DE895032C

DE895032C - Device for keeping the product of current and voltage constant, especially for calibrating wattmetric measuring devices, relays or the like.

Info

Publication number: DE895032C
Application number: DES16062D
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dr Merz; Manfred Dr Schleicher
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1941-01-09
Filing date: 1941-01-09
Publication date: 1953-10-29

Description

Vorrichtung zum Konstanthalten des Produktes aus Strom und Spannung, insbesondere für die Eichung wattmetrischer Meßgeräte, Relais od. dgl, Es ist bekannt, daß bei der Eichung von Lelistungsmessern, Zählern u. dgl. wattmetrischer Geräte die Hilfsspannung sehr genau konstant gehalten werden muß. Diese Aufgabe wird gewöhnlich dadurch gelöst, daß mittels besonderer Regler der Erregerstrom der die Eichgrößen liefernden Generatoren so beeinflußt wird, daß die entnommene Spannung möglichst konstant bleibt. Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß verhältnismäßig große Leistungen dann auf gewendet werden müssen, wenn aus demselben Eichgenerator nicht nur der Spannungspfad, sondern auch die Strompfade der zu eichenden Geräte gespeist werden müssen. Außerdem ist es immer erforderlich, die Eichleistungen durch besonders genaue wattmetrische Meßgeräte zu überwachen und einzeustellen. Da ferner bei allen diesen Methoden die Spannung konstant gehalten wird, ist die gesamte Anordnung dann immer noch abhängig von Temperatureinflüssen, die sich in den Schalt- und Regeleinrichtungen gelten machen.Device to keep the product of current and voltage constant, especially for the calibration of wattmetric measuring devices, relays or the like, It is known, that in the calibration of power meters, counters and similar wattmetric devices the auxiliary voltage must be kept constant very precisely. This task becomes ordinary solved in that the excitation current of the calibration variables by means of a special controller supplying generators is influenced so that the drawn voltage is as possible remains constant. However, this has the disadvantage that relatively large Services then have to be used if not from the same calibration generator only the voltage path, but also the current paths of the devices to be calibrated Need to become. In addition, it is always necessary to carry out the calibration services through special monitor and adjust accurate wattmetric measuring devices. Since also with all With these methods the voltage is kept constant, the entire arrangement is then still dependent on temperature influences in the switching and control devices apply.

Gemäß der Erfidnung werden alle diese Nachteile mit Hilfe einer Vorrichtung vermieden, deren Merkmal in einer vorzugsweise lichtelektrischen Regelung des Stromes oder der Spannung in Abhängigkeit vom Ausschlag eines Wattmeters besteht, das von dem konstant zu haltenden Strom und der Spannung beaufschlagt wird und dessen Drehmoment durch ein zusätzliches wählbares aber konstantes Gegendrehmoment kompensiert wird. According to the invention, all of these drawbacks are overcome with the aid of a device avoided, their feature in a preferably photoelectric control of the current or the voltage as a function of the deflection of a wattmeter, which is from the current and voltage to be kept constant and its torque is compensated by an additional selectable but constant counter torque.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei zunächst auf die Fig. I verwiesen. Über die Klemmen I und 2 wird der Eichstrom der hier nicht dar- gestellten Maschine entnommen, während die Kleinmen 3 und 4 zur Abnahme der Spannung dienen. For a more detailed explanation of the invention, reference should first be made to FIG referenced. The calibration current, which is not shown here, is transmitted via terminals I and 2. posed Machine removed, while the small men 3 and 4 are used to decrease the voltage.

