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Anordnung zum Verbessern der Einstellung bei Kompensationsmeßeinrichtungen
mit selbsttätigem Abgleich Die vorliegende Erfindung bezieht~sich auf Kompensationsmeßeinrichtungen
mit selbsttätigem Abgleich, bei denen der Abgleich mittels eines sog. Nullmotors
erfolgt, der einerseits ein Abgleichmittel verstellt und andererseits mit einer
Vorrichtung zum Anzeigen oder Auszeichnen der Meßgröße gekuppelt ist. Damit die
Anzeige- oder Schreibvorrichtung sich möglichst ohne störende Pendelungen entsprechend
dem jeweiligen Wert der Meßgeräte einstellt, wird der Nullmotor in der Regel mit
einer Bremsvorrichtung versehen, die vorzugsweise als Wirbelstrombremsung ausgeführt
ist. Wenn man z. B. als Nullmotor einen nach Art eines Zähl -triebwerkes gebauten
Induktionsmotor benutzt, so dreht sich dessen Triebscheibe im Felde eil es kräf,en
Dauermagneten, um so eine dämpfende Wirkung auf die Schwingungen auszuüben. Wird
ein Drehspulmeßwerk als Nullmotor benutzt, so genügt in der Regel die dämpfende
Wirkung der Bewegung des Spulenrahmens im Felde des Dauermagneten.
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Andererseits kann man zum Dämpfen der Schwingungen auch eine sog.
elastische Rückführung benutzen, wobei z. B. mittels eines Kondensators Stromstöße
erzeugt werden, die im Sinne einer Verminderung der störenden Pendelungen wirken.
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Diese an sich bekannten Mittel können jeweils so bemessen werden,
daß eine genügend schnelle und im wesentlichen pendelungsfreie Einstellung erfolgt.
Wenn aber die an dem Meßobjekt wirkende Stromstärk oder Spannung in weiten Grenzen
regelbar ist, so können diese im Sinne einer Dämpfung wirkenden
Mittel
nur für einen bestimmten Wert der Stromstärke oder Spannung passend bemessen werden,
so daß die Einstellung bei anderen Werten der am Meßobjekt wirkendcn Stromstärke
oder Spannung unbefriedigelsd ist. Man kann nun in solchen Fällen eine bit beliebigen
Werten dieser Stromstärke oder Spannung gleich gute Einstellung gemäß der Erfindung
durch eine solche Ausbildung der Kompensationseinrichtung erreichen, daß der Nullmotor
mit steigender Stromstärke oder Spannung am Meßobjekt zwangsläufig im Sinne einer
Verminderung der Drehgeschwindigkeit beeinflußt wird.
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Zum Beeinflussen der Drehgeschwindigkeit des Nullmotors kann in an
sich bekannter Weise z. B. eine Bremsung benutzt werden, die durch die am Meßobjekt
wirkende Stromstärke oder Spannung gesteuert werden müßte. Zu diesem Zweck könnte
beispielsweise eine elektromagnetisch beeinflußte Reibungsbremse benutzt werden,
zweckmäßiger ist aber eine von der betreffenden Stromstärke oder Spannung abhängige
Wirbelstrombremsung, wobei mit dem beweglichen Glied des Nullmotors ein leitender
Körper, insbesondere eine Scheibe, verbunden ist, der sich in einem Magnetfeld bewegt,
das von einem Gleichstrom erregt wird, dessen Stärke von der am Meßobjekt wirksamen
Stromstärke oder Spannung abhängig ist. Wenn man eine sog. elastische Rückführung
benutzt, so kann man durch geeignete Mittel die Wirkung der Rückführung in dem gewünschten
Sinne in Abhängigkeit von der am Meßobjekt wirksamen Stromstärke und Spannung verändern,
so könnte z. B. die Kapazität eines zu diesem Zweck benutzten Kondensators auf elektromagnetischem
Wege von der betreffenden Stromstärke oder Spannung beeinflußt werden.
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Ein anderes Mittel zum Beeinflussen der Drehgeschwindigkeit eines
Elektromotors ist ein in der Motorschaltung wirksamer Widerstand, und es sind auch
Mittel bekannt, um den Betrag eines solchen Widerstandes in Abhängigkeit von einer
elelitrischen Stromstärke oder Spannung zu verändern. Es könnte für den vorliegenden
Zweck in der Motorschaltung z. B. ein druckempfindlicher Kohlewiderstand angeordnet
werden, wobei der Druck in dem gewünschten Sinne elektromagnetisch beeinflußt wird.
