Verfahren zur Kompensierung in Wechselstromkreisen. Messung oder Abgleichung nach der Kom pensationsmethode begegnen bei der Anwen dung in @Vechselstramkreisen der Schwierig keit, dass der Phasenunterschied der beiden zu vergleichenden. Grössen störend; wirkt. In den verschiedenen Schaltungen, die für Wech- seistromkompensation angegeben sind, ist da her immer eine Kompensation der Phase für sich allein vor der Kompensation der zu prü fenden Grössen vorgesehen. Die zweimalige Kompensation bedeutet nicht nur eine Ver grösserung des erforderlichen Apparatesatzes, sondern besonders auch einen erhöhten Ar beitsaufwand.
Durch die Erfindung wird es ermöglicht, das wichtige Kompensationsverfahren in Wechselstromkreisen mit einer einzigen Ein stellung durchzuführen. Der Einfluss der Phasenverschiebung der beiden Vergleichs grössen gegeneinander wird dadurch ,ausge merzt, dass als Anzeigegerät ein solches nach Art der Leistungsmesser benutzt. wird, in dem die geometrische Differenz .der Vergleichs grössen. deren arithmetische Differenz gleich 0 werden soll, auf die geometrische Summe wirkt.
Die Erfindung benutzt. dabei den Umstand, dass; wenn die Grössen zweier Ströme gleich sind, wenn also die arithmeti sche Differenz der Ströme gleich 0 ist, die Phasenverschiebung der geometrischen Diffe renz gegen die geometrische Summe<B>90'</B> be trägt, die Wirkung der geometrischen Diffe renz auf die geometrische Summe in einem Gerät nach Art eines Leistungszeigers, also gleich - 0 ist. Die Abb. 1 zeigt die Phasen verschiebung der geometrischen Summe J,
-f- J2 und .der geometrischen Differenz J1 -J= mit einer Pha.senverschiebluig von 90 ; bei der Annahme, dass J, und J2 gleich gross sind. Es. wird also, wie gewünscht, sobald die Grössen der zu vergleichenden Ströme oder Spannungen gleich sind, das Messgerät auf 0 stehen, obwohl es unter dem Einfluss, der im allgemeinen nicht verschwindenden .geometri schen Differenz der Vergleichsgrössen steht.
Die Worte ,geometrische Summe" und, "Dif- ferenz" bedeuten im Vorstehenden natürlich nur, dass bei der einen Zusammensetzung -der beiden Grössen die Richtung von einer dersel ben umgekehrt sein soll, .als bei der andern, denn es ist ja. von vornherein beliebig, in wel chem Sinne man einen gegebenen Wechsel arom rechnen, und ob, mann demnach die Re snltierende zweier Ströme als ihre Summe oder Differenz bezeichnen will.
Als Messgerät kann grundsätzlich jede der Leistungsmessung dienende Art von Wech- se2stromgeräten benutzt werden. In erster Linie kommen dynamometrische Geräte ohne und mit Eisen in Frage, doch sind andere L-istiingsmesser, darunter auch elektrometri- sehe, nicht ausgeschlossen. Es kann dabei, ,je nach Art der Schaltung, auch angebracht sein, Messwandler zu verwenden, um die Ver- (),leichcurössen in dem einen oder andern Sinne zusammenzusetzen.
Die in den Messgeräten @-orhandenen Phasenverschiebungen zwischen einem Strom und der ihn erzeugenden Span nung einerseits, oder zwischen einem Feld und dem es erzeugenden Strom anderseits sind: in vielen Geräten praktisch zu vernach lässigen, können aber auch erforderlichenfalls mit bekannten Mitteln ausgegliohen werden, so rlass der Zweck der Erfindung, die Einstel lung der Phase bei der Einzelmessung zu vermeiden, völlig gewahrt bleibt.
Der Ein fluss der Phasenversehieljung zwischen. den beiden Vergleichsgrössen auf die Empfind- liehkeit der Anzeige ist nur ein geringer. Ain ungünstigsten ist eine Phasenverschiebung z an<B>90'.</B> Denkt:
man sich bei dieser Vell- s e -hie bung von den beiden zunächst gleichge- n dachten Vergleichsströmen oder -Spannungen den Betrag der einen ein -wenig verändert, so erkennt man, dass zur Anzeige im Instrument eine Komponente dieser Änderung kommt, deren Grösse das 1 :V2fache = - 0,707 fache der ganzen Änderung ist.
Die Abb. 2 bis .4 zeigen Ausführungs beispiele von Schaltungen gemäss der Erfin dung, bei denen als Anzeigegerät ein Dc- namometer angenommen ist.
Abb. 2 zeigt das Schema einer Strom messung durch Kompensation gemäss der Er findung. Der bekannte regelbare Strom J1 wird den Klemmen 1, 2 entnommen, der uri bekannte zu messende, J--, den Klemmen 11, 12. Die Stärkedes regelbaren bekannten, Stro ines wird angegeben durch den Stromzeiger 3, der zur Regelung dienende Widerstand ist iriit 4 bezeichnet.
Das Dynamometer enthält unter sich gleiche Feldspulen 5 und 15, deren jede von einem der beiden Vergleichsströme in demselben Sinne durchflossen wird, so dass das Feld von der Summe beider Ströme er regt wird. In dem Felde ist beweglich eine Doppelspule angeordnet., deren beide Hälften G und 16 von den Vergleichsströmen in ent gegengesetzter Richtung durchflossen wer den, so da.ss die Doppelspule wirkt wie eine einzige Spule, die von der Differenz beider Ströme durchflossen wird.
In der Abb. 2 hängen die beiden Stromkreise in der als widerstandslos anzunehmenden VerbindÜngs- leitung 7, die zu einem gemeinsamen. Pol der beiden Spulen 6 und 1_6 führt, zusammen. Die Wirkun-, bleibt dabei dieselbe, als ob die beiden Stromkreise -etrennt wären.
In Abb. :3 ist Mine Spannungskompensa tion dargestellt. An den Klemmen <B>1</B> und 2 liegt eine bekannte Spannung, deren Grösse durch den Spannungsmesser 3 angegeben -wird. An diese anges^hlossen ist ein Span nungsteiler 4.
Zwischen dein einen Pol 4' desselben und dem beweglichen Kontakt 4" ist die eine Feldspule 5 eines dynamometri- schen Gerätes angeschlossen, während die an dere Feldspule 15 an der zu messenden Span nung liegt, die zwischen den Klemmen 11 und 12 herrscht. Im Feld ist eine bewt @,- liche Spule 6 angeordnet, die von einem Strom durchflossen wird,
der der Differenz der beiden Vergleichsspannungen entspricht. Um dieses zu gewinnen, ist der eine Pol des Spannungsteilers, nämlich 4', mit dem einen der Pole, zwischen denen die Prüfspannung herrscht, durch die Leitung 7 kurzgeschlos sen, und die Spule 6 ist. zwischen den Gleit kontakt 4" und den andern Pol 11 der Prüf spannung gelegt.
In gleicher Weise, wie eine Spannung durch Kompensation gemes sen wird, kann bekannter-weise auch ein Strom gemessen werden, indem man zur Mes- sung den Spannungsabfall benutzt, den der Prüfstrom in einem bekannten Widerstande hervorruft.
Mit den Kompensationsschaltungen eng verwandt ist ein grosser Teil der 0-Schaltun- gen, bei denen das Messgerät in einer Quer verbindung zwischen zwei Stromzweigen liegt, wie zum Beispiel in einer Wh catstone- schen Brücke.
Die Abb. 4 zeigt die Anwendung des Kompensationsverfahrens gemäss der Erfin dung auf eine bekannte brückenähnliche An ordnung (D. R. P. Nr. 349099), die zur Mes- ,#ung von Erdungs- und Ausbreitungswider tänden dient. Von dem Induktor 1 wird ein Strom il durch die Primärwicklung 2 eines Stromwandlers über den Prüfwiderstand, in diesem Falle den Ausbreitungswiderstand einer Erdplatte 3 und zurück durch die Hilfserde 4 geschickt.
An die Sekundär- spule i; des Stromwandlers ist ein Wider stand 6 angeschlossen mit einem Gleitkontakt 7 zur Abnahme einer regelbaren Spannung zwischen dem Gleitkontakt und, .dem einen Ende 8 des Widerstandes 6, das mit. der Erdplatte kurzgeschlossen ist.
Der Schleif kontakt 7 ist über das Anzeigegerät 9 mit einer in den Erdboden gesteckten Sonde 10 verbunden, und es soll der Schleifkontakt so weit verschoben werden, dass die Spannung zwischen den Punkten 8 und 7 gleich der zwischen den Punkten 3 und 10 ist, dass also das Anzeigegerät den Strom 0 zeigt.
Diese Absicht war bisher nicht völlig ausführbar, wenn man als Anzeigegerät ein empfind liches We.chselstromgerät in gebräuchlicher Weise, Telephon oder Vibrationsgalv ano- meter, von denen praktisch in .dem vorlie genden Falle nur das erstere in Frage kommt, verwendete. Dies rührt daher, dass infolge des Phasenfehlers des Stromwandlers die Spannung zwischen den Punkten 8 und 7 nicht genau phasengleich ist mit der zwischen den Punkten 3 und 10.
