DE853771C

DE853771C - Verfahren zur genauen absoluten Messung von Wechselstroemen und -spannungen

Info

Publication number: DE853771C
Application number: DEP4131A
Authority: DE
Inventors: Floris Dr-Ing Koppelmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1949-09-10
Filing date: 1949-09-10
Publication date: 1952-10-27

Description

Verfahren zur genauen absoluten Messung von Wechselströmen und -spannungen Bekanntlich werden genaue Gleichstrommessungen mit Kompensator und Xormalelement ausgeführt (Weston-:\ormalelement I,OI83 V). Eine entsprechende ahsolute Kompensationseinrichtung für M'echselstrom gil>t es nicht.
Nach der Erfindung wird die zu kompensierende Wechselspannung unter Zwischenschalten eines mechanischen Meßkontakts als Gleichrichter mit einem normalen Gleichstromkompensator gemessen.
In der Zeichnung sind einige Ausführungs-I>eispiele für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, und zwar sind Beispiele für die Eichung eines Strommessers, für die Messung des Oherwellengehalts einer Wechselspannung und für die Messung des Scheitelwerts einer Wechselspannung gezeigt.
Fig. 1 zeigt zum V ergleich die übliche Schaltung zur Eichung eines 5 trommessers liei Gleichstrom mit dem Kompensator, wobei der Spannungsabfall des Stromes I an einem Normalwiderstand R vom Kompensator Kt gemessen wird.
Fig. 2 zeigt die Anordnung nach der Erfindung zur Eichung eines Strommessers bei Wechselstrom.
Der Strommesser J ist in Reihe mit einem veränderbaren und einem konstanten Widerstand R an die Sekundärseite eines Wandlers angeschlossen. Den Spannungsabfall am konstanten Widerstand R wird über den Meßkontakt K und eine Drossel D dem Kompensator K1 zugeführt. Der synchron angetriebene Meßkontakt k des Gleichrichters wird hinsichtlich Kontaktzeit und Phasenlage so eingestellt, daß aus dem sinusförmig verlaufenden Spannungsabfall am Widerstand R die positiven Halbwellen herausgeschnitten sind und ihr Mittelwert um über eine Drossel Dr dem Kompensator K1 zugeführt wird. Man mißt auf diese Weise den arithmetischen Mittelwert um des Wechselstromes.
Wenn die Stromkurve genau sinusförmig ist, läßt sich daraus mit dem Faktor 1, 1107 der Effektivwert berechnen. Voraussetzung ist, daß der Meßkontakt K prellfrei und in seiner Kontaktzeit konstant und genau auf I800 einstellbar ist. Da die Schaltzeitpunkte in den Nullpunkten des Wechselstromes liegen, haben kleine Abweichungen der Kontaktzeit vom Sollwert I800 kaum einen Einfluß auf das Ergebnis. Beispielsweise entsteht bei einer Kontaktabweichung von 1 ° ein Fehler von 2 (I cos 0,50) = 1,5 IO4. Die Drossel Dr fertigt man mit einem Eisenkern aus einem Material hoher Anfangspermeabilität, z. B. Nickel-Eisen-Legierungen. Die Messung ist von der Frequenz unabhängig, dagegen muß die Kurvenform genau sinusförmig sein. Durch eine dritte Oberwelle von beispielsweise I °/o der Grundwelle würde zwar der Effektivwert des Stromes nur unwesentlich (weniger als Io4) geändert werden, dagegen der arithmetische Mittelwert, welcher vom Kompensator gemessen wird, um 3 G/o.
