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Anordnung zum Messen einer Komponente eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung.
In der Messtechnik tritt besonders in letzter Zeit immer häufiger die Aufgabe auf, eine Komponente eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung zu bestimmen, insbesondere beispielsweise bei der Messung des Verlustwinkels, der seiner Bedeutung nach immer stärker erkannt wird. Zur Zeit benutzt man für solche Messungen vorzugsweise Brückenschaltungen, bei denen das Messgerät bzw. eine das Messgerät enthaltende Schaltung im Diagonalzweig der Brücke liegt. Der Nachteil solcher Brückenschaltungen besteht darin, dass sie eines verhältnismässig grossen Energieaufwandes bedürfen, weil nur ein durch die Verschiebung des Brückengleichgewichtes bedingter, stets sehr kleiner Teil des gesamten über die Brücke fliessenden Stromes auch das Messinstrument durchfliesst.
Dieser Nachteil der Brückenschaltung wird erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass zwischen dem zu messenden Strom bzw. der zu messenden Spannung und einem Normalstrom bzw. einer Normalspannung an sich gleicher Grösse, jedoch definierter Phasenlage die auf die definierte Phase bezogene Differenz gebildet wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Messung nicht nur wesentlich empfindlicher als bei Verwendung einer Brückenmethode zu gestalten. Das Messgerät wird auch sonst wesentlich einfacher und übersichtlicher.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es ist dabei angenommen, dass es sich um die in der Praxis häufig vorkommende Aufgabe der Messung des Verlustwinkels einer Kapazität handelt. Die zu messende Kapazität ist mit 1 bezeichnet. 2 ist eine veränderliche praktisch verlustfreie Vergleichskapazität. 3 ist ein Differenzwandler, 4 ein Gleichstrominstrument, 5 ein fremdgesteuerter Gleichrichter, der über einen Phasenschieber 6 an eine Sekundärwicklung 7 eines Transformators 8 angeschlossen ist. Eine zweite Sekundärwicklung 9 des Transformators 8 liefert die für die Messanordnung erforderliche, zweckmässig in der Höhe in weiten Grenzen veränderliche Spannung. Zum Abgriff einer gewünschten Spannung von der Sekundärwicklung 9 bzw. zur stetigen Änderung der Spannung innerhalb eines Messvorganges dient ein Schieber 10.
Mit diesem Schieber 10 ist ein zweiter Schieber 11 fest gekuppelt, der von einem ausgespannten Widerstandsdraht 12 einen seiner Stellung entsprechenden Teilbetrag abgreift. Mit dem drehbaren Teil des Normalkondensators 2, der schematisch als kreisförmiges Gehäuse mit oben sitzendem Drehknopf dargestellt ist, ist eine Kontaktbrücke 13 fest verbunden, die auf zwei kreisförmig nebeneinander angeordneten Widerstands drähten 14, 15 schleift und so entsprechend ihrer Stellung einen mehr oder minder grossen Teil dieser Widerstandsdrähte kurzschliesst. Die Widerstandsdrähte 14 und 15 sind so gegenüber dem drehbaren Teil der Kapazität 2 angeordnet, dass mit zunehmender Kapazität der kurzgeschlossene Teil der Widerstände ebenfalls zunimmt.
Sowohl der Widerstandsdraht 12 als auch die Widerstands drähte 14, 15 sind parallel zum Messinstrument 4 geschaltet, so dass die Empfindlichkeit des l\1essinstrumentes entsprechend der an ihnen abgegriffenen Länge sieh verändert.
Der Wandler. 3 ist in der Zeichnung lediglich sehematisch dargestellt. Zweckmässig wird er so ausgebildet, dass eine Streuung nach Möglichkeit vermieden ist. Man wird also insbesondere die Sekundärwicklung über den ganzen Umfang des Kernes verteilen und dasselbe auch möglichst weitgehend für die beiden Primärwicklungen durchführen. Bei Beginn der Messung wird zunächst einmal der Phasenschieber so eingestellt, dass die Erregerspannungfür den fremdgesteuerten Synchronschalter J konphas mit der Erregerspannung der Messanordnung liegt. Sodann wird die Kapazität 2 so lange
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Blindstrom fliesst, ist somit der über Messkapazität J ! fliessende Blindstrom in diesem Falle kompensiert.
Sobald man nun den Phasenschieber 6 um 900 verstellt, d. h. auf die Messung der Wirkkomponente übergeht, wird das Instrument einen Ausschlag zeigen, der dem Verlustwinkel des Kondensators 1 entspricht. Dieser Ausschlag ist zunächst abhängig von der Grösse der Kapazität 1. Da nun bei der Voreinstellung die Kapazität 2 auf eine analoge Grösse gebracht werden muss, sind an dieser Kapazität
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ändern, dass die Anzeige kapazitätsunabhängig wird. Ausserdem ist die Empfindlichkeit der Anzeige noch abhängig von der an die Anordnung gelegten Spannung.
Um auch diese Abhängigkeit zu beseitigen, ist weiterhin noch der Sehleifdraht. ? parallel zum Messinstrument 4 geschaltet, u. zw. derart, dass mit zunehmender Spannung der durch den Schleifdraht 12 gebildete Parallelwiderstand ständig kleiner wird. Wenn man also z. B. bei einem Prüfobjekt den Verlustwinkel über den ganzen Spannungsbereich bis zu einem zulässigen Endwert verfolgen will, dann wird dadurch, dass gleichzeitig mit dem Kontakt 10 auch der Kontakt 11 verschoben wird, selbsttätig das Instrument 4 der Spannungserhöhung entsprechend in seiner Empfindlichkeit vermindert, so dass die Empfindlichkeit der gesamten Mess- anordnung unverändert bleibt.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel stellt nur eine der vielen Anwendungsmöglichkeiten des Erfindungsgegenstandes dar. An Stelle der Kapazität kann ebensogut ein Wechselstromwiderstand u. a. m. in bezug auf seine Wechselstromeigenschaften gemessen werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zum Messen einer Komponente eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung, gekennzeichnet durch einen Hilfskreis, in welchem ein Normalstrom bzw. eine Normalspannl1ng von mit dem zu messenden Strom oder der zu messenden Spannung übereinstimmender Grösse und definierter Phasenlage erzeugt wird, und durch einen Differenzwandler, mit dessen Hilfe die auf die definierte Phase des Normalstromes oder der Normalspannung bezogene Differenz zwischen dem Hilfsstromkreis und dem lessstromkreis gebildet wird.