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Der erfindungsgemässe Wandler, der keine beweglichen Teile besitzt, ist als Ergänzung zu Universalinstrumenten mit Gleichrichtern und Messbereichen von etwa 1-5 Volt Wechselspannung bei etwa 3 mA oder zu ähnlichen Instrumenten geeignet. Er gestattet auf einfache Weise, durch Überschieben des offenen Eisenkernes über einen Leiter die Stromstärke in diesem unter Voraussetzung einer bestimmten Frequenz zu messen. Infolge der besonderen Bauart des Wandlers ist es innerhalb praktisch genügend weiter Grenzen belanglos, welche Form und Dimension der zu messende Leiter hat, welche Lage er im Luftspalt des Wandlers einnimmt und wie die zum gleichen Stromkreis gehörenden anderen Leitungen (Rückleitungen) verlaufen.
Fig. 1 und 2 zeigen den Wandler in Auf-und Grundriss zum Teil geschnitten, Fig. 3 und 4
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Wirkung des Wandlers beruht darauf, dass der zu messende Wechselstrom in den Eisenteilen, das sind die in Fig. 2 ersichtlichen Platten ? i und P, femer die Kerne Kl, Kg, und K4 mit ihren quadratischen Polschuhen, sowie im umgebenden Luftraum ein Wechselfeld hervorruft, das, weil es zum grössten Teil in Luft verläuft, proportional dem Strom und der Frequenz bzw. bei Annahme einer bestimmten Frequenz (Eich- frequenz) proportional dem Strom ist. Dieses Wechselfeld durchsetzt nun die in Fig. 2 ersichtlichen sechs Spulen S\,.
Sg, 3' S4, Sg und Sa des Wandlers und erzeugt in ihnen eine Wechselspannung, die sich als Summe der sechs Spannungen der in Serie geschalteten Spulen ergibt und durch ein empfindliches Voltmeter mit niedrigem Messbereich leicht gemessen werden kann. Diese Summenspannung stellt demnach bei einer bestimmten Frequenz ein Mass für den im Leiter fliessenden Strom da@, so zwar, dass sie bei kleinen Stromstärken diesen proportional ist, während bei grösseren Stromstärken die Abhängigkeit bei günstiger Anpassung durch eine fast geradlinig verlaufende Kurve gegeben ist.
Wie aus den Fig. 1-4 hervorgeht, ist der Wandler sowohl hinsichtlich der Eisenteile als auch hinsichtlich der Wicklungen vollkommen symmetrisch zu drei aufeinander normal stehenden Ebenen gebaut. Durch dieses Aufbau wird erreicht, dass mässige Verschiebungen des zu messenden Leiters L aus der Mittellage L" in beiden Richtungen X und Y sowie grössere Verschiebungen der Rückleitung R aus der Mittellage Ro in die Lage Ry also nur in Richtung
Y, ohne wesentlichen Einfluss auf das Messergebnis sind, da die Beziehung der in den Spulen induzierten Summenspannung zu den Verschiebungen der Leiter in den vorerwähnten Richtungen durch symmetrische Kurven gegeben ist, die in dsn Mittellagen Lo und Ro extreme Werte (Maxima oder Minima) aufweisen und demzufolge dort ein Stück so verlaufen,
dass sich die induzierte Summenspannung sehr wcnig mit der Verschiebung ändert, besonders dann, wenn durch geeignete Formgebung diese Kurven flach verlaufend gestaltet werden. Diese Eigenschaften des Wandlers ergeben sich aus Gründen der Symmetrie.
Die Verschiebung der Rückleitung R aus der Mittellage Ro in die Lage R, also in Richtung X, erfolgt nicht so wie früher um eine Mittellage, sondern zur Gänze unsymmetrisch nur auf einer Seite der Symmetrale MY, weshalb hier andere Mittel gewählt werden müssen, um den Einfluss auch dieser Verschiebung auf die induzierte
Summenspannung auszuschalten.
Dies wird erreicht, indem die Wicklung, ohne ihren symmetrischen Aufbau zu stören, in zwei Spulengruppen I
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mentellem Weg kann nun festgestellt werden, dass bei der Spulengruppe I, bestehend aus den vier Spulen S, ' ; i, und S, deren Achsen normal zu den Längsachsen der Eisenplatten Pl und P2 sind, also die Richtung X haben, die induzierte Wechselspannung mit zunehmender Entfernung et der Rückleitung R, von der Mittellage Ro langsam zunimmt, während gleichzeitig die induzierte Wechselspannung bei der Spulengruppe II, bestehend aus den zwei Spulen und Sa, dein Achsen parallel mit den Längsachsen von Pi und P2 verlaufen, also die Richtung Y haben, mit zunehmender Entfernung ex rasch abnimmt.
Durch Abstimmung der Windungszahlen der beiden Spulengruppen kann erreicht werden, dass sich die vorgenannten entgegengesetzten Einflüsse praktisch aufheben, so dass auch die Lage der Rückleitung R ohne wesentlichen Einfluss auf die
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Messung ist. Der Bereich, innerhalb welchem der zu messende Leiter L sich bewegen kann, ohne das Messresultat wesentlich zu beeinflussen, ist in der schematischen Fig. 5 durch ein doppeltstrichpunktiertes Rechteck angedeutet, woraus ersichtlich ist, dass auch Ströme in nicht kreisförmigen Leitern, z. B. in flachen Schienen, gemessen werden können. Der Verlauf der Rückleitung ist in weitem Masse beliebig.
Zur Wahrung der Symmetrie muss die Spulengruppe 1 in vier und die Spulengruppe 11 mindestens in zwei Spulen unterteilt werden, wodurch es möglich ist, durch zweifache Parallelschaltung von symmetrisch liegenden Spulen einen zweiten Messbereich für die doppelte Stromstärke zu erzielen. Wenn die Spulengruppe 11 auch in vier Spulen unterteilt wird, ergibt sich durch vierfache Parallelschaltung noch ein weiterer Messbereich für den vierfachen Strom. Durch Herstellung der Eisenteile aus legierten Blechen lässt sich die Wirkung des Wandlers verbessern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wandler mit offenem Eisenkern zur Messung der Stromstärke in wechselstromdurchflossenen Leitern bei einer bestimmten Frequenz, dadurch gekennzeichnet, dass aus zwei symmetrischen und symmetrisch zueinander angeordneten Eisenkernen und aus zwei zwischen diesen symmetrisch sich gegenüberliegenden Luftspalten ein ma- gnetischer Kreis gebildet wird, in dem die zu messende Stromschleife Kraftlinien hervorruft, welche die an den Eisenkernen ebenfalls vollkommen symmetrisch zueinander angeordneten und in Serie geschalteten Wicklungen durchsetzen und in diesen eine Summenspannung induzieren, die messbar ist und ein Mass für die zu messende Stromstärke darstellt.