CH198449A - Verfahren und elektrisches Messgerät zum Messen von Wechselstromgrössen. - Google Patents

Description

  Verfahren und elektrisches     illessgerät    zum Messen von     Wechselstromgrössen.       Gegenstand der vorliegenden Erfindung  ist ein Verfahren und ein elektrisches Mess  gerät, das gestattet,     Wechselatromgrössen,     z. B. Ströme, Spannungen, Wirkleistungen  und Scheinleistungen, zu messen.  



  Die Erfindung beruht darin, dass beim       Verfahren    zum Messen von     Wechselatrom-          grössen    eine Schaltung verwendet wird, in  der sich     Ohmsche    Widerstände befinden,  welche durch ein Magnetfeld veränderbar  sind.  



  Zur Durchführung des erfindungsgemässen  Verfahrens kann man ein elektrisches Mess  gerät, das ebenfalls Gegenstand der Erfin  dung ist, benützen, bei dem die veränder  baren Widerstände sich im Luftspalt eines  Magnetes befinden, der durch ein konstantes  Magnetfeld vormagnetisiert ist.  



  Die Erfindung soll im nachstehenden an  hand von Beispielen von angewendeten Schal  tungen näher erklärt werden.  



  In der in     Fig.    1 angegebenen Brücken  schaltung seien       R2   <I>=</I>     Ra   <I>= R</I> rein     Ohmsche    (magne  tisch nicht     beeinflussbare)    Widerstände, wäh-         rend        Ri    und     Ra        Ohmsche,    aber magnetisch       beeinflussbare    Widerstände aus     Wismutdraht     sind. An Stelle von Wismut kann ein  anderes Material verwendet werden, dessen  Widerstand von der magnetischen Feldstärke  abhängig ist (z. B.     Molybdänglanz,    Bleiglanz).  



  Durch einen permanenten Magneten oder  einen von Gleichstrom durchflossenen Spulen  magneten, in dessen Luftspalt     Bi        bezw.        Rs     sich befinden, wird ein konstantes Feld R c  erzeugt. Durch die Spulen     S,    in denen der  Strom     i,    fliesst, wird 'ein Feld     Hl    überla  gert, dessen Grösse proportional     il    ist.  



  Die Spulen S sind so angeordnet, dass  sich in einem Brückenzweig das Feld     H,     zum konstanten Feld Ho addiert, im andern  sich aber von Ho subtrahiert. In diesen zwei  Magnetfeldern befinden sich die Widerstände       Ri    und     Rs,    welche entsprechend der Ände  rung von Hl ihren Widerstandswert ver  ändern.  



  In     Fig.    2 sind die Verhältnisse graphisch  dargestellt. Die     Abszissenage    enthält die mag  netische Feldstärke. in Gauss, während auf      der     Ordinatenaxe    der Widerstand in Funk  tion der Feldstärke aufgetragen ist.  



  In der Figur ist     He    die konstante Feld  stärke,     Hl    die durch den Strom     ii    bedingte  Feldstärke. R ist der Widerstand der     Wis-          rnutdrähte,    bevor der Strom     ii    in den Spu  len fliesst.     (-(-   <I>d R)</I>     resp.   <I>(- A R)</I> sind die  durch die magnetische Feldstärke     -Hl    her  vorgerufenen Widerstandsänderungen.  



  Bevor in den Spulen S ein Strom fliesst,  sei die Brücke abgeglichen. Es ist also       BI    =     R9    = R3 = R4:=<B>R</B>  Durch eine     Änderung    von     Bi    und     Bs     um     (+   <I>A R)</I>     resp.   <I>(- d R)</I> fliesst in der  Brückendiagonalen der Strom  
EMI0002.0018     
    Der Wert von d Rist       AR=C-Hi-R=C'-Hi     Die Grösse von     Hi    ist aber  
EMI0002.0021     
    Dabei ist A eine Konstante, w die     Win-          dungszahl    der Spulen     S,

          Wm    der magnetische  Widerstand.  



  Man erhält damit für     i.    den. Wert  
EMI0002.0027     
    Wir sehen daraus, dass der Strom in der  Brückendiagonalen proportional dem Produkt  von il -     i2    ist. Die Konstante     K    ist ledig  lich von der Konstruktion der     Messanordnung     abhängig.  



  Anstatt in der Brücke zwei Widerstände  zu     beeinflussen,    kann man auch nur einen  veränderbar machen. Diese Anordnung ist  dann nur halb so empfindlich wie die oben  angegebene, und hat den Nachteil,     @dass    il  auch noch im Nenner vorkommt.  



