-
Gleichrichter-Drehspulmeßgerät mit großer Spuleninduktivität Es ist
bekannt, daß Trockengleichrichter in ihrer Wirkung stark frequenzabhängig sind und
daß infolgedessen die mit Kupferoxydul-oder Selengleichrichtern ausgerüsteten Instrumente
eine stark frequenzabhängige Anzeige aufweisen.
-
Diese Erscheinung ist teilweise begründet durch die Kapazität der
Gleichrichterplatten, weiche eine mit steigender Frequenz abfallende Gleichrichterwirkung,
also einen - negativen Frequenzfehler, bewirkt.
-
Es sind eine Reihe von Kunstschaltungen bekanntgeworden, die diesen
Fehler beseitigen sollen. So ist beispielsweise bekannt, bei einem Spannungsmesser
zu einem Teil des Vorwiderstandes eine Kapazität parallel zu schalten. Beim Strommesser
wird in gleicher Weise parallel zur Gleichrichterbrücke eine Reihenschaltung aus
Induktivität und Ohmschem Widerstand geschaltet. In beiden Anordnungen wächst mit
steigender Frequenz die Spannung lan der Gleichrichterbrücke etwa linear lan, wodurch
der kapazitive Verluststrom ausgeglichen wird, so daß die Anzeige des Meßgerätes
sich in einem gewissen Frequenzbereich nicht ändert.
-
Auch ist es bekannt, sehr kleine Gleichrichter zu verwenden, die
an sich einen kleinen Frequenzfehler haben, und parallel zum Meßwerk einen Kondensator
zu schalten. Hierdurch wird zwar der Frequenzfehler in weiten Grenzen beseitigt,
aber da sich der Kondensator auf den Scheitchvert der Wechselspannung auflädt, wird
nicht der arithmetische Mittelwert, der dem Effektivwert nahe kommt, sondern der
Scheitelwert der Spannung oder des Stromes gemessen. Bei oberwellenhaltiger Spannung
können hierdurch größere Fehler als die ursprünglich zu beseitigenden Frequenzfehler
auftreten.
-
Von dem vorstehend angegebenen Verhalten weichen Gleichrichterinstrumente
ab, wenn die Induktivität des Meßwerkes nicht vernachlässigbar klein ist. Das ist
besonders bei großen Schaltta£el- und Registrierinstrumenten der Fall. Die bekannten
Kunstschaltungen und Maßnahmen zur Beseitigung der Frequenzabhängigkeit versagen
hierbei und vergrößern den Fehler.
-
Wird ein solches Instrument in der bekannten Graetzschaltung mit
Trockengleichrichtern als Strommesser geschaltet, so ergibt sich eine Frequenzfehlercharakteristik,
wie sie in Abb. I, Kurve A, dargestellt ist. Es zeigt sich, daß an Stelle des zu
erwartenden negativen ein positiver Frequenzfehler auftritt.
-
Nach der Erfindung ist bei einem G1eichrichter-Drehspulmeßgerät mit
großer Spuleninduktivität zur Erzielung einer frequenz-, unabhängigen Anzeige eine
Reihenschaltung aus Kondensator und Ohmschem der Gleichrichteranordnung parallel
geschaltet': Hat das Drehspulmeßgerät einen vorgieschalteten Stromwandler, so wird
die Reihenschaltung aus Kondensator und Ohmschem Widerstand vorzugsweise parallel
zur Primärwicklung des Wandlers angeordnet.
-
Die Erfindung ist im folgenden an mehreren Ausführungsbeispielen
erläutert-In Abb. 2 ist das Ersatzschaltbild eines Gleichrichterinstrumentes bei
Verwendung von Gleichrichtern in Graetzschaltung dargestellt.
