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Publication number: DEG0008638MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung·: 17. April 1952 Bekannigemacht am 30. August 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Eine bekannte Forderung der technischen Praxis läuft darauf hinaus, auf Anzeigegeräten, die für die Überwachung einer festen elektrischen Größe (beispielsweise der Netzspannung) bestimmt sind, alle weit vom interessierenden Bereich entfernt liegenden Skalenwerte zu unterdrücken. Zur Erfüllung dieser Aufgabe sind Instrumente bekanntgeworden, bei denen der Nullpunkt mechanisch unterdrückt wird. Diese Ausführung hat indessen den Nachteil, daß eine Nullpunktskontrolle nicht möglich ist. Weiter sind Instrumente bekannt, bei denen mit Hilfe von Brückenschaltungen die Charakteristik des Anzeigeinstrumentes in ihrem unteren Teil außerordentlich stark zusammengedrängt wird; dadurch ist der besonders wichtige Skalenteil besser abzulesen. Bei Ausführungen der letzteren Art werden für Wechselstromgrößen einfache permanentmagnetische Meßwerke verwendet, nachdem vorher die Wechselstromgröße in geeigneter Weise gleichgerichtet wurde. Ausführungen mit derartigen

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Schaltungen haben aber den Nachteil, daß keine einwandfreie Effektivwertmessung möglich ist, da der dem Meßwerk zugeführte Strom ein gleichgerichteter Wechselstrom ist, der nur eine Anzeige des arithmetischen Mittelwertes ermöglicht.

Die im folgenden näher beschriebene Anordnung zeigt nun einen Weg, auf dem es möglich ist, mit permanentmagnetischen Meßwerken den Effektivwert von gleichgerichteten Wechselströmen zu messen und gleichzeitig den nicht interessierenden Skalenbereich zu unterdrücken, ohne dabei die Unsicherheiten einer mechanischen Nullpunktunterdrückung in Kauf nehmen zu müssen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für die'frequenzünäbhängige Messung des quadratischen" bz^iv. arithmetischen Mittelwertes von Wechselströmen oder -spannungen mit einem Quotientenmeßgerät, in dessen einem Zweig stromunabhängige Widerstände und in dessen anderem Zweig stromabhängige Widerstände angeordnet sind, deren Widerstandsänderung vom quadratischen bzw. arithmetischen Mittelwert abhängig ist. Erfindüngsgemäß gelangen ein permanentmagnetisches Quotientenmeßgerät mit vorgeschaltetem Gleichrichter und im Vakuum eingeschmolzene Wolframdrahtwiderstände bzw. Richtleiter, vorzugsweise Germaniumrichtleiter, als stromabhängige Widerstände zur Anwendung.

Die Erfindung ist im Prinzip in der Abbildung dargestellt. Die zu messende Wechselspannung U wird über einen Vorwiderstand 1 einem Gleichrichter 2 zugeführt." und der gleichgerichtete Wechselstrom einem permanentmagnetischen Quotientenmeßwerk 3, in dessen einem Zweig ein stromabhängiger Widerstand 4 und dessen anderem Zweig ein stromunabhängiger Widerstand 5 liegt.

Das Quotientenmeßwerk mißt seiner Eigenart gemäß das Verhältnis der Ströme in den beiden Stromzweigen. Sein Ausschlag ist zunächst also von der angelegten Spannung unabhängig. Der durch die zu messende Spannung erzeugte Strom ändert aber den ohmschen Wert des stromabhängigen Widerstandes 4. Diese Änderung ist, da sie durch Erwärmung erfolgt, unabhängig vom Formfaktor des zu messenden Wechselstromes und eine unmittelbare Funktion des quadratischen Mittelwertes des fließenden Stromes, ganz gleich, ob es sich um gleichgerichteten oder nicht gleichgerichteten Wechselstrom handelt. Mit dieser Meßanordnung erhält das Quotientenmeßwerk einen Ausschlag, der von der Widerstandsänderung des stromabhängigen Widerstandes bestimmt wird. Richtet man, wie in der Abbildung dargestellt, den zu messenden Wechselstrom gleich, dann kann man mit einem permanentmagnetischen Quotientenmeßwerk bei dieser Meßanordnung unmittelbar den Effektivwert des dem Gleichrichter zugeführten

■ Stromes und bei Vorliegen des Vorwiderstandes 1 auch den Effektivwert.der zu messenden Wechsel-So spannung bestimmen.

