DE738155C - Method for displaying the deviation of the real peak value from the fundamental wave peak value of a high alternating voltage containing harmonics - Google Patents

Description

Verfahren zur Anzeige der Abweichung' des wirklichen Scheitelwertes vom Die genaue Ermittlung hoher Wechselspannungen ist eine meßtechnische Aufgabe von besonderer Wichtigkeit. Zu der Schwierigkeit, ein genügend sicheres und in der Handhabung nicht zu umständliches Meßverfahren zu finden, kommt hinzu, daß es meist nicht als ausreichend angesehen werden kann, wenn nur der effektive Mittelwert gemessen wird, für dessen Anzeige die Mehrzahl der Meßgeräte gebaut ist. Man muß vielmehr fordern, daß das Meßverfahren auch Aufschluß uber den Kurvenverlauf der Wechselspannung oder doch mindestens über besondere Punkte der Spannungskurve, wie z. B. über den Scheitelwert, geben soll. Am besten ist es natürlich, wenn der ganze Kurvenverlauf erfaßt wird; denn auch Frequenz und Größe der in der Spannungskurve enthaltenen Oberwellen kann bei den bei Hochspannungsversuchen zu beobachtenden physikalischen Erscheinungen von Bedeutung sein. Insbesondere ist es wichtig, festzustellen, ob die Abweichung der Spannungskurve von der Sinusform den für eine praktisch sinusförmige Kurve festgesetzten Wert von 5 01o der Grundwellenscheitelspannung einhält oder nicht.Procedure for displaying the deviation from the real peak value vom The exact determination of high alternating voltages is a metrological task of particular importance. To the difficulty of a sufficiently secure and in the To find handling not too cumbersome measurement method, there is also that it mostly cannot be considered sufficient if only the effective mean is measured for the display of which the majority of measuring devices are built. Rather, one must require that the measuring method also provides information about the curve shape of the alternating voltage or at least about special points on the voltage curve, such as B. over the Peak value, should give. It is of course best if the entire curve progresses is detected; because also the frequency and size of those contained in the voltage curve Harmonics can be observed in the physical Appearances matter. In particular, it is important to determine whether the deviation of the voltage curve from the sinusoidal shape for a practically sinusoidal one Curve complies with a fixed value of 5 01o of the fundamental wave peak voltage or not.

Die bisher bekannten Verfahren, die zur Lösung dieser meßtechnischen Aufgaben in Frage kommen, kann man in zwei Gruppen unterteilen, die Verfahren zur Scheitelwertmessung und die oszillographischen Meßverfahren. Bei der Messung von Höchstspanungen wird als Scheitelwertmesser vorwiegend die Kugelfunkenstrecke verwendet. Ein grundsätzlicher Nachteil der Kugelfunkenstreckenmessung ist aber, daß es sich dabei um keine stetige Ausschlagsmethode handelt und daß zur Messung jeweils ein Überschlag vorgenommen werden muß, der gegebenenfalls eine zusätzliche Beanspruchung des Prüflings durch Wanderwellen hervorrufen kann. The previously known methods to solve this metrological Tasks in question can be divided into two groups, the procedures for Peak measurement and the oscillographic measurement method. When measuring For maximum voltages, the spherical spark gap is mainly used as a peak value meter. A fundamental disadvantage of the spherical spark gap measurement is that it is this is not a continuous deflection method and that for each measurement one Overlap must be made, which may cause additional stress of the test object can be caused by traveling waves.

Diesen Mangel vermeidet das Scheitelwertmeßverfahren, bei dem der Integralwert des Ladestromes eines Hochspannungskondensators mit Hilfe von Elektronenröhren in Verbindung mit einem Drehspulmeßgerät gemessen wird. Das Verfahren versagt, wenn die Spannungskurve innerhalb einer Halbwelle zwei oder mehr Maxima aufweist. Ferner kann beim Auftreten von Gleitfunken oder Überschlägen gleichfalls eine Fehlanzeige auftreten. The peak value measurement method avoids this deficiency, in which the Integral value of the charging current of a high-voltage capacitor with With the help of electron tubes in connection with a moving coil measuring device is measured. The procedure fails if the voltage curve is within a half-wave or two has more maxima. Furthermore, if sliding sparks or flashovers occur likewise a false report occur.

