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Wechselstrom-Messgerät.
Die bisher benutzten Wechselstrom-Messgeräte mit Thermo-Elementen haben besondere Heizdrähte, welche in einem von der Wechselstromgrösse abhängigen Verhältnis erwärmt werden. Der dabei erzeugte Gleichstrom wird gemessen und sein Wert ergibt das Mass des Wechselstromes. Dieser Gleichstrom ist aber so schwach, dass er nicht mit sogenannten Schalttafel oder transportablen Instrumenten, sondern nur mit sehr empfindlichen Fadengalvanometern gemessen werden kann.
Versuchsweise wurden auch Wechstelstrom-Messgeräte hergestellt, bei welchen die ThermoElemente in Brückenschaltung liegen und unmittelbar durch den zu messenden Wechselstrom erwärmt werden. Das Galvanometer wurde hiebei mit mindestens einem Pole an den Zusammenstoss zweier gleichmetalliger Elektroden der Thermo-Elemente gelegt, so dass der Thermo-Gleichstrom den Weg durch das Galvanometer findet ohne sich dem äusseren Wechselstrom überzulagern und dieser die Thermo-Elemente erwärmt, nicht aber das Galvanometer beeinflussen kann.
Diese Versuche waren aber auf Instrumente zur Messung direkter Wechselströme von
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in jedem Brückenzweige etwa 8 bis 10 Stück hintereinander geschaltet. Nur so konnte eine Spannung erreicht werden, die für den Ausschlag eines hochempfindlichen Galvanometers genügte.
Dabei mussten die Thermo-Elemente aus den äusserst schwierig zu verarbeitenden Haar-Drähten von höchstens 0'03 mw Durchmesser hergestellt werden. Aus diesen Ursachen ergab sich ein sehr hoher innerer Widerstand. welcher es unmöglich macht, nach diesem Prinzip auch für den praktischen Gebrauch geeignete Instrumente auszuführen.
Die Erfindung besteht nun im wesentlichen in der Kombination der in Brückenschahung liegenden und unmittelbar durch den Wechselstrom erwärmten Thermo-Elemente mit den für den praktischen Gebrauch geeigneten Gleichstrom-Messgeräten.
Die wesentlichste Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass in je einem Brückenzweige nicht mehr als zwei Elemente hintereinander geschaltet sind, deren Drahtstärke so gewählt ist, dass die Thermo-Elemente eine zum richtigen Betätigen eines Schalttafel-oder transportablen Galvanometers genügende Thermo-Kraft entwickeln und dabei eine für die genügend schnelle Zeigereinstellung ausreichend niedrige Wärmekapazität haben. Hiezu kommen Drähte von O'OS bis 0'2 MM Durchmesser in Betracht.
So ausgeführte Instrumente eignen sich für den praktischen Gebrauch zur Messung von Wechse) strömen höherer Intensität unter Verwendung von Nebenschlüssen gebräuchlichen Spanuungsabfalles (von zirka 150 bis 200 Millivolt hei Wechselstrom). Sie sind sehr genau und konstant und haben einen sehr geringen Energieverbrauch.
Die Zeichnung veranschaulicht in den Fig. 1 bis 4 verschiedene Schaltungen für die ThermoElemente und das Galvanometer.
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Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit reiner Brückenschaltung. r und r1 sind Abgleichwiderstände, die zur Herstellung eines reinen Brückenverhältnisses dienen. (/ist das Galvano- meter oder sonstige Gleichstrom-Messinstrument. Die Thermo-Elemente in den Zweigen 1 und 2 einerseits und in den Zweigen J und J andererseits sind hintereinander geschaltet.
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Instrument g fliesst, ohne in die äusseren Leitungen a und b gelangen zu können.
Dieses Ausführungsbeispiel zeigt, dass nicht alle Zweige der Brücke aus Thermo-Elementen zu bestehen brauchen.
Fig. 3 zeigt die Thermo-Elemente e ähnlich wie eine Doppelbrücke geschaltet in Verbindung mit einem dreiteiligen Nebenschluss n, ?, ?. Dieses Schema zeigt, dass auch bei Anwendung der Doppelbrückenschaltung die angestrebte Wirkung erreicht wird.
Bei den beschriebenen Messgeräten können in den Brückenzweigen auch mehrere Gruppen von höchstens zwei hintereinander liegenden Elementen parallel geschaltet sein. Mehr hintereinander geschaltete Elemente würden die Thermo-Kraft und damit die Wirkung des Instrumentes beeinträchtigen. Je ein Element in den Brückenzweigen ergibt einen hohen Wirkungsgrad des Instrumentes.
Fig. 4 zeigt das Schaltungsschema für ein Galvanometer zur Messung des Wechselstromes nach der Nullmethode. Hiebei ist zwischen dem Brückenpunkt d und dem Instrument g eine bekannte normale elektromotorische Kraft E oder ein bekannter Teil e derselben eingeschaltet.
Um nun bei Änderung der Wechselstromspannung zwischen a und b die Nullage des Galvanometers aufrecht zu erhalten, wird durch Einstellung des variablen Widerstandes W die Wechselstrom-Intensität stets auf gleicher Höhe gehalten. Ist der Gesamtwiderstand des variablen Stromkreises a, W, 1n, 0, b bekannt, so ergibt das Produkt, aus Wechselstrom und dem Gesamtwiderstand die Spannung zwischen a und b.
Die Thermo-Elemente können einzeln oder in Batterien in besondere Kästen eingebaut werden, die evakuiert oder mit Gasen gefüllt sein können.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Wechselstrom-Messgerät mit unmittelbar durch den zu messenden Wechselstrom erwärmten in Brücken-oder brückenähnlicher Schaltung liegenden Thermo-Elementen, dadurch gekennzeichnet, dass in den Brückenzweigen höchstens je zwei Elemente hintereinander geschaltet liegen, deren Drahtstärke 0'05 bis 0#2 mm beträgt, so dass bei einer genügend niedrigen Wärmekapazität doch eine Thermo-Kraft entwickelt wird, welche den Zeiger eines an den Zusammenstoss gleichmetalliger Elektroden gelegten Schalttafel- oder transportablen Galvanometers richtig zum Ausschlag bringt.