DE679621C - Anordnung zur Messung von Widerstandsgroessen mit Hilfe einer Wechselstrommessbruecke - Google Patents

Description

• Anordnung zur Messung von Widerstandsgrößen mit Hilfe einer Wechselstrommeßbrücke Bei Wechselstrommessungen mit Meßgleichrichtern (z. B. Kupferoxydultrockengleichrichter oder Schwingkontaktgleichrichter) wird zur Anzeige oder Aufzeichnung der zu messenden Ströme und Spannungen ein empfindliches Gleichstrommeßgerät des Drehspultyps verwendet, das als Ausschlaginstrument arbeitet und daher ohne weiteres als Anzeige-oder Schreibgerät ausgebildet werden kann. Das Drehspulinstrument wird dabei von einem dem zu messenden Wechselstrom proportionalen Gleichstrom durchflossen und gestattet, den Strom durch den Zeigerausschlag direkt abzulesen.
• Dieses Ausschlagsverfahren wird wegen seiner Einfachheit z. B. bei Brückenmessungen in Weitem Umfang angewlendet. Da der Eigenverbrauch der in Verbindung mit Meßgleichrichtern benutzten, sehr empfindlichen. Drchspulinstrumente außerordentlich klein ist (etwa I o-6 bis 10-7 Watt), so gelingt es leicht, die durch den Anschluß der Meßanordnung hervorgerufene Belastung des Meßobjektes so klein zu halten, daß irgendwelche die Meßergebnisse trübenden Einflüsse oder Rückwirkungen nicht auftreten können.
• Die Erfindung bezieht sich auf leine emfache Anordnung zur Messung von Widerstandsgrößen mit Hilfe einer Wechselstrom'-meßbrücke mit unveränderlichen Widerständen und einer in der Brückendiagonale liegenden, über einen fremdgesteuerten Gleichrichter angeschlossenen Anzeigevorrichtung.
• Die Meßmethode beruht auf der Anwendung des Kompensationsprinzips und gestattet beispielsweise Widerstände oder Widerstandsänderungen an seinem in einer Kompensationsschaltung liegenden Schleifdrahtwiderstand in Lhngeneinheiten abzubilden und Meßergebnisse zu lerzielen, die von Spannungsl-5 chwankungen der Betriebsstromquelle vollständig unabhängig sind.
• Infolge der Verwendung des fremdgesteuerten Gleichrichters spricht die Anzeigevorrichtung nur auf die messende Komponente an.
• Das besondere Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß als Anzeigeinstrument ein Differentialgalvanometer dient, dessen lerstle Spule mit dem fremdgesteuerten Gleichrichter in der Brückenmeßdiagonale und dessen zweite Spule an einer Kompensationseinrichtung liegt, die über einen weiteren Gleichrichter an die die Brückenanordnung speisende Wechselstromquelle angeschlossen ist.
• Da in dem Differentialgalvanometer Drehmomente gegeneinander ausgewogen werden, kann als zweiter Gleichrichter lein ungesteuerter Gleichrichter benutzt werden, denn der Kompensationsstrom und der Meßstrom können eine beliebige Phasenlage gegeneinander haben. Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Anordnung les ermöglicht, eine zu messende Wechselstrmgröße unmittelbar ihrem Wert nach an einem Widerstand abzubilden, so daß ein solches Gerät sowohl zur Anzeige als auch zur Aufzeichnung und schließlich zur Steuerung oder Regelung verwendet werden kann.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar eine Anordnung, die es gestattet, die dielektrischen Energieverluste von Meßobjekten, wie z. B. Starkstromkondensatoren, Kabeln, Meßwandlern, in einer vn dem Hochspannungstransformator T gespeisten Meßbrücke zu ermitteln. Die Messung beruht auf dem Grundgedanken, daß an der Meßdiagonale eine dem Verlustfaktor tg sehr angenähert pronortionale Spannung Uv auftritt, wenn die Hochspannungsmeßbrücke bezüglich ihrer Kapazitäts- und Widerstandswerte nach der Gleichung CX#R' = CN#R" auf Minimum der Diagonalspannung UV abgeglichen worden ist. Ist das Meßobjekt CX vollkommen verlustfrei, so ist Uv gleich Null, und zwar gilt dies für alle Frequenzen, also auch für alle Wellenformen; ist jedoch Cx mit dielektrischen Energieverlusten irgendwelcher Art behaftet, so tritt an der Meßdiagonale die mehr oder weniger verzerrte Wechselspannung UV auf, die nach dem die Erfindung darstellenden Kompensationsmeßverfahren mit einem Meßgleichrichter (Schwingkontaktgleichrichter) GM und einem als Doppelspulmeßgerät des Drehspultyps ausgebildeten Nullinstrment DN ausgemessen wird. Der Schwingkontaktgleichrichter GM wird dabei in bekannter Weise über Vorwiderstand R und Phasenschieber Ph von der Betriiebsstromquelle erregt. RM ist ein mit dem Schwingkontakt in Reihe geschalteter hochohmiger Vorwiderstand.
