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Elektrisches Zangenmeßinstrument mit mehreren Meßbereichen Die Erfindung
bezieht sich auf einen elektrischen Zangenstrommesser mit Weicheisenmeßwerk und
einer auf dem Weicheisenkern angeordneten Spule, mit deren Hilfe der Zangenstrommesser
zur Spannungsmessung verwendbar ist.
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Solche elektrische Zangenmeßinstrumente sind bekannt, beispielsweise
durch die deutsche Patentschrift 355 048. Diese Instrumente weisen einen Kern aus
einem magnetisch weichen Material auf, der sich öffnen und um einen stromführenden
Leiter schließen läßt. Das Magnetfeld, das der Strom in dem Leiter hervorruft, induziert
in dem magnetischen Kern des Meßinstrumentes einen magnetischen Fluß.
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Wenn man jetzt den Magnetkern des Meßinstrumentes mit einem Weicheisenmeßwerk
ausrüstet, so beeinflußt der Magnetfluß in dem Kern des Instrumentes die Stellung
des Weicheisenmeßwerkes, so - daß das Meßwerk einen Winkelausschlag zeigt, der ein
Maß für den Strom in dem Leiter ist.
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Bringt man jetzt auf dem Kern des Zangenmeßinstrumentes noch eine
Spule an, so kann man zusätzlich noch Spannungen messen, und zwar dadurch, daß man
diese Spannung direkt an die Spulenanschlüsse anlegt. Das ist aber bekannt, so daß
nicht näher darauf eingegangen zu werden braucht.
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Der Nachteil aller bisher bekannten Zangenstrommesser besteht darin,
daß es nicht möglich ist, in einem Zangenstrommesser mehrere Strommeßbereiche zu
verwirklichen.
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Ziel der Erfindung ist daher ein Zangenstrommesser mit mehreren Meßbereichen.
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Ein solcher Zangenstrommesser zeichnet sich nach der Erfindung dadurch
aus, daß zur Erzielung mehrerer Strommeßbereiche ein Umschalter vorgesehen ist,
durch den die Spule mittels entsprechender Nebenschlußwiderstände überbrückbar ist
oder kurzgeschlossen werden kann.
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Die Wirkungsweise des Zangenstrommessers ist wie folgt: Wenn die
Zange um einen stromführenden Leiter herum geschlossen ist und dadurch in dem magnetischen
Kern des Strommessers ein magnetischer Fluß hervorgerufen ist, wird auch in der
Spule auf dem Magnetkern eine Spannung induziert.
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Wenn man nun durch die Herstellung eines Neben-oder eines Kurzschlusses
für die Spule einen Stromkreis schließt, kann in der Spule ein Strom fließen, dessen
Stärke von dem Widerstandswert des Nebenschlusses abhängt. Der Spulenstrom ruft
seinerseits in dem Kern des Meßinstrumentes einen magnetischen Fluß hervor, der
dem magnetischen Fluß entgegengesetzt ist, den der zu messende Strom hervorruft,
der in dem von der Zange umschlossenen
Leiter fließt. Der gesamte magnetische Fluß
in dem Kern wird dadurch herabgesetzt, so daß das Weicheisenmeßwerk einen geringeren
Ausschlag zeigt.
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Durch die Überbrückung der Spule mit Nebenschlußwiderständen oder
durch Kurzschließen der Spule kann man daher den Meßbereich des Zangenstrommessers
nach höheren Strömen hin erweitern.
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Speziell wird man als Anzeigeinstrument ein Dreheiseninstrument wählen,
um die Zahl der benötigten Einzelteile und elektrischen Verbindungen klein zu halten.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug
genommen. Es stellt dar F i g. 1 eine Aufsicht eines Zangenmeßinstrumentes gemäß
der Erfindung, F i g. 2 eine Teilansicht des Mechanismus, der sich im Gehäuse von
Fig. 1 befindet (sie zeigt den magnetischen Kreis), Fig.3 ein schematisches Schaltbild;
es zeigt die elektrischen Verbindungen und Einzelteile, die benötigt werden, um
mit dem Instrument Spannungen und Widerstände messen zu können.
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Die F i g. 1 zeigt ein Gehäuse 1 eines Zangenmeßinstrumentes. In
diesem Gehäuse ist ein Anzeigeinstrument befestigt, das eine Skala 3 und einen Zeiger
4 enthält. Skala 3 und Zeiger 4 sind durch einen durchsichtigen Körper 5 sichtbar.
Zwei relativ zueinander bewegbare Joch- oder Kernteile 6 und 7 ragen aus dem einen
Ende des Gehäuses 1 heraus
und können zur Messung des Stromes durch
den Leiter 8 hindurch um diesen herum geschlossen werden. Der Bereichsumschalter
9 ermöglicht die Auswahl des gewünschten Meßbereiches. Die Verbindungen 10, 11 und
12 erlauben den Anschluß äußerer Leitungen für Spannungs- und Widerstandsmessungen.
Der gezackte Teil 14 am Gehäuse 1 bildet einen Griff zum Halten des Instruments.