Die Verwendung von Gleichrichtern in Verbindung mit Quotientenmeßwerken ergibt den erheblichen technischen Vorteil,-'daß ein weitaus geringerer Leistungsverbrauch für die Messung erforderlich ist, da ja das für die Messung erforderliche Feld von dem Permanentmagneten des Quotientenmeßwerkes erzeugt wird. Dies ist gegenüber bisher bekannten Anordnungen, bei denen für ähnliche Zwecke dynamometrische oder¹ ferromagnetische Meßwerke verwendet wurden, von erheblichem Vorteil, nicht nur, weil der Leistungsbedarf für die Erwärmung des stromabhängigen Widerstandes ganz erheblich herabgesetzt werden kann, sondern auch, weil gleichzeitig Materialien für diesen Widerstand verwendet werden können, die eine außerordentlich hohe zeitliche Konstanz haben und von Hystereseerscheinungen in ihrer Temperatur-Widerstands-Charakteristik unabhängig sind.

Der verringerte Leistungsbedarf ermöglicht es, für den stromabhängigen Widerstand 4 im Gegensatz zu den bisher bekanntgewordenen Schaltungen auf Widerstandsmaterialien mit besonders steiler Strom-Widerstands-Änderung zu verzichten. Solche Materialien, die beispielsweise in Eisen-Wasserstoff-Lampen verwendet werden, müssen auf Temperaturen erhitzt werden, bei denen im Laufe der Zeit schon erhebliche Verdampfungsverluste auftreten. Außerdem erreicht man eine steile Strom-Widerständs-Änderung nur, wenn man im Bereich von Gefügeumwandlungspunkten arbeitet.

Der geringe Energiebedarf der oben beschriebenen neuen Meßanordnung ermöglicht es im Gegensatz zu den bisher bekanntgewordenen Anordnungen, in Quotientenmeßwerken als stromabhängige Widerstände solche mit geringer "Steilheit in der Strom-Widerstands-Charakteristik, dafür aber höchster zeitlicher Konstanz zu verwenden, beispielsweise durch Anwendung von im Vakuum eingeschmolzenen Drähten aus Wolfram. Hierbei ergibt sich wieder durch den geringen Leistungsbedarf noch der zusätzliche Vorteil, daß derartige Wolfram-Vakuum-Widerstände strommäßig nur so niedrig belastet werden müssen, daß sie nicht oder kaum zum Glühen kommen. Diese Drähte kann man außerdem so wählen, daß man außerhalb jedes Gefügeumwandlungspunktes arbeitet. Als Vorteil ergibt sich durch diese Anordnung, daß nunmehr die stromabhängigen Widerstände nach entsprechender Vorbehandlung weder einer die Meßgenauigkeit in irgendeiner Weise störenden Verdampfung unterliegen und daß auch keine Hystereseerscheinungen in der Strom-Widerstands-Charakteristik vorhanden sind.

Claims

Patentansprüche:

ι. Schaltungsanordnung für die frequenzunabhängige Messung des quadratischen bzw. arithmetischen Mittelwertes von Wechselströmen oder -spannungen mit einem Quotientenmeßgerät, in dessen einem Zweig stromunabhängige Widerstände und in dessen anderem Zweig stromabhängige Widerstände angeordnet sind, deren Widerstandsänderung vom quadra- .125 tischen bzw. arithmetischen Mittelwert ab-

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hängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein permanentmagnetisches Quotientenmeßgerat mit vorgeschaltetem Gleichrichter und im Vakuum eingeschmolzene Wolf ramdrahtwiderständebzw. Richtleiter, vorzugsweise Germaniumrichtleiter, als stromabhängige Widerstände zur Anwendung gelangen.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigeumfang auf den interessierenden Meßbereich durch an sich bekannte Mittel beschränkt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 539781; britische Patentschrift Nr. 589 570; P f 1 i e r : »Elektrische Meßgeräte und Meßverfahren«, Springer-Verlag, Berlin, 1951, S. 67, Abschnitt 5.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen