DE1216981B - Niederohmiger Messwiderstand fuer Starkstrom - Google Patents

Description

• Niederohmiger Meßwiderstand für Starkstrom In der Starkstromtechnik tritt oft das Problem auf, Ströme in der Größenordnung von 100 bis 10000 A zu oszillographieren oder sonstwie anzuzeigen. Die bekannten Meßwiderstände haben Widerstandswerte zwischen 0,1 und 20mm. Es werden beispielsweise relativ große Manganinbleche verwendet, die zwecks Erzielung möglichst kleiner Meßfehler und kleiner Baumaße für den Widerstand gefaltet werden oder kant,andere günstige Form haben. Es ist auch be eine rohrförmige Bleche zu verwenden. Alle diese Widerstände sind zwar soweit als möglich induktionsarm aufgebaut und sind damit für hohe Ströme im NF-Bereich geeignet, sie versagen jedoch bei Untersuchungen in Starkstromanlagen, in denen im HF-Bereich liegende Frequenzen auftreten können. Als Beispiel sei auf die Messung von Schaltvorgängen in Leistungshalbleitern verwiesen.
• Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Meßwiderstand zu schaffen, der die obengenannte Forderung erfüllt und einfach herstellbar ist.
• Die Erfindung bezieht sich auf einen niederohmigen Meßwiderstand für Starkstrom mit zwei konzentrisch angeordneten Metallkäfigen oder -zylindern. Die Erfindung besteht darin, daß in die vom inneren Käfig bzw Zylinder abgehende Meßpotentialleitung eine vom zu messenden Strom abgeleitete Spannung zur Kompensation der vorwiegend induktiven Komponente des Meßwiderstandspannungsabfalles eingeschleift ist. Zweckmäßig ist hierfür außerhalb der Käfige bzw. Zylinder in Nähe des den Strom führenden Leiters eine drehbar gelagerte Spule angeordnet, die mit der Meßpotentialleitung verbunden ist. Einer weiteren Ausbildung entsprechend ist an Stelle der Spule die Meßpotentialleitung selbst zur Kompensation der induktiven Komponente herangezogen, indem die Leitung die Form eines Bügels hat, der drehbar gelagert ist.
• Es ist ein veränderbarer ohmscher Widerstand bekannt, bei welchem die Selbstinduktion konstant bleiben soll. Der veränderbare Widerstand besteht dabei aus der Kombination zweier gestreckter biffiar gespannter Doppelleitungen. Zwei Drähte dieser Kombination bestehen aus einem Widerstandsmaterial und zwei weitere Drähte aus einem Material von geringem Widerstand, z. B. Kupfer. Die Einstellung dieses aus vier parallelen Drähten bestehenden veränderbaren Widerstandes erfolgt durch Verwendung zweier auf den Drähten schleifender Kontakte. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß je ein Schleifkontakt einen Widerstandsdraht und den ihm zugeordneten Kupferdraht überbrückt. Je nach Stellung dieser beiden Schleifer auf der Drahtkombination wird ein mehr oder weniger großer Teil der Selbstinduktion der Kupferdrähte zu- oder abgeschaltet. Ein derartiger, aus vier Drähten bestehender Widerstand, der durch Schleifer in seinem Wert eingestellt wird, ist in der Starkstromtechnik wegen der Kontaktschwierigkeiten der verwendeten Schleifer unbrauchbar. Wie in der Beschreibungseinleitung ausgeführt, soll ein Meßwiderstand erstellt werden der von Strömen in der Größenordnung von 100 bis 10 000 A durchflossen wird. Für derartige Ströme ist die bekannte Widerstandskombination ungeeignet.
• Bei einem weiteren bekannten Meßwiderstand werden zwei konzentrisch angeordnete Metallzylinder verwendet Dieser bekannte Meßwiderstand besitzt eine so hohe Eigeninduktivität, daß er nicht zur Messung von Starkströmen im MHz-Bereich geeignet ist.
• Der entscheidende Fortschritt des erfindungsgemäßen Meßwiderstandes besteht darin, daß bei Anwendung im MHz-Bereich die dann vorwiegend induktive Komponente des Meßwiderstandes durch die erfindungsgemäße Maßnahme kompensiert wird.
• Dies ist bei keinem der bekannten Meßwiderstände der Fall.
• Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
• Fig. ja zeigt eine SchnittansichtA-B nach der Fig. lb, und F i g. 1 b zeigt eine Ansicht nach dem Schnitt C-D.
• Der erfindungsgemäße Widerstand besteht aus einem ersten äußeren Käfig, der durch die Drähte 1 bis 10 gebildet wird, die an ihrem einen Ende durch einen Drahtring 11 und an ihrem anderen Ende durch eine Metallplatte 12 miteinander verbunden sind. Die Drähte2, 4, 6, 8 und 10 gehen über den Ringll hinaus und sind an ein Starkstrom-Anschlußstück 26 geführt. In diesem durch die Drähte 1 bis 10 gebildeten Käfig ist ein weiterer kleinerer Käfig angeordnet, der aus Drähten 13 bis 22 besteht. Die einen Enden dieser Drähte sind wie die Enden der Drähte des ersten Käfigs ebenfalls mit der Metallplatte 12 fest verbunden.