Statt dessen kann aber audl ein temperaturempfindlicher Widerstand benutzt werden,
z. B. ein Heißleiter, der durch einen von der am Meßobjekt wirksamen Stromstärke
oder Spannung abhängigen Strom geheizt wird.
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In der Regel wird bei Kompensationseinrichtungen mit selbsttätigem
Abgleich der Nullmotor von einem Verstärker gespeist. In diesem Fall kann gemäß
der Erfindung der Verstärkungsgrad des Verstärkers in Ahhängigkeit von der am Meßobjekt
wirksamen Stromstärke oder Spannung beeinflußt werden. Auch solche Mittel sind an
sich bekannt.
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Wenn man z. B. bei einer Wechselstrom-Kompensationsschaltung einen
Röhrenverstärker zum Speisen des Nullmotors benutzt, so kann an die Speisespannung
eine Gleichrichteranordnung angeschlossen werden, die die Vorspannung einer in dem
Verstärker angeordneten Vorverstärkerröhre beeinflußt. Benutzt man einen magnetischen
Verstärker mit sog. magnetischer Rückkopplung, so kann diese in Abhängigkeit von
der am Meßobjekt wirksamen Stromstärke oder Spannung beeinflußt werden.
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In der Zeichnung sind einige Schaltbildel dargestellt, die Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes enthalten. Dabei zeigt Fig. 1 eine Einrichtung zum Prüfen
von Stromwandlern auf tFhersetzungs- und Winkelfehler bei verschiedenen Stromstärken,
wobei zwei nach Art von Induktionszählertriebwerken gebaute Nullmotoren benutzt
werden die als Abgleichmittel je einen Schleifkontakt steuern.
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Fig. 2 stellt eine Einrichtung zum NIessen der Kapazität und des
Verlustfaktors von kondensatorartigen Objekten bei verschiedenen Spannungen dar,
wobei der Abgieich mittels Doppelelektrodynamometer erfolgt.
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Fig. 3 zeigt eine Anordnung zum Dessen der Änderungen eines stromabhängigen
Widerstandes mit der Betriebsspannung, wobei als Nullmotor ein an einen magnetischen
Verstärker angeschlossenes Drehspulmeßwerk benutzt wird.
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In Fig. I ist an zwei Leiter eines Drehstromnetzes I die Primärwicklung
2 eines Transformators angeschlossen, dessen Sekundärwicklung 3 mittels eines verschiebbare
Abgriffkontaktes 4 regelbar ist, so daß die an einem Strommesser 5 abzulesende Sekundärstromstärke
J in weiten Grenzen verändert werden kann. Diese durchfließt in Reihenschaltung
die Primärwicklungen 6 und 7 des zu prüfenden Stromnvandlers und eines Vergleichswandlers.
Die Sekundärwicklungen 8 und g der beiden Wandler bilden die beide Difterenzstromkreise
einer Wechselstromdifferenzsdlaltung, wobei die Sekundärwicklung 8 des zu prüfenden
Wandlers über eine Bünde 10 und die Sekundärwicklung 9 des Vergleichswandlers über
die Primärwicklung eines Hilfsstromwandlers 1 1 geschlossen ist.
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In dem Nullzweige der Difirerenzschaltung liegt ein Widerstand 12.
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Die Sekundärwicklung des Hilfswandlers I 1 speist die Primärwicklung
einer Gegeninduktivität I3 und einen Widerstand 14, an dessen
Klemmen
ein Schleifdraht I5 angeschlossen ist. An die Sekundärwicklung der Gegeninduktivität
I3 ist iiber einen Widerstand 16 und einen Parallelkondensator I7 ein zweiter Schleifdraht
I8 angeschlossen. Die beweglichen Abgriffkontakte 19 und 20 der Schleifdrähte 15
bzw. I8 sind an die Klemmen des Widerstandes 12 angeschlossen. Die Schleifdrähte
sind mit Mittenanzapfungen versehen die an die Eingangsklemmen 21 eines Verstärkers
22 angeschlossen sind, der mittels besonderer Anschlußklemmen 23 von dem Netz I
gespeist wird.
