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Die Erfindung betrifft ein Maximalstrom-Meßgerät mit einer Widerstandskette
mit auf Kontakte eines Stufenschalters geführten Anzapfungen, an welcher Widerstandskette
eine dem zu messenden Strom proportionale Spannung ansteht, einem Kontaktarm, der
die Kontakte bestreicht und dessen Stellung das Maximum des gemessenen Stroms in
vorgegebener Stufung anzeigt, einer Speicheranordnung mit einem Ladewiderstand und
einem Speicherkondensator, welche auf den vom Kontaktarm an einem der Kontakte abgegriffenen,
gegebenenfalls in einem Gleichrichter gleichgerichteten Spannungswert aufgeladen
wird, sowie einer Entladeeinrichtung mit einem Element mit Durchbruch-Charakteristik
und einer mindestens auf den Kontaktarm wirkenden elektromagnetischen Einrichtung,
nach Patent 1281552.
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Bei dem Maximalstrom-Meßgerät nach dem Hauptpatent wird die größte
der an den Kontakten eines Stufenschalters anliegenden Meßspannungen zur Aufladung
einer Speicheranordnung benutzt, und bei Erreichen eines bestimmten Schwellwertes
der in dieser Speicheranordnung gespeicherten Energie wird über ein Element mit
Durchbruch-Charakteristik eine elektromagnetische Vorrichtung bestätigt, welche
ihrerseits die Speicheranordnung zur nochmaligen Aufladung an einen der Kontakte
mit der nächsttieferen Meßspannung legt, wobei derjenige Kontakt mit einer Meßspannung,
welche nicht mehr ausreicht, die Speicheranordnung auf den vorgegebenen Schwellwert
aufzuladen, ein Maß für den in der Vergangenheit maximal bezogenen Strom bildet.
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Bei dem Maximalstrom-Meßgerät nach dem Hauptpatent kann nun der Fall
auftreten, daß bereits ein kleiner Überstrom von kurzer Dauer den Stufenschalter
um eine Kontaktstellung weiterschaltet, obwohl die Überschreitung an sich bezüglich
Dauer und Größe eine solche Anzeige eines größeren Stromverbrauchs noch nicht rechtfertigen.
Da jedoch die Speicheranordnung stets an der vom Kontaktarm abgegriffenen Spannung
liegt und somit auf eine bestimmte Spannung aufgeladen ist, bedarf es mitunter nur
noch eines kleineren, an sich unschädlichen Ladeimpulses, um am Ladekondensator
diejenige Spannung entstehen zu lassen, welche das Element mit Durchbruch-Charakteristik
und damit die elektromagnetische Vorrichtung zum Ansprechen bringt.
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Für die Bestimmung des maximalen Bezugs an elektrischem Strom bzw.
an elektrischer Leistung ist es in Fällen unerläßlich, daß sowohl die Große als
auch die Dauer des Bezugs eines bestimmten Stroms berücksichtigt werden. Dabei dürfen
jedoch unbedeutende kurzzeitige Spitzenwerte, welche beispielsweise durch Schaltoperationen
im Netz hervorgerufen werden können, nicht zur Anzeige eines höheren Strom- bzw.
Leistungsbezugs führen.
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Es sind bereits Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen mittels
Transistor und Zenerdiode Schwellwert-Tor-Schaltungen aufgebaut sind, bei denen
die Zenerdiode als Vergleichsspannungsquelle dient und ein bestimmter Vorgang, wie
z. B. ein Anzeige- oder Schaltvorgang, erst ausgelöst wird, wenn die Vergleichsspannung
überschritten wird. Außerdem ist es auch bekannt, Transistorschaltungen dadurch
zu stabilisieren, daß die Basis des Transistors an eine mittels einer Zenerdiode
stabilisierte Spannung angeschlossen wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Maximalstrom-
Meßgerät nach dem
Hauptpatent in der Weise weiterzubilden, daß durch Schaltvorgänge, Störungen u.
dgl. bedingte kurzzeitige Ladeimpulse zu keiner Verfälschung der Messung führen
können.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein aus der Parallelschaltung
eines Widerstandes mit einer Zenerdiode einerseits und einer Zenerdiode andererseits
bestehender Spannungsteiler vorgesehen ist, der an der dem zu messenden Strom proportionalen
Spannung liegt, und daß zwischen diesen Spannungsteiler und die Speicheranordnung
ein Transistor geschaltet ist, der durch die vom Spannungsteiler abgegriffene Spannung
gesteuert ist und leitet, wenn die dem zu messenden Strom proportionale Spannung
wenigstens gleich der Zenerspannung der Zenerdiode ist.
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Vorzugsweise ist zur Speicheranordnung ein Entladewiderstand parallel
geschaltet.
