DE901080C

DE901080C - Anordnung zur Messung des Innenwiderstandes galvanischer Elemente oder Zellen und Akkumulatoren

Info

Publication number: DE901080C
Application number: DEL9743A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Mohr
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1951-08-03
Filing date: 1951-08-03
Publication date: 1954-01-07

Description

Anordnung zur Messung des Innenwiderstandes galvanischer Elemente oder Zellen und Akkumulatoren Die Messung der Innenwiderstände von galvanischen Elementen oder Zellen und Akkumulatoren ist in den meisten Fällen durch eine Stromspannungsmessung bei Belastung nicht korrekt möglich, da die chemischen Prozesse bei Entnahme oder Zufuhr elektrischer Energie in diesen Elementen meist eine Verfälschung der Vorgänge hervorbringen. Durch Polarisation, Diffusion und ähnliche Erseheinungen ändert sich die für die Widerstandsbetrachtung als konstant angenommene EMK des Gerätes in Wirklichkeit, so daß aus Strom und Spannung nicht mehr auf den Widerstand rückgeschlossen werden kann, da die EMK andere Werte besitzt als zu der Zeit und unter den Bedingungen, unter denen sie gemessen werden soll.
Es sind ferner verschiedene Möglichkeiten bekanntgeworden, die mit Hilfe eines in den Akkumulatoren eingeführten Wechsel stromes die Messung des Innenwiderstandes vornehmen. Zum Beispiel ist bekannt, in den Kreis eines Akkumulators über einen Transformator einen Wechselstrom zu übertragen und im Oszillographen Wechselstrom-und spannungskomponenten aufzunehmen und aus ihrem Quotienten den Widerstand zu bestimmen.
Es gibt auch bereits Geräte, die diese beiden Messungen über Röhfenverstärkef ausführen, so daß mit ihnen sofort der Innenwiderstand des Gerätes unabhängig von einem getrennt aufzubauenden LaS oder Entladekreis bestimmt werden kann.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, für eine derartige Möglichkeit eine apparatetechnisch besonders günstige Lösung zu geben, bei der erfindungsgemäß aus der Anzeige einer Lissajous.schen Figur auf einem Elektronenstrahloszillographen direkt der Innenwiderstand des zu untersuchenden Gerätes ermittelt wird. Aus der Form der Lissajousschen Figur läßt sich dabei erkennen, ob für die Messung unter Umständen bereits induktive Komponenten im Kreis, z. B. die Induktivität der Meßschleife, eine Rolle spielt. Darüber hinaus zeichnet sich die im folgenden angegebene Lösung dadurch aus, daß sie außer dem Anzeigerohr keine Verstärkerröhre benötigt, in großen Bereichen umschaltbar und anpaßbar ist und keiner zusätzlichen Eicheinrichtung bedarf.
Die Zeichnung gibt ein Bild der zu verwendenden Schaltung an. Aus der Sekundärwicklung eines Netztransformators Tr wird über einen reichlich bemessenen Gleichstromwiderstand R (evtl. zusätzlich mit einer Drosselspule) und über einen Stromwandler 1V1 die Speisung der zu messenden Zelle Z mit Wechselstrom vorgenommen. Durch den Vorwiderstand ist dem Kreis im wesentlichen eine Stromstärke aufgedrückt, die durch die Eigenschaften des Meßobjektes selbst nur in verhältnismäßig geringen Grenzen beeinflußt wird. Zur Begrenzung des dem Meßobjekt zuzuführenden Wechselstromes werden vorteilhaft im Wechsel stromkreis außer Ohmschen Widerständen geeignete Induktivitäten benutzt. Auf der Sekundärseite des Stromwandlers liegt eine hochohmige Bürde Rs, und zu dieser parallel die beiden Platten für die eine Ablenkrichtung des Elektronenstrahlrohres E. Es wird mit dieser Schaltungsform erreicht, daß der Strahl in dieser Richtung mit einiger Sicherheit immer den vollen Schirmdurchmesser des Rohres angenähert überstreicht. Die Stromablenkungen können auch auf magnetischem Wege direkt über angebaute Spulen an der Elektronenstrahlröhre, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Wandlers zur Eliminierung von Gleichstromgliedern, erfolgen.
Die Spannungsmessung wird durch einen kleinen Spannungswandler durchgeführt, der mit sehr geringem Eigenverbrauch ausgeführt ist und zu diesem Zwecke sekundärseitig nur mit den unbedingt erforderlichen Symmetriewiderständen am zweiten Ablenkplattenpaar des Elektronenstrahl rohres belastet ist. Sein Ubersetzungsverhältnis muß sehr hoch sein, da bei den niedrigen Innenwiderständen der Akkumulatoren nur kleine W5echselspannungskomponenten an der Primärseite des Wandlers auftreten. Diese ist durch einen vorgeschalteten Kondensator, der auch ohne Schwierigkeiten ein Elektrolytkondensator sein kann, gegen die Gleichsp annungskomponente abgeriegelt, die an den Klemmen des Akkumulators bestehenbleibt. Ferner sind Umschalter auf der Primär- undZoder Sekundärseite des Wandlers vorgesehen, mit denen eine Anpassung des Ubersetzungsverhältnisses in den erforderlichen Grenzen möglich ist. Falls sich für große Akkumulatorenzellen extreme Ubersetzungsverhältnisse für den Spannungswandler ergeben, kann er auch in zwei in Reihe geschaltete Wandler aufgelöst werden, wobei mindestens der eine ein Spartransformator sein kann.
Die Hauptvorteile der Anordnung gegenüber den bereits bekannten sind das Fehlen von Verstärkerröhren, der sehr einfache Aufbau, da der Wechselstromkreis des Akkumulators von einer Sekundärwicklung des Netztransformators gespeist werden kann, der die Spannungen zum Elektronenstrahloszillographenrohr liefert, und die Tatsache, daß eine zusätzliche Eicheinrichtung nicht mehr erforderlich ist, es sei denn, daß man durch eine Kontrolle der Netzspannung die Empfindlichkeit des Elektronenstrahloszillographen überwachen will. Auch diese Überwadmng ist aber nicht notwenig, wenn man entweder die vom zu untersuchenden Gerät unabhängige Stromauslenkung in ihrer Länge kontrolliert und die sich nicht ausgleichenden Empfindlichkeitsänderungen des Elektronenstrahloszillographen mit den Stromänderungen im Meßkreis durch einen Korrekturfaktor berücksichtigt oder wenn man, wie üblich, die Widerstandsbestimmung durch die Richtungsmessung der aufgezeichneten Geraden durchführt. Ist der Meßkreis über die Akkumulatorzelle durch unglückliche Leitungsführung oder die Elektrodenanordnung im Element sehr induktivitätsresich, so ze!igt sich dieser Effekt in einem Auseinanderziehen der sonst als Diagonale geschriebenen Lissajousschen Figur zu einer Ellipse. Diese Erscheinung weist auf die dam!it möglichen Meßfehler einer solchen Anordnung hin.