Bei der zweiten Gruppe, den oszillographischen Verfahren, hat man stets den Nachteil in Kauf zu nehmen, daß sie eine zeichnerische Auswertung der oszillographischen Aufnahme bedingen und den Scheitelwert bzw. den Kurvenverlauf nicht unmittelbar aus dem oszillographischen Bild mit der erforderlichen Genauigkeit entnehmen lassen. Man kann nun dadurch, daß man statt der gesamten Spannungskurve nur ihre Abweichung von der Sinusform, also die Oberwellenkurve allein, darstellt, eine wesentlich vergrößerte Meßgenauigkeit erzielen. Das Verfahren ist, wenn ein Spannungswandler zur Verfügung steht, auch für Hochspannung anwendbar. In the second group, the oscillographic method, one has always have to accept the disadvantage that they do a graphic evaluation of the oscillographic recording and the peak value or the curve shape not directly from the oscillographic image with the required accuracy can be removed. You can now by using instead of the entire voltage curve only represents its deviation from the sinusoidal shape, i.e. the harmonic curve alone, achieve a significantly increased measurement accuracy. The procedure is if one Voltage converter is available, also applicable for high voltage.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein einfaches Meßverfahren, das nicht an einen teuren und beim Auftreten von ttberschlägen gefährdeten Spannungswandler gebunden, sondern das auch für Höchstspannung verwendbar ist und das eine einfache Darstellung und Auswertung mit Hilfe der in neuerer Zeit zu einem zuverlässigen, handlichen und preiswerten Meßgerät entwickelten Braunschen Röhre ermöglicht. Es dient zur Anzeige der Abweichung des wirklichen Scheitelwertes vom Grundwellenscheitelwert einer oberwellenhaltigen hohen Wechselspannung mittels eines Oszillographen, in dem durch Kompensation der zu messenden Wechselspannung gegen eine sinusförmige Vergleichsspannung eine der Kurvenformabweichung entsprechende Spannung genommen wird. Die Erfindung besteht darin, daß die der Kurvenformabweichung entsprechende Oberwellenspannung dem einen Ablenkplattenpaar einer Braunschen Röhre zugeführt wird, deren zweites Ablenkplattenpaar von einer der Grundwellenspannung entsprechenden sinusförmigen Vergleichsspannung gespeist wird, so daß die Oberwellenspannung an den Enden des entstehenden Diagramms, das bei Oberwellen freilich eine Gerade ergibt, unmittelbar den Scheitelfehler der zu messenden Kurve darstellt. The subject of the present invention is therefore a simple measuring method, not to an expensive voltage converter that is at risk if flashovers occur tied, but that can also be used for high voltage and that a simple one Presentation and evaluation with the help of the more recent, reliable, a handy and inexpensive measuring device. It serves to display the deviation of the real peak value from the fundamental wave peak value a high alternating voltage containing harmonics using an oscilloscope, in by compensating the alternating voltage to be measured against a sinusoidal one Comparison voltage, a voltage corresponding to the curve shape deviation is taken will. The invention consists in that the curve shape deviation corresponding Harmonic voltage supplied to a pair of deflection plates of a Braun tube whose second pair of deflector plates is affected by one of the fundamental wave voltage sinusoidal reference voltage is fed, so that the harmonic voltage the ends of the resulting diagram, which of course results in a straight line for harmonics, directly represents the vertex error of the curve to be measured.

Im folgenden soll die Erfindung an dem Beispiel der Oberwelienmessung an einem Prüftransformator deutlich gemacht werden. ohne daß sich jedoch die Anwendungsmöglichkeit auf diesen Spezialfall beschränkt. In the following, the invention will be based on the example of the upper wave measurement be made clear on a test transformer. without, however, the possible application limited to this special case.

