DE636089C - Verfahren zur Ermittlung des Winkels von elektrischen Scheinwiderstaenden - Google Patents

Verfahren zur Ermittlung des Winkels von elektrischen Scheinwiderstaenden

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DE636089C
DE636089C DEG82782D DEG0082782D DE636089C DE 636089 C DE636089 C DE 636089C DE G82782 D DEG82782 D DE G82782D DE G0082782 D DEG0082782 D DE G0082782D DE 636089 C DE636089 C DE 636089C
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

  • Verfahren zur Ermittlung des Winkels von elektrischen Scheinwiderständen Zur Bestimmung des Betrages Z und des Winkels p eines Wechselstromwiderstandes werden im. allgemeinen Brückenanordnungen verwendet, mit Hilfe welcher die Größen Z # cos T und Z # sin 9p, d. h. die reellen und die imaginären Komponenten des Wechselstromwiderstandes bestimmt werden, aus denen dann nach den Formeln errechnet werden.
  • Die Bestimmung des Betrages und des Winkels erfordert somit eine rechnerische oder tabellarische Auswertung des Meßergebnisses.
  • Es sind bereits Brückenschaltungen zur Messung von Scheinwiderständen bekanntgeworden, die die Ablesüng des Betrages des Scheinwiderstandes und des Phasenwinkels bzw. dessen Tangente direkt gestatten. Diese Brücken bestehen grundsätzlich aus zwei gleichen, insbesondere Ohmschen Widerständen einerseits und der Reihenschaltung des zu messenden Scheinwiderstandes mit einem veränderlichen Ohmschen Widerstand andererseits. Der veränderbare Widerstand wird auf den gleichen Betrag mit dem zu messenden Scheinwiderstand gebracht. Die dann im Nullzweig übrigbleibende Spannung steht senkrecht zur zugeführten Spannung und ist proportional tg Eine weitere Einrichtung ist vorgesehen, um diese Spannung zu kompensieren und den Strom im Nullzweig zum Verschwinden zu bringen. Bei dieserMethode ist erforderlich, daß die Meßfrequenz vorbekannt ist, um an einem Glied der zusätzlichen Einrichtung eine entsprechende Einstellung vornehmen zu können, die dann erst die Ablesung des Phasenwinkels ermöglicht. Das Meßergebnis wird nach Betrag und Phase also ungenau, wenn die Frequenz nicht genau bekannt oder nicht genau in der Hilfseinrichtung eingestellt ist. Ein weiterer Nachteil dieser Meßmethode ist der, daß die Abstimmung der Brücke komplex vorgenommen werden muß, was ein immerhin geschultes Bedienungspersonal erfordert.
  • Es ist auch bereits bekanntgeworden, den absoluten Betrag von Scheinwiderständen dadurch zu messen, daß der Scheinwiderstand mit einem Ohmschen Widerstand in Reihe geschaltet und der Spannungsabfall an den beiden Widerständen miteinander verglichen wurde. Bei dieser Methode ergibt sich aber die Schwierigkeit, den Winkel des Scheinwiderstandes zu bestimmen.
  • Auch die bekannte Drei-Voltmeter-Methode, bei der der zu messende .Scheinwiderstand mit einem Ohmschen Widerstand in Reihe an die Meßstromquelle gelegt und die Spannung an den beiden Widerständen und deren Summe durch ein Voltmeter gemessen wurde, erfordert noch eine graphische oder rechnerische Auswertung auf Grund der ermittelten drei Spannungsvektoren.
  • Die Erfindung, welche die -genanntenNachteile vermeidet, betrifft eine Weiterbildung des genannten Verfahrens, den Betrag eines Scheinwiderstandes dadurch zu messen, daß der Scheinwiderstand mit einem Ohmschen Widerstand in Reihe geschaltet und der Spannungsabfall an den beiden Widerständen miteinander verglichen wird. Erfinduligsgemäa3 wird nun zur Bestimmung des Phasenwinkels die genannte Reihenschaltung durch Parallelschaltung eines weiteren Zweiges von zwei gleichen, insbesondere Ohmschen Widerständen in an sich bekannter Weise zu einer Meßbrücke ergänzt und die für die Größe des Winkels maßgebende Brückenspannung zwischen dem Teilerpunkt des zu messenden Scheinwiderstandes und des Vergleichswiderstandes und dem Teilerpunkt der beiden gleichen Widerstände verglichen mit einem Teil der - an einem der beiden gleichen Widerstände abgegriffenen Spannung, die bis zur Gleichheit mit der Brückenspannung geregelt wird, so daß die Größe des abgegriffenen Widerstandes ein Maß für den Winkel des Scheinwiderstandes bildet.
  • Der Widerstand, insbesondere Ohmsche Widerstand, an dem die für die Phase maßgebende Spannung, verglichen wird, wird vorzugsweise: mit einer Skala versehen, die unmittelbar in Winkelgraden geeicht ist.
