DE892631C

DE892631C - Stoerungsunempfindlicher elektrischer Frequenzmesser, besonders fuer kleine Frequenzen

Info

Publication number: DE892631C
Application number: DEH1610D
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr-Ing Toeller
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1939-05-28
Filing date: 1939-05-28
Publication date: 1953-10-08

Description

Störungsunempfindlicher elektrischer Frequenzmesser, besonders für kleine Frequenzen Zur Messung elektrischer Frequenzen von 12 bis etwa 2000 Hz werden bekanntlich im weitesten Maße die Zungenfrequenzmesser nach H a r t m a n n -K e m p f und nach F r a h m verwendet. Der Anwendungsbereich dieser Frequenzmesser nach kleinen Frequenzen hin ist allerdings beschränkt, da Zungen von nur wenigen Hertz Eigenfrequenz auf jede geringste von außen kommende Erschütterung ansprechen, so daß bei nach dem gleichen Prinzip gebauten Frequenzmessern für Frequenzen von I bis 12 Hz eine einwandfreie Messung nicht möglich ist. Es schwingen dann sämtliche Zungen dauernd und regellos.
Das bei diesen Frequenzmessern verwendete Prinzip, schwingungsfähige Körper durch den zu untersuchenden Wechselstrom zur Schwingung anzuregen, stellt zweifellos die einfachste Methode der Frequenzmessung dar. Es wäre deshalb vorteilhaft, das gleiche Prinzip auch bei der Messung von sehr kleinen Frequenzen anzuwenden. Um die oben beschriebenen Fehler zu vermeiden, müßte der Frequenzmesser so gesteltet sein, daß die schwingungsfähigen Körper auf äußere Beschleunigungskräfte nicht ansprechen.
Nun kann man aber an Stelle der bisher für die Frequenzmessung üblichen einseitig eingespannten Stahlfedern starre Körper, die in ihrem Schwerpunkt gelagert sind und reine Drehbewegungen ausführen, rum Schwingen bringen. Auf derartige schwingungsfähige Gebilde sind äußere Beschleunigungskräfte ohne Einfluß. Dies gilt unabhängig von der absoluten Größe der Frequenz der störenden Beschleunigungskräfte. Solche mechanischen Schwinger sind an und für sich bereits. zu verschiedenen Zwecken, insbesondere als runde Unruhen verwendet worden. Es ist diesbezüglich auch ein Rèsonanzrelais bekannt, das. von solchen nechanischen Schwingern Gebrauch macht. Aber die Schwingkörper dienen dabei nicht zur Frequenzmessung bzw. Frequenzanzeige, sondern haben ganz andere Aufgaben zu erfüllen. Sie dienen dort z. B. als arbeitsleistende, nicht frei schwingende Resonanzorgane zur Kontaktbetätigung oder als frei schwingende, besonders abgestimmte und angeordnete zusätzliche Schwingelemente, um die Energie der dem Meßstnom überlagerten Störfrequenzen den unter Arbeitsleistung schwingenden Kontaktorganen zu entziehen.
Erfindungsgemäß werden die an sich bekannten abgestimmten Drehschwinger, deren Drehpunkte in den Drehachsen liegen und deren einzelne Schwingkörper entweder durch je einen eigenen Elektromagneten oder durch einen für alle Schwingkörper gemeinsamen Elektromagneten erregt werden, zur Hertstellung eines gegen störende Frequenzen äußerer mechanischer Beschleunigungen unempfindlichen Frequenzmessers für Wechselstrom insbesondere kleiner Frequenzen verwendet. Der die Drehschwingungen ausführende Körper kann entweder aus Weicheisen oder aus Stahl oder aus nichtmagnetischem Material sein. Das schwingungsfähige System weist die doppelte Frequenz des zu messenden Wechselstromes auf. Diese Tatsache wirkt sich besonders dann günstig aus, wenn es sich um Frequenzen handelt, die weniger als I Hz sind, da dann die Ablesung der Sch'vingungsamplitude des Weicheisenkernes begünstigt wird.
Als schwingungsfähigen Körper einen Dauermagneten zu verwenden ist dann von Nutzen, wenn der Energieverbrauch des Frequenzmessers möglichst gering sein soll. Die Rückstellkraft des schwingungsfähigen Systems kann durch eine elastische Kraft (Spiralfeder, Torsionskraft eines Stabes usw.) oder durch eine magnetische Kraft eines besonderen Dauermagneten gebildet werden.
