Ein neuer Kompensationsschnellschreiber für Gleichstrommessungen

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    10-Jul-2016

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<ul><li><p>Avchiv fiir 850 Geyger , E in neuer Kompensat ionsschnel lschre iber . Elektroteclmik. </p><p>Fehlwinkel eingehalten werden kann, dab man aber immer einetl konvergenten Ab- gleieh erh~ilt, wenn diese Fehlwinkel pos i t iv bleiben 1. Der PhaseIlwinkel zwisehen (/)'1 und r d. h. der Kreuzungswinkel der beiden Richtvektoren, soll ann~ihernd 900 betragen. Die Einstellung der Phasen yon I 1 und 12 wird mit einem Drehfeld- Phasenregler oder mit Hilfe besonderer, aus Widerst~inderl, Kapazit~iten und Induk- tivit~iten zusammengesetzter Kunstschaltungen vorgenommen. </p><p>Die besehriebenerI Met3artordnungen wurden mit Niederfrequenz (50 Hz) er- probt und haben sich sehr gut bew~thrt. Es ist ohne weiteres mOglic-~-, such mit hSheren Frequenzen (z. B. 800 Hz) zu arbeiten, werm der RShrenverstfirker ur~d die Wick- lungen der Zfihlermet3werke entsprechend abge~indert werden. </p><p>1 I-I. Po leck , a. a. 0. , S. 495--497. </p><p>Ein neuer Kompensationsschnellschreiber ffir Gleichstrom- messungen. </p><p>Von </p><p>Wilhelm (teyger, Berl in. </p><p>(Mittei lung aus dem Wer I lerwerk iv[ der Siemens &amp; Halske A.G. in S iemensstadt . ) </p><p>(E ingegangen am: 10. September 1935.) </p><p>Inhalt: Es wird ein einfacher Kompensationstinteiisehreiber mit grot3er EinstelIgesehwindigkeit (Einstellzeit etwa 1--2 sec) beschriebeii, der sehr kleine Strom- und Spannungswerte (GrSfJenordnung o,~ mA bzw. 1 mV) naeh der Kompensationsmethode ohne Energieverbrauch zu messen und fort- laufend aufzuzeiehnen gestattet. Das im GMchstromkompensationskreis liegende Drehspulnull- instrument steuert eine stetig regelbare GegeniiiduktivitS~t yon besonderer Bauart (,,Suehspule"), die fiber einen weehselstromgespeisten RShrenverst~trker ein mit einer Sehleifdrahtanordnung und mit der Sehreibvorriehtung mechaniseh gekuppeltes, als Umkehrmotor wirkendes InduktioiiszSohler- met3werk so beeinflut3t, daf3 der Gleichstromkompensatioiiskreis stromlos wird. Da die jeweilige Dreh- gesehwindigkeit tier Ankerscheibe dieses Met3werkes der jeweiligen Abweiehuiig vom Kompensations- zustand proportional ist, 15~uft die Ankerseheibe um so langsamer, je n52aer der voii ihr bewegte Sehleif- kontakt an die Kompensationseillstellung herankommt. Hierdurch ist ein l~berschwingen oder Pendeln der mit dem Sehleifkontakt gekuppelteii Sehreibfeder ausgesehlossen. </p><p>Aufgabe. Mit selbstt~itiger Abgleichung arbeitende Gleichstromkompensationsapparate </p><p>werden, insbesondere bei Temperaturmessungen mit Thermoelementen oder Wider- standsthermometern, als Relaisschreibger~ite 1 in weitem Umfang angewendet und such bei Kompensationsfernme.t3einrichtungen 2 benutzt. Derartige Apparate beruhen darauf, dat3 das im Nullzweig liegende Drehspulgalvanometer tiber eine mechanische oder elektrische Relaiseinrichtung (z. B. Fallbfigelmechanismus, Maximal- uild Minimal- kontakte oder Photozellen) mit einem Umkehrmotor oder