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Magnetischer Spannungsmesser Das Prinzip des magnetischen Spannungsmessers,
beispielsweise zur Messung großer Wechselströme, ist seit langem bekannt. Bei magnetischen
Spannungs messern, die aus einer zum Auftrennen eingerichteten Wicklungskonstruktion
bestehen, entstehen durch die an den Stoß stellen fehlenden Wicklungsteile Fehler
bei der Integration der Spannung.
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Zur Verringerung des Stoßfugeneinflusses ist es bekannt, die Stoßfuge
in feldschwache Gebiete zu verlegen. Bei einer anderen Ausbildung wird der Stoßfugeneinfluß
dadurch ausgeschaltet, daß die Spulenenden an weit entfernte Stellen gleichförmigen
magnetischen Feldverlaufes gelegt werden. Auch bei den beiden letztgenannten Ausbildungen
treten die obengenannten Nachteile auf.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung in einfacher Weise vermieden.
Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Spannungsmesser, dessen Wicklung
aus mehreren voneinander getrennten Teilspulen besteht mit Vorkehrungen zum Verringern
des Einflusses der Stoßstellen zwischen den Spulenenden.
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Die Erfindung besteht darin, daß diejenigen Stellen, an denen die
Spulenenden zusammenstoßen, durch eine magnetische Abschirmung feldfrei gemacht
sind.
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Zweckmäßig besteht die magnetische Abschirmung aus ferromagnetischem
Material, in das die Stoßstellen der miteinander zu verbindenden Spulenenden einführbar
sind. Da es auch Schwierigkeiten bereitet, die für zuverlässige Messungen erforderliche
Konstanz des Windungsquerschnittes und der Windungsdichte über die ganze Länge des
Spannungsmessers praktisch zu verwirklichen, sind gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung die Wicklungen auf formbeständigen Wicklungsträgern gleichbleibenden
Querschnitts mit gleichbleibender Windungsdichte angeordnet. Einer weiteren Ausbildung
entsprechend ist die erzeugte Spannung einem integrierenden Verstärker zugeführt,
an dessen Ausgang der zeitliche Verlauf der Meßgröße auftritt.
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Der Spannungsmesser nach der Erfindung kann aus zwei, drei oder auch
vier einzelnen Wicklungsabschnitten aufgebaut sein, wobei jeder Wicklungsabschnitt
auf einen formbeständigen Träger gewickelt ist. Als Wicklungsträger ist beispielsweise
ein geschliffenes keramisches Rohr mit konstantem Durchmesser sehr geeignet, da
der Temperaturkoeffizient keramischer Materialien sehr klein gemacht werden kann.
Die Wicklung wird dabei derart aufgebracht, daß die Windungsdichte über die ganze
Länge konstant ist und die einzelnen Windungen genau senkrecht zur Achse des Wicklungsträgers
liegen, da sonst Fehlmessungen auftreten können.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher er-
läutert. 1 sei ein von Wechselstrom durchflossener Leiter, beispielsweise
eine Stromschiene, deren Stromstärke gemessen werden soll. 2 und 3 sind zwei auf
genau konstantem Querschnitt geschliffene Keramikrohre, die bis in ihre Enden mit
genau konstanter und zur Rohrachse senkrechter Windungsebene mit Teilwicklungen
8, 9 bewickelt sind. Zweckmäßigerweise werden die Teilwicklungen derart aufgebracht,
daß Anfang und Ende der Wicklung räumlich nahe zusammenliegen (beispielsweise zwei
Lagen wickeln), damit die Zuleitungen keine zusätzliche undefinierte Windung bilden.
Die beiden Keramikrohre sind an ihren Enden in zwei Abschirmkörper 4 und 5 eingeführt,
welche beispielsweise als massive Eisenkörper aus magnetisch weichem Material ausgebildet
sein können. Die Körper können aber auch aus Abschirmblechen aufgebaut sein, insbesondere
auch nach Art der doppelten magnetischen Abschirmung unter Verwendung mehrerer verschiedener
Blechsorten. Die Wicklung 8, 9 des magnetischen Spannungsmessers ist an einen Übertrager
6 geführt, dessen Sekundärseite an den Eingang eines Verstärkers 10, insbesondere
eines integrierenden Verstärkers, angeschlossen ist. Am Ausgang dieses Verstärkers
liegt ein Anzeigegerät 7. Bekanntlich ist die im magnetischen SpandH nungsmesser
induzierte Spannung proportional ,, wenn H die magnetische Feldstärke bedeutet.
