DE1884658U

DE1884658U - Zangenanleger zur direkten messung von strom, spannung und phasenwinkel.

Info

Publication number: DE1884658U
Application number: DEG25220U
Authority: DE
Original assignee: P Gossen and Co GmbH
Current assignee: P Gossen and Co GmbH
Priority date: 1962-01-13
Filing date: 1962-01-13
Publication date: 1963-12-19

Description

FABRIK ELEKTRISCHER PRÄZISIONSMESSGERÄTE · 8520 ERLANGEN

Zangenanleger zur direkten Messung von Strom, Spannung und Phasenwinkel

Bs sind Zangenanleger "bekannt, mit denen entweder der Strom, oder der Strom und die Spannung, oder der Leistungsfaktor, oder die Wirkleistung gemessen werden können» TJa bei den beiden zuletzt genannten Geräten ein Quotientenmeßwerk "bzw« ein wattmetrisch.es Meßwerk verwendet wird, können sie nicht gleichzeitig zu Strom- oder Spannungsmessungen herangezogen werden. TJa aber bei den meisten Messungen an technischen Netzen neben den Strom- und Spannungsgrößen, letzten Ende der Energietransport interessiert, ist der Betriebselektriker bislang gezwungen, zwei oder gar drei verschiedene Anleger-Geräte bereit zu halten«

Demgegenüber bezieht sich die Neuerung auf einen Zangenanleger, mit dem sowohl Strom- und Spannungsmessungen, wie auch die Messung der Paktoren cos ψ und sin ψ in einem Winkelbereich von -90 bis + 90 vorgenommen werden können, und zwar letztere praktisch unabhängig von Spannung, Strom, Oberwellen, Fremdfeldern, der Temperatur und der Frequenz, Auch die Feststellung· des Torzeichen des gemessenen Phasenwinkels (induktiv oder kapazitiv) kann durch eine besondere Einrichtung in dem neuen Gerät leicht und einfach getroffen werden. Im Gegensatz zu den vorbekannten Geräten, die jeweils nur innerhalb eines relativ engen Frequenzbereiches eingesetzt werden können, kann der neuerungsgemäße Zangenanleger für Frequenzen von 40 »«· 10 000 Hz verwendet werden»

Diese Meßmoglichkeiten werden durch die neuerungsgemäße Meßschaltung und durch die besondere Ausbildung des Zangenkernes erreicht, wie der folgenden Beschreibung zu entnehmen ist.

Die Schaltung der neuerungsgemäßen Anordnung ist in Figur 1 dargestellt, während Figur 2 die äußere Ansicht des neuen Gerätes zeigt»

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Gemäß Figur 1 umfaßt die Zange 1, deren neuerungsgemäße Ausgestaltung weiter unten noch näher "beschrieben wird, die stromführende Leitung 2. Die Zangen-Sekundärwicklung 3 ist über den Meßbereichs-' schalter 4 mit der unterteilten Primärwicklung des Stromwandlers 5 verbunden.

Die zu messende Spannung wird an die Klemmen β und 7 angeschlossen. Im Zuge des Spaimungs.pfad.es liegen der Meßbereichsschalter 8 mit den Vorwiderständen 9> die beiden gegeneinander geschalteten und zusätzlich als Überlastschutz dienenden Zenerdioden 10, der Widerstand 11 und der Tollweggleichrichter 12 mit dem Widerstand 13 in seinem einen Diagonalzweig. Der Gleichrichter 12 ist über den Abgleichwider stand 14 mit dem Drehspulinstrument 15, dem ein Kondensator 16 zur Dämpfung der pulsierenden Gleichspannung parallel liegt, verbunden.

Außerdem enthält die Anordnung eine phasenempfindliche Gleichrichterbrücke, deren einzelne Gleichrichter 17, 1B_} 19 und 20 nach Art eines Ringmodulators untereinander verbunden sind, In den beiden Diagonalen dieser Brücke liegen je zwei hohe und gleich große Widerstände 21 und 22, sowie die kleinen Widerstände 25 und 24· Der Steuerstrom wird dieser Gleichriehterbrücke über die einen Diagonalpunkte zugeführt, während der Meßstrom an den Symmetriepunkten zwischen den Widerständen 21 und 22, bzw. 23 und 24 eingespeist wird. An den anderen Diagonalpunkten wird das Meßergebnis abgenommen und über den Abgleichwiderstand 25 dem "Meßwerk 15 zugeführt. . . ■■ .