Die zu messende Spannung wird an einen Hochspannungsteiler gelegt, der zweckmäßigerweise als kapazitiver Teiler CntCi mit verschwindendem Stromverbrauch ausgebildet ist und hei dem als Hochspannungskondensator C; z. B. eine der -Hochspannungsleitung gegenüber aufgehängte Metallplatte dienen kann Die an dem Hochspannungsteiler abgegriffene Spannung wird gegen eine sinusförmige Vergleichsspannung nach Größe und Phase kompensiert, so daß nur die der zu messenden Kurrenformabweichung entsprechenden Oberwellen übrigbleiben. Diese Oherwellenspannung wird, gegebenenfalls über einen Verstärker, dem senkrechten Ablenkplattenpaar einer Braunschen Röhre zugeführt, deren waagerechtes Nblenkplattenpaar an der sinusförmigen Vergleichsspannung liegt. Man erhält dann eine symmetrische Lissayousche Figur, bei der die senkrechten Ablenkungen dem Kurvenformfehler entsprechen wobei jeweils der .Nugenblickswert der Kurvenformabweichung über dem zugehörigen Grundwellenwert dargestellt ist. Die senkrechten Ausschläge an den Enden des Diagramms entsprechen daher dem Scheitelfehler der zu untersuchenden Kurve. Ist die Grundwellenkompensation nicht richtig, so erscheinen die Oberwellen einer schrägen Ellipse überlagert. The voltage to be measured is applied to a high voltage divider, the expediently as a capacitive divider CntCi with negligible power consumption is designed and he is the high-voltage capacitor C; z. B. one of the high voltage line The metal plate suspended across from the high-voltage divider can be used Voltage is compensated against a sinusoidal equivalent voltage according to size and phase, so that only the harmonics corresponding to the curve shape deviation to be measured remain. This Oherwave voltage is, if necessary via an amplifier, the vertical A pair of deflecting plates fed to a Braun tube, the horizontal pair of deflecting plates is due to the sinusoidal equivalent voltage. A symmetrical one is then obtained Lissayous figure in which the vertical deflections correspond to the curve shape error where in each case the instantaneous value of the curve shape deviation over the associated Fundamental wave value is shown. The vertical deflections at the ends of the diagram therefore correspond to the vertex error of the curve to be examined. Is the fundamental wave compensation not correct, the harmonics appear superimposed on an oblique ellipse.

Man erkennt die richtige Abstimmung am Verschwinden dieser Grundmellenellipse.The correct tuning can be recognized by the disappearance of this basic ellipse.

Die sinusförmige Verglcichsspannung wird durch einen Resonanzkreis L, C mit Vorlviderstand 1? hergestellt, der auf die Grundwellenfrequenz abgestimmt wird. Man kann diesen Resonanzkreis mit Vorwiderstand von einer Niederspannungsquelle gleicher Frequenz wie die Frequenz der zu untersuchenden Spannung z. B. über einen Phasenschieber speisen der die Phasenkompensation ergibt. Mmi kann jedoch auch den Resonanzkreis mit Vorwiderstand unmittelbar an die Niederspannungswicklung it-v des Prüfungstransformators anschließen und muß dann den Resonanzkreis etwas verstimmen, um die Phasenkompensation zu erzielen. Der Amplitudenabgleich wird entweder durch Verändern des Vorwiderstandes R oder des STiederspanuungskondensators Ci des Hochspannungsteilers bewirkt. Der Resonanzkreis L, C ist so zu legen, daß er einerseits an der geerdeten Klemme V des Hochspannungstransformators liegt und anderseits an seinen Verbindungspunkt mit dem Vorwiderstand R das Ei oder spannungsende des Hochspannungstei lers angeschlossen werden kann. Die Niederspannungswicklung it.-v des Prüftransformators ist so zu polen, daß sich die beiden Transformatorspannungen addieren. Durch diese Schaltung wird erreicht, daß je eine -Äblenkplatte der Braunschen Röhre geerdet werden kann Zur Kontrolle der richtigen Kompensationsabstimmung kann ein auf die Grundwelle abgestimmtes Resonanzinstrument mit Vorkondensator in den Kompensationszweig geschaltet werden. Der Vorkondensator bewirkt, daß die Oberwellen unabhängig von ihrer Ordnungszahl richtig wiedergegeben werden. The sinusoidal comparison voltage is generated by a resonance circuit L, C with pre-resistance 1? manufactured, which is tuned to the fundamental frequency will. You can get this resonance circuit with a series resistor from a low voltage source same frequency as the frequency of the voltage to be examined z. B. over a Feed the phase shifter which results in the phase compensation. However, Mmi can also do the Resonance circuit with series resistor directly to the low voltage winding it-v of the test transformer and must then detune the resonance circuit a little, to achieve the phase compensation. The amplitude adjustment is carried out either by Changing the series resistor R or the STiederspanuungskondensators Ci of the high voltage divider causes. The resonance circuit L, C is to be placed in such a way that it is connected to the grounded Terminal V of the high-voltage transformer is and on the other hand at its connection point with the series resistor R the egg or the voltage end of the high voltage divider connected can be. The low-voltage winding it.-v of the test transformer is so closed poles that the two transformer voltages add up. Through this circuit it is achieved that one baffle plate of each Braun tube can be grounded To check that the compensation is correct, a tuned resonance instrument with precondenser in the compensation branch be switched. The pre-capacitor causes the harmonics to be independent of their atomic number can be reproduced correctly.

