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Verfahren zum Messen von elektrischen Größen
Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Messen elektrischer Größen. Es kann insbesondere für die Messung
von Widerständen aller Art und Größe, Kapazitäten, Selbstinduktionen angewendet
werden. In diesem Zweck dienenden Meßanordnungen und Meßgeräten wird häufig Wechselstrom
oder zerhackter Gleichstrom benutzt, z. B. in Brückenanordnungen, Kompensationsschaltungen
oder anderen Anordnungen. Als Anzeigeinstrument hat man dann ein Wechselstrominstrument
zu verwenden, beispielsweise ein Vibrationsgalvanometer oder ein mittGleichrichtern
versehenes Drehspulgerät.
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Wird der Wechselstrom durch einen mechanischen, elektromagnetisch
angetriebenen Zerhacker hergestellt, so kann bekanntlich das gleiche Gerät, welches
den Wechselstrom zerhackt, mit Hilfe zusätzl icher Kontakteinrichtungen als Gleichrichter
für den Strom dienen, der das Meßgerät durchfließt.
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Gegenstand der Erfindung ist ein derartiges Verfahren, bei dem als
Meßgerät ein Gleichstromgerät mit zwei Anschlußklemmen dient, welches an einen einzigen
mechanischen Zerhackergleichrichter an dessen Gleichrichterseite angeschaltet ist,
wobei der Zerhackerkreis an keinem Punkt mit der Gleichrichterseite galvanisch direkt
verbunden ist^ Bei den bekannten Anordnungen dieser Art ist die Zerhackerseite und
die Gleichrichterseite jedoch immer galvanisch gekoppelt. Dadurch können leicht
störende
Uberlagerungen und Ruckwir-kungen, die besonders bei empfindlichen Meßgeräten die
Messung stark beeinträchtigen, aus dem Zerhackerkreis auf den Gleichrichterkreis--gelangen,
oder z. B. bei elektrolytischen Messungen störende Gleichspannungen auftreten. Bei
dem vorliegenden Verfahren werden diese Nachteile in Ausführung des Erfindungsgedankens
dadurch vermieden, daß zwischen dem Zerhacker- und dem Gleichrichterkreis an keinem
Punkte eine galvanische Verbindung besteht. Auch sonst weist die Anordnung nach
der Erfindung den bekannten Anordnungen gegenüber am einzelnen erhebliche Vorteile
auf.
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So ist z. B. eine Anordnung bekanntgeworden, bei der die Zerhacker
und die Gleichrichter gleichzeitig durch das schwingende elektrisch leitende Glied
eines Summerumformers gebildet wird. Während bei dieser bekannten Einrichtung der
Gleichstrom auf der Primärseite nur unterbrochen wird und auf der Sekundärseite
dementsprechend nur eine Einweggleichrichtung des Wechseistromes erfolgen kann,
so wird bei der Anordnung nach der Erfindung, abgesehen von dem bereits erwähnten
Vorteil, auch der Gleichstrom auf der Primärseite durch das schwingende Glied umgeschaltet,
und auf der Sekundärseite erfolgt eine Doppelweggleichrichtung des Wechselstromes.
Dies wird aber nach der Erfindung nur dadurch möglich, daß die Gleichrichter und
die Zerhacker nicht miteinander elektrisch verbunden sind. Es ist klar, daß auf
diese Weise eine wesentlich bessere Ausnutzung des primären Gleichstromes, eine
erhebliche Vergrößerung der Empfindlichkeit und ein sauberes Arbeiten des Gleichstromgerätes
ermöglicht wird.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung, die insbesondere zur Messung
von Erdungswiderständen dient, sind jedoch Quotientenmeßgeräte, die mindestens drei
Anschlüsse benötigen, und mindestens zwei von dem schwingenden 'Glied gesteuerte
Synchronschalter erforderlich. Dieser Schaltung gegenüber bedeutet die Anordnung
nach der Erfindung eine bedeutende Vereinfachung, die besonders augenfällig wird,
wenn man die Schwierigkeiten bei der Herstellung der gekoppelten Synchronschalter
betrachtet.