Von Wichtigkeit ist weiterhin die Gestaltung. der Dämpfung. Diese muß wie bei den Zungenfrequenzmessen so gewählt werden, daß die Resonanzkurve des schwingungsfähigen Systems die zweckmäßigste Breite besitzt. Dies richtet sich danach, wie groß der Frequenzabstand der einzelnen Schwingungssysteme ist. Besteht der schwingungsfähige Körper z. B. aus einem im Schwerpunkt gelagerten Quader, so kann die Dämpfung durch veränderung der Quaderbreite auf den jeweils günstigsten Wert gebracht werden.
Der Zusammenbau mehrerer schwingungsfähiger Systeme verschiedener Frequenzen zu einem Frequenzmesser kann auf zwei verschiedene Weisen gescheben. Entweder wird jedes schwingungsfähige Einzelsystem durch einen besonderen Elektronaagneten eregt. Dann müssen die schwingungsfähigen Körper in der oben beschriebenen Weise aus magnetisch hartem oder weichem Eisen sein.
Es ist aber auch möglich, die Schwingungsanregung sämtlicher Körper durch ein einziges Eisen erfolgen zu lassen und die Enden aller Rückstellfedern mit der Achse dieses Eisen zu verbinden. Dann können die einzelnen Schwingkörper aus nichtmagnetischem Material sein. Der Eisenstab führt eine erzwungene Schwingung von der Frequenz des zu messenden Wechselstromes aus. Es wird dann nur derjenige Schwingkörper, Ider die gleiche Frequenz hat, zum Schwingen angeregt. In Abb. 1 a bzw. 1 b ist eine Anordnung dargestellt, bei weicher ein an einer Achse 1 befestigter Körper 2 Dnehschwingungen ausführen sand, deren Frequenz durch die Feder 3, bleispielsweise leine Spiralfeder, und die Masse dies Körpers 2 bestimmt wird. Mit 4 ist der Elektromagnet bezeichnet, welcher den schwingenden Körper antreibt. Während in Abb. 1a für jeden Körper eine besondere Erregerspule viorgesehen ist, zeigt Abb. 1 b einen gemeinsamen Erregermagneten, welcher auf verschiedene Drehschwingungen ausführende Körper 2 einwirkt.
Eine andere Ausführungsofrm ist in Abb. 2 dargestellt. Hier ist der Anker 5 der Spule 4 mit einer Achse starr verbunden, welche die Federn 3 der einzelnen Schwingungssysteme hält. Bei Drehungen dieser Achse werden die Schwingungen über die Federn auf Idie schwingenden Körper 2 übertragen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verwendung an sich bekannter abgestimmter Drehschwinger, deren Schwerpunkte in den Drehachsen liegen und bei denen die einzelnen Schwingkörper durch je einen Elektromagneten oder durch einen gemeinsamen Elektromagneten erregt werden, zur Herstellung eines gegen störende Frequenzen äußerer mechanischer Beschleunigungskräfte unempfindlichen Frequenzmessers für Wechselströme insbesondere kleiner Frequenzen.
2. Frequenzmesser nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung sämtlicher Körper durch einen einzelnen Schwingkörper erfolgt, an dessen Achse die Enden sämtlicher Rückstellfedern der einzelnen Schwingkörper be. festigt sind (Abb. 2).
3. Frequenzmesser nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft durch einen Dauermagneten erzeugt wird.
4. Frequenzmesser nach Anspruch I bis 3, Idadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft aus einer Torsionsfeder oder einem Torsionsstab besteht.
5. Frequenzmesser nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgleichung der Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems auf einen bestimmten Wert entweder das Trägheitsmoment oder die Rückstellkraft verändert werden. kann.
6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschwingungen ausführende Körper aus magnetischem Metall, z. B. aus Weicheisen oder Stahl, besteht.
7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingungsfähige Körper aus nichtmagnetischem Material besteht.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 647 953; E. T. Z. 1912, S. 1149.