Er muß mit Rücksicht auf die Meßempfindlichkeit klein sein gegenüber dem Niederspannungskondensator.It must be small in relation to the measurement sensitivity the low voltage capacitor.

Zur Eichung wird von einem an der sinusförmigen Vergleichsspannung liegenden Teiler mit bekanntem Teilungsverhältnis ein bekannter Bruchteil, z.B. 0/0, abgegriffen und an Stelle der Oberwellenspannung dem senkrechten Ablenkplattenpaar zugeführt. Der gegebenenfalls benutzte Verstärker oder Einrichtungen zur Empfindlichkeitsregelung werden dabei ebenso wie die Spannung der waagerechten Ablenkplatten unverändert belassen. Man erhält auf dem Leuchtschirm eine schräg liegende Gerade, deren größte senkrechte Auslenkung von der Nullinie 5 °/0 des Grundwellenscheitelwertes entspricht. Durch eine auf den Leuchtschirm aufgebrachte Scheibe aus durchsichtigem Material mit senkrechten und waagerechten Teilstrichen ist dann eine unmittelbare Ablesung des Kurvenformfehlers ohne photographische Registrierung mit großer'Genauigkeit möglich. A sinusoidal equivalent voltage is used for calibration lying divider with known division ratio a known fraction, e.g. 0/0, tapped and instead of the harmonic voltage the vertical pair of deflector plates fed. Any amplifier or sensitivity control devices used are unchanged, as is the tension of the horizontal baffles left. You get an inclined straight line on the luminescent screen, its largest vertical deflection from the zero line corresponds to 5 ° / 0 of the fundamental wave peak value. Through a disc made of transparent material attached to the luminescent screen with vertical and horizontal tick marks is then an immediate reading of the curve shape error without photographic registration with great accuracy possible.

Ist das Teilerverhältnis Cr.lCl des kapazitiven Hochspannungsteilers bekannt, so kann man aus den Angaben eines parallel zum Resonanzkreis angeschlossenen Voltmeters auch den Grundwelleneffektivwert der Hochspannung ermitteln. Der Stromverbrauch des Spannungsmessers muß klein sein im Verhältnis zum Strom im Resonanzkreis, damit die Resonanzspannung sinusförmig bleibt. Es ist zweckmäßizg, zur Spannungsmessung Drehspulinstrumente mit Gleichrichter zu verwenden, die einen hohen Widerstand haben und deren Kurvenformabhängigkeit hier nicht stört. Is the dividing ratio Cr.lCl of the capacitive high voltage divider known, so one can from the information of a parallel connected to the resonance circuit Voltmeters can also determine the fundamental rms value of the high voltage. The power consumption of the voltmeter must be small in relation to the current in the resonance circuit, so the resonance voltage remains sinusoidal. It is useful for voltage measurement Use moving coil instruments with rectifiers that have a high resistance and their curve shape dependency does not interfere here.

PATENTANSPRt) CRE: I. Verfahren zur Anzeige der Abweichung des wirklichen Scheiteiwertes vom Grundwellenscheitelwert einer oberwellenhaltigen hohen Wechselspannung mittels eines Oszillographen, bei dem durch Kompensation der zu messenden Wechselspannung gegen eine sinusförmige Vergleichsspannung eine der Kurvenformabweichung entsprechende Spannung gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kurvenformabweichung entsprechende Oberwellenspannung dem einen Ablenkplattenpaar einer Braunschen Röhre zugeführt wird, deren zweites Ablenkplattenpaar von einer der Grundwellenspannung entsprechenden sinusförmigen Vergleichsspannung gespeist wird, so daß die Oberwellenspannung an den Enden des entsprechenden Diagramms, das bei Oberwellenfreiheit eine Gerade ergibt, unmittelbar den Scheitelfehler der zu messenden Kurve darstellt. PATENT APPLICATION) CRE: I. Procedure for displaying the deviation of the real The peak value of the fundamental wave peak value of a high alternating voltage containing harmonics by means of an oscilloscope, in which by compensation of the alternating voltage to be measured against a sinusoidal equivalent voltage one corresponding to the curve shape deviation Voltage is obtained, characterized in that that of the curve shape deviation corresponding harmonic voltage to the one pair of deflection plates of a Braun tube is fed, the second pair of deflection plates from one of the fundamental voltage corresponding sinusoidal reference voltage is fed, so that the harmonic voltage at the ends of the corresponding diagram, which is a straight line if there are no harmonics directly represents the vertex error of the curve to be measured.

