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Verfahren zur Ermittlung des gegenseitigen Einflusses von benachbarten
integrierenden Meßgeräten höchster Präzision
Für elektrische Messungen höchster Präzision
empfiehlt es sich, integrierende Meßgeräte zu verwenden. Eine Messung mit solchen
Geräten nimmt zwar einige Zeit in Anspruch, da die Meßwerte nicht augenblicklich
abgelesen werden können, son dern erst nach Ablauf einer Meßperiode. Dafür können
aber etwaige Schwankungen in der Spannung, der Frequenz od. dgl., der Stromquelle
innerhalb der Meßperiode bequem durch Regelung genau ausgeglichen werden. Oft läßt
es sich nicht vermeiden, derartige Meßgeräte nahe nebeneinander anzuordnen, z. B.
dann, wenn bei Differentialschaltungen, Vergleichsmessungen usw. zwei Meßsysteme
gegensinnig auf einen gemeinsamen mechanischen Teil einwirken müssen. Es ist dann
notwenig, die gegenseitige Beeinflussung der Meßgeräte durch Streufelder zu ermitteln
und die Systeme so abzugleichen, daß diese gegenseitige Beeinflussung möglichst
vollständig verschwindet. Bei diesen Meßgeräten, die nur Fehler von wenigen Promille
haben dürfen, wirkt sich schon eine minimale gegenseitige Beeinflussung sehr störend
aus.
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Die bekannten Mittel zur Feststellung dieser Beeinflussung arbeiten
viel zu ungenau, und es muß deshalb mit neuen Verfahren gearbeitet werden.
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Erfindungsgemäß werden bei Anschluß je eines integrierenden Kontrollgeräts
an jedes Meßgerät beide Meßgeräte zuerst mit Wechselstrom der gleichen Frequenz,
vorzugsweise der Nennfrequenz, geprüft. Hierauf wird in einer zweiten Meßperiode
das eine Meßgerät mit dieser, das andere abwechselnd mit Über- und Unterfrequenz
geprüft, derart, daß der Ausschlag eines integrierenden Differentialfrequenzmessers
auf dessen beilde Seiten die Frequenzen der Meßgeräte einwirken, verschwindet.
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Hierauf können die Angaben aus beiden Meß-
perioden
nach Reduktion auf gleiche Integralwerte der Meßgröße miteinander verglichen werden.
Da infolge des integrieren'den Charakters der Meßgeräte die g,egenseitige Beein,flussung
nur beim Betrieb mit gleicher Frequenz, al.so innerhalb der ersten Meßpenode auftritt,
nicht dagegen beim Betrieb mit verschiedener Frequenz, läßt sich durch Differenzbilldung
der Angaben die gegenseitige Beeinflussunggenau ermitteln.
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Die Erfindung eignet sich besonders zur Prüfung und Abgleichung von
sogenannten Gleich strom-Wechselstrom-Vergleichsgeräten mit ittegrierendem Meßwerk.
Ein solches Gerät hat zwei gegensinnig auf eine gemeinsameZeigerwelle einwirkende
Meßsysteme. Die Meßsysteme haben feststehende Stromwicklungen und auf eier gemeinsamen
Welle angeordnete Ankerwicklungen. Bei der praktischen Verwendung solcher Geräte,
bei der es auf eine Wechselstromleistungsmessung höchster Präzision ankommt, wird
die eine Seite mit Gleichstrom, die andere mit Wechselstrom betrieben. Die Gleichstromleistung
wird in bekannter Weise mit Hilfe eines Kompensators auf Promille genau eingestellt,
eine Genauigkeit, die sich sonst mit Wechselstrom nicht erreichen läßt An die andere
Seite, die mit Wechseis trom gespeist wird, witrd beispiels weise e!in Gleichlastprüfzähler
höchster Präzision zwecks Eichung oder Prüfung angeschlössen.
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Bei der Prüfung und Einstellung eines solchen Vergleichsgeräts werden
nun verschiedene Meßmethoden angewendet. Eine davon ist die oben geschilderte, die
zur Feststellung gegenseitiger Beeinflussung der beiden Meßsysteme dient.
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An, Handt dieses Beispiels wird die Erfindung näher mit Hilfe der
Zeichnung erläutert.
