Elektrische Messeinrichtung mit einem Messwandler mit U-förmigem Eisenkern und einem Anzeigeinstrument
Wie bekannt, dienen elektrische Messeinrichtungen mit einem öffnungsfähigen Messwandler und einem Anzeigeinstrument zum Messen der elektrischen Grö ssen, insbesondere der Stromstärke von in Leitern fliessenden Strömen, wobei der magnetische Kreis des Messwandlereisenkernes der Geräte zwecks Umfassung der zu messenden Leiter durch ein Joch ge öffnet bzw. geschlossen werden kann. Nachher wird die Stromstärke des im Leiter fliessenden Stromes am Anzeigeinstrument abgelesen, das an die Sekundärseite des Messwandlers angeschlossen ist. Das Anzeigeinstrument der bekannten Geräte dieser Art ist in der Regel auch für Messung von Spannungen eingerichtet.
Bei den in einem Gehäuse untergebrachten Strom vertellapparaten sind aber die bekannten Messgeräte lediglich dann verwendbar, wenn ein oder mehrere isolierte Hilfsleiter an den zu messenden Stromkreis angeschlossen werden, da die Leiter derartiger Stromkreise selbst dann nicht unmittelbar zugänglich sind, wenn der Deckel des Gehäuses derselben entfernt wird. Dasselbe trifft für Elektromotoren zu, bei denen der Deckel des Klemmengehäuses abgenommen werden muss.
Zum Anschliessen der an die zu messenden Stromkreise angeschlossenen isolierten Hilfsleiter ist der Aufbau der bekannten Geräte mit Messwandlern und Messinstrumenten zu verwickelt und kostspielig.
Ausserdem ist die Handhabung derselben besonders umständlich und unbequem, wenn lang andauernde Messungen oder periodisch zu wiederholende Ablesungen auszuführen sind, da die Geräte, deren G wicht etwa 1 bis 4 kg beträgt, während der Messungen in der Hand gehalten werden müssen.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Schwierigkeiten und die Schaffung einer elektrischen Messeinrichtung mit einem Messwandler mit U-förmigem Eisenkern und einem Anzeigeinstrument.
Gemäss der Erfindung sind ein unmittelbar mit der Hand verstellbares Joch zum Schliessen und Öffnen des magnetischen Kreises des Messwandlers und eine Feder zum Festhalten des Joches mindestens in einer seiner Betriebslagen vorhanden. Durch das Öffnen des Messwandlereisenkernes und das Schliessen desselben nach Einlegung eines Leiters zwischen seine Schen- kel kann eine Messung durchgeführt werden.
Es ist möglich, den Messwandler mit dem Gehäuse des Messinstrumentes derart zu kuppeln, dass der Uförmige Eisenkern gleichsam einen Einsprung des Instrumentengehäuses bildet. Der Einsprung gestattet dabei, den zu prüfenden Leiter in ihn mit der Hand einzulegen, während das Gerät selbst in Messlage ist.
Der Messwandler und das Messinstrument können offensichtlich auch als eine bauliche Einheit ausgebildet werden.
Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung.
Fig. 1 ist dabei die Draufsicht des Messwandlers und des Messinstrumentengehäuses, wobei die Spulen des Messwandlers im Schnitt dargestellt sind und das Joch desselben seine offene Lage einnimmt.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Messinstrumentes, wobei der Sockel seines Gehäuses zum Teil im Schnitt und der Messwandler im Längsschnitt sichtbar sind.
Fig. 3 stellt eine Rückansicht t des Messwandlers und des Gehäuses des Messinstrumentes dar, wobei eine der Messung von Milliampere bzw. Millivoft zu- geordneten Spule im Schnitt gezeichnet ist.
Fig. 4 zeigt die Messschaltung bei Messung des Leistungsfaktors.
Fig. 5 zeigt die Messschaltung bei Messung von Strom z. B. 0 bis 10 A.
Fig. 6 zeigt die Messschaltung bei Messung von Strom z. B. 0 bis 100 A.
Fig. 7 zeigt die Messschaltung bei Messung der Spannung 0bis250, 500 V.
Der Messwandler 1 ist mit einem U-förmigen Eisenblechkern 2 ausgestattet und mit zwei konzentrischen Wicklungen oder Spulen versehen. Eine dieser Wicklungen ist die Sekundärspule 12 des Stromwandlers. Die andere Spule ist die Spannungsspule oder Spannungswandler-Primärwicklung 13. Ein Joch 3 ist an einem Zapfen 4 unter einem Winkel von etwa 90" verschwenkbar angeordnet. Durch eine Blattfeder 14 wird das Joch 3 in seinen, der Schlie ssung bzw. der Öffnung des magnetischen Kreises des Eisenkernes 2 zugeordneten Endlagen nachgiebig festgehalten. Die offene Lage des Joches 3 ist in Fig. 2 mit strichpunktierten Linien dargestellt. Das Joch 3 kann somit leicht durch die Hand von einer Messlage auf die die andere umgestellt werden.
Der Messwandler 1 ist mit dem Gehäuse 15 des Messinstrumentes vereinigt. Beim dargestellten Aus führungsbeispiel ist dies dadurch erreicht, dass der Messwandler 1 an einem Teil 16 des Sockels 5 des Gehäuses 15 befestigt ist.