Es ist nicht erforderlich, daß beides von ein und derselben Maschine geliefert wird, sondern es können getrennte Maschinen für Strom und Spannung vorgesehen sein. Mit 5 ist das zu zu eichende wattmetrische Gerät bezeichnet dessen Stromwicklung mit 6 und dessen Spannungswicklung mit 7 bezeichnet sind. Außerdem liegt in dem Pfad des Eichstromes die Stromwicklung 8 eines weiteren Wattmeters, dessen Spannungswicklung mit 9 bezeichnet ist. Auf die Darstellung weiterer Einzelheiten dieses Wattmeters ist verzichtet, und es ist lediglich durch eine Achse 10 der drehbare Teil dieses Gerätes angedeutet, an dem ein Spielgel ii befestigt ist. Dieser Spiegel 11 lenkt ein von einer Lichtquelle I2 kommendes Strahlenbündel auf zwei lichtempfindlichen Zellen 13 und 14, die im Gitterkreis einer Elektroenröhre 15 liegen und diese je nach der Stärke des einfallenden Lichtstromes stenern.It is not necessary to have both from the same machine is supplied, but separate machines for current and voltage can be provided be. The wattmetric device to be calibrated is denoted by 5, its current winding with 6 and its voltage winding with 7 are designated. Also lies in that Path of the calibration current is the current winding 8 of another wattmeter, its voltage winding is denoted by 9. On the illustration of further details of this wattmeter is omitted, and it is only through an axis 10 of the rotatable part of this Device indicated on which a Spielgel ii is attached. This mirror 11 directs a beam coming from a light source I2 on two light-sensitive Cells 13 and 14, which are in the grid circle of an electric tube 15 and these each star according to the strength of the incident luminous flux.

Im Anodenkreis der Röhre 15 liegt eine Arbeitswicklung 16, die eine Ankeranordnung 17, I8 betätigt, die auf einen Regler 19 der beispielsweise als Kohledruckregler ausgebildet ist und ebenfalls in dem Strompfad zwischen den Klemmen I und 2 liegt, mechanisch einwirkt. Es sei erwähnt, daß statt des Kohnlederuckreglers mit der Ankeranordnung auch andere an sich bekannte Geräte, z. B.In the anode circle of the tube 15 is a working winding 16, the one Armature arrangement 17, I8 actuated, which on a regulator 19, for example as a coal pressure regulator is designed and is also in the current path between terminals I and 2, acts mechanically. It should be mentioned that instead of the Kohnlederuck regulator with the anchor arrangement also other devices known per se, e.g. B.

Wälzkontakt, Elektrolyt- oder ElektronenröhPenregler, verwendet werden können. Ebensogut kann auch der aus den Fotozellen und der Elektronenröhre 15 gebildete Verstärker durch einen an sich bekannten Bolometerverstärker oder ähnlichen sogenannten mechanischen Verstärker ersetzt werden.Rolling contact, electrolyte or electron tube regulator, can be used can. The one formed from the photocells and the electron tube 15 can also be used just as well Amplifier by what is known as a bolometer amplifier known per se or the like mechanical amplifier to be replaced.

Der drehbare Teil des Wattmeters 8, 9, 10 ist unmittelbar oder über eine Kupplung 20 mit einer Drehspule 21 verbunden, die zwischen zwei Magnetpolen 22 und 23 schwingen kann. Das Ganze ist beispielsweise wie eine gewöhnliches Drehspulsystem eines Meßinstrumentes ausgebildet Die Spule 21 wird von einem - Strom durchflossen, der von einer Batterie 24 geliefert wird und deseen Stärken an dem Widerstand 25 einstellbar sit. Zur genauen Kontrolle der Stärke dieses Stromes dient eine an sich bekannte Kompensationseinrichtung mit einem Kompensationswideratand 26, einem Normalelement 27 und einem Nullinstrument 28. The rotatable part of the wattmeter 8, 9, 10 is immediately or above a clutch 20 connected to a rotating coil 21, which is between two magnetic poles 22 and 23 can swing. The whole thing is like an ordinary moving coil system, for example of a measuring instrument The coil 21 has a current flowing through it, which is supplied by a battery 24 and the strengths of the resistor 25 adjustable sit. A per se is used to precisely control the strength of this current known compensation device with a compensation resistor 26, a normal element 27 and a zero instrument 28.