Durch einen integrierenden Verstärker kann diese Spannung umgeformt werden in eine
Spannung H (t). Schreibt man diese Spannung mit einem Oszillographen, so erhält
man den zeitlichen Verlauf der FeldstärkeH.
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In dem dargestellten Beispiel ist diese Größe proportional dem vom
Gürtel 4, 8, 5, 9 umschlungenen Strom der Schiene 1. Als Anzeigegerät kann außer
einem Oszillographen ein Effektivwertmesser benutzt werden, wenn der Effektivwert
der Meßgröße erwünscht ist. Bei geeigneter Auslegung des integrierenden
Verstärkers
10 kann die Anordnung auch benutzt werden, um den Strompfad eines Leistungsmessers
zu speisen. In manchen Fällen kann die Spannung des Giirtels auch ohne Verstärker
einem Meßgleichrichter, insbesondere einem mechanischen Meßgleichrichter, zugeführt
werden; man erhält dann den Scheitelwert der Meßgröße oder deren zeitlichen Verlauf.
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Die Anordnung nach der Erfindung gestattet es, hohe Genauigkeit,
beispielsweise Meß unsicherheiten von weniger als ein Promille, zu erzielen. Sie
kann wegen der Ausfiihrung mit mehreren voneinander getrennten Teilspulen nicht
nur zur Messung von Strömen, sondern auch zur Messung magnetischer Spannungsabfälle
benutzt werden. Beispielsweise können mit dieser die Verluste in Teilstücken von
ferromagnetischen Kreisen gemessen werden. Zu dem Zweck werden an einer Stelle die
Teilwicklungen 8, 9 des Spannungsmessers ohne magnetische Abschirmung offengelassen
(beispielsweise Fortfall von Abschirmung 4), und die Stirnflächen der beiden Teilwicklungen
8, 9 werden auf den zu untersuchenden Prüfling derart gesetzt, daß die gleichmäßige
Bewicklung der Wicklungsträger bis unmittelbar an die Oberfläche des zu untersuchenden
ferromagnetischen Materials reicht. Die andere Seite der beiden Teilwicklungen 8,
9 des Spannungsmessers wird dabei durch den ferromagnetischen Körper 5 abgeschirmt.
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Die Anordnung nach der Erfindung hat ferner den Vorteil, daß sie
bequem um einen Leiter, dessen Strom zu messen ist, herumlegbar ist; die magnetischen
Abschirmungen 4, 5 werden hinterher aufgebracht. Die Anordnung nach der Erfindung
eignet sich auch zur Messung sehr großer Wechselströme.
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Solche Ströme lassen sich mit normalen eisenhaltigen Stromwandlern
um so schwieriger genau messen, je größer die zu messende Stromstärke ist. Die Anordnung
nach der Erfindung kann auch für Impulsmessungen benutzt werden, insbesondere auch
zur Messung von Gleichströmen beim Ein- oder Ausschalten.
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Durch die erfindungsgemäße Ausführung ist einevoll-
kommen astatisch
wirkende Ausbildung des Spannungsmessers erreicht, wodurch dieser unabhängig von
der Lage des Rückleiters für den Strom oder von fremden Strömen oder Feldern wird,
die in der Nähe des Spannungsmessers sich befinden, ohne von ihm umschlungen zu
werden.
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PATENTANSPROCIIE 1. Magnetischer Spannungsmesser, dessen Wicklung
aus mehreren voneinander getrennten Teilspulen besteht mit Vorkehrungen zum Verringern
des Einflusses der Stoßstellen zwischen den Spulenenden, dadurch gekennzeichnet}
daß diejenigen Stellen, an denen die Spulenenden zusammenstoßen, durch eine magnetische
Abschirmung feldfrei gemacht sind.
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2. Magnetischer Spannungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die magnetische Abschirmung aus ferromagnetischem Material besteht, in das die
Stoß stellen der miteinander zu verbindenden Spulenenden einführbar sind.
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3. Magnetischer Spannungsmesser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wicklungen auf formbeständigen Wicklungsträgern gleichbleibenden Querschnitts
mit gleichbleibender Windungsdichte angeordnet sind.
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4. Magnetischer Spannungsmesser nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die erzeugte Spannung einem integrierenden Verstärker zugeführt ist, an dessen
Ausgang der zeitliche Verlauf der Meßgröße auftritt.