Fig. 3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine Schaltung, in der der Oberwellengehalt einer Wechselspannung mit Hilfe eines mechanischen Meßkontaktes genau gemessen werden kann. An die in messende Spannung U ist die Reihenschaltung eines Kondensators C und einer GegeninduktivitätM angeschlossen. Im Sekundärkreis der Gegeninduktivität liegt der Meßkontakt K und das Meßgerät, das wieder ein Gleichstromkompensator ist. Außerdem ist die zu messende Spannung über einen veränderlichen Widerstand R an den Sekundärkreis gelegt. Durch die Reihenschaltung der Kapazität C und der Gegeninduktivität M werden die Oberwellen in der Sekundärspannung u2 der Gegeninduktivität sehr stark angehoben, nämlich um den Faktor n2 (n = Ordnungszahl der Oberwelle). Über den regelbaren Vorwiderstand R wird an dem Widerstandr ein Spannungsabfall erzeugt, welcher die Grundwelle in der Spannung u2 angenähert kompensiert, so daß in der Spannung u3 im wesentlichen allein die Oberwellen der Spannung U enthalten sind. Diese können in bekannter Weise mit dem Meßkontakt K und dem Kompensator gemessen werden. Wenn der Gehalt der Meßgröße an Oberwellen bekannt ist, läßt sich der durch sie hervorgerufene Fehler in der Messung rechnerisch korrigieren.
Als Spannungsquelle dient zweckmäßig ein unabhängiges Maschinenaggregat, dessen Spannungskurve ein für alle Male bekannt ist. Es können nicht nur Mittelwerte von Strömen oder Spannungen gemessen werden, sondern grundsätzlich alle Messungen durchgeführt werden, welche mit mechanischen Meßgleichrichtern ausführbar sind.
So zeigt beispielsweise Fig. 4 die von der Frequenz unabhängige Messung des Scheitelwertes einer Spannung U. An die zu messende Spannung U ist die Reihenschaltung zweier konstanter Widerstände Rt, R2 angeschlossen. Von einem dieser Widerstände, beispielsweise R2, wird eine Spannung abgegriffen und über den Meßkontakt K dem Kompensator Kt zugeführt, dessen Eingangsklemmen ein Kondensator C parallel geschaltet ist.
Bei diesem Verfahren wird der Meßkontakt auf eine sehr kleine Kontaktzeit (ungefähr Io-J bis Io-4 sec) eingestellt und seine Phasenlage so gewählt, daß der Öffnungszeitpunkt genau mit dem Scheitelwert der Spannung U zusammenfällt. Der Kondensator C wird dann auf eine Spannung aufgeladen, welche dem Scheitelwert der Teilspannung am Widerstand R2 entspricht. Diese wird mit dem Kompensator genau und absolut gemessen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur genauen absoluten Messung von Wechsel strömen oder -spannungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromgröße mit einem mechanischen Meßkontakt gleichgerichtet und die gleichgerichtete Spannung mit einem normalen Gleichstromkompensator gemessen wird.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der synchron angetriehene Meßkontakt (K) des Gleichrichters hinsichtlich Kontaktzeit und Phasenlage so eingestellt ist, daß aus dem sinusförmig verlaufenden Spannungsabfall an einem Widerstand (R) die positiven Halbwellen herausgeschnitten und ihr Mittelwert über eine Drossel (D) dem Kompensator zugeführt wird (Fig. 2).
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel einen Eisenkern mit hoher Anfangspermeabilität enthält, vorzugsweise eine Ni-Fe-Legierung.
4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß an die zu messende Spannung einmal an die Reihenschaltung eines Kondensators (C) und einer Gegeninduktivität (M), ferner über einen veränderlichen Widerstand (R,) an den Sekundärkreis der Gegeninduktivität angeschlossen ist, in dem ein konstanter Widerstand (r), der Meßkontakt (K) und das Meßgerät in Reihe geschaltet sind (Fig. 3).
5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß an die zu messende Spannung die Reihenschaltung zweier Widerstände (R1, R2) angeschlossen ist und daß von einem derselben eine Spannung ahgegriffen und über den Meßkontakt (K) dem Kompensator (K,) zugeführt wird, dessen Eingangsklemmen ein Kondensator (C) parallel geschaltet ist (Fig. 4).