Gemäss der Erfin dung wird als Anzeigerät ein Gerät nach Art eines Leistungsmessers verwendet, dessen Feld von der Summe der beiden Ströme J1 und J" proportional der Summe der beiden Ströme J3 zwischen den Punkten 3 und 10 und J3 zwischen den Punkten 8 und 7 erregt wird. Die bewegliche Spule liegt zwischen dem Gleitkontakt 7 und der Sonde 10,
also an der Differenz der Spannungen an den Widerständen zwischen 8 un.d 7 und zwi schen 3 und 10. Der Strome, in der beweg lichen Spule ist. nicht nur der Differenz der Spannungen an den Widerständen, sondern, wenn man im Messwandler ein Übersetzungs verhältnis 1 :1 und die Widerstände als praktisch induktionsfrei voraussetzt, auch der Differenz der Ströme J3 und J4 in en bei den Widerständen proportional.
Das An zeigegerät reagiert also gemäss der Erfindung nicht auf die Phasenunterschiede in dem Messwiderstand 6 und dem Erdungswider- stand, sondern lediglich auf den Unterschied der Grösse der Spannungen an diesen Wider ständen.
Die Verwendung eines Leistungszeigers, also eines Messigerätes mit doppelseitigem Ausschlag, bietet in dieser Schaltung vor der Verwendung des Telephons oder Vibra- ticnsgalvano-meters einen, weiteren Vorteil. Sobald die Schaltung zusammengebaut ist, ist jedem Regelungssinn ein bestimmter Dre hungssinn .des Zeigers zugeordnet, so, dass man aus der Stellung des Zeigers auf den ersten Blick erkennen kann, in welchem Sinne die Regelung erfolgen muss, während man beim Telephon und Vibrationsgaivano- meter die einzuschlagende Richtung erst aus probieren muss.
In der praktischen: Ausführung des Ge rätes gemäss der Erfindung lä.sst sich unter Umständen noch insofern eine Vereinfachung herbeiführen, dass .das M.essgerät mit andern Geräten, die die beiden für ihm wirksamen Ströme führen, konstruktiv vereinigt. wird.
Procedure for compensation in alternating current circuits. Measurement or adjustment using the compensation method, when used in AC circuits, encounter the difficulty that the phase difference between the two is to be compared. Size disturbing; works. In the various circuits that are specified for AC current compensation, a compensation of the phase is therefore always provided for itself before the compensation of the variables to be tested. The twofold compensation means not only an enlargement of the required equipment set, but also, in particular, an increased workload.
The invention makes it possible to carry out the important compensation method in AC circuits with a single setting. The influence of the phase shift of the two comparison values against each other is eliminated by using a power meter type display device. in which the geometric difference .of the comparison is large. whose arithmetic difference should be equal to 0, acts on the geometric sum.
The invention uses. thereby the fact that; if the magnitudes of two currents are the same, i.e. if the arithmetic difference between the currents is equal to 0, the phase shift of the geometric difference from the geometric sum <B> 90 '</B> is the effect of the geometric difference on the geometric sum in a device like a power vector, i.e. equal to - 0. Fig. 1 shows the phase shift of the geometric sum J,
-f- J2 and the geometric difference J1 -J = with a phase shift of 90; assuming that J, and J2 are equal. It. So, as desired, as soon as the magnitudes of the currents or voltages to be compared are the same, the measuring device will be at 0, although it is influenced by the generally non-vanishing geometric difference between the comparative magnitudes.
The words "geometric sum" and "difference" in the foregoing mean, of course, only that with one combination of the two quantities the direction of one of them should be reversed than with the other, because it is of course From the start it is arbitrary in which sense one wants to calculate a given alternating aroma, and whether one wants to designate the result of two currents as their sum or difference.
In principle, any type of AC device used to measure power can be used as a measuring device. First and foremost, dynamometric devices with and without iron come into question, but other L-istiing knives, including electrometric devices, are not excluded. Depending on the type of circuit, it may also be appropriate to use transducers to combine the comparisons (), leichcurössen in one sense or the other.
The phase shifts in the measuring devices between a current and the voltage generating it, on the one hand, or between a field and the current generating it, on the other hand, are practically negligible in many devices, but can also be compensated for with known means if necessary, see above The purpose of the invention of avoiding the setting of the phase in the individual measurement is fully preserved.
