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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.
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Arrangement for measuring a component of an alternating current or an alternating voltage.
In measurement technology, especially recently, the task of determining a component of an alternating current or an alternating voltage has arisen more and more, in particular, for example, when measuring the loss angle, which is increasingly recognized according to its importance. At the moment, bridge circuits are preferably used for such measurements in which the measuring device or a circuit containing the measuring device is located in the diagonal branch of the bridge. The disadvantage of such bridge circuits is that they require a relatively large amount of energy, because only a very small part of the total current flowing over the bridge also flows through the measuring instrument, which is caused by the shift in the bridge equilibrium.
This disadvantage of the bridge circuit is avoided according to the invention in that the difference related to the defined phase is formed between the current to be measured or the voltage to be measured and a normal current or a normal voltage of the same size, but with a defined phase position. In this way it is possible not only to make the measurement much more sensitive than when using a bridge method. The measuring device is otherwise much simpler and clearer.
An embodiment of the invention is shown in the drawing. It is assumed that it is the task of measuring the loss angle of a capacitance that occurs frequently in practice. The capacitance to be measured is labeled 1. 2 is a variable, practically lossless comparative capacitance. 3 is a differential converter, 4 is a direct current instrument, 5 is an externally controlled rectifier, which is connected to a secondary winding 7 of a transformer 8 via a phase shifter 6. A second secondary winding 9 of the transformer 8 supplies the voltage required for the measuring arrangement, which is expediently variable in magnitude within wide limits. A slide 10 is used to tap a desired voltage from the secondary winding 9 or to continuously change the voltage within a measuring process.
With this slide 10, a second slide 11 is firmly coupled, which picks up a portion corresponding to its position from a tensioned resistance wire 12. With the rotatable part of the normal capacitor 2, which is shown schematically as a circular housing with a rotary knob on top, a contact bridge 13 is firmly connected, which grinds on two resistance wires 14, 15 arranged in a circle next to one another and thus a more or less large part according to their position this resistance wires short-circuits. The resistance wires 14 and 15 are arranged opposite the rotatable part of the capacitance 2 that the short-circuited part of the resistances also increases as the capacitance increases.
Both the resistance wire 12 and the resistance wires 14, 15 are connected in parallel to the measuring instrument 4, so that the sensitivity of the measuring instrument changes according to the length tapped on them.
The converter. 3 is only shown schematically in the drawing. It is expediently designed in such a way that scatter is avoided as far as possible. In particular, the secondary winding will be distributed over the entire circumference of the core and the same will be carried out as far as possible for the two primary windings. At the beginning of the measurement, the phase shifter is first set so that the excitation voltage for the externally controlled synchronous switch J is in phase with the excitation voltage of the measuring arrangement. Then the capacity becomes 2 as long
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Reactive current flows, is therefore the over measuring capacitance J! In this case, the reactive current flowing is compensated.
As soon as the phase shifter 6 is now adjusted by 900, d. H. switches to the measurement of the active component, the instrument will show a deflection which corresponds to the loss angle of the capacitor 1. This deflection is initially dependent on the size of the capacitance 1. Since the presetting now requires the capacitance 2 to be brought to an analog size, there are capacities on this
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change so that the display becomes capacity independent. In addition, the sensitivity of the display is also dependent on the voltage applied to the arrangement.
In order to remove this dependency as well, the guide wire is still used. ? connected in parallel to measuring instrument 4, u. in such a way that as the voltage increases, the parallel resistance formed by the sliding wire 12 becomes continuously smaller. So if you z. B. in a test object wants to track the loss angle over the entire voltage range up to a permissible end value, then the fact that the contact 11 is moved at the same time as the contact 10 automatically reduces the sensitivity of the instrument 4 according to the increase in voltage, so that the sensitivity of the entire measuring arrangement remains unchanged.
The embodiment described is only one of the many possible uses of the subject matter of the invention. Instead of the capacitance, an alternating current resistance u. a. m. can be measured for its alternating current characteristics.
PATENT CLAIMS:
1. Arrangement for measuring a component of an alternating current or an alternating voltage, characterized by an auxiliary circuit in which a normal current or a normal voltage of a size and a defined phase position that corresponds to the current to be measured or the voltage to be measured is generated, and by a differential converter, with the help of which the difference between the auxiliary circuit and the less circuit related to the defined phase of the normal current or the normal voltage is formed.