-
Hierin ist r der Durchlaßwiderstand und C die Rückkapazität der Gleichrichter;
der Sperrwiderstand und die Vorkapazität sind vernachlässigt. R ist der Ohmsche
Widerstand, L die Induktivität der Drehspule des Instrumentes. Ist J der zu messende
Strom, so ist der Strom in der Drehspuie
Für die gebräuchlichen Werte von r, C, L und R nimmt kj innerhalb des für Gleichrichterinstrumente
in Frage kommenden Bereiches mit steigender Frequenz zu. In Abb. 1, Kurve A, ist
der prozentuale Fehler, bezogen auf die Anzeige bei einer Frequenz von 50 Hz, in
Abhängigkeit von der Frequenz dargestellt.
-
Das Anwachsen des Stromes Jo kann erfindungsgemäß durch Parallelschalten
einer Reihenschaltung eines Kondensators und eines Ohmschen Widerstandes zur G1eichrichteranordnung,
wie dies die Abb. 3 zeigt, verhindert werden. Den hierbei auftretenden viel kleineren
Fehler blei sich ändernder Frequenz zeigt die KurveB in Abb. I.
-
Wählt man statt der Graetzschaltung für die Gleichrichter die Gegentaktschaltung
(Abb. 4), so läßt sich die Kompensation in gleicher Weise erreichen, aber mit dem
Unterschied, daß die für die Parallelschaltung erforderlichen Werte vergrößert werden.
Bei Antendung eines Stromwandlers kann die Reihenschaltung von Kondensator und Widerstand
auch parallel zur Primärwicklung angeordnet sein.
-
Benutzt man das Gerät als Spannungsmesser, wobei also statt des Stromes
J die Spannung U gemessen wird, so ergibt sich ein Ersatzschaltbild nach Abb. 5.
Der Meßanordnung ist hier der Ohmsche Widerstand p vorgeschaltet. Der durch die
Meßwerkspule fließende Strom ist dann
Wählt man den Vorwiderstand p so groß, daß rechnungsmäßig das zweite und dritte
Glied der Summe im Nenner gegenüber dem ersten vernachlässigbar klein werden, so
geht die Gleichung für den Spannungsmesser in die Gleichung für den Strommesser
über: Ku=Ki/#.
-
Spannungsmesser mit hoher Ohmscher Vorschaltung verhalten sich also
wie Strommesser, und es ergibt sich eine Fehlerkurve A' in Abb 7. Spannungsmesser
mit hoher Vorschaltung können deshalb erfindungsgemäß mit der gleichen Frequenzfehlerkompensation,
also Parallelschalten einer Reihenschaltung von Kapazität und Ohmschem Widerstand
zur Gleichrichteranordnung, ausgestattet werden.
-
Eine derartige Anordnung zeigt Abb. 6.
-
Macht man jedoch für einen Spannung messer den Vorwiderstand gleich
Null, so wird
Im Gegensatz zu ki nimmit ku0 mit der Frequenz ab, wie es die Kurve C in Abb. 7
zeigt.
-
Bei Werten der Vorschallung zwischen o und oo ergeben sich die zwischen
A' und C liegenden Kurven. Die Zahlen hinter den Kurven geben das Verhältnis des
Vorschaltwiderstandes p zum Widerstand der Kombination, Gleichrichtermeßwerk, bei
50 Hz an.
-
Bei einem bestimmten Wert von p muß also der Einfluß der Frequenz
ein Minimum werden. In diesem FalBe verläuft der Fehler nach Kurven. Für die üblichen
Werte von Gleichrichterkapazität, großer Drehspulinduktivität und Widerstand läßt
sich ein günstiger Drehspulspannungsmesser bauen, wenn der der Meßanordnung vorgeschaltete
Widerstand # etwa den 0,2- bis 0,7 fachen Betrag des Widerstandes der Gleichrichteranordnung
bei 50 Hz besitzt. Die der Gleichrichterbrücke parallel geschaltete Reihenschaltung
von Kapazität und Ohmschem Widerstand braucht dabei nur einen geringeren Teilstrom
am Meßwerk vorbeizuleiten, als wenn ein hoher Widerstand der Gleichrichteranordnung
vorges chaltet ist.
-
Vorteilhaft läßt sich der Spannungsmesser dann auch als ein im Nebenschluß
liegender Strommesser verwenden, ohne daß der Sp,annungsabfall am Nebenwiderstand
unzulässig hoch wird.