Die Wirkungsweise des Gerätes ist nun folgende: Es sei zunächst angenommen, daß die Spule 21 keine Richtkraft ausäbt, das heißt, daß sie also stromlos ist. Die Stellung des Spiegels 11 sei so, daß die Fotozelle 13 nut einen geringen Teil des Lichtstrahlenbündels auffängt, dessen Energie im wesentliche die Zelle I4 erregt. Dadurch liegt am Steuergitter der Elektronenröhre 15 eine negative Vorspannung, und der Anodenstrom der Röhre ist stark gedrosselt. Dann ist aber auch die Erregung der Arbeitswichlung 16 nur seher gering, und die von den Ankern I7, 18 auf den Kohledruckregler 19 ausgeübte Kraft ist ebenfalls klein. Der Strom in der Leitung zwischen den Klemmen I und 2 ist dann sehr schwach, so daß also die Stromspulen 6 und 8 auch nur wenig erregt sind und die Geräte sich beinahe in der Nullstellung befinden. Schickt man nun durch die Drehspule 21 einen bestimmten Strom, so wird von dieser der bewegliche Teil des Wattmeters 8, 9, 10 und damit auch der Spiegel II aus der bisherigen Lage herausgelenkt. Die lichtverteilung ändert sich so, daß die Zelle 14 weniger belichtet wird, während die Zelle I3 einen größeren Anteil des Lichtbündels erhält. Die Spannung am Gitter der Röhre 15 wird positiver, der Anodenstrom wird stärker und der Kohledruckregler 19 läßt mehr Strom durch. Dabei fließt auch durch die Stromspule 8 des Regelwattmeters mehr Strom. The mode of operation of the device is now as follows: It is initially assumed that that the coil 21 exerts no straightening force, that is to say that it is de-energized. The position of the mirror 11 is such that the photocell 13 nut only a small part of the light beam whose energy essentially excites cell I4. As a result, there is a negative bias on the control grid of the electron tube 15, and the anode current of the tube is greatly reduced. But then there is also the excitement the Arbeitsswichlung 16 only very small, and that of the armatures I7, 18 on the coal pressure regulator 19 applied force is also small. The current in the line between the terminals I and 2 is then very weak, so that the current coils 6 and 8 also only slightly are energized and the devices are almost in the zero position. Send one If a certain current passes through the moving coil 21, this becomes the moving one Part of the wattmeter 8, 9, 10 and thus also the mirror II from the previous position deflected out. The light distribution changes so that the cell 14 is less exposed while the cell I3 receives a larger proportion of the light beam. The voltage on the grid of the tube 15 becomes more positive, the anode current becomes stronger and the carbon pressure regulator 19 lets more current through. It also flows through the current coil 8 of the standard wattmeter more electricity.

Nun stellt sich der bewegliche Teil dieses Wattmeters so ein, daß sein Drehmoment gerade dem Gegendrehmoment, das die Spule 21 erzeugt, gleich ist. An dem zu reichenden Gerät 5 kann eine Marke eingezeichnet werden, die iner bestimmten Leistung entspricht, die beispielsweise an dem Kompensationswiderstand 26 oder an dem Zeiger des Drehspulsystems abzulesen list. Now the moving part of this wattmeter adjusts itself so that its torque is just equal to the counter torque that the spool 21 generates. On the device 5 to be reached, a mark can be drawn which defines it Power corresponds, for example, to the compensation resistor 26 or to read from the pointer of the moving coil system list.