  • Ein Vorteil dieses Verfahrens ist vor allem, daß die Bestimmung des Betrages und der Phase in zwei getrennten Schritten erfolgt, was zweifellos bei ungeschultem Bedienungspersonal ein Vorzug gegenüber der komplexen Abstimmung einer Brücke ist. Ein weiterer Vorzug ist, daß die Frequenz nur so weit interessiert, als man wissen will, bei welchen Frequenzen der Betrag und die Phase gemessen wurde, während das Meßergebnis selbst ohne jede Vorkenntnis der Frequenz fehlerfrei erhalten wird. Ein Vorzug ist auch, daß das Anzeigeinstrument nicht geeicht zu werden braucht, da es ja lediglich zur jeweiligen Feststellung der Gleichheit zweier Spannungen dient.
  • Wie aus Abb. i; welche ein Ausführungsbeispiel bringt, zu ersehen ist, wird der zu messende Scheinwiderstand Z,.p mit einem geeichten, in kleinen Stufen veränderlichen Widerstand R in Reihe geschaltet. Der Reihenschaltung dei beiden genannten Widerstände liegt die Reihenschaltung der beiden Ohmschen Widerstände gleicher Größe A1 und A9 parallel. Die Spannung .der Stromquelle wird der Brückenanordnung an den Punkten i bis 3 zugeführt. Die Bestimmung des Betrages und des Winkels von Z geht folgendermaßen vor sich: Zunächst wird in bekannter Weise zur Bestimmung des Betrages ein hochohmiges Voltmeter 6, zweckmäßig ein hochohmiges Trockengleichrichterinstrument oder ein Röhrenvoltmeter, wechselweise an R und an Z gelegt, und durch Veränderung von R wird auf gleichen Ausschlag des Voltmeterinstrumentes eingestellt. Da R und Z vom gleichen Strome durchflossen werden, sind bei Spannungsgleichheit an ihren Enden auch die Yfgträge der Widerstände die gleichen, d. h. `-der Betrag von Z ist gleich dem an R abgelesenen Widerstandswert.
  • Zur Bestimmung des Winkels (p wird nach dem Abgldich das Voltmeter sodann auf die Punkte z und 4 der Brückenanordnung umgeschaltet und die für den Winkel 9p maßgebende Spannung E (g9) gemessen. Die Spannung E (9p) hängt mit der Spannung ER und EZ durch die Gleichung zusammen, was aus der Abb.2, in der die einzelnen Spannungsvektoren dargestellt sind, hervorgeht. Als Bezugsvektor mit dem Winkel o° wurde in der Darstellung die Spannung ER an dem geeichten Wiederstande R gewählt; mit ihr in Reihe liegt die gleich große Spannung EZ um 9° gegen die Ausgangsspannung verdreht. Die Widerstände Al und A2 sind zwei einander gleiche Ohmsche Widerstände, so daß die zu ihnen gehörigen Spannungsvektoren E'AI und EA2 durch eine gerade Linie das Spannungsvektordreieck vervollständigen. Der für den Winkel charakteristische Spannungsvektor E (,p) (gemessen zwischen den Punkten z und 4)_ ist, wie aus Abb.2 ersichtlich, die Höhe in dem gleichseitigen Dreieck 3, i, 2. Es gilt also die schon oben angeführte Gleichung Man braucht nur ein ungeeichtes Anzeigeinstrument, um durch Vergleich der an A_, abgegriffenen Spannung (vgl. 4, 5 Abb. i) mit der Spannung zwischen Punkt :i und .1 nach Einstellung auf Spannungsgleichheit an dem in Winkelgraden geeichten Potentiometer A2 den Winkel abzulesen.
  • Bei diesem Verfahren wäre das Potentiometer in Winkelgraden nach folgender Formel, deren Richtigkeit ohne weiteres aus Abb. 2 hervorgeht, zu eichen worin bedeuten B abgegriffener Widerstand, A2 Gesamtwiderstand des Potentiometers.
  • Die Feststellung des Winkelsinns geschieht erfindungsgemäß folgendermaßen: Ein Kondensator C {s. Abb. i) wird nach dem Abgleich von ,1Z.1 - R mit den Widerständen Z und R in-Reihe geschaltet (Unterbrechung der Punkte ?,' und 8 und Verbindung von 8 mit 9) und mit dem Voltmeter die Spannung an R und C (zwischen den Punkten 9 und 3) und an Z und C (zwischen den Punkten z und r) gemessen. Ist dann Widerstandes Z induktiv, d. h. positiv; besteht so ist derWinkel des die Ungleichheit so ist der Winkel kapazitiv, d. h. negativ (s, hierzu Abb.3 und .a.).
  • Die Meßeinrichtung läßt sich in einfacher Weise zur Bestimmung der Meßfrequenz verwenden. Legt man an Stelle des unbekannten Widerstandes eine möglichst reine Induktivität L bekannter Größe, so kann nach dem Abgleich auf gleiche Spannung an L und R aus dem eingeschalteten Widerstand unmittelbar oder durch Multiplikation mit einem konstanten Faktor die Meßfrequenz erhalten werden.

