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Einrichtung zur geometrischen Summierung von physikalischen Meßgrößen
unter rechten Winkeln Es ist bereits eine Einrichtung zur Messung der Scheinleistung
bekannt, bei welcher ein Meßinstrument die Summe zweier Spannungen mißt, die je
entsprechend der Wirk-und Blindleistung eingestellt werden, und zwar derart, daß
die Spannungen an zwei Ohmschen Schiebewiderständen abgegriffen werden, wobei in
den Stromkreis der der Blindleistung entsprechenden Spannung eine Drosselspule eingeschaltet
ist. Diese bekannte Einrichtung hat nun einmal den Nachteil, daß zur Messung mehrere
Stromkreise notwendig sind, zum anderen aber ermöglicht diese bekannte Einrichtung
überhaupt nicht eine genaue Messung der Scheinleistung, da die der Blindleistung
entsprechende Spannung für jede Änderung der Blindleistung einen anderen Fehlerwert
enthält.
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Die Erfindung ermöglicht es, irgendwelche physikalische Meßgrößen
geometrisch unter rechten Winkeln zu summieren, und zwar wird bei der Erfindung
von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß elektrische Wirk- und Blindwiderstände bzw.
Wirk- und Blindleitwerte, wenn sie hintereinandergeschaltet werden, einen resultierenden
Widerstand geben, welcher der geometrischen Summe von Wirk-und Blindgröße entspricht.
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Gemäß der Erfindung, die übrigens die Nachteile der bekannten Einrichtung
nicht aufweist, sind einstellbare Wirk- und Blindwiderstände untereinander und mit
einem Anzeigeinstrument so zusammengeschaltet, daß das Meßgerät den Scheimviderstand
oder eine ihr entsprechende Größe des Hilfsstromkreises anzeigt, der bei Einstellung
der Widerstände entsprechend den zu summierenden Meßgrößen der geometrischen Summe
dieser Meßgrbßen entspricht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung schematisch
dargestellt.
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Bei dem in der Zeichnung' dargestellten Ausführungsbeispiel handelt
es sich um die Bildung der elektrischen Scheinleistung in der Empfangsstelle einer
Fernmeßanlage. In der Zeichnung ist der Einfachheit halber nur diese Empfangsstelle
dargestellt, wohingegen die Übertragungskanäle, auf welchen die Meßwerte der Wirk-
und Blindleistung übertragen werden, durch gestrichelte Linien dargestellt sind.
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Die Übertragung der Wirk- und Blindleistung geschieht nach dem an
sich bekannten Zeitimpulsverfahren, d. h. die Übertragung der am Sendeort festgestellten
Meßwerte der Wirk- und Blindleistung geschieht durch Stromimpulse oder Strompausen,
deren Zeitdauer dem jeweiligen Betrag der Meßgröße proportional ist. Wird ein Stromimpuls
bestimmter Dauer auf einem der beiden Übertragungskanäle, in der Zeichnung mit z
und :2 bezeichnet, den Empfangsrelais 3 oder q. zugeführt, so sprechen diese Relais
für ebensolange Zeit an, wie der Stromimpuls andauert, und die Ansprechdauer ist
damit gleichzeitig ein Maß für. die fernübertragene Meßgröße.
Am
Empfangsort sind nun noch zwei Verstellmotoren 5 und 6, beispielsweise Synchronmotoren,
vorgesehen sowie ein Ohmscher Widerstand und ein induktiver Widerstand 8, ferner
eine Wechselspannungsquelle 9, die konstante Spannung und Frequenz aufweist, sowie
ein Kondensator i o und ein Anzeigeinstrument i i. Die Widerstände 7 und 8 sind
untereinander und mit dem Anzeigeinstrument i i in Reihe an die Stromquelle 9 geschaltet.
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Die Widerstände 7 und 8 sind einstellbar, was in der Zeichnung durch
die Pfeile dargestellt ist, und zwar werden diese vermittels von Verstellvorrichtungen
verstellt, die mit dem einen Teil einer lösbaren Kupplung verbunden sind; der andere
Teil der lösbaren Kupplung ist mit den Antriebsmotoren 5 bzw. 6 starr gekuppelt.
Die lösbaren Kupplungen wirken elektromagnetisch in der Weise, daß sie beim Ansprechen
der Relais 3 bzw. 4 kuppeln und sich beim Aufhören der Erregung in diesen Relais
wieder entkuppeln. Beim Eintreffen eines Impuls wird also der Widerstand 7 bzw.
der induktive Widerstand 8 bei gleichmäßigem Antrieb verstellt.
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Die Anordnung wird hierbei zweckmäßig so getroffen, daß sich der Schleifkontakt
auf den Widerständen 7 und 8t jeweils proportional der Differenz zweier aufeinanderfolgender
Zeitimpulse bewegt, so daß also von dem Widerstand 7 und dem induktiven Widerstand
8 jederzeit ein der zuletzt übertragenen Wirkleistung bzw. Blindleistung entsprechender
Teil eingeschaltet ist.
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Da die Widerstände 7 und 8 in Reihe geschaltet sind, so fließt, da
die Spannung 9 konstant ist, durch das Meßinstrument i i ein Strom, welcher dem
Scheinwiderstand der Reihenschaltung, d. h. der geometrischen Summe der beiden Widerstandskomponenten,
umgekehrt proportional ist. Das Meßinstrument i i @ zeigt demgemäß die elektrische
Scheinleistung an, und zwar auf einer umgekehrt proportional geteilten Skala.
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Es kann auch ohne besondere Schwierigkeiten eine der Scheinleistung
direkt proportionale Skalenteilung erreicht werden, wenn durch die Wicklungsabstufung
in den-Widerständen 7 und 8 dafür gesorgt wird, daß die Leitwerte dieser Widerstände
proportional der Wirk- und Blindleistung veränderlich sind. An Stelle der Induktivität
8 wird man dabei zweckmäßig einen Drehkondensator verwenden, bei dem eine derartige
Abhängigkeit des Leitwertes von dem Verdrehungswinkel durch Formgebung der Drehplatte
besonders leicht zu erreichen ist. Zur Aufhebung der Restinduktivität der Spule
8, d. h. derjenigen Induktivität, die bei der Einstellung geringster Induktivität
noch vorhanden ist, wird zweckmäßig ein Kondensator io, der mit dieser Restinduktivität
auf Spannungsresonanz abgestimmt ist, eingeschaltet. Entsprechend wird, wenn als
Blindwiderstand ein Drehkondensator verwendet wird, eine kleine Spule mit der Restkapazität
dieses Kondensators auf Spannungsresonanz abgestimmt.
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Falls die Einrichtung so getroffen wird, daß der Strom durch das Instrument
i i der Scheinleistung direkt proportional ist, kann durch Einschaltung eines Wechselstromamperestundenzählers
auch bequem eine Scheinleistungszählung vorgenommen werden, so daß also auch die
Messung des Scheinverbrauches mit der Einrichtung gemäß der Erfindung möglich ist.
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An Stelle der Reihenschaltung der einstellbaren Widerstände kann auch
eine Parallelschaltung der Widerstände vorgenommen werden. Das Instrument liegt
dabei in Reihe mit den parallel geschalteten Widerständen.
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Wenn eine konstante Wechselspannungsquelle nicht zur Verfügung steht,
kann die Einrichtung durch Verwendung von Quotientenmessern in an sich bekannter
Weise unabhängig von den Spannungsschwankungen gemacht werden.