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Aus F i g. 2 läßt sich entnehmen, daß die Magnetkernteile 6 und 7
derart relativ zueinander beweglich sind, daß sich der Kern durch eine Drehung des
Kernteils 7 um den Zapfen 18 im Uhrzeigersinn öffnen läßt. Die Kernteile 6 und 7
können nach bekannten Verfahren laminiert aufgebaut sein. Die Bewegung oder Drehung
des Kernteils 7 wird durch einen unmagnetischen Kunststoffansatz 19 ermöglicht,
der an dem Kernteil 7 angebracht ist und der bis unter den Zapfen 18 reicht. Der
Ansatz 19 läßt sich leicht dadurch bewegen, daß man auf das gezackte Griffteil 20
drückt, das nach Fig. 1 seitlich am Gehäuse 1 herausragt.
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Eine Spule 24 ist um einen Teil des Kernteils 6 innen im Gehäuse
1 angebracht Das eine Ende der Spule 24 ist durch die Leitung 26 und den Widerstand
27 mit einem Kontakt des Schalters 9 verbunden, der andere Schalterkontakt führt
über die Leitung29 auf die andere Seite der Spule. Auf diese Weise können die Spule
24 und der Widerstand 27 durch Betätigen des Schalters 9 in Nebenschluß gelegt werden
(Fig. 3). Die Spule 24 kann so hergestellt werden, daß man ein isolierendes Band
um den Kernteil 6 herumlegt und die Spule direkt auf die Isolierung wickelt. Anschließend
kann man Isolierband um die fertige Spule wickeln. Da sich die Spulengröße je nach
dem speziellen Instrument und dem gewünschten Meßbereich ändert, sollen als Beispiel
die Daten einer Spule angegeben werden, die zufriedenstellend arbeitet: Windungszahl
6600, Kup ferdraht 0,14 mm Durchmesser, Spulenlänge 50 mm, innere Abmessungen 8
X 8 mm.
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Ein Paar laminierter Magnetpolstücke 31 und32 stehen sich - von den
inneren Kanten der Kernstücke 6 und 7 ausgehend - gegenüber und bilden ein Paar
entgegengesetzt gekrümmter kreisbogenförmiger Polschuhprofile33 und 34. Zwischen
den beiden Polschuhprofilen befindet sich ein Lamellenkörper 36, der um die Achse
drehbar befestigt ist.
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Der Zeiger 4 ist an der Lamelle 36 befestigt und dreht sich mit ihr.
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Das Dreheiseninstrument 40 wird um einen Betrag abgelenkt, der der
Stärke des Magnetfeldes zugeordnet ist, das sich zwischen den Polschuhen 33 und
34 aufbaut. Wenn also die Kernteile 6 und 7 um einen Leiter 8 herumgelegt werden,
durch den ein
elektrischer Strom fließt, wird ein Magnetfeld in den Kernteilen und
damit in der Region zwischen den beiden Polschuhen 33 und 34 induziert. Die Größe
des Magnetfeldes, das sich zwischen den beiden Polschuhen 33 und 34 aufbaut, ist
mit der Stromstärke durch den Leiter 8 hindurch verknüpft, und damit ist die Ablenkung
der Lamelle 36 und des zugehörigen Zeigers 4 ebenfalls mit der Stromstärke im Leiter
8 verknüpft und gleichzeitig ein Maß für diese Stromstärke.
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Häufig ist es wünschenswert oder notwendig, eine Vielzahl von Meßbereichen
vorzusehen, besonders, wenn eine genaue und einfache Ablesung erforderlich ist.
Wenn man ein Einbereichsinstrument dazu benutzt, sowohl hohe als auch niedrige elektrische
Werte anzuzeigen, bestimmt der größte Meßwert notwendigerweise die Größe des Meßbereiches.
Es ist praktisch unmöglich, mit einem solchen Instrument zwischen einer Vielzahl
von Anzeigen kleiner Meßgrößen genau zu unterscheiden. Zusätzliche Meßbereiche für
Wechselstrom lassen sich durch den Gebrauch der Spule 24 und ihrer wählbaren Nebenschlußschaltung
erzielen. Wenn der Schalter 9 betätigt wird, um gewünschte Beträge des Widerstandes
27 wählbar über die Spule 24 zu verbinden, ist die Spule selektiv kurzgeschlossen.
Sie erzeugt dann eine rückwärts gerichtete magnetomotorische Kraft in den Kernteilen
6 und 7, die der magnetomotorischen Kraft entgegenwirkt, die der Strom durch den
Leiter 8 in den Kernen 6 und 7 in Vorwärtsrichtung erzeugt. Daraus ergeben sich
Wechselstrommeßbereiche mit größerem Skalenvollausschlag als bei der Benutzung ohne
die Spule 24. Auf diese Weise läßt sich ein Zangenstrommesser für Wechselströme
mit mehreren Meßbereichen erhalten, der einfach ist, mit einer sehr geringen Anzahl
von Einzelteilen und elektrischen Verbindungen auskommt und sich durch geringes
Gewicht und außerordentliche Robustheit auszeichnet.