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A, B (Fig. 1) sind die beiden Meßsysteme des Vergle'ichsgeräts V
mit je zwei Ansrshlußklemmen für den Spannungs- und Hauptstromkreis. An jedes Meßgerät
ist ein Gleichlastprüfzähler K1, K2 angeschlossen. Diese Zähler sind. zuvor so abgeglichen
worden, daß sie bei Messung der gleichen elektrischen Arbleit genau gleich viel
zeigen. Die Meßsysteme A und B werden; je von einem eigenen Maschinensatz M1, M2
gespeist. An den Satz Ml ist ein Synchronmotor St, an den Satz M2 ein Synohronmotor
52 angeschlossen. Reide Motoren treiben über ein Differentialgetriebe D gegenläufig
einen ZEiger Z an. Die Angaben der GleichlastprüfzähIer K1, K2 sind irgendwie von
der Frequenz abhängig. Schwankt die Frequenz nur innerhalb eines kleinen Bereiches,
z.B: zwischen 49,5 und 50,5 Hz, dann darf mit großer Wahrscheinlichkeft angenommen
werden, daß der Frequenzfehler F, wie in Fig. 2 angedeutet, linear von der Frequenz
abhängig ist.
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Es werden nun einmal. die Meßsysteme A> B des Vergleichsgeräts
V mit der gleichen Frequenz, insbesondere der Nennfr,equenz 50 geprüft. Dabei können
die Spannungsspulen der beiden Systeme parallel, die Stromspnlen in Reihe geschaltet
sein.
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Die Anzeigevorrichtung Z wird dabei nicht benötigt. Man kann sie aber
zur Feststellung der genauen Durchschnittsfrequenz für die Meßperiode benutzen,
wenn man den einen Synchronmotor, z. B.
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52, abschaltet oder sperrt. Der Zeiger Z zeigt dann das Freqnenzintegral
an. Durch Division der Zeigerangabe durch die Dauer der Meßperiode läßt sich mit
hoher Genauigkeit die Durchschnittsfrequenz dieser Periode ermitteln.
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In einer zweiten Meßperiode wird der Maschinensatz M1 zuerst auf
eine Unterfrequenz von etwa 49,5 eingestellt, während der Maschinensatz M2 mit der
Nennfrequenz 50 arbeitet. Der Zeiger Z wandert dann nach einer Seite aus oder macht
sogar mehrere Umläufe. Hierauf wird der Maschinensatz M¹ auf eine Uberfrequenz von
etwa 50,5 Hz eingestellt; M2 arbeitet mit der Nennfrequenz weiter.
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Die gesamte Anordnung bleibt so lange eingeschaltet, bis der Zeiger
Z, der sich jetzt im entgegen gesetzten Sinne dreht, wieder seine Ausgangsstellung
erreicht hat bzw. genau so viele Umlaufe im entgegengesetzten Sinne ausgeführt hat
wie vorher beim Betrieb mit Unterfrequenz. Während des ersten Teils der Meßperiode
hat der Gleichlastprüfzähler K¹ zuviel gemessen. Der Fehlbetrag entspricht ,dem
Zeitintegral des Frequenzfehlers F.
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Während des zweiten Teils der Meßperiode hat er entsprechend zuwenig
gemessen. Sind nun die Frequenzintegrale, die der Zeiger Z anzeigt, für Unter- und
Überfrequenz gleich groß, dann muß der resültierende Meßfehler für den Gleichlastprüfzähler
K1 verschwinden. Es wird also auch trotz Verwendung verschiedener Frequenzen das
Leistungsintegral des Meßsystems A ganz exakt gemessen.
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Bei der ersten Meßperiode, bei der A und B mit gleicher Frequenz
betrieben wurden, integriert sich die Wirkung der gegenseitigen Beeinflussung. Bei
der zweiten Meßperiode dagegen, bei der beide Systeme mit verschiedenen Frequenzen
arbeiten, gleicht sich im Integral die Wirkung der gegenseitigen Beeinflussung aus.
Nach Durchführung der beiden Messungen läßt sich deshalb mit sehr großer Genauigkeit
der Grad der gegenseitigen Beeinflussung ermitteln und gegebenenfalls durch Abschirmbiech'e,
Kompensationsspulen und ähnliche Mittel unterdrücken. Das Vergleichsgerät läßt sich
dann für verschiedene Arten von Vergleichsmessungen verwenden und hat eine bisher
mit anderen Wechselstromleistungsmeßgeräten nicht erreichte Meßgenaui,gkeit.
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Natürlich läßt sich analog dieses integrierende Meßverfahren überall
dort anwenden, wo gegenseitige Beeinflussungen von Meßsystemen mit hoher Genauigkeit
festgestellt werden sollen.