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Die beweglichen Abgriffkontakte 19 und 20 werden über Schneckengetriebe
24 bzw. 25 von Induktionszählermeßwerken angetrieben, deren Triebscheiben mit 26
bzw. 27 bezeidinet sind. Die Spannungswicklungen 28 und 29 der beiden Zählertriebwerke
werden über einen an das Netz I dreiphasig angeschlossenen Phasenregler 30 mit zwei
in der Phase um 900 gegeneinander verschobenen Strömen gespeist, während die Stromwicklungen
31 und 32 in Reihenschaltung an die Ausgangsklemmen 33 des Verstärkers 22 angeschlossen
sind.
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Um nun unabhängig von der durch Verschieben des Abgriffkontaktes
4 zu regelnden Stromstärke 1 eine pendelungsfreie Einstellung der Abgriffkontakte
I9 und 20 zu erhalten, sind gemäß der Erfindung Elektromagnete 34 und 35 als Bremsmagnete
für die Triebscheibe 26 bzw. 27 der Nullmotoren vorgesehen, deren Erregerwicklungen
36 und 37 von einer Gleichrichteranordnung 38 gespeist werden, die über einen Vorwiderstand
38' an den von dem Kontakt 4 abgegriffenen Teil der Sekundärwicklung 3 angeschlossen
ist.
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Die beschriebene Meßeinrichtung wirkt bekanntlich in der Weise, daß
die an dem Widerstand 12 herrschende Wechselspannung durch den aus den Teilen 13
bis 20 bestehenden komplexen Kompensator selbsttätig derart in zwei Komponenten
zerlegt wird, daß die Ausschlagwinkel ch und a2 der Abgriffkontakte 19 bzw. 20 dem
Übersetzungs- bzw.
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Winkelfehler des zu prüfenden Stromwandlers entsprechen.
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Wenn nun durch Verschieben des Abgriffkontaktes 4 die Stromstärke
J am Meßobjekt gesteigert wird, so steigt auch die Ausgangsstromstärke J' der Gleichrichteranordnung
38 und damit die Stärke der Magnetfelder in den Elektromagnetkernen 34 und 35. Infolgedessen
nimmt die Drehgeschwindigkeit der Nullmotoren entsprechend ab, so daß es durch eine
geeignete Bemessung der Erregerwicklungen 36 und 37 möglich ist, bei beliebigen
Werten der am Meßobjekt wirksamen Stromstärke J eine im wesentlichen gleich gute
Einstellung der Abgriffkontakte I9 und 20 zu erreichen.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung ist an zwei Leiter eines
Drehstromnetzes 1 ebenfalls die Primärwicklung 2 eines Transformators angeschlossen,
dessen Sekundär wicklung 3 mit einem verschiebbaren Abgriff 4 versehen ist. Dadurch
wird die Niederspannungswicldlung 39 eines Spannungswandlers Ao mit einer in weiten
Grenzen veränderbaren Primärspannung U, gespeist. Infolgedessen entsteht in der
Hochspannungswicklung 41 des Spannungswandlers 40 eine ebenfalls in weiten Grenzen,
z. B. zwischen 10 und 100 01o des Nennwertes der Betriebsspannung, regelbare Sekundärspannung
U.2.
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Diese dient zum Speisen einer Brückenschaltung, die in einem Brückenzweige
das Meß objekt, z. B. einen Kondensator 42, in einem benachbarten Brückenzweige
einen Vergleichskondensator 43 und in den übrigen Brückeuzweigen Widerstände 44
und 45 enthält.
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An die Diagonalspannung Uf der Brückenschaltung ist ein Stromkreis
angeschlossen, der zwei Widerstände 46 und 47 sowie den Eingangskreis 48 eines Röhrenverstärkers
49 enthält. An den Widerstand 46 ist über einen Vorwiderstand 50 und eine Induktivität
51 die Drehspule 52 eine elektrodvnamischen Mefiwerkes angeschlossen, die sich im
Felde einer festen Spule 53 bewegt. Dabei liegt parallel zu dem Widerstand 46 ein
Kondensator 54. An den Widerstand 47 ist über einen Vorwiderstand 55 und einen weiteren
Widerstand 56 nebst Parallelkondensator 57 die Drehspule 58 eines zweiten elektrodynamischen
Meßwerkes angeschlossen, die sich im Felde einer festen Spule 59 bewegt. Die festen
Spulen 53 und 59 sind über einen Widerstand 60 nebst Parallelkondensator 6t an die
Niederspannungswicl;lung62 eines Normalspannungswandlers 63 angeschlossen, dessen
Hochspannungswicklung 64 an der Speisespannung U der Brückenschaltung liegt.