Die einzelnen Bauelemente werden miteinander über einen Wahlschalter verbunden, dessen einzelne Schaltebenen Aj B, C, D und B jeweils mit den Kontakten a, b, c und d versehen sind.

Zur Spannungsmessung dient die Schalterstellung "a", wie in Figur 1 dargestellt. Dabei liegt die zu messende Spannung an den einen Diagonalpunkten des Gleichrichters 12, während die beiden anderen Diagonalpunkte j zwischen denen sich auch der Widerstand I.3 befindet,

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über die Sehaltebenen D und E mit dem Anzeigeinstrument I5 verbunden sind. Gleichzeitig ist die Sekundärwicklung des Stromwandlers über die Sehaltebenen B und C kurzgeschlossen. Als Maß für die zu messende Wechselspannung dient der am Widerstand I5 entstehende Spannungsabfall.

Die Schalterstellung "b" dient zur Strommessung. In diesem Falle ist die Sekundärseite des Wandlers 5 über die Schaltebenen B und C mit dem Gleichrichter 12 verbunden. Wie bei der Spannungsmessung mißt auch jetzt wieder das Instrument 15 den Spannungsabfall am Wider·=· stand 13, mit dem es über die Schaltebenen D und E verbunden ist. Die u.F. noch an den Klemmen 6 und ¹J liegende Spannung ist dabei durch den Blindkontakt b der Schaltebene A vom Gleichrichter 12 abgetrennt worden.

Die cos ψ -Messung erfolgt in den Schalterstellungen "c" oder "d" von denen vorerst Stellung "e" betrachtet werden soll· Über die Schaltebene A wird die Spannung als Meßgröße der phasenempfindlichen Gleichrichterbrücke 17 bis 20 zugeführt, während der Sekundärstrom des Wandlers 5 über die Schaltebene B als Steuerstrom in diese Brücke eingespeist wird. "Über die Schaltebenen D und B ist das Meßinstrument 15 mit der Gleichrichterbrücke 17 bis 20. verbunden.

In dieser Zusammenschaltung arbeitet die Anordnung folgendermaßen:

Die phasenempfindliche Gleichrichterbrücke I7 bis 20 wird über den Strompfad vorgesteuert. Hierzu fließt die eine Stromhalbwelle von der Sekundärwicklung des Wandlers 5 über die Schaltebene B und die Gleichrichter 17 und 18 wieder zurück zum Wandler. Die andere Halbwelle nimmt den gleichen Weg über die Gleichrichter 19 und 20. Die den Gleichrichtern jeweils parallel liegenden Widerstände 21 und 22, bzw. 23 und 24, sind so hochohmig, daß der St-euerstrom den Gleichrichtern aufgezwungen wird. Die Sekundärbürde der Stromwandlerkaskade ist sehr klein und setzt sich lediglich aus den Gleichriehter-Durch* laßwiderständen zusammen« Somit lassen sich die Stromwandler bzw. ihre Winkel« und Übersetzungsfeider sehr klein halten.

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In die so vorgesteuerte Gleichrichterbrücke wird die Meßgröße eingespeist, die man folgendermäßen erhälts Der Hauptteil des Stromes im Spannungspfad fließt über die beiden Zenerdioden 10, an denen er einen nahezu rechteekförmigen konstanten Spannungsabfall erzeugt» Infolgedessen fließt ein konstanter, rechteckförmiger und der Spannung phasengleicher Strom über die Widerstände 21 und 22, bzw.23 und 24 und die gerade geöffneten Gleichrichter I7 und 18, bzw. 19 und 20. Die Widerstände 21 bis 24 sind so groß, daß beinahe auch der Meßstrom den Gleichrichtern aufgezwungen wird und daß zum anderen der Meßstrom einen bestimmten Bruchteil des Steuerstromes nicht übersteigt." Dadurch werden die in diesem cos Φ-Meßprinzip begründeten grundsätzlichen cos(p-Meßfehler klein gehalten. An den Diagonalpunkten der Brücke, an denen das Meßinstrument I5 angeschlossen ist, entsteht als Maß für den cos ψ eine pulsierende Gleichspannung» Die Skala des Meßinstrumentes kann in cos ψ«oder auch in sin ψ-Werten geeicht werden. Der zum Meßinstrument parallel liegende Kondensator 16 erhöht im vorliegenden Fa,lle die !Frequenzunabhängigkeit der cos to-Anzeige·

Da die Polung von Strom und Spannung oft nicht bekannt ist, besteht die Möglichkeit, daß das Instrument in Stellung "c" nach der verkehrten Seite ausschlägt. Man dreht dann weiter auf Stellung "d". In diesem Falle wird lediglich das Anzeigeinstrument gegenüber seinem Anschluß in Stellung "c" umgepolt.

