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Wechselstrommeß gerät mit Trockengleichrichter Meßgeräte mit Trockengleichrichter
und Drehspulmeßwerk weisen ohne eine besondere Ausgleichsschaltung eine große Frequenzabhängigkeit
auf, die sich im allgemeinen darin äußert, daß mit steigender Frequenz die Anzeige
des Meßgerätes zurückgeht. Diese Erscheinung ist durch die Kapazität der Gleichrichter
in Sperrichtung bedingt, wodurch ein immer größer werdender Teil des Meßstromes
am Meßwerk ohne Gleichrichtung vorbeffließt.
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Es sind eine Reihe von Ausgleichsschàltungen bekanntgeworden, die
diesen Fehler beseitigen sollen. So ist es 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 Ohnischena Widerstand geschaltet. In beiden Schaltungen steigt
mit wechselnder Frequenz die Spannung an der Gleichrichterbrücke linear an, wodurch
der kapazitive Verluststrom m gewissen Grenzen ausgeglichen wird, so daß die Anzeige
des Meßgerätes sich in einem gewissen Frequenzbereich nicht ändert. Da hierbei keine
völlige Übereinstimmung in den Frequenzgängen der Kunstschaltung und des Gleichrichters
besteht, treten außerhalb des Bereiches sehr starke Abweichungen auf.
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Man hat versucht, dadurch eine bessere Anpassung zu erzielen, daß
ein Gleichrichter mit gleicher Kennlinie wie die Meßgleichrichter parallel zum Meßwerk
geschaltet
wurde, aber wegen der Inkonstanz der Gleichrichter, die
mit besonderen Maßnahmen ausgeglichen werden muß, entstehen in der Praxis erhebliche
Schwierigkeiten.
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Es sind weiterhin Gleichrichterinstrumeiite bekannt, bei denen durch
Parallelschaltung von Kapazität zum Meßwerk und durch Verwendung von Gleichrichtern
geringer Sapazität (für kleine Ströme und ein hochempfindliches Meßwerk) der Frequenzgang
kompensiert ist. Diese Geräte messen jedoch den Scheitclvert des Stromes und sind
im hohen Maße oberwellenempfindlich.
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Es ist nun andererseits vorgeschlagen worden, bei Widerstandsverstärkern
den Ohmschen Außenwiderstand zur Erzielung einer gleichmäßigen Verstärkung über
einen großen Frequenzbereich so zu bemessen, daß ein Abfall der Frequenzkurve bei
höheren Frequenzen durch eine Widerstandserhöhung infolge der Hautwirkung ausgeglichen
wird und daß zu diesem Widerstand gegebenenfalls ein Ohmscher Widerstand ohne Hautwirkung
parallel geschaltet ist.
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Die Erfindung betrifft ein Wechselstrommeßgerät mit Drehspulmeßwerk
und Trockengleichrichter, das für sehr hohe Frequenzen den Mittelwert der Spannung
und des Stromes mißt und bei dem zur Entzerrung wechselstromseitig parallel zur
Gleichrichterbrücke ein frequenzabhängiger Widerstand angeordnet ist. Erfindungsgemäß
ist dieser Entzerrungswiderstand phasenrein, ohmisch und von solcher Beschaffenheit
und Bemessung, daß sich seine Größe infolge des Stromverdrängungseftektes derart
verändert, daß seine Zunahme mit steigender Frequenz die Abnahme des Gleichrichterwiderstandes
kompensiert.
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Ohmsche Widerstände sind bereits parallel zur Gleichrichterbrücke
von Wechselstrommeßgeräten mit Trockengleichrichtern geschaltet worden. Sie dienen
jedoch zur Temperaturkompensation und sind entsprechend bemessen. Ein Stromverdrängungseffekt
tritt bei ihnen in wesentlichem Umfang nicht auf und ist auch nicht beabsichtigt.
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Die Erfindung, die die Erscheinung ausnutzt, daß der experimentell
ermittelte Frequenzgang der Gleichrichter den gleichen Charakter aufweist wie der
Stromverdrängungseffekt eines Leiters, soll nun an Hand der Abbildungen näher erläutert
werden, von denen Abb. 1 ein Drehspulmeßwerk mit Graetzschaltung ohne Frequenzkompensation,
Abb. 2 den zugehörigen Frequenzgang und Abb. 3 die erfindungsgemäße Anordnung schematisch
darstellen.
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Die einfache Graetzschaltung der Trockengleichrichter mit einem Drehspulmeßwerk
im Brückenzweig gemäß Abb. I ergibt einen Frequenzgang der Anzeige, wie er in Abb.
2 dargestellt ist. In erster Näherung kann für den Aussdilag des Meßwerkes bei konstantem
zugeführtem Strom verschiedener Frequenzen folgender Ausdruck geschrieben weraren:
a = a0 (I - K1 # #²), (I) darin bedeutet aO den Grenzwert des Ausschlages für eine
Frequenz Null, o> die Kreisfrequenz des aufgedrückten Stromes, X, eine vom G]eichrichter
und der Anordnung abhändige Konstante.
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In Abb. 3 ist die Anordnung des erfindtmgsgemäß angewendeten Widerstandes
dargestellt. Sie unterscheidet sich von Abb. I durch die Parallelschaltung eines
rein Ohmschen Widerstandes R zur Gleichrichterbrücke wodurch ein Teil des Meßstromes
J' an der Gleichrichterbrücke vorbeigeführt wird. Der Wert des Widerstandes steigt
mit zunehmender Frequenz infolge des Stromverdrängullgs effektes, so daß ein größerer
Anteil durch die Gleichrichterbrücke fließt. Der Frequenz gang des Widerstandes
läßt sich durch folgende Gleichung darstellen: RH-Rol (I + K2 . µ #²). (II) Darin
bedeutet RH den Widerstand bei der Frequenz w, Gi den Gleichstromwiderstand.
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,u die Permeabilität und K2 eine lSonstante des verwendeten Widerstands
drahtes. Demgegenüber läßt sich bei den eingangs erwähnten bekannten Anordnungen
die Frequenzabhängigkeit der Parallelschaltung durch nachstehende Gleichung darstellen:
RpRo (I+ff3-Oj- (III) Darin bedeutet wiederum Rp den Widerstand bei der Frequenzoo,
R0 den Grenzwert des Widerstandes bei co-o, 1(3 eine Konstante.
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Bei Betraditung der Gleichungen I, II und III wird ersichtlich, daß
mit der erfindungsgemäßen Anordnung eine Isompensa tion für ein wesentlich größeres
Frequenzgebiet erreicht werden kann als bei den bisher bekannten, da die gleiche
Gesetzmäßigkeit vorliegt wie bei dem zu kompensierenden Fehler.
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Als Nebenwiderstand R kann ein Körper, beispielsweise ein Draht aus
normalem Widerstandsmaterial, Verwendung finden. Zu-eckmäßig wird ein Material mit
hoher Permeabili tät benutzt. Wesentlich ist, daß der Widerstand phasenrein ist.
Unter Umständen kann es sich günstig auswirken, wenn der Widerstand R in einen frequenzabhängigen
Ohmschen Teil und einen frequenzunabhängigen Teil aufgeteilt wird. Gegebenenfalls
können einer der Widerstände oder beide einen positiven Widerstandstemperaturkoeffizienten
aufweisen.
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Durch Vorschaltung eines rein Ohmschen frequenzunabhängigen
Widerstandes
zu der erfindungsgemäßen Anordnung kann der Strommesser in einen Spannungsmesser
überführt werden.