Tritt während der Messung nun etwa zwischen den Klemmen 3 und 4 eine Spannungsschwankung auf, so wird sie in der Spule 9 des Regelwattmeters wirksam, und der Spiegel II wird in bestimmter Weise verstellt. Dadurch wird aber auch der Kohledruckregler 19 auf dem Umweg über die Fotozellen und die Elektronenröhre beeinflußt, und zwar so, daß das Produkt aus Strom und Spannung unveränderlich bleibt. Für die Eintragung weiterer Eichpunkte auf dem Gerät 5 ist lediglich die Änderung des die Spule 21 durchfließenden Stromes erforderlich, da das Regelwattmeter 8, 9, 10 die übrigen Einstellungen selbsttätig besorgt. If during the measurement there is a between terminals 3 and 4 If the voltage fluctuates, it becomes effective in the coil 9 of the standard wattmeter, and the mirror II is adjusted in a certain way. But this also makes the Carbon pressure regulator 19 influenced by way of the photocells and the electron tube, in such a way that the product of current and voltage remains unchangeable. For the Entry of further calibration points on the device 5 is only the change of the Coil 21 flowing current required, as the regular wattmeter 8, 9, 10 the other settings automatically taken care of.

In Fig. 2 ist eine etwas abgeänderte Vorrichtung dargestellt, bei der jedoch die bereits in der Fig. I beschriebenen Einzelheiten mit denselben Blezugszeichen versehen sind. Andersartig ist bei dieser Einrichtung zunächst die Art der Stromregelung, insofern nämlih, als nicht unmittelbar der Eichstrom geregelt wird, sondern eine Beeinflussung der Erregung der den Eichstrom liefernden Maschinezg mit Hilfe eines z. B. aus drei Elektronenröhren bestehenden Röhrenreglers 30 erfolgt. Die Stete rung des Röhrenreglers, dessen Röhren parallel geschaltet sind, geschieht durch den Spannungsabfall an dem Andodenwiderstand 31 der Röhre 15, der gleichzeitig im Gitterkreis des Röhrenreglers liegt. In Fig. 2 a somewhat modified device is shown at However, the details already described in Fig. I with the same reference numerals are provided. In this device, the type of current control is different, to the extent that the calibration current is not regulated directly, but one Influencing the excitation of the machine train delivering the calibration current with the aid of a z. B. tube regulator 30 consisting of three electron tubes takes place. The steady one tion of the tube regulator, whose tubes are connected in parallel, happens through the voltage drop across the andode resistor 31 of the tube 15, which is simultaneously im Grid circle of the tube regulator lies.

Es sei noch erwähnt, daß zur Lieferung der Eichspannung ein weiterer Generator 32 dient, der mit dem Stromgenerator 29 von einer gemeinsamen Maschine 33 angetrieben wird. Ebenfalls andersartig ist die Art der Erzeugung des Gegendrehmomentes durch die Spule 21. Im Anodenkreis einer Elektronenröhre 34 liegt ein Widerstand 35, der gleichzeitig in den Stromkreis eines Normalelementes 36 geschaltet ist und mit einem veränderbaren Abgriff 37 versehen ist. Das Normalelement ist gegen den Röhrenstrom durch Kondensatoren 38 und eine Drossel 39 geschützt. Außerdem liegt in dem Stromkreis des Normalelementes 36 ein Drehspulinstrument 40, dessen bewegliche Spule mit einem Spiegel 4I versehen ist, der das Lichtstrahlenbündel der Lichtquelle 42 auf die beiden im Gitterkreis der Röhre 34 liegenden Fotozellen 43 und 44 lenkt. It should also be mentioned that another Generator 32 is used with the power generator 29 from a common machine 33 is driven. The way in which the counter-torque is generated is also different through the coil 21. In the anode circuit of an electron tube 34 there is a resistor 35, which is simultaneously connected to the circuit of a normal element 36 and is provided with a variable tap 37. The normal element is against the Tube current protected by capacitors 38 and a choke 39. Also lies in the circuit of the normal element 36, a moving coil instrument 40, whose movable Coil is provided with a mirror 4I, which the light beam of the light source 42 on the two in the grid circle the tube 34 lying photocells 43 and 44 steers.

