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Elektronischer Wirkleistungsmess er mit Aussteuerungskontrolle Die
Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Wirkleistungsmesser, der aus zwei
Elektronenröhren in Brückenschaltung besteht, wobei dem Steuergitter der einen Röhre
die Summe aus einer dem Strom des Strompfades proportionalen Spannung und der Spannung
des Spannungspfades oder einem Teil derselben zugeführt wird und dem Steuergitter
der anderen Röhre die Differenz dieser beiden Spannungskomponenten. Die Erfindung
besteht darin, daß eine Aussteuerungskontrolle vorgesehen ist, die dadurch bewerkstelligt
wird, daß das Steuergitter derjenigen Röhre, der die Differenz der beiden vorerwähnten
Spannungskomponenten zugeführt wird, durch eine Schaltvorrichtung wechselspannungsmäßig
mit dem Massepotential verbunden werden kann, wodurch dann das zur Anzeige der Wirkleistung
ohnehin vorhandene Meßinstrument die Funktion der Aussteuerungsanzeige übernimmt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Skala des Meßinstrumentes mit Marken
versehen, aus denen der bei der jeweiligen Aussteuerung etwa zu erwartende Meßfehler
der Leistungsanzeige hervorgeht.
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Elektronische Wirkleistungsmesser unter Verwendung von Elektronenröhren
in Brückenschaltung sind in vielen Varianten bekannt. In Abb. 1 ist ein besonders
einfaches und übersichtliches Beispiel davon dargestellt. Es werden die beiden Elektronenröhren
1 und 2 inBrückenschaltung dazu verwendet, die von einemGenerator 3 an den Verbraucher
4 abgegebene Wirkleistung zu messen. Zur Bildung der den Elektronenröhren zuzuführenden
Spannungskomponenten sind in Serie mit dem Strompfad die beiden Widerstände 5 und
6 angeordnet, während im Spannungspfad, zwischen den Serienwiderständen 5 und 6,
ein Spannungsteiler angeordnet ist, der aus den Widerständen7 und 8 besteht. Durch
diese Anordnung der Widerstünde 5 bis 8 ergibt sich, daß der am Widerstand 7 abfallende
Teil der Spannung des Spannungspfades den Steuergittern beider Röhren in gleicher
Polarität zugeführt wird, während der durch den Strom des Strompfades bedingte Spannungsabfall
des Widerstandes 5 am Gitter der Röhre 1 in entgegengesetzter Polarität erscheint
wie der Spannungsabfall des Wider standes 6 am Gitter der Röhre 2. Folglich tritt
am Gitter der Röhre 1 stets die Summe dieser beiden Komponenten auf, während am
Gitter der Röhre 2 stets deren Differenz erscheint.
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In die Anodenzuleitungen der Röhren 1 bzw. 2 sind die Anodenwiderstände
9 bzw. 10 eingefügt. Die Anoden beider Röhren sind durch das Meßinstrument 11 miteinander
verbunden. Dieses Instrument zeigt nur die Differenz der Anodenströme beider Röhren
an.
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In Abb. 1 sind nur die zur Erläuterung des Meßprinzips notwendigen
Einzelteile enthalten. Insbeson-
dere sind die zur Erzeugung der für die Röhren notwendigen
Gittervorspannung dienenden Einzelteile weggelassen sowie etwaige Einstellorgane
zum Brükken-Nullabgleich.
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Für eine einwandfreie Wirkleistungsanzeige ist es von ausschlaggebender
Bedeutung, daß die Röhren nur im quadratischen Kennlinienbereich ausgesteuert werden,
denn nur dann wird die reine Wirkleistung unabhängig vom Leistungsfaktor, d. h.
unabhängig von der gegebenenfalls zusätzlich noch umgesetzten Blindleistung angezeigt.
Da bei den Elektronenröhren der Gitterspannungsbereich, in dem die Kennlinie ausreichend
genau quadratisch verläuft, nur einen mehr oder weniger geringen Teil der Kennlinie
ausmacht, ist eine Aussteuerungskontrplle sehr erwünscht, damit nicht durch Uberschreiten
des quadratischen Bereiches Meß fehler auftreten. Übersteuerungsgefahr besteht vor
allem bei Messungen mit kleinem Leistungsfaktor, weil dann bei geringen Wirkleistungen
sehr hohe Spannungen und Ströme auftreten können.
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Aber auch bei reinem Wirkleistungsumsatz kann Übersteuerung auftreten,
nämlich dann, wenn der Verbraucherwiderstand extrem niedrig oder extrem hoch ist:
im ersteren Falle können nämlich die Röhren, bevor der Vollausschlag des Meßinstrumentes
erreicht ist, allein vom Strompfad her übersteuert werden, während im zweiten Fall
eine Übersteuerung allein vom Spannungsfeld her auftreten kann.