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Eine zur Verwendung bei einem Mehrphasennetz bestimmte vorteilhafte
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Maximalstrom-Meßgeräts zeichnet sich dadurch
aus, daß in jede Phase des Mehrphasennetzes ein Nebenschlußwiderstand geschaltet
ist, daß die an dem jeweiligen Widerstand abfallende Spannung über je einen Transformator
an je einem Gleichrichter liegt und daß die Ausgänge der Gleichrichter in Reihe
geschaltet sind und die so erhaltene und den zu messenden Strömen proportionale
Summenspannung an die als Spannungsteiler ausgebildete Widerstandskette angelegt
ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der
Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt Fig 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Maximalstrom-Meßgeräts, F i g. 2 eine zur Verwendung bei einem Dreiphasennetz bestimmte
Ausführungsform.
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Nach F i g. 1 wird die Meßspannung dadurch gewonnen, daß der zu messende
Strom JNetz durch einen Nebenschlußwiderstand 41 geschickt wird, an dem dabei eine
proportionale Primärspannung entsteht. Diese Primärspannung wird mittels eines Transformators
42 in die Meßspannung Umess umgeformt.
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Die Sekundärwicklung des Transformators 42 besitzt eine Anzahl Anzapfungen
a, b... g, welche den verschiedenen Proportionalitätsfaktoren der Meßspannung entsprechen
und welche an den KontaktenA, B... G des Stufenschalters 5 liegen. Der Kontaktarm
6 des Stufenschalters 5 greift eine der Meßspannungen ab und führt sie einem Gleichrichter
7 zu.
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Solange der bezogene Strom unterhalb des eingestellten Maximalstroms
liegt, ist die Gleichspannung im Kondensator 8 niedriger als die Zenerspannung der
Zenerdiode 83. Es kann deshalb kein oder nur ein vernachlässigbar kleiner Strom
durch den Widerstand 80 fließen. Die Spannung an diesem Widerstand, d. h. auch diejenige
zwischen Basis und Emitter des Transistors 85 bleibt somit ebenfalls sehr klein
und verhindert, daß durch den Transistor 85 sowie den Ladewiderstand 11 ein Ladestrom
in den Speicherkondensator 12 fließt. Der Widerstand 86 hat dabei die Aufgabe, kleine
Kollektor-Restströme abzuleiten. Somit erfolgt die Aufladung des Ladekondensators
immer vom entladenen Zustand aus.
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Sobald der bezogene Strom JNetz und damit der Meßstrom seinen - durch
die Stellung des Stufenschalters 5 bestimmten - Maximalwert erreicht, beginnt
über
die Zenerdiode 83 und den Widerstand 80 Strom zu fließen. Dadurch tritt an der Basis-Emitter-Strecke
des Transistors 85 eine Spannung auf, welche über den Widerstand 84 einen Basisstrom
erzeugt und damit den Transistor öffnet. Die am Widerstand 80 und der Zenerdiode
83 liegende Summenspannung bewirkt dann über den Transistor 85 und den Widerstand
11 die Ladung des Speicherkondensators 12.
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Nach einer bestimmten, durch die Zeitkonstante von Ladewiderstand
11 und Speicherkondensator 12 gegebenen Zeit erreicht die Spannung am Kondensator
12 den Durchbruchswert des Schaltelements 13, und die elektromagnetische Vorrichtung
14 wird betätigt.
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Wenn der Meßstrom wesentlich größer als der eingestellte Maximalstrom
ist, wird auch die Spannung am Siebkondensator 8 viel größer als die Zenerspannung
der Diode 83. Dadurch fließt ein größerer Strom über den Begrenzungswiderstand 8.
Die Zenerdiode 82, welche eine relativ niedrige Durchbruchsspannung besitzt, begrenzt
jedoch die Spannung an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors.
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Die für die Ladung des Speicherkondensators 12 zur Verfügung stehende
Spannung über den beiden Zenerdioden 82, 83 wird auf die Summe der beiden Zenerspannungen
begrenzt und bleibt dadurch annähernd konstant. Die Ladezeit des Speicherkondensators
12 wird deshalb praktisch unabhängig von der Größe der Überschreitung des Maximalstroms.
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Sobald der Meßstrom wieder zurückgeht und den eingestellten Maximalwert
unterschreitet, wird der Stromfluß über die Zenerdioden beendet, und der Transistor
85 wird gesperrt. Die Ladung des Kondensators 12 fließt über die Widerstände 11
und 86 ab.
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F i g. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung für die Bestimmung der Ströme
in einem Dreiphasennetz 16 mit den Phasen r, s, t. In jeder Phase ist ein Nebenschlußwiderstand
41, 51, 61 enthalten. Die daran entstehenden Spannungsabfälle werden in Transformatoren
42, 52, 62 auf die höhere Spannung umgeformt und je einem Gleichrichter71, 72, 73
zugeführt. Die Summe aller Meßspannungen pro Phase wird durch Reihenschaltung der
Gleichstromausgänge der Gleichrichter gewonnen und mittels des Kondensators 74 geglättet.
An den Spannungsteiler 4 sind die Kontakte A, B ... . G des Stufenschalters 5, die
vom Kontaktarm 6 überstrichen werden, angeschlossen. Auf den Begrenzungswiderstand
9 folgt die der Fig. 1 analoge Schaltung unter der Trennungslinie X-X.