In Betriebslage liegt das Gerät in der Nähe eines isolierten Kabels 18 mit geeignetem Querschnitt, das vorher, wie dies bei den bekannten tragbaren Geräten mit Klemmen üblich, an den zu messenden Stromkreis angeschlossen worden ist.
Zur Umschaltung der Messbereiche ist ein achtpoliger Wahlschalter 9 mit vier Messstellungen vorgesehen, welcher acht Schalthebel 91 bis 98 betätigt.
Bei Messungen von Stromstärken gemäss Fig. 5 wird der Schalter 9 auf die Stellung 10A oder nach Fig. 6 auf 100 A (die Skalenangaben in Fig. 1 beziehen sich auf eine Variante) gestellt, das Joch 3 von Hand geöffnet und das Kabel 18 in einen durch den Sockel 5 und seinen Teil 16 gebildeten Aufnahmeraum 17 gelegt. Nachher wird das Joch 3 in seine geschlossene Lage zurückgeschnappt und eine Ablesung vorgenommen, ähnlich wie wenn das Kabel
18 an Klemmen des Gerätes angeschlossen wäre. Bei zu hoher Stromstärke wird das Kabel 18 unverzüglich entfernt, wodurch das Messgerät gegen Überlastungen behütet wird.
Bei Messung von 0 bis 10 A zeigt Fig. 5 die Schalthebelstellungen, und es ist ersichtlich, dass im Stromkreis der gemeinsamen Sekundärspule 12 des Messwandlers, die Vorschaltwiderstände R4 und R5 liegen, während bei der Messung von 0 bis 100 A nach Fig. 6 die Vorschaltwiderstände R4, R6 eingeschaltet sind und der Shuntwiderstand R7 durch den Schalterhebel 98 angeschlossen ist.
Zum Messen von geringeren Stromstärken kann anstatt des Leiters 18 eine Spule 11 mit mehreren Windungen verwendet werden, die auf einen Bakelit spulenkörper 10 angeordnet und, mit dem zu prüfenden Stromkreis in Reihe geschaltet, auf einen der Schenkel des Eisenkernes 2 des Messwandlers bei ge öffnetem Joch 3 aufgeschoben wird. In dieser Betriebslage ist es möglich, Stromstärken von der Grössenordnung von Milliamperen zu messen.
In der geöffneten Lage des Joches 3 kann anderseits die vektorielle Summe der Felder der Stromspule 11 und der Spannungsspule 13 selbst bei geringen Stromstärken gebildet werden, da die Stärke des Feldes der Stromspule 11 auch bei Stromstärken von z. B. von 100 mA aufwärts entsprechend einer r Er- regung von 10 Amperwindungen erhöht werden kann.
Wenn die Impedanz der Messspule oder der Spule 11 mit mehreren Windungen einen vorbestimmten Wert aufweist, kann der Spannungsabfall in Millivolt gemessen werden, vorausgesetzt, dass die Spule 11 mittels des Kabels 20 zum zu prüfenden Stromkreis parallel geschaltet ist, z. B. mit einer üblichen Steckverbindung. Da gleichzeitig auch die Stromstärke des den Spannungsabfall herbeiführenden Stromes gemessen werden kann, können die Kontaktübergangswiderstände von Klemmen und Schaltern rasch ermittelt werden.
Bei Messung des Leistungsfaktors nach Fig. 4 wird das Joch 3 in die geöffnete Lage verstellt und der Schalter 9 auf cos g gestellt. Nachher wird der Zeiger 21 des Gleichrichterinstrumentes 22 mittels eines regelbaren Widerstandes 7, der mit der Spannungsspule 13 mit dem Widerstand R3 in Reihe geschaltet ist, derart zum Ausschlag gebracht, dass der Zeiger auf der cos p - Skala Endausschlag cos f = 1 anzeigt, wie dies bekannt ist. Nachher wird der Leiter
18 dem Raum 17 so lange genähert oder darin verschoben, bis durch vektorielles Substrahieren des magnetischen Stromfeldes von dem Spannungsfelde das Feld im Stromwandler 1 am kleinsten wird und der Ausschlag des Zeigers auf Minimum einspielt.
Diesen Minimumausschlag lesen wir an der cos Skala direkt ab.
Bei Messung von Spannungen wird der Schalter 9 auf Stellung Volt gestellt und das Messinstrument 22 wirkt als Gleichrichter-Voltmeter nach Fig. 7.
Aus dem Obigen geht es klar hervor, dass die beschriebene Einrichtung eine vielseitige Verwendungsmöglichkeit bietet, die bisher lediglich durch eine Anzahl von kostspieligen und heiklen Instrumenten erreicht werden konnte, wobei die Wirkungsweise der bekannten Geräte eine Unterbrechung der zu prüfenden Stromkreise erforderte, so dass Messungen mit einer unvermeidlichen Unterbrechung des Betriebes verbunden waren. Im Gegensatz hierzu können die Messungen mittels der dargelegten und mit Hilfsleitern ausgestatteten Messeinrichtung zu beliebiger Zeit und bei einer bisher unerreichten Geschwindigkeit, in mehreren Stromkreisen, ohne Unterbrechung des Betriebes vorgenommen werden.
Versuche haben gezeigt, dass die elektrischen Grössen eines Stromkreises, das heisst die Stromstärke, die Spannung und der Leistungsfaktor, und rechnerisch auch die Leistung, innerhalb von 15 Sekunden gemessen werden können.