Diese Anordnung stellt einen selhsttätigen Kompensator dar, der ledilgllich der Einstellung des regelbaren Kontaktes 37 bedarf. Der den Widerstand 35 durchfließende Anodenstrom ist nämlich abhängig von der Spannung des Gitters der Röhre 34. Diese Spannung wird aber gesteuert durch die Fotozellen 43 und, die ihrerseits in Abhängigkeit von der Stellung des Spiegels 41 und damit von der Einstellung des Drehspulinstrumentes 40 arbeiten, Stellt man nun den beweglichen Kontakt 37 auf eine bestimmten Punkt des Widerstandes 35, so fließt durch das Instrument 40 ein bestimmter Strom, der Spiegel dreht sich in eine entsprechende Stellung, und über die Fotozellensteuerung wird ein solcher Anodenstrom in der Röhre 34 erzeugt, daß er gerade den mit Hilfe des Normalelementes 36 erzeugten Spannungsabfall am Widerstand 35 kompensiert. Der Widerstand 35 bzw. der veränderbare Kontakt 37 kann daher unmittelbar in Leistungsenheiten geeicht sein, so daß die Eichung des Instrumentes 5 außerordentlich einfach wird.This arrangement represents an automatic compensator, the only the setting of the controllable contact 37 is required. The one flowing through the resistor 35 This is because the anode current is dependent on the voltage of the grid of the tube 34. This The voltage is controlled by the photocells 43 and, which in turn are dependent on the position of the mirror 41 and thus on the setting of the moving-coil instrument 40 work, one now sets the movable contact 37 to a certain point of the resistor 35, a certain current flows through the instrument 40, the Mirror rotates into a corresponding position, and via the photocell control such an anode current is generated in the tube 34 that it just the with the help of the normal element 36 generated voltage drop across the resistor 35 is compensated. Of the Resistor 35 or the changeable contact 37 can therefore be implemented directly in power units be calibrated, so that the calibration of the instrument 5 is extremely easy.

Die Beseitigung von Abweichungen des Leistungswertes durch Spannungsschwankungen der Maschine 32 erfolgt auch hier in derselben Weise, wie es bereits für die Fig. I beschrieben worden ist Schließlich ist in Fig. 3 eine Anordnung dargestellt, die ganz ähnlich der Fig. 1 ist. Auch hier sind für die Teile gleicher Bedeutung und gelicher Wirkung dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet.The elimination of deviations in the power value due to voltage fluctuations of the machine 32 is carried out here in the same way as has already been done for FIG. Finally, FIG. 3 shows an arrangement which is very similar to FIG. Here, too, have the same meaning for the parts and The same reference numerals as in FIG. 1 are used for the same effect.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 stellt gegenüber der nach Fig. 1 eine gewisse Vereinfachung dar, in dem nämlich auf das Drehspulsystem und die Kompensationseinrichtung verzichtet ist. Statt dessen ist das Regelwattmeter 8, 9, 10 nach Art eines Torsionsgalvanometers ausgebildet, was durch die Torsionsfeder 45 angedeutet ist. Als Gegendrehmoment dient also in diesem Falle die Kraft der Torsionsfeder 45. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist an Hand der Beschreibung der Fig. I leicht einzusehen. The device according to FIG. 3 represents a compared to that according to FIG certain simplification, namely on the moving coil system and the compensation device is waived. Instead, the standard wattmeter 8, 9, 10 is like a torsion galvanometer formed, which is indicated by the torsion spring 45. As a counter torque So in this case the force of the torsion spring 45 is used. The mode of action of this The device can easily be seen from the description of FIG.

