DE928005C - Schaltungsanordnung zum Messen von Wechselspannungen oder Wechselstroemen mit Verstaerkerroehren - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zum Messen von Wechselspannungen oder Wechselströmen mit Verstärkerröhren Das Patent 763 502 betrifft eine Schaltungsanordnung zum Messen von Wechselspannungen oder Wechselströmen mit Verstärkerröhren; dem Verstärker wiird gitterseitig die Differenz aus zu messender Größe und Ausgangsgröße des Verstärkerns zugeführt und die Ausgangsgröße dem Anodenkreis über einen Transformator entnommen, in dessen Sekundärkreis das Anzeigegerät liegt. Bei derartigen Schaltungsanordnungen ist es oftmals notwendig, nur die Grundwelle bzw. den Grund wellenanteil der betreffenden Wechselstromgröße zu erfassen und zu messen. Beispielsweise sind beim Messen des Stromfehlers und des Fehlvinkels von Stromwandlern diese Größen als Verhältnisgrößen der Grundwellenströme gekennzei,chnet und müssen auch so gemessen werden. Ähnlich liegen die Verhältnisse beim Messen des Verlustwinkels und der Kapazitätsänderung von Hochspannungsprüflingen.
• Um bei einer Schaltungsanordnung gemäß diesem Patent Messungen von Wechselspannungen oder Wechselströmen nach einer Kompensations- oder Nuilmethode durchführen zu können, ist bereits eine Einrichtung mit einem Vibrationsgalvanometer im Nullzweig bekanntgeworden, bei welcher der Schwingungszustand des Vihrationsgalvanometers auf optisch-elektrischem Wege in der Weise erfaßt wird, daß einer Photozellenanordnung über eine Optik, z. B. einen Spiegel, eine sich gleichzeitig mit und entsprechend der Bewegung des Leuchtzeigers des Vibrationsgalvanometers ändernden Lichtmenge zugeführt wird, so daß die dadurch hervorgerufene Widerstandsänderung der Photozellenanordnung ein Abbild der Schwingungen des -Leuchtzeigers des Vibrationsgalvanometers ist. Diese Einrichtung hat den Vorteil, daß einmal durch die optische Verstärkung des Leuchtzeigers der gesamte Verstärkungs grad vergrößert wird, zum anderen aber durch die Anwendung des Vibrationsgalvanometers dessen selektivierende Eigenschaften ausgenutzt werden und für die Messung nur der Grundwellenanteil der Nulispannung erfaßt wird. Nun ist aber die Anwendung eines Photozellenverstärkers in Verbindung mit einem Vibrationsgalvanometer nicht immer angezeigt, zumal wenn es sich um Serienmessungen im Betrieb handelt. In diesen Fällen und auch in anderen Fällen ist es erwünscht, mit den im Verstärkerbau üblichen Schaltelementen, nämlich Widerständen, Kondensatoren, Induktivitäten und Verstärkerröhren, auszukommen, da diese schnell ersetzbar und weniger beeinflußbar sind. Es hat sich aber herausgestellt, daß die gewünschten selektivierenden Eigenschaften des Vibrationsgalvanometers durch die obenerwähnten Schaltelemente nicht ohne weiteres erzielt werden können. Um die hohe Selektivität des Vibrationsgalvanometers elektrisch nachzubilden, könnte man zunächst an die Anwendung einer Sieb- oder Filterkette denken. Die Benutznng einer Sieb- odìer Filterkette hoher Gliedzahl ist jedoch in einer Schaltungsianordnung gemäß dem eingangs erwähnten Patent nicht möglich, da bei einem hohen Regelfaktor der Einrichtung, der durch die geforderte Meßgenauigkeit bedingt ist, ein Pendeln des Meßwertes hervorgerufen werden würde. Dies hat seine Ursache darin, daß bei hoher Gliedzahl einer Filterkette das Verhältnis von Übergangszeit zu Laufzeit einer verstärkten stoßförmigen Änderung zu klein wird. Mit einem einwertigen Filter erreicht man aber nicht die geforderte hohe Selektivität, da - insbesondere bei niederfrequenten Messungen sich die Resonanzglieder nicht mit der nötigen Verlustarmut herstellen lassen.
• Erfindungsgemäß können diese Schwieriglçeiten bei einer Schaltungsanordnung, wie sie eingangs beschrieben ist, dadurch behoben werden, daß der Verstärker ein einwertiges Resonanzglied erhält, das durch eine regelbare Rüclrkopplung so weit gedämpft werden kann, daß e;in etwas unter Eins liegender Rückko!pplungßsfaktor erreicht wird. Auf diese Weise lassen sich Eie und Ausschwingzeiten bis zur Dauer mehrerer Sekunden erzielen. Trotz hoher Regelgenauigkeit ist somit ein Pendeln des Meßwertes vermieden.