Umkehrgetriebe eine zur Herbeiftihrung des Kompensationszustandes dienende Schleifdrahtanordrmng so be- einflufit, dab der Nullzweig stromlos wird. Die bekannten Ausftihrungsformen der </p><p>Vgl. z. t3. G. Ke inath , E lektr ische Temperaturmel3gerXte, S. 208--212. Mt inchen: R. Oldenbourg 1923. -- S iemens-Kompensograph. Arch. techn. Mess. J 034- -2 ( Januar 1933). - p. A. Borden u. 1V[. F. Behar , Recording Electr ical Ins t ruments (Relay Types). Ins t ruments P i t tsb. Pa. ]3d. 8 (1935) Nr. 1 u. 2 S. 7 - -14 u. 34--44. </p><p>Vgl. z. ~B. M. Sch le icher , Die elektr ische Fernf iberwachung und Fernbed ienung Stir S tarks t romanlagen und Kraf tbetr iebe, S. 36--38. Ber l in: Ju l ius Spr inger i932. -- W. StX b - le in , Die Technik der Fernwirkanlagen, S. 20--30. Mf inchen: R. Oldenbourg 1934. </p></li><li><p>XXIX. Band, I935. Geyger, Ein neuer Kompensationsschnells.hreiber. 851 </p><p>mit solchen Hilfsmitteln versehenen Kompensationstintenschreiber haben infolge der aus ihrem Meg- bzw. Konstruktionsprinzip (sog. Nachlaufsteuerung) sich ergebenden Eigenschaften (z. B. schrittweise Einstellung bei Fallbiigelinstrumenten) eine geringe Einstellgeschwindigkeit; die Einstellzeit betr~gt im allgemeinen etwa 15--30 sec, ist also ungefiihr 10--20real so grofi wie bei den gew6hnliehen Ausschlaginstrumenten. </p><p>Neuerdings wird nun oft (z. B. bei Messungen mit Photozellen oder Strahlungs- pyrometern) die Aufgabe gestellt, die Einstellgeschwindigkeit der den Kompensations- tintenschreiber bet~itigenden Nachlaufsteuerung so grofi zu machen, dab die Einstell- zeit h0ehstens etwa 2 see betr~tgt, wobei ein LIberschwingen oder Pendeln der Schreib- feder nicht auftreten daft. Diese Aufgabe ist zuerst durch den ,,Speedomax"-Schnell- schreiber 1 der Leeds &amp; Northrup Co., Philadelphia, Pa., gelSst worden, der folgender- mal3en arbeitet: Die zu messende, beispielsweise yon einem Thermoelement erzeugte EMK wird selbstt~ttig kompensiert durch eine stetig regelbare Vergleichspannung, die als Spannungsabfall an einem Sehleifdraht abgegriffen wird, in dem ein unver- finderlieher Hilfsstrom fliefit. In den Nullstromkreis ist (an Stelle des im allgemeinen gebr~iuehlichen Drehspulgalvanometers) ein Kohlemikrophon eingeft~gt, das mittels einer vom Wechselstromnetz elektromagnetisch erregten Membran so beeinfluf3t wird, dab sein Widerstand sich mit der Netzfrequenz periodisch '~tndert. Der bei einer Abweichung vom Kompensationszustand im Nullstromkreis auftretende, dem jeweiligen Unterschied zwischen der zu messenden EMK und der Vergleichsspannung proportionale Ausgleichsstrom, der dutch die periodischen Widerstands~inderungen des Mikrophons mit der Netzfrequenz moduliert wird, durchfliet3t die Prim~irwieklung eines kleinen Transformators, in dessen Sekund~irwicklung somit eine der Wechsel- stromkomponente des Ausgleichstromes entsprechende Wechselspannung induziert wird. Diese Wechselspannung, deren Phasenlage yon der Riehtung des Ausgleich- stromes (Richtung der Abweichung vom Kompensationszustand) abh~ingig ist, wird durch einen RShrenverst~irker verst~irkt und fiber