Das durch die beschriebene Anordnung sich ergebende Maß für den cos ψ ist zweideutig, er kann induktiv oder kapazitiv sein. Bei den üblichen cosC5-Messern mit elektrodynamischem Meßwerk wird diese Zweideutigkeit dadurch vermieden, daß man die Phase im Spannungspfad durch ein phasendrehendes Glied induktiv oder kapazitiv um 90 verschiebt und Strom und Spannung definiert gepolt ""anschließt. Dann liegt der Wert cos (pe 1 in der Skalenmitte; links bzw_o rechts davon wird der kapazitive bzw. induktive cosψ -Wert angezeigt. Für tragbare Geräte, also auch den Zan— genanleger gemäß der vorliegenden Erfindung, ist es von großem Torteil, Spannung und Strom ohne Rücksicht auf die jeweilige Polung anschließen zu können. Es wird entweder der Ifinkelbereich von -90 bis 0 oder von

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+90 bis 0 angezeigt. Im Vergleich zum elektrodynamischem Meßwerk fällt

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hier an sich eine doppelt so große Anzeigeskala· an»

Das Vorzeichen des Phäsenwinkels, induktiv oder kapazitiv, wird im vor« X liegenden Fall neuerungsgemäß dadurch ermittelt, daß die geschlossene Zange um einen geringen, vorbestimmten Betrag geöffnet wird. Schlägt jetzt der Meßwerkszeiger in Richtung höherer cosjo «Werte aus, so ist der cos J? unabhängig von der Strom- und Spannungspolung induktiv! im umgekehrten Falle ist er kapazitiv» Dieser Test basiert darauf, daß eine Vergrößerung des Zangenluftspaltes eine Vergrößerung des induktiven Magnetisierungsstromes und damit auch des Wandlerfehlwinkels bewirkt.

Figur 2 laßt den äußeren Aufbau des Zangenanlegers erkennen. Die Zange selbst besteht aus dem U-förmigen und mit dem Gehäuse fest verbundenen Teil 1a, auf dessen einem Schenkel die Zangen-Sekundärwicklung innerhalb des Gehäuses aufgebracht ist. Der aufklappbare, I-förmige Zangenteil 1b ist mit der Handhabe 26 fest verbunden. Der Zangenkern selbst besteht aus dünnwandigem, hochpermeablem Bandmaterial. Der Schnitt im Bandmaterial ist so giegt, daß der I-förmige Teil 1b leicht zwischen zwei eng benachbarten Stromschienen hindurchgeführt werden kann. Die obere Hälfte des geschlossenen Kernes verläuft gerundet, um die Streuung ge« ring zu halten.

Innerhalb des Gehäuses befindet sich an der Handhabe 26 eine Rastvor« richtung, die dazu dient, beim cosj9«Test (induktiv oder kapazitiv) die Öffnungsbewegung des Zangenteiles 1b fühlbar zu begrenzen, so daß bei Ausführung des Testes die Öffnung an der Schnittstelle des Kernes

definiert ist. Soll die Zange angelegt oder abgenommen werden, läßt k . .. .

sich die genannte Rast "Überdrücken", so daß an der Schnittstelle die

- volle Öffnung entsteht.

Mit den Drehknöpfen 4 und 8 werden die Schalter gleicher Bezugszahl nach Figur 1 betätigt? der Drehknopf 27 gehört zum Wahlschalter mit den Schaltebenen A bis E»

Claims

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Schutzansprüehe

1« Zangenanleger zur direkten Messung von Strom, Spannung und Phasenwinkel, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einem Handgriff versehene Gehäuse einen Zangenwandler (la, 1"b) mit festem Übersetzungsverhältnis, einen umschaltbaren Stromwandler (5), ein Drehspulmeßwerk als Anzeigeinstrument (15) für sämtliche Meßarten und drei Umschalter (4»8>27) enthält, von denen der eine (27) fünf Schaltebenen besitzt.

2« Zangenanleger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zangenkern aus einem U-fÖrmigen (la) und einem I-förmigen (ib) Teil besteht und daß letzterer mit der beweglichen Handhabe (26) verbunden ist.

3» Zangenanleger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabe (26) des I-iörmigen Kernteiles (ib) eine Rastvorrichtung besitzt, dureh die eine definierte Öffnung der Zange bei der Feststellung des Vorzeichens des Phasenwinkels sichergestellt wird·