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Die Rrfindung, die im folgenden beschrieben wird, geht von der Tatsache
aus, daß die Röhre des Wirkleistungsmessers, der die Summe der beiden Spannungskomponenten
zugeführt wird, also die Röhrel nach Abb. 1, am leichtesten übersteuert wird, und
daß es deshalb sinnvoll ist, diese Röhre selbst zur Aussteuerungskontrolle heranzuziehen.
Gemäß der Erfindung, die durch Abb. 2 als Beispiel erläutert wird,
geschieht
dies in einfachster Weise dadurch, daß das Gitter der Röhre 2 durch die Schaltvorrichtung
12 wechselspannungsmäßig mit dem Massepotential verbunden wird. Nun bildet die Schaltung
nämlich ein Röhrenvoltmeter, das die Summenspannung am Gitter der Röhre 1, die sich
übrigens durch die Umschaltung in keiner Weise ändert, mißt. Es ist nun möglich,
das Instrument 11 mit einer Marke zu versehen, die die Grenze des quadratischen
Kennlinienbereiches anzeigt. Wird beispielsweise die Schaltvorrichtung 12 als Taste
ausgebildet, so kann vor jeder Leistungsablesung durch Drücken der Taste ohne weiteres
festgestellt werden, ob die elektrischen Verhältnisse im Meßkreis eine Leistungsmessung
mit der betreffenden Wirkleistungsmesser-Auslegung gestatten.
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Es ist übrigens nicht notwendig, das Gitter der Röhre2 galvanisch
direkt mit dem Massepotential zu verbinden. Diese Verbindung braucht nur für die
Wechselspannung zu bestehen, damit die Röhre 2 während der Äussteuerungskontrolle
nicht gesteuert wird.
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Das Netzwerk zur Abnahme der dem Strom und der Spannung im Meßkreis
proportionalen Spannungskomponenten, das bei dem in den Abbildungen dargestellten
einfachsten Fall aus den Widerständen 5 bis 8 besteht, kann auch bei Anwendung der
Erfindung nach allen bekannten Arten abgewandelt sein. So können z. B. Ubertragerkopplung
und/oder kapazitive Spannungsteilung angewendet werden. Auch ist die Anwendung der
Erfindung nicht auf Schaltungen mit Eingitterröhren beschränkt. Eine Weiterbildung
der Erfindung geht von der Tatsache aus, daß die Grenze des quadratischen Aussteuerungsbereiches
nicht eindeutig festzulegen ist, weil die Kennlinie allmählich von der quadratischen
Form abweicht. Das äußert sich so, daß mit zunehmender Übersteuerung ein zunehmender
Anzeigefehler auftritt. Die Grenze für die maximale Aussteuerung hängt also von
den Ansprüchen an die Meßgenauigkeit ab. Diese Tatsache ermöglicht es, wenn das
Meßproblem eine geringere Genauigkeit zuläßt, weiter auszusteuern, und damit gegebenenfalls
eine Messung noch unter elektrischen Verhältnissen des Meßkreises vorzunehmen, die
bei hohen Genauigkeitsansprüchen nicht mehr möglich wäre. Gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung wird
das Anzeigeinstrument 11 mit mehreren Marken oder einer ganzen
Skala ausgestattet, die angibt, wie groß der Aussteuerungsbereich je nach der verlangten
Genauigkeit sein darf. Wenn auch der bei Uberschreitung des quadratischen Kennlinienbereiches
auftretende Fehler von der Kurvenform des Stromes und der Spannung sowie vom Leistungsfaktor
abhängt, so ergibt sich dennoch in der Praxis bei nicht allzu großer Übersteuerung
eine brauchbare Übersicht über die zu erwartenden Meßfehler, soweit diese von der
Ubersteuerung herrühren.
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Der Vorteil der Erfindung liegt also darin, daß bei elektronischen
Wirkleistungsmessern eine Aussteuerungskontrolle mit geringstem technischem Aufwand
ermöglicht wird, die es darüber hinaus noch gestattet, die bei der Leistungsmessung
unter den jeweiligen Bedingungen zu erwartenden Meßfehler in etwa abzuschätzen.
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PATENTANSPROCHE: 1. Elektronischer Wirkleistungsmesser unter Verwendung
von zwei Elektronenröhren in Brückenschaltung, wobei dem Steuergitter der einen
Röhre die Summe und dem Steuergitter der anderen Röhre die Differenz aus einer dem
Strom des Strompfades proportionalen Spannung und der Spannung des Spannungspfades
oder einem Teil derselben zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter
der Röhre (2), der die Differenz der beiden Spannungskomponenten zugeführt wird,
mit Hilfe einer Schaltvorrichtung (12) zwecks Kontrolle der Aussteuerung der anderen
Röhre (1) wechselspannungsmäßig mit dem Massepotential verbunden werden kann, wobei
zur Ablesung der Aussteuerung das zur Leistungsmessung ohnehin vorhandene Meßinstrument
(11) verwendet wird.