einen Transformator mit in der Mitre angezapfter Sekundfirwicklung den Gittern zweier ThyratronrOhren zugeftihrt, yon denen (je naeh der Richtung der Abweichung yore Kompensationszustand) die eine oder andere den zur Steuerung der Sehleifdrahtanordnung (Einstellung der Ver- gleiehspannung) und der Schreibvorriehtung dienenden HauptschluBmotor mit Vor- oder Riickwfirtsfeldwicklung einschaltet. Ein Uberschwingen der mit groBer Ge- schwindigkeit sich bewegenden Schreibfeder, die durch den trfigheitsbehafteten Hauptschlugumkehrmotor hervorgerufen werden k0nnte, wird dadurch vermieden, dab ein kleiner, mit dem Motor starr gekuppelter Oleiehstromgenerator (Tachometer- dynamo) in den Nullstromkreis eine Hilfs-EMK hineinschickt, die der jeweiligen Drehgeschwindigkeit des Motors proportional ist. GrOfie und Vorzeichen dieser Hilfs- EMK sind so gew~ihlt, dab die Sehreibfeder nicht fiber den Sollwert der Einstellung hinaussehwingt, naehdem sie in etwa 2 see fiber die ganze Schreibfl~iche gelaufen ist. </p><p>Das beschriebene Mefiprinzip ffihrt zu einer ziemlieh komplizierten und verh~iltnis- rn/il3ig kostspieligen Apparatur. Einfacher ist der yon der Westinghouse Elec. &amp; Mfg. Co., Newark, N. J., geschaffene Tintenschreiber mit ROhrenverst/irker (,,Elec- tronic Recorder") ~ gebaut, bei dem die Schreibfeder ohne merkbare Verz6gerung den Ausschlags~inderungen eines empfindlichen Mefiger/ites (z. B. Drehspul-Strom- oder Spannungsmesser) zu folgen vermag, wobei die Einstellzeit bei aperiodischer Dfimpfung etwa 1,3 sec betrfigt. Diese Einriehtung hat aber den Nachteil, dab der zu messende Strom bzw. die zu messende Spannung n a e h d e m A u s s e h 1 a gv e r f a h r e n, also mit einem bestimmten Energieverbrauch gemessen wird, w~ihrend die vorliegende </p><p>1 ,,High-speed recording potentiometer for small D. C. voltages." J. sci. Instrum. Bd. 11 (1934) Nr. 12 S. 400--401. -- Instruments, Pittsb. Pa. 13d. 6 (1933) Nr. 11 S. 211. </p><p>H. L. Bernarde u. L. J. Lunas, A new Electronic Recorder. Eleetr. Engng. Bd. 52 (1933) S. 168--170. -- Instruments, Pittsb. Pa. Bd. 6 (1933) Nr, 5 S. 105. -- Referat Elektro- techn. Z. Bd. 55 (1934) S. 1104. </p></li><li><p>Archiv ffir 852 Geyger, Ein neuer Kompensationsschnellschreiber. Elektrotechnik. </p><p>Aufgabe darin besteht, die Strom- oder Spannungsmessung ohne Energieverbrauch nach der Kompensat ionsmethode durchzuftihren. </p><p>Eine einfache und zweckm~iBige L6sung dieser Aufgabe ergibt sich, wenn man den vom Verfasser ftir die selbsttfitige Abgleichung yon Wechse ls t romkompen- sations- und Brtickenschaltungen entwickelten Kompensationstintenschreiber 1 in Verbindung mit der im folgenden angegebenen Zusatzeinrichtung benutzt, die auf Glei c hs t r omkompensationsmessungen tiberzugehen erm0glicht. </p><p>Beschreibung der Mellanordnung. Der neue Kompensationsschnellschreiber 2 beruht darauf, dab das im Gleichstrom- </p><p>kompensationskreis liegende Drehspulnullinstrument eine stetig regelbare Gegen- induktivitfit steuert, die fiber einen wechselstromgespeisten R0hrenverst~irker ein mit </p><p>1 z </p><p>s D zs~ N ff s fs