Nimmt man an, daß die Feder 45 nicht gespannt sei und daß der Spiegel 11 wieder so ein gestellt ist, daß die Fotozelle 14 stark und die Zelle 13 schwach belichtet wird, so ist auch hier wieder der Anodenstrom durch die Spule ! I6 stark unterdrückt, das heißt durch die Spulen 6 und 8 fließt praktisch kein Strom. Wird jetzt der Torsionsknopf gedreht und damit die Feder 45 gespannt, so dreht sich auch der Spiegel II etwas aus seiner ursprünglichen Lage, der Anodenstrom durch die Röhre 15 wird geändert, es fließt ein Strom durch den Kohledruckregler 19, und das Wattmeter 8,9, 10 bewegt sich schließlich in eine solche Lage, daß sein Drehmoment genau der von der Feder 45 erzeugten Gegenkraft entspricht. Die Skala 46, auf der der Zeiger 47 des Torsiornsinstrumentes spielt, kann auch hier wieder in Leistungseinheiten geeicht werden. Diese Art des Regelwattmeters kann man als statische Anordnung bezeichneu, während das mit der Drelispule 21 gekuppelte oder verbundene Wattmeter eine astatische Einrichtung darstellt. Assume that the spring 45 is not stretched and that the mirror 11 is again set so that the photocell 14 is strong and the cell 13 is weak is exposed, the anode current is again through the coil! I6 strong suppressed, that is, practically no current flows through the coils 6 and 8. Will now the torsion knob is rotated and thus the spring 45 is tensioned, it also rotates the mirror II somewhat out of its original position, the anode current through the tube 15 is changed, a current flows through the carbon pressure regulator 19, and the wattmeter 8,9, 10 finally moves into such a position that its torque is exactly that counterforce generated by the spring 45 corresponds. The scale 46 on which the pointer 47 of the torso instrument can also be used here in power units to be calibrated. This type of standard wattmeter can be called a static arrangement, while the wattmeter coupled or connected to the Drelispule 21 is an astatic one Establishment represents.

Im Rahmen der Erfindung sind nun noch gewisse Abänderungen möglich, ohne von dem Prinzip der selben abzuweichen. Belispielsweisel kann man die Eichspannung ebenfalls durch einen Fotozdlew regler in der beschriebenen Weise konstant halten, indem man über eine Röhrenanordnung, ähnlich wie es in Fig. 2 für den Eichstrom der Fall war, nunmehr den Erregerstrom der Spannungsmaschine steuert. Die Konstanthaltung der Eichleistung kann dann nach einer der beschriebenen Methoden erfolgen. Certain modifications are still possible within the scope of the invention, without deviating from the principle of the same. For example, one can use the calibration voltage also keep constant in the manner described by means of a Fotozdlew regulator, by going over a tube arrangement similar to that in Fig. 2 for the calibration current was the case, now controls the excitation current of the voltage machine. Keeping constant the calibration performance can then be carried out using one of the methods described.

Ebenso kann man natürlich den Regler statt in den Strompfad, wie es bisher beschrieben wurde, auch in den Spannungspfad legen, da es nur darauf ankommt, die Eichleistung konstant zu halten. Likewise, of course, you can use the controller instead of the current path, such as it has been described so far, also put in the voltage path, since it only matters to keep the calibration performance constant.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device depending on the draft Current and voltage, in particular for calibrating wattmetric measuring devices, relays Od. Like., characterized by a preferential photoelectric control of the Current or voltage depending on the deflection of a wattmeter (8, 9, 10), which is acted upon by the current and the voltage, which must be kept constant and its torque through an additional, selectable, but constant counter-torque is compensated.

2. Apparatus according to claim I, characterized in that for generating of the counter-torque is coupled to the wattmenter, preferably by one with the help of a normal element (27) monitored current fed rotary pus system (21, 22, 23) is used.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the power monitoring by hand or automatically with the aid of a compensation circuit known per se takes place and the compensation resistor (26) or its tap with a in power values calibrated scale is provided.

4. Apparatus according to claim I, characterized in that a after Type of a torsion galvanometer designed wattmeter (8, 9, 10) is used, whose torsion spring (45) provides the constant counter-torque.

5. Device according to claims I to, characterized in that that a carbon pressure resistor (19) is used in the current path to regulate its current permeability depending on the output energy a photoelectrically in a manner known per se controlled electron tube circuit (15) is variable.

6. Device according to claims I to 5, characterized in that that the control on constant power through direct field control of the Measuring current or the voltage supplying machines is used.