Claims

PATENTANSPRUCHE: 1. Anordnung zur Messung des Innenwiderstandes galvanischer Elemente oder Zellen und Akkumulatoren mittels Ouotientenbildung von Strom und Spannung eines Wechselstromes mit Netzfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Anzeige einer Lissajousschen Figur auf einem Elektronenstrahloszillographen der Innenwiderstand des zu untersuchenden Gerätes ermittelt wird.
2 Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ubertragung der Wechselstrom- und -spannungswerte auf je ein Paar Ablenkelektroden des Elektronenstrahloszillographen ohne Verwendung vonVerstärkerröhren erfolgt.
3. Anordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromablenkungen auf magnetischem Wege direkt über angebaute Spulen an der Elektrouenstrahlröhre, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Wandlers zur Eliminierung von Gleichstromgliedern, erfolgt. gi.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromkreis durch eine große Kapazität gegen Gleichstromglieder gesperrt ist und in ihm direkt die Ablenkspulen des Oszillographen für die Stromrichtung liegen.
5. Anordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwandler für die Ablenkung des Eleltronenstrahloszillographen primär- und/oder sekundärseitig zwecks Anpassung mit Umschaltmöglichkeiten versehen ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Umschaltung des Stromwandlers eine Umschaltung der Elemente im Wechsel stromkreis derart gekoppelt ist, daß selbsttätig auch höhere Stromwerte usw. für die Messungen verwendet werden können.
7. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Wechselstromkreis außer Ohmschen Widerständen geeignete Induktivitäten zur Begrenzung des dem Meßobjekt zuzuführenden Wechselstromes benutzt werden.
'S. Anordnung nach Anspruch I oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung im Stromwandler und die Umschalt-und Einstellbereiche in den strombegrenzenden Elementen des Wechsel stromkreises so aufeinander abgestimmt sind, daß bei den verschiedenen Meßobjekten immer der Schirmdurchmesser des Elektronenstrahl rohres von der Stromablenkung einigermaßen ganz überschrieben wird.
9. Anordnung nach Anspruch I und i, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spannungsmessung am Meßobjekt ein slehr hoch übersetzter Spannungswandler vorgesehen ist, der primärseitig durch einen Kondensator (evtl. Elektrolytkondensator) gegen Gleichspannungskomponenten abgeriegelt ist und sekundärseitig als Bürde allein von den Ablenkplatten des Oszillographen, gegebenenfalls zusätzlich durch deren Symmetriewiderstände, belastet ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungswandler auf der Primär- und/oder SekundärseiteUmschalter zur Anpassung seines ftbersetzungsverhältnisses besitzt.

II. Anordnung nach Anspruch g und IQ, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungswandler zur besseren Ausführung und Anpassung in zwei getrennte Teilwandler aufgelöst ist, die in Reihe geschaltet sind, beide oder einzeln die erforderlichen Umschaltmöglichkeiten besitzen und von denen mindestens einer als Spartransformator ausgebildet ist.