• Die anderen Enden der Drähte 13 bis 22 sind ebenfalls mit einem Drahtring 23 verbunden und außerdem an einen für die jeweilige Stromstärke ausgelegten Leiter 24 geführt, der an seinem einen Ende ein weiteres Starkstrom-Anschlußstück 25 trägt. An Stelle der beiden aus den Drähten 1 bis 22 gebildeten Käfige können auch Metallzylinder verwendet werden. Die Widerstandsleiter 13 bis 22 sind zweckmäßig aus Litzen aus Manganin ausgeführt. Gleiches gilt für die Meßpotentialleitung M.
• Die am durch die beiden Käfige gebildeten Widerstand auftretende Spannung wird vom Ende S des Leiters 24 und vom Anschluß S' der Metallplatte 12 abgenommen. Die Meßspannung tritt also zwischen den Anschlüssen 27, 23 auf, an die ein geeignetes, nicht weiter dargestelltes Anzeigegerät angeschaltet wird. Die Meßpotentialleitung M kann auch isoliert durch die Metallplatte 12 geführt werden, und ihr Ende S bildet dann direkt den Anschluß 26.
• Im Beispiel nach der F i g. la ist der Stromlauf J durch den Widerstand mittels Pfeile angedeutet.
• Die Eigeninduktivität dieses symmetrisch ausgebildeten Meßwiderstandes liegt etwa zwischen 10-9 bis 10-1°H. Wird ein derartiger Widerstand von beispielsweise 10-3Q nun in Anlagen oder Schaltungen verwendet, in welchen Stromstöße bis zu 1000 A/,us mit Oberwellenspektren im MHz-Bereich auftreten, so liegt der induktive Widerstandswert bereits etwa in der gleichenGrößenordnung(cvL as 10-3Q) wie der ohmsche Widerstandswert. Es ergibt sich somit ein nicht mehr tragbarer Meßfehler von beinahe 1000/o. Neben der induktiven Komponente tritt noch eine kapazitive auf, welchejedoch kleiner ist als die induktive Komponente.
• Um die vorwiegend induktive Komponente des Meßwiderstandes zu kompensieren, ist nun gemäß der Erfindung eine kleine längliche Flachspule F vorgesehen, die aus einer oder mehreren Windungen bestehen kann. Diese Spule F ist beispielsweise in der Weise drehbar auf dem Starkstrom-Anschluß stück 25 angeordnet, wie durch den Doppelpfeil angedeutet ist.
• Die Anschlußdrähte dieser Spule F sind in die zum Anschluß 27 gehörige Meßpotentialleitung M eingeschleift. Zweckmäßig werden die Anschlußdrähte der Flachspule F verdrillt und auf kürzestem Wege mit der Meßpotentialleitung M verbunden.
• Die F i g. 2 zeigt die elektrische Schaltung der Anordnung. Die Spule F liefert die zur Kompensation des induktiven Spannungsabfalles L di benötigte Korrekturspannung di Um = mdi dt Der ohmsche Widerstand ist mit r und der induktive Anteil mit I bezeichnet, während m die Gegeninduktivität von Leiter und Spule ist.
• Die F i g. 3 zeigt eine weitere Ausbildung des Anmeldungsgegenstandes. An Stelle der Kompensationsspule F wird bei dieser Ausbildung zur Kompensation die Meßpotentialleitung M verwendet. Wie ersichtlich, ist diese Meßpotentialleitung besipielsweise als Bügel E oder Doppelbügel E, E' ausgebildet, der aus dem in Achsnähe befindlichen feldfreien Raum herausragt: Der Bügel ist drehbar gelagert. Die Drehlager L und der Drehzapfen Z werden zweckmäßig konusförmig ausgebildet. Als Gleitmittel kann beispielsweise reines Petroleum verwendet werden. Zum Abgleich wird der Bügel in eine bestimmte Lage gedreht. An der Metallplatte 12 ist eine an sich bekannte Meßbuchse 30 angebracht, die die Anschlüsse 27, 28 aufweist.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Niederohmiger Meßwiderstand für hohe Ströme mit zwei konzentrisch angeordneten Metallkäfigen bzw. -zylindern, dadurch gekennz e i c h n e t, daß in die vom inneren Käfig bzw.

   Zylinder abgehende Meßpotentialleitung eine vom zu messenden Strom abgeleitete Spannung zur Kompensation der vorwiegend induktiven Komb ponente des Meßwiderstandspannungsabfalles ein geschleift ist.
2. 2. Widerstand nach Anspruch, dadurch ge; kennzeichnet, daß außerhalb der Käfige bzw. Zylinder in Nähe des den Strom führenden Leiters eine drehbar gelagerte Spule angeordnet ist, die mit der Meßpotentialleitung verbunden ist.
3. 3. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßpotentialleitung die Form eines Bügels hat und drehbar gelagert ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 578 954, 951 746; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 837 185.