• In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel für eine Meßeinrichtung gemäß der Erfindung schaltungsmäßig dargestellt. Mit 60 ist die Verstärkerstufe und mit 6I sind die Endstufen eines Verstärkers bezeichnet, dessen Klemmen' mit II und I2 bzw. I5 und I6 bezeichnet sind. Von dem Vorverstärker 60 wird eine Wicklung 62 gespeist, die auf dem zweckmäßig mit einem Luftspalt versehenen Eisenkern 63 einer Drosselspule 64 angeordnet ist.
• Auf diesem Eisenkern ist auch noch eine weitere Wicklung 6 vorgesehen, die die Endstufen 6' des Verstärkers speist. Die Wicklung 64 der Drosselspule liegt in Reihe mit einem Kondensator 66 im Anodenkreis eines Verlsltärkerrohres 67. Eine weitere Wicklung 68 auf dem Drosselspulenl:ern speist einen komplexen Spannungsteiler 69, 70, dessen Widerstands abgriff am Gitter des Verstärkerrohres 67 liegt. In der Zuleitung zu Ider Kathode dieses Verstärkerrohresl liegt ein Widerstand 7I, der durch einen Kondensator 72 überbrückt ist. Der Anodengleichstrom wird über eine weit weitere Drossel spule 73 -zugeführt.
• Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist kurz folgende: Der aus dem Verstärker 60 kommende Wechselstrom durchfließt fdie Wicklung 62.
• In jeder der Wicklungen 64 und 68 wird demgemäßeine EMK induziert. Der die Drosselspule 64 in Reihe mit dem Kondensator 66 enthaltende Stromkreis ist auf Resonanz der Grundwelle abgestimmt.
• Die am Widerstand 70 des komplexen Spannungsteilers abgegriffene Spannung liegt ungefähr in Phase mit dem die Wicklung 64 durchfließenden Strom. Den Rückkopplungsfaktor dieser Schaltung kann man durch Veränderung des Abgriffes des Widerstandes 70 so abstimmen, daß er etwas unter Eins liegt, was sich darin äußert, daß der Ein- und der Ausschwingvorgang der von der Wicklung 65 an die Endstufen 61 des Verstärkers abgegebenen Spannung verhältnismäßig große Werte annimmt.
• Da das Resonanzglied sehr leicht beeinflußbar ist, empfiehlt es sich, zur Abschirmung unerwünschter Felder das Resonanzglied einschließlich des Verstärkerrohres 67, gegebenenfalls auch die übrigen in der Abbildung dargestellten Teile, mit Ausnahme der beiden Verstärker.stufen 60 und 6I, in einem oder mehreren Gehäusen aus hochpermeablem Werkstoff unterzubringen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Schaltungsanordnung zum Messen von Wechselspannungen oder Wechselströmen mit Venstärkerröhren, bei welcher dem Verstärker gitterseitig die Differenz aus zu messender Größe und Ausgangsgröße des Verstärkers zugeführt wird und die Ausgangsgröße dem Anodenkreis über einen Transformator entkommen wird, in dessen Sekundärkreis das Anw zeigegerät liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Vefstärls:er ein einwertiges Resonanzglied erhält, das durch eine regelbare Rückkoppelung so weit entdämpft werden kann, ,daß ein etwas unter Eins liegender Rückkopplungsfaktor erreicht wird.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruh I, dadurch gekennzeichnet, daß das Resonanzglied aus einer Reihenschaltung einer Drosselspule (64) mit einem Kondensator (66) besteht, die im Anodenkreis eines Verstärkerrohres (67) liegt, dessen Anoldengleichstrom über eine weitere Drosselspule (73) zugeführt wird, während die die Rüclkopplung bewirkende Gitterwechselspannung einer Sekundärwicklung (68) der mit dem Kondensator (66) in Reihe geschalteten D.rosselspule (64) nach entsprechender Phasendrehung entnommen wird.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrstufiger Verstärker die Ankopplung des Resonanzgliedes an die Vorstufen (60) und Endstufen (61) des. Verstärkers über weitere Wichlungen (62 bzw. 65) der mit dem Kondensator (66) in Reihe geschalteten Drosselspule (64) erfolgt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Resonanzglied einschließlich des Verstärkerrohres in einem oder mehreren Gehäusen aus hochpermeablem Werkstoff untergebracht ist.