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Mit den Drehspulen 52 und 58 sind die Drehspulen 65 bzw. 66 von zwei
elektrodynamischen Richtmeßwerken mechanisch gekuppelt, wobei sie sich in dem Felde
von festen Spulen 67 bzw. 68 bewegen, die in Reihenschaltung an die Ausgangsklemmen
69 des Verstärkers 49 angeschlossen sind. Die Drehspulen 65 und 66 der Richtmeßwerke
werden über Vorwiderstände 70 bzw. 7I mit zwei in der Phase um 900 verschobenen
Spannungen aus einem an das Netz I angeschlossenen Phasenregler 30 gespeist.
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Der mittels der Anschlußklemmen 23 von dem Netz 1 gespeiste Verstärker
49 enthält eine eine Exponentialkennlinie aufweisende Verstärkerröhre, deren Vorspannung
gemäß
der Erfindung durch einen zwei Hilfsklemmen 72 zuzuführenden
Hilfsstrom beeinflußt werden kann, der aus einer Gleichrichteranordnung 73 entnommen
wird, die über einen Vorwiderstand 73' an die Primärspannung U1 angeschlossen ist.
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Durch die beschriebene Anordnung wird in an sich bekannter Weise
die Diagonalspannung UK der Brückenschaltung selbsttätig in zwei an den Widerständen
46 und 47 wirksame Spannungskomponenten derart zerlegt, daß die Ausschlagswinkel
α1 und a2 der Drehspulen 52 bzw. 58 dem Verlustfaktor bzw. der Kapazität des
Meßobjektes entsprechen.
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Wenn nun dadurch Verschieben des Abgriffkontaktes 4 die Primärspannung
U1 und ebenso die an dem Meßobjekt wirksame Sekundärspannung U geändert wird, so
steigt mit zunehmender Primärspannung U1 auch die Ausgangsspannung der Gleidrichteranordnung
73. Damit wird die Vorspannung der in dem Verstärker 49 angeordneten Exponentialröhre
gesteigert, was in an sich bekannter Weise eine Abnahme des Verstärkungsfaktors
bewirkt. Infolgedessen nimmt auch die Ausgangsstromstärke des Verstärkers und damit
die Feldstärke in den Spulen 67 und 68 der als Nullmotoren wirkenden Richtmeßwerke
ab, so daß die Einstellgeschwindigkeit der Meßwerk entsprechend verringert wird.
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Auch hier kann die Bemessung so gewählt werden, daß bei beliebigen
Werten der Prüfspannung Ua die Drehspulen sich schwingungsfrei einstellen.
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Die in Fig. 3 dargestellte Widerstandsmeßeinrichtung ist an eine
Gleichstromquelle 74 angeschlossen und besteht aus einer Brückenschaltung, die in
einem Brückenzweige einen zu untersuchenden stromabhängigen Widerstand 75 und in
einem benachbarten Brückenzweige einen Vergleichswiderstand 76 enthält. Die beiden
anderen Brückenzweige sind durch die beiden Teile eines durch einen verschiebbaren
Abgriffkontakt 77 unterteilten Schleifdrahtes 78 gegeben. Um die Abhängigkeit des
Widerstandes 75 von der Betriebsspannung U zu untersuchen, ist die Brückenschaltung
an einen durch einen verschiebbaren Abgriffkontakt 79 einstellbaren Teil eines von
der Gleichstromquelle 74 gespeisten Widerstandes 80 angeschlossen.
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Als Nullmotor zum Einstellen des Abgriffkontaktes /7 dient ein Drehspulmeßwerk,
das in der Zeichnung nur durch eine Drehspule 81 angedeutet ist. Diese wird von
einem magnetischen Verstärker gespeist, der aus einem Wedselstromnetz 82 erregt
ist. Zu diesem Zweck ist an das Netz 82 die Primärwicklung S3 eines Transformators
angeschlossen, der mit zwei Sekundärwicklungen 84 und 85 versehen ist. Die Wicklung
84 speist über eine Gleichrichteranordnung 86 die Erregerwicklungen 87 und 88 zweier
Eisenkerne 89 bzw.
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90, die außerdem je eine Steuerwicklung 91 bzw. 92 und je eine Zusatzwicklnng
93 bzw.
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94 tragen. In ähnlicher Weise speist die Wicklung g5 über eine Gleichrichteranordnun
95 die Erregerwicklungen 96 und 9 zweier Eisenkerne 98 bzw. 99, die je eine Steuerwicklung
100 bzw. IOI und je eine Zusatzwicklung 102 bzw. 103 tragen.
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Die Steuerwicklungen 9 92. IOO und 101 sind in Reihenschaltung an
die SIeßdiagonale der Brückenschaltung angeschlossen. Die Gleichricbteranordnungen
86 und 95 sind in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise gleichstromseitig in
Reihenschaltung miteüander verbunden. Dabei sind die Zusatzwicklungen 93, 9ß, 102
und 103 in Reihe mit der Drehspule 8I in einer Stromdifferenzschaltung an die Gleichrichteranordnungen
86 und 95 angeschlossen. Außerdem ist eine von dem Wechselstroiunetz 82 gespeiste
Hilfs-Gleichrichteranordnung 104 gleichstromseitig über Widerstände 105 und 106
so angeschlossen. daß die Steuerwicklungen 91 und 92 von der Summe und die Steuerwicklungen
91 und IOI von der Differenz der betreffende Gleichströme durchflossen werden.
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Parallel zu der. Reihenschaltung der Zusatzwicklungen 93, 94, 102
und 103 liegt nun gemäß der Erfindung ein Heißleiter I07 der von einem Strom J"
in einer Wicklung 108 geheizt wird, die über einen Vorwiderstand 109 an die Spannung
U angeschlossen ist.
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Wenn der Betrag des Widerstandes 75 z. B. ansteigt, so nimmt die
Stromstärke in den Steuerwicklungen 91 und 92 entsprechend ab Dadurch sinkt auch
die Wechselstromstärke in den Erregerwicklungen 87 und 88, wodurch der Abgleich
der von den beiden Sekundärwicklungen 84 und 85 gespeisten Wechselstromdifferenzschaltung
gestört wird.
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Infolgedessen fließt in dem Ausgleichzweig der Gleichrichteranordnungen
86 und 95 ein Gleichstrom, der die Zusatzwicklungen 93, 94, I02 und 103 sowie die
Drehspule 8 l durchfließt. Die Zusatzwicklungen sind nun so geschaltet, daß die
Vormagnetisierung der Eisenkerne 89 und 90 zunimmt, während die Vormagnetisierung
der Eisenkerne 98 und 99 abnimmt. Dadurch entsteht eine magnetische Rückkopplung,
die zu einer wesentlichen Steigerung des Verstärkungsfaktors führt.
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Da nun der Heißleiter 107 im Nebenschluß zu den Zusatzwicklungen
93, 94, 102 und 103 liegt, wird ein um so größerer Betrag des in dem Abgleichzweige
der Stromkompensationsschaltung fließenden Gleichstromes an den Zusatzwicklungen
vorbeigeleitet, je ge ringer der Widerstand des Heißleiters wird.
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Wenn nun durch Verschieben des Abgriffkontaktes
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die Betriebsspannung U gesteigert wird, so steigt auch die Heizstromstärke 1" in
der Wicklung Io5, so daß sich der Widerstand des Heißleiters 107 vermindert. Dadurch
sinkt die Stromstärke in den Zusatzwicklungen 93, 94, 102 und 103, wodurch die Rückkopplung
vermindert wird und die die Drehspule 8I durchfließende Stromstärke geringer wird,
so daß sich die Einstellgeschwindigkeit vermindert.
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P.\ TEN-TANSPRÜCIIE: I. Anordnung zum Verbessern der Einstellung
des von einem Nullmotor gesteuerten Abgleichgliedes bei Kompensationsmeßeinrichtungen
mit selbsttätigem Abgleich, bei denen die am Meßobjekt wirksame Stromstärke oder
Spannung in weiten Grenzen regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit steigender
Stromstärke oder Spannung am Meßobjekt der Nullmotor zwangsläufig im Sinne einer
Verminderung der Einstellgeschwindigkeit beeinflußt wird.
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2. Anordnung nach AnspruchI, gekennzeidmet durch eine von der am
Meßobjekt wirksamen Stromstärke oder Spannung abhängige Bremsvorrichtung.