• Die Wirkung der der Diagonal spannung Uv und somit auch- dem Verlustfaktor tgb jproportionalen Amperewindungen AWM (Diagonalstrom JM) der ersten Drehspulwicklung (Meßwicklung) SM wird hier kompensiert durch die ihr entgegengesetzte Wirkung der Amperewindungen AWK (Vergleichsstrom JK) der zweiten Drehspulwicklung (Kompensationswicklung) SK. Die Kompensationswicklung SK liegt mit dem Schleifdraht RS nebst Vorwiderstand RV in einer Stromteilerschaltung, die über den Meßgleichrichter (z. B. Kupferoxydultrockengleichrichter) GK und den Vorwiderstand RG zum Nebenwiderstand RN parallel geschaltet ist. Bei dieser Schaltweise sind die Amperewindungen AWK der Kompensationswicklung Sic dem am Schleifdraht RS jeweils abgegriffenen Teilwiderstand r proportional, und es gilt dann, da die Kompensationsmessung von dem die Brücke durchfließenden Gesamtstrom J ausgeht, AWM = const # JM = const # J # tg #, AWK = const # JK = const # J # r.
• Für AWK = AW M, d. h. wenn das Nullinstrument DN auf Null zeigt, ist r = const # tg #.
• Der Kompensationszustand (Gleichheit von AWM und AWK) ist von der Phasenlage des Vergleichsstromes JK grundsätzlich unabhängig, der Verlustfaktor tg# kann demnach, da er durch den Teilwiderstand r abgebildet wird, an einer am Schleifdraht RS angebrachten Skala unmittelbar abgelesen werden.
• Die Meßschaltung hat außerdem noch den praktischen Vorzug, daß man auf das Einfügen eines Isoliertransfoimators zwischen Schleifdrahtstromkreis (Kompensationsschaltung) und Brücke (Meßschaltung) verzichten und diese Schaltungsteile direkt galvanisch verbinden kann, weil die beiden Differenzwicklungen SM und SK der zweckmäßig bifilar gewickelten Drehspule des Doppelspulnullinstrumentes DN gegeneinander isoliert sind.
• Wenn man das Doppelspulnullinstrument DN in Verbindung mit einem selbsttätig schreibenden potentiometrischen Meßgerät (Relaisregistrieraipparat) benutzt, das den Teilwiderstand r stets so abgleicht, daß die Nullbedingung AWK = AWMK erfüllt ist, so kann man den Verlustfaktor tg # in Abhängigkeit von der Betriebsspannung U oder von der Zeit fortlaufend (z. B. in Tintenschrift) aufzeichnen.
• Das durch die Erfindung aufgezeigte Meßprinzip kann bei allen Messungen mit Meßgleichrichtern Anwendung finden, bei denen eine aus irgendeinem Grund mit Wechselstrom gespeiste Brücke oder Kompensationsschaltung zur Bestimmung von Widerständen oder Widerstandsänderungen und von diesen entsprechenden elektrischen oder nichtelektrischen Meßgrößen (z. B. kleine Phasenabweichungen von Widerständen, Veriustfaktoren von Kondensatoren und Drosselspulen, Temperaturänderungen) benutzt wird.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Anordnung zur Messung von Widerstandsgrößen mit Hilfe einer Wechselstrommeßbrücke mit unveränderlichen Widerständen und einer in der Brückendiagonale liegenden, über einen fremdgesteuerten Gleichrichter angeschlossenen Anzeigevorrichtung, die nur auf die zu messende Komponente anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß als Anzeigeinstrument ein Differentialgalvanometer dient, dessen zweite Spule an eine Kompensationseinrichtung angeschaltet ist, die über einen weiteren Gleichrichter an die die Brückenanordnung speisende Wechselstromquelle angeschlossen ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Komplensationseinrichtung parallel zu einem in der Meßanordnung liegenden Widerstand (RN) angeschlossen ist, der zusammen mit der Wechselstrombrücke von der gleichen Wechselstromquelle gespeist wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die zu messende Größe an einem m der Kompensationseinrichtung liegenden, zweclç näßig aus einem Schleif draht (Rs) bestehenden Kompensationswiderstand ihrem Wert nach spannungsunabhängig abgebildet wird, so daß sie an einer an dem Klompensationswiderstand angebrachten Skala unmittelbar abgelesen oder mit Hilfe eines selbsttätig schreibenden p otentiometrischen Instrumentes in Abhängigkeit von der Betriebsspannung lund von der Zeit fortlaufend aufgezeichnet werden kann.