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Da bekanntlich der Meßstrom immer in genau der gleichen Frequenz,
in der der Gleichstrom zerhackt, gleichgerichtet wird (also immer in der Frequenz
der Erregerschwingung), so stören Wechselströme anderer Frequenzen so lange überhaupt
nicht, als ihre Frequenz nicht gleich dieser Grundfrequenz oder einem ganzzahligen
Vielfachen dieser Frequenz ist. Sollte dies merklich der Fall sein, so genügt es,
die Frequenz des Zerhackers und daher der Gleichrichtung wenig zu ändern, um wieder
ohne Störungen durch Fremdströme oder induktive oder kapazitive Beeinflussungen
messen zu können.
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In einer Fortbildung des Verfahrens nach der Erfindung wird also
das schwingende Glied so eingerichtet, daß die Verwendung verschiedener Frequenzen
möglich ist.
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Ferner besteht eine Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung
darin, daß in bekannter Weise zum Zweck der Anpassun,, ein oder zwei Transformatoren
benutzt werden. Mit einem zwischen Zerhacker und Meßschaltung liegenden Transformator
werden Stromquelle und Meßschaltung einander angepaßt, mit einem zwischen Meßschaltung
und Gleichrichter liegenden Transformator wird das Anzeigegerät der Meßschaltung
angepaßt; durch diesen zweiten Transformator werden auch in bekannter Weise störende
Gleichspannungen, die z. B. bei elektrolytischen Messungen auftreten, vom Meßgerät
ferngehalten. Durch einen Transformator mit richtig angeordneter Gleichrichtung,
z. B.Gegentaktgleichrichtung, wird ferner das Anzeigegerät zu einem nach beiden
Seiten von einer Mittelstellung ausschlagendenAnzeiger gemacht.
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In den Abb. I und 2 sind Ausführungsbeispiele für die Anordnung nach
der Erfindung dargestellt.
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-Ab. I zeigt den grundsätzlichen Aufbau bei Anwendung von Gegentaktschaltungen
und bei zwei Transformatoren. Es bedeuten B die Gleichstromquelle, Z1 den Zerhacker,
Z2 den Gleichrichter, Tt, T2 Transformatoren, G das Meßgerät, P die hier als Vierpol
dargestellte Meßschaltung. Als Meßschaltung kommt beispielsweise die bekannte Wheatstonesche
Brückenschaltung in Betracht. So entsteht die Anordnung nach Abb. 2, in der SL,
S2, S3, So ganz allgemein Wechselstromwiderstäude und Kombinationen solcher beliebiger
Art bedeuten können. Als besondere Beispiele, in denen der erwähnte Vorteil besonders
stark wiegt, daß die Anordnung nach der Erfindung von störenden Wechselspannungen
unabhängig gemacht werden kann, seien die bekannten Brückenschaltungen zur Messung
von Erdungswiderständen u. dgl. genannt, z. B. die Messung von Erdungswiderständen
nach dem bekannten Verfahren von Stoessel.
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In gleicher Weise, wie man einen Transformator T2 zur Anpassung verwenden
kann, kann man an Stelle des Transformators T2 einen kapazitiven, induktiven oder
Ohmschen Widerstand vorsehen, dessen Mitte über das Galvanometer mit der Gleichrichterzunge
verbunden wird und dessen Außenpunkte mit den Gleichrichterkontakten verbunden sind.
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In analoger Weise kann man auch statt besonderer Widerstände oder
Selbstinduktionen ein Galvanometer verwenden, welches zwei Spulen besitzt oder ein
Meßgerät, dessen Meßspule eine Anzapfung in der Mitte hat. Diese Mitte wird mit
dem Brückenpunkt der Vierpolanordnung verbunden, und die Enden werden an die Außenkontakte
des Schwinggleichrichters gelegt, während die Zunge mit dem zweiten Brückenpunkt
verbunden wird. Eine solche Anordnung ist neben der Abb. 2 schematisch gezeichnet.
Sie ist als möglicher Ersatz für die Transformatoren- und Gleichrichteranordnung
T2 und 2 gemäß der Abb. I oder 2 anzusehen.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens kann es zweckmäßig
sein, denZerhackergleichrichter mit den zur Anordnung gehörenden Teilen, Batterie,
Transformatoren, Meßinstru-
mente, Widerstände, Schleifdrähte u.
dgl., in einem gemeinsamen Kasten unterzubringen.