The influence of the phases varies young between. of the two comparative variables on the sensitivity of the display is only a lower one. A most unfavorable phase shift is e.g. <B> 90 '. </B> Think:
If you change the amount of one of the two comparative currents or voltages, which were initially thought to be the same, with this increase in value, you can see that a component of this change is displayed in the instrument, the magnitude of which is the 1st : V2 times = - 0.707 times the whole change.
Figs. 2 to .4 show exemplary embodiments of circuits according to the invention, in which a dc- namometer is assumed as the display device.
Fig. 2 shows the scheme of a current measurement by compensation according to the invention He. The known controllable current J1 is taken from terminals 1, 2, the known one to be measured, J--, from terminals 11, 12. The strength of the known controllable current is indicated by the current pointer 3, the resistor used for regulation is iriit 4 designated.
The dynamometer contains the same field coils 5 and 15, each of which is traversed by one of the two comparison currents in the same sense, so that the field is excited by the sum of both currents. A movable double coil is arranged in the field, the two halves of which G and 16 are traversed by the comparison currents in opposite directions, so that the double coil acts like a single coil through which the difference between the two currents flows.
In Fig. 2, the two circuits hang in the connection line 7, which can be assumed to be free of resistance, which form a common. Pole of the two coils 6 and 1_6 leads together. The effect remains the same as if the two circuits were separated.
In Fig.: 3 Mine tension compensation is shown. There is a known voltage at terminals <B> 1 </B> and 2, the magnitude of which is indicated by the voltmeter 3. A voltage divider 4 is connected to this.
One field coil 5 of a dynamometric device is connected between one pole 4 'of the same and the movable contact 4 ", while the other field coil 15 is connected to the voltage to be measured, which prevails between terminals 11 and 12. In the field a moving coil 6 is arranged through which a current flows,
which corresponds to the difference between the two comparison voltages. In order to gain this, one pole of the voltage divider, namely 4 ', is short-circuited to one of the poles between which the test voltage prevails through the line 7, and the coil 6 is. placed between the sliding contact 4 "and the other pole 11 of the test voltage.
In the same way as a voltage is measured by means of compensation, it is known that a current can also be measured by using the voltage drop that the test current causes in a known resistor for the measurement.
Closely related to the compensation circuits is a large part of the 0-circuits in which the measuring device is in a cross connection between two current branches, such as in a Wh Catstone bridge.
Fig. 4 shows the application of the compensation method according to the inven tion on a known bridge-like arrangement (D.R.P. No. 349099), which is used for measuring, #ung of earthing and propagation resistances. A current il is sent from the inductor 1 through the primary winding 2 of a current transformer via the test resistor, in this case the propagation resistance of an earth plate 3 and back through the auxiliary earth 4.
To the secondary coil i; the current transformer is a counter-stand 6 connected to a sliding contact 7 for taking a controllable voltage between the sliding contact and .dem one end 8 of the resistor 6, which with. the earth plate is short-circuited.
The sliding contact 7 is connected via the display device 9 to a probe 10 inserted into the ground, and the sliding contact should be moved so far that the voltage between points 8 and 7 is the same as that between points 3 and 10, that is to say the display device shows the current 0.
Up to now, this intention has not been fully feasible if a sensitive alternating current device in the usual way, telephone or vibrating galvanometer, of which only the former is practical in the present case, is used as the display device. This is due to the fact that, due to the phase error of the current transformer, the voltage between points 8 and 7 is not exactly in phase with that between points 3 and 10.
According to the inven tion, a power meter type device is used as the display device, the field of which is excited by the sum of the two currents J1 and J "proportional to the sum of the two currents J3 between points 3 and 10 and J3 between points 8 and 7 The moving coil lies between the sliding contact 7 and the probe 10,
in other words, the difference in the voltages across the resistors between 8 and 7 and between 3 and 10. The current in the moving coil is. not only the difference in the voltages across the resistors, but also, if a ratio of 1: 1 in the transducer is assumed and the resistors are practically induction-free, the difference between the currents J3 and J4 in the resistors is also proportional.
According to the invention, the display device does not react to the phase differences in the measuring resistor 6 and the grounding resistor, but only to the difference in the magnitude of the voltages at these resistors.
The use of a power indicator, i.e. a measuring device with double-sided deflection, offers a further advantage in this circuit before using the telephone or vibratory galvanometer. As soon as the circuit is assembled, a certain sense of rotation of the pointer is assigned to each control sense, so that one can see at first glance from the position of the pointer in which sense the control must take place, while with the telephone and vibration meter must first try out the direction to be taken.
In the practical: execution of the device according to the invention, a simplification can possibly be brought about insofar that the measuring device is structurally combined with other devices that carry the two currents that are effective for it. becomes.