Claims (1)

  1. PA TENTANSPRÜciiE: r. Verfahren zur Ermittlung des Winkels von elektrischen Scheinwiderständen, deren Betrag durch Reihenschaltung mit einem Ohmschen Widerstand und Einstellung des Widerstandes auf den gleichen Spannungsabfall mit dem zu messenden Widerstand bestimmt worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Reihenschaltung durch Parallelschaltung eines weiteren Zweiges von zwei gleichen, insbesondere Ohmschen Widerständen in an sich bekannter Weise zu einer Meßbrücke ergänzt wird und daß die für die Größe des Winkels maßgebende Brückenspannung zwischen dem Teilerpunkt des zu messenden Scheinwiderstandes und des Vergleichswiderstandes und dem Teilerpunkt der beiden gleichen Widerstände verglichen wird mit einem Teil der an einem der beiden gleichen Widerstände abgegriffenen Spannung, die bis zur Gleichheit mit der Brückenspannung geregelt wird, so daß die Größe des abgegriffenen Widerstandes ein Maß für den Winkel des Scheinwiderstandes bildet. a. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand, insbesondere Ohmsche Widerstand, an dem ein Spannungsteil mit der für die Größe des Winkels maßgebenden Spannung verglichen wird, eine unmittelbar in Winkelgraden geeichte Skala besitzt. 3. Verfahren nach Anspruch r zur Ermittlung des Winkelsinnes, dadurch gekennzeichnet, daß nach Bestimmung des Scheinwiderstandsbetrages eine bekannte Reaktanz, insbesondere ein Kondensator, mit dem zu messenden und dem geeichten Widerstand in Reihe geschaltet wird und die Spannung an dem zu messenden Widerstand plus Reaktanz, insbesondere Kondensator, verglichen wird, wodurch, je nachdem welche Spannung größer oder kleiner ist, der Winkelsinn erkennbar wird. q.. Einrichtung zur Bestimmung der Meßfrequenz zur Ergänzung von Meßanordnungen nach Verfahren entsprechend Anspruch r oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des zu bestimmenden Scheinwiderstandes eine möglichst reine Reaktanz, insbesondere Induktivität bekannter Größe, einschaltbar vorgesehen ist, derart, daß nach Abgleich auf gleiche Spannung an dieser Induktivität und an dem geeichten Widerstand aus der Größe des eingestellten Widerstandes die Frequenz errechenbar oder unmittelbar an dem Widerstand ablesbar gemacht ist. 5. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen i oder 3 oder nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Wechselspannungen ein hochohmiges Trockengleichrichterinstrument oder Röhrenvoltmeter dient.
DEG82782D 1932-06-01 1932-06-01 Verfahren zur Ermittlung des Winkels von elektrischen Scheinwiderstaenden Expired DE636089C (de)

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