmly connected to the voltage coil 2. The axes of the two coils 2 and 5 are perpendicular to one another. In the zero position of the wattmeter, angle α = ■ ο, no current is induced in the voltage coil 2 when measuring alternating current through the current coil 1 because the current flow does not pass through the voltage coil. On the other hand, the greater the angle α, the more flux goes through the voltage coil and reaches a maximum ^{at α = ο, ο 0.}

Die Spule 5 kann aus einer Kurzschlußbrille bestehen, der in ihr vom Stromfeld induzierte Strom ist bei α = ο ein Maximum und verschwindet bei α = οχ»⁰. The coil 5 can consist of short-circuit glasses, the current induced in it by the current field is a maximum at α = ο and disappears at α = οχ » ⁰ .

Bezeichnet man mit Φ} den Fluß der Stromspule i, mit E die induzierte Spannung und mit c eine Konstante, dann ist die in der Spannungsspule 2 vom Stromfeld induzierte EMKIf Φ} denotes the flux of the current coil i, E denotes the induced voltage and c denotes a constant, then the EMF induced in the voltage coil 2 by the current field is

E = c· Φ j ■ sin α E = c · Φ j ■ sin α

Diese EMK hat einen Strom etwa gleicher Phase zur Folge, der sich durch die Kunstschaltung 4 schließt. Nach bekannten Gesetzen ruft. dieser Strom ein die Messung fälschendes Zusatzdrehmoment This EMF results in a current of approximately the same phase, which is generated by the articulated circuit 4 closes. Calling according to known laws. this current is an additional torque which falsifies the measurement

D = C- Φ j² · sin α · sin (90 + α)
hervor. Dabei ist C wieder eine Konstante. In der Kurzschlußbrille 5 dagegen wird eine Spannung
e = + c' · Φ j · sin (90 + α) D = C- Φ j ² sin α sin (90 + α)
emerged. Here, C is again a constant. In the short-circuit goggles 5, however, a voltage
e = + c 'Φ j sin (90 + α)

induziert. Der von ihr hervorgerufene Strom ergibt ein Drehmomentinduced. The current it creates results in a torque

d = + C Φ/ ■ sin (90 + α) · sin (180 + α).
Dal>ei sind c und C wieder Konstanten. d = + C Φ / ■ sin (90 + α) · sin (180 + α).
Dal> ei, c and C are again constants.

Macht man die Konstante C, C durch entsprechende Abgleidhung der Widerstände der Stromkreise gleich, dann ergibt die Summe der Zusatzdrehmomente D + d den Wert o, d. h. das störende Zusatzdrehmoment wird gerade ausgeglichen. Das Meßgerät mißt also genau richtig.If the constants C, C are equalized by correspondingly subtracting the resistances of the circuits, then the sum of the additional torques D + d results in the value o, ie the disruptive additional torque is just compensated. So the measuring device measures exactly correctly.

Bei Gleichstrom wird vom Stromfeld in der Spule 2 kein Strom induziert, ebenso auch nicht in , der Spule 5, so daß sich also auch für Gleichstrom genaue Messung ergibt.In the case of direct current, no current is induced by the current field in coil 2, nor is it in, of the coil 5, so that there is also an exact measurement for direct current.

Das durch die Wechselinduktion hervorgerufene zusätzliche Drehmoment wird durch die Spule 5 nur dann ausgeglichen, wenn die Zeitkonstante der beiden Stromkreise der Spulen 2 und 5 genau gleich sind. Bekanntlich kann sich die durch die Stromspule in der Spannungsspule 2 induzierte EMK sowohl über den zur Spannungsspule parallel liegenden Widerständen R₂ und X₂ als auch über den bei verschiedenen Spannungen verschieden groß gewählten Vorwiderstand R_v (Fig. 2) und dem Netz schließen. Da der Vorwiderstand R_v bei verschiedenen Spannungen verschieden groß gewählt wird, ändert sich je nach Spannung die Zeitkonstante des Wechselinduktionsstromes. Diese Änderung kann aber nur dann wieder ausgeglichen werden, wenn man die Spule 5 nicht, wie eingangs erwähnt, als Kurzschlußwindung ausführt, sondern über einen regelbaren Widerstand 6 schließt. Dieser Widerstand 6 wird, wie Fig. 2 zeigt, mit dem für verschiedene Spannungen versehenen Vorwiderstand R_v geschaltet.The additional torque caused by the alternating induction is only compensated by the coil 5 if the time constants of the two circuits of the coils 2 and 5 are exactly the same. As is known, the EMF induced by the current coil in the voltage coil 2 can be closed both via the resistors R ₂ and X ₂ lying parallel to the voltage coil and via the series resistor R _v (FIG. 2) selected to be of different sizes for different voltages and the network. Since the series resistor R _{v is selected} to be of different sizes for different voltages, the time constant of the alternating induction current changes depending on the voltage. This change can only be compensated for again if the coil 5 is not designed as a short-circuit winding, as mentioned at the beginning, but instead closes it via a controllable resistor 6. As FIG. 2 shows, this resistor 6 is connected to the series resistor R _v provided for different voltages.

Unter Umständen empfiehlt es sich, durch die Kompensationsspule 5 einen kleinen Anteil des zu messenden Stromes hindurchzuleiten, indem man z. B. die Spule 5 außer mit einer Kurzschlußwicklung noch mit einigen Drahtwindungen versieht oder sie nur aus Drahtwindungen herstellt.Under certain circumstances, it is advisable to use the compensation coil 5 to a small proportion of the to pass measuring current by z. B. the coil 5 except with a short-circuit winding still provided with a few turns of wire or made only from turns of wire.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß mit verhältnismäßig einfachen Mitteln die Meßgenauigkeit von dynamometrischen Meßgeräten ohne Einbuße universeller Verwendbarkeit wesentlich erhöht werden kann.The invention has the advantage that with relatively simple means the measuring accuracy of dynamometric measuring devices without loss universal usability can be increased significantly.

Claims

Patent claims:

ι. Device to increase the measuring accuracy of dynamometric measuring devices with movable Voltage coil, characterized in that the voltage coil (2) has a perpendicular to this auxiliary coil (5) is firmly connected, with such an abrading that the disturbing additional torque caused by currents induced in the voltage & coil by the current field (D) is balanced.

2. Apparatus according to claim 1 in measuring devices with variable resistances in Voltage coil circuit, characterized in that with the adjustment device these resistors a setting device for corresponding resistances is connected in the auxiliary coil circuit, such that both circles always have approximately the same time constant (Fig. 2).

1 sheet of drawings

5137 4.5137 4.