  Es können auch alle vier Widerstände  veränderbar gemacht werden, wovon zwei    eine Vergrösserung des Widerstandes erfah  ren, während die andern zugleich kleiner  werden. Dadurch erhält man eine doppelt  so grosse Empfindlichkeit wie in der zuerst  angegebenen Anordnung, hat aber auch hier  den Nachteil, dass il im Nenner auftritt und  man damit auch nur in einem kleinen Ge  biet einen annähernd linearen Zusammen  hang erhält.  



       Schaltung   <I>als</I>     Amperemeter.     



  Dazu schaltet man die Brücke und die  Spulen     S    in Serie, so dass il<I>=</I>     i2   <I>= i</I> ist,  wobei i der     Momentanwert    des zu messen  den Wechselstromes bedeutet. Damit wird  der     Diagonalstrom,    also auch ein Wechsel  strom,'     ig    nach Gleichung (1)       ig=K-ii        -is=K-ia     Schaltet man in die Brückendiagonale ein  Gleichstrominstrument, so zeigt es den Aus  schlagswinkel a an  
EMI0002.0042     
    Der Ausschlag a ist also proportional dem  Quadrat des Effektivwertes des zu messen  den Wechselstromes.  



       Schaltung   <I>als</I>     Voltmeter.     



  Dazu schaltet man wieder die Spulen S  in Serie mit der Brücke und schaltet vor  die ganze Anordnung einen grossen Wider  stand     R,.    Der Widerstand     Ra    soll gross sein  gegenüber     mL    der Spulen S. Man kann da  bei auch Schaltungen verwenden, wie sie bei       Weicheiseninstrumenten    verwendet werden.  Man schaltet dort dem Widerstand     R,    parallel  einen Kondensator, so dass die Impedanz der  Anordnung über ein grosses Frequenzband  konstant ist.

   Es ist dann    
EMI0003.0001     
    = Strom im Spannungspfad  
EMI0003.0002     
    Das Gleichstrominstrument zeigt an  
EMI0003.0003     
    Der Ausschlag ist, analog dem obern Fall,  proportional dem     Quadrat    des Effektivwertes  der Wechselspannung.  



       Schaltung   <I>als</I>     Wattmeter.     



  Dabei schickt man den Belastungswech  selstrom i durch die Spule     S,    während die  Brücke über einen     Vorwideratand    an die Klem  menspannung e gelegt wird. Der Strom     ig     in der Brückendiagonalen (der ein wechseln  der Strom ist) ist dann  
EMI0003.0010     
    Das Gleichstrominstrument in der Brücken  diagonalen     misst     
EMI0003.0012     
    Der     .Ausschlag     
EMI0003.0014     
    ist also proportional der Wirkleistung     Pzv.     Legt man in die Brückendiagonale ein  quadratisch zeigendes Instrument, so kann  man das Quadrat des Produktes (e     #    i) mes  sen.

   Das Instrument zeigt dann an  
EMI0003.0017     
  
EMI0003.0018     
    <I>Verwendung des</I>     Messgerätes     <I>zum</I>     Zessen   <I>einer</I>     Scheinleistung.     



  Durch zwei     Thermoumformer,   <I>T U</I> in       Fig.    3, wovon der eine im Stromkreis, der  andere     im.Spannungskreis    liegt, werden zwei  Gleichströme     Jigl    und     J2gl    erzeugt, wovon  der eine dem Quadrate des Effektivwertes  des Wechselstromes     J08,    der andere dem  Quadrate des     Effektivwertes    der Wechsel  spannung     Eeff    proportional ist.  



       J,        g1        @        C,        #   <B><I>E' ff</I></B><I> i</I>     J2gl    =     C2        #   <B>r/</B>     eff     Schickt man     Jigl    durch die Spulen     S    und       J2gi    durch die Brücke der     Messanordnung,     dann ist der Strom in der Brückendiagonalen       JSg,=K#Jlgl#J2gl=g'Ci#C2#Eäff#Jäff     Der Ausschlag a des Gleichstrominstrumen  tes in der Brückendiagonalen  
EMI0003.0044     
    ist dem Quadrate der Scheinleistung pro  portional.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRÜCHE:</B> I. Verfahren zum Messen von Wechselstrom grössen, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung mit Hilfe einer Schaltung vor genommen wird, in der sich Ohmsche Widerstände befinden, die durch ein Mag netfeld veränderbar sind. II. Elektrisches Messgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass sich die ver änderbaren Widerstände im Luftspalt eines Magnetes befinden, der durch ein kon stantes Magnetfeld vormagnetisiert ist. - UNTERANSPRUCH: Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass der Wechselstrom und/oder die Wechselspannung über Thermo- umformer der Schaltung zugeführt werden.