Claims (1)

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen hoher Spannungen in Prüfanlagen mit Hilfe eines Hochspannungsteilers ein Teil der zu messenden Hochspannung abgegriffen und die sinusförmige Vergleichs spannung von der Unterspannung des Prüftransformators unter Zwischenschaltung eines Phasenschiebers oder einer anderen Anordnung zur Phasendrehung durch einen Resonanzkreis mit Vorwiderstand hergestellt wird, wobei der Resonanzkreis einerseits mit der geerdeten Klemme der Hochspannungswicklung, anderseits mit dem Vorwiderstand und dem Niederspannungsende des Hochspannungsteilers verbunden wird, während je eine Ablenkplatte jedes Plattenpaares der Braunschen Röhre in der geerdeten Klemme liegt. 2. The method according to claim I, characterized in that for measuring high voltages in test systems with the help of a high voltage divider part of the The high voltage to be measured is tapped and the sinusoidal comparison voltage of the undervoltage of the test transformer with the interposition of a phase shifter or another arrangement for phase rotation through a resonance circuit with a series resistor is established, the resonance circuit on the one hand with the grounded terminal of the High-voltage winding, on the other hand with the series resistor and the low-voltage end of the high voltage divider is connected, while a deflector plate of each pair of plates of the Braun tube is in the grounded terminal. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis mit Vorwiderstand unmittelbar von der Unterspannung des Prüftransformators gespeist und die Phasenkompensation durch Verstimmen des Resonanzkreises aus der Resonanzlage bewirkt wird, wobei die Unterspannungswicklung des Prüftransformators so mit der geerdeten Klemme zu verbinden ist, daß sich die Spannungen beider Transformatorenwicklungen addieren. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Resonance circuit with series resistor directly from the undervoltage of the test transformer fed and the phase compensation by detuning the resonance circuit from the Resonance position is effected, with the low voltage winding of the test transformer must be connected to the earthed terminal in such a way that the voltages of both transformer windings add. 4. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrolle der richtigen Kompensation ein auf die Grundwelle abgestimmtes Resonanzinstrument mit Vorkondensator in den Kompensationszweig geschaltet ist. 4. Arrangement for carrying out the method according to claim 1 to 3, characterized in that to control the correct compensation on the Fundamentally tuned resonance instrument with pre-capacitor in the compensation branch is switched. 5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzelichnet, daß zur Eichung von einem an der sinusförmigen Vergleichsspannung liegenden Teiler ein bekannter Bruchteil der Spannung abgegriffen und an Stelle der zu messenden Oberwellenspannung dem einen Ablenkplattenpaar der Braunschen Röhre zugeführt wird, während die Spannung des anderen Ablenkplattenpaares unverändert bleibt. 5. The method according to claim I to 4, characterized in that for calibration of a divider connected to the sinusoidal reference voltage known fraction of the voltage tapped instead of the harmonic voltage to be measured is fed to a pair of deflection plates of the Braun tube while the voltage of the other pair of baffles remains unchanged. 6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtschirm der Braunschen Röhre oder eine vor dem Leuchtschirm anzubringende durchsichtige Scheibe mit senkrechten und waagerechten Teilstrichen versehen ist, die mit Hilfe des in Anspruch 5 gekennzeichneten Richverfahrens eine unmittelbare Ablesung des Kurvenformfehlers gestatten. 6. Arrangement according to claim 1 to 5, characterized in that the Braun tube luminescent screen or a transparent one to be attached in front of the luminescent screen Disc is provided with vertical and horizontal graduation marks, which are marked with the help of the characterized in claim 5 Litigation an immediate Allow reading of the waveform error. 7. Anordnung nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Messung des Effektivwertes der Grundwelle ein Spannungsmesser parallel zum Resonanzkreis liegt, aus dessen Angaben bei abgestimmter Anordnung sich bei bekanntem Teilverhältnis des Hochspannungsteilers der Grundwelleneffekti vwert der Hochspannung ermitteln läßt. 7. Arrangement according to claim I to 6, characterized in that for simultaneous measurement of the RMS value of the fundamental wave a voltmeter in parallel to the resonance circuit, from the details of which, in the case of a coordinated arrangement, is attached known dividing ratio of the high voltage divider of the fundamental wave effect value of the Can determine high voltage.