e </p><p>3 r </p><p>Bild 1. Aufbau der vom Drehspulnull- instrument gesteuerten regel- </p><p>baren Gegeninduktivit/i~c. </p><p>einer Schleifdrahtanordnung und mit der Schreibvorrich- tung mechanisch gekuppeltes, als Umkehrmotor wirken- des Induktionsziihlermefiwerk so beeinftut3t, dab der Gleichstromkompensationskreis stromlos wird. Da die jeweilige Drehgeschwindigkeit der Ankerscheibe dieses MeBwerkes der jeweiligen Abweichung vom Kompen- sationszustand proportional ist, l~iuft die Ankerscheibe mn so Iangsamer, je nfiher der yon ihr bewegte Schleif- kontakt an die Kompensationseinstellung herankommt. Hierdurch ist ein 121berschwingen oder Pendeln der mit dem Schleifkontakt gekuppelten Schreibfeder ausgeschlossen. </p><p>Bild 1 zeigt den Aufbau der regelbaren Gegeninduk- tivit~it, deren Prim~irspulen S~ und S~' yon einem Wechselstrom Is (z. B. 50 Hz) durchflossen werden, der in der gemeinsamen Sekundiirspule S 2 eine EMK (Es) induziert. Die GrOBe dieser EMK ist yon der Sthrke des Stromes Is, yon der Kr, eisfrequenz mund yon der Gegen- induktivit~it M zwischen S'1, S' 1' und $2, d.h. yon der Lage der kleinen, aus dtinnstem Kupferdraht gewicke!ten Flachspule S~ (Gewicht etwa 20 rag) abh~ingig (Es = Is .e) 'M) , die fiber einen Hebelarm H mit der Dreh- spule D des im Gleichstromkompensationskreis liegenden </p><p>Drehspulnullinstrumentes verbunden ist. Die einzelnen Spulen sind nach Bild 1 an die Anschlufiklemmen 1 . . .6 angelegt. </p><p>Die Primfirspulen S[ und S" 1' sind so geschaltet, dag die die Luftspalte der beiden lamellierten Eisenkhrper K', K" durchsetzenden magnetischen Fltisse entgegen- gesetz t ger i chtet sind. Stehen Drehspule D und Flachspule S2 in ihrer in Bild 1 gekennzeichneten Mittellage, so heben sich infolge der Symmetrie der Anordnung die Induktionswirkungen der Spulen S t und S' 1' auf S 2 gegenseitig auf; die in S 2 induzierte resultierende EMK ist dann gleich Null. Wird nun S 2 aus der Mittellage nach l inks abgelenkt, so wird die Wirkung yon S~ st~irker und die yon S~' schwticher; umgekehrt wird, wenn S 2 nach rechts abgelenkt wird, die Wirkung yon S t' st~irker und die yon S~ schwlicher. Bei Ablenkung yon D und S 2 aus der Mittellage wird demzufolge in S~ eine EMK induziert, deren Gr6t3e und Richtung yon der St~irke und Richtung der Ablenkung abhfingig ist. Fiir k l ein e Ablenkungswinkel (etwa ~ 5 ~ ergibt sich eine angen~ihert l ine are Beziehung zwischen dem Ablenkungswinkel aus der Mittellage und der dazugeh6rigen EMK. Die in Bild 1 dargestellte Anordnung </p><p>1 W. Geyger , Selbstt~itige Abgle ichung yon komplexen Kompensa~cions- und t3riicken- schal~mngen mi phasenabhi ing igen Nul l -Motoren. Arch. E lekf rotechn. Bd. 29 (1935), S. 8t0-848. </p><p>DIRP. angemeldetc. </p></li><li><p>XXIX. Band. ~935. Geyger, Ein neuer Kompensationsschnellschreiber. 853 </p><p>hat die Kurzbezeichnung ,,Suchspule" erhalten, weil mit ihr bestimmte Kompen- sationszust~inde aufgesucht werden und weil die Flachspule S 2 durch die Wirkung der mit ihr zusammenarbeitenden Nachlaufsteuerung selbstt~itig diejenige Einstellung aufsucht, bei der der gewiinschte Kompensationszustand eintritt. </p><p>In Bild 2 ist als erstes Anwendungsbe isp ie l das Prinzip eines zur Messung kleiner Spannungen (Spannung U 1 des Thermoelementes Th) dienenden Kompen- sationsschnellschreibers dargestellt. Die zu messende Spannung U 1 wird bier selbst- t~itig kompensiert durch eine an der Br/ickenschal- tung R 1 R2 R3 R~ RrRs ab- genommene Vergleich- </p><p>spannung U~, deren GrSfJe einerseits yon der Ein- stellung des Schleifkon- taktes K am Schleifdraht Rs und andererseits yon dem die Brticke durch- fliefienden Gleichstrom IM abhfingig ist. Dieser Strom mug daher in der iiblichen Weise mit Hilfe des Regulierwiderstandes RM und des Kontroll- </p><p>l I </p></li><li><p>Archiv fiir 854 Geyger, Ein neuer Kompensationsschnellschreiber. Elektroteehnik. </p><p>von L. Merz und J. S tanek angegebenen ,,Saugschaltung" beruht. Der zu messende, der Drehspule D des Nullgalvanometers N zugeffihrte Gleichstrom I l wird kompensiert durch den die Drehspule D in entgegengesetzter Richtung durchflief3enden Vergleichs- strom f~, der durch die vom Induktionsz~ihlermefiwerk A, B, Su, S gesteuerte Schleifdrahtanordnung RsK selbstt~itig so einreguliert wird, daft der Drehspulstrom Iv = I t - f2 gleich Null wird. Der den Sehleifdraht Rs durchfliefiende Gleichstrom IM mug mit Hilfe des Regulierwiderstandes R~ und des Kontrollinstrumentes M auf den der Eichung entsprechenden Wert eingestellt oder durch einen Spannungsgleich- </p><p>2 ]3ild 3. Schaltung des Kompensationsschnellschreibers zur Nlessung schwacher S%r6me (,, Stromkompensation"). </p><p>halter konstant gehalten werden. Der im hochohmigen Drehspul- vorwiderstand Rv fliet3ende Ver- gleichstrom I S ist gegentiber dem Met?strom I~ sehr klein (I 2 1/100. fM) und infolgedessen dem yore Schleifkontakt K an Rs je- weils wirksam gemachten Teil- widerstand r bzw. dem diesem Teilwiderstand verh~iltnisgleiehen Ausschlagswinkel ~ der mit K gekuppelten Schreibvorrichtung proportional. Bei dieser Met3an- ordnung, die -- im Gegensatz zu </p><p>der Einrichtung nach Bitd 2 -- mit , ,S t romkompensat ion" arbeitet, tritt nach der Abgleichung (fD = I1 - 12 = 0) an der Drehspule D kein Spannungsabfall auf, und somit wird der den Strom I 1 ftihrende Met3kreis durch die Met3ordnung n icht belastet, d.h. die Strommessung erfolgt ver lust los . </p><p>Die in Bild 3 dargestellte Met3einrichtung kann nicht nur far Strommessungen, sondern aueh zur Aufzeichnung jeder anderen Mefigr6fie, die sich in ein ihr verh~iltnis- gleiches mechanisches Drehmoment umformen lfigt, benutzt werden. In diesem Fall wird die vom Strom ]2 durchflossene Drehspule D mit der Achse, auf die das zu messende Drehmoment einwirkt, lest gekuppelt. Wenn dieses gleieh dem vom Strom 12 erzeugten Drehmoment von D ist, so sind Eingangsspannung Es und Aus- gangsstrom f des R6hrenverst~irkers V gleieh Null, und es ist dann der Teilwiderstand r bzw. der Aussehlagswinkel e der Schreibvorrichtung diesem Drehmoment bzw. der ihm entsprechenden Met3gr6fie proportional. Das mit de...</p></li></ul>

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