DE293307C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVs 293307 -KLASSE 21 e. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. November 1915 ab.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Meßapparate, deren Wirkung auf dem Temperaturunterschied von Teilen beruht, die durch einen Strom erhitzt werden, der ge-

.5 messen werden kann. Eine besondere Anwendung findet die Erfindung für Strommesser, die auf Temperaturunterschied beruhen.

Ein Hauptzweck der Erfindung ist die Vermeidung von Fehlern, die infolge von Wärme-Verlusten der verschiedenen Teile entstehen. In Fig. ι ist ein bekannter Strommesser dargestellt, an welchem Verbesserungen gemäß der Erfindung angebracht sind. Fig. 2 stellt einen Schnitt durch die Klemmen dar.

Viele elektrische Meßinstrumente, wie z.B. der Wrightsche Höchstbedarfsanzeiger, wirken durch die Wärme, welche durch den zu messenden Strom.erzeugt wird, indem eine Temperaturdifferenz zwischen zwei Körpern erzeugt wird, und durch diese eine physikalische Bewegung hervorgerufen wird, welche zum Anzeigen benutzt wird.

Eine verbesserte Form eines derartigen Instruments besteht darin, dal? verlängerbare Stäbe oder Röhren benutzt werden, und Mittel vorgesehen sind, daß andere Temperaturänderungen als solche, welche von dem zu messenden Strom herrühren, kompensiert werden. In diesen Meßapparaten kann der Stab oder die Röhredurch Windungen erwärmt werden, welche einen zu messenden Strom führen. In derartigen Apparaten treten unvermeidlich Fehler beim Anzeigen auf, insbesondere, wenn das Meßinstrument für starke Stromaufnahmen bestimmt ist. So ist z. B. in der beiliegenden Zeichnung ein Maximalanzeigestrommesser dargestellt, welcher aus zwei Luft enthaltenden Gefäßen A und B besteht, die durch ein kleines U-Rohr t verbunden sind, das eine Flüssigkeit m enthält. Von dem rechten Schenkel des U-Rohres t ist ein Zweigrohr t' abgezweigt, welches, wenn die Flüssigkeit in dem rechten Schenkel von/ ansteigt und in das Rohr if überfließt, auf einer Skala s den maximalen Überschuß der Ausdehnung der Luft in dem Gefäß A gegenüber derjenigen in dem Gefäß B anzeigt. Diese Ausdehnung wird durch die Wärme erzeugt, welche durch die Widerstandswindung L, L' entwickelt wird, durch welche der zu messende Strom von den Klemmen c, d fließt. Das Anzeigen eines derartigen Instruments hängt also von der Differenz zwischen der Temperatur der Luft in dem Gefäß A und in dem Gefäß B ab. Der Erfinder fand nun, daß diese relative Temperatur von den relativen Verhältnissen abhängt, unter denen die Gefäße A und B ihre Wärme abgeben. Wärme entweicht von jedem Körper durch Strahlung, Leitung oder Konvektion. Die Temperaturerhöhungen sind jedoch derartig gering, daß Strahlung kaum in

Frage kommen kann und praktisch vernachlässigt werden kann. Der Verlust durch Konvektion hängt von der Oberfläche ab, welche der Luft ausgesetzt ist, und wird praktisch ausgeglichen zwischen den beiden Gefäßen A und B, wenn beide dieselbe Oberfläche und Gestalt besitzen. Die Wärmeverluste, die durch Leitung entstehen, sind in allen früher hergestellten Instrumenten vollkommen verschieden. Bei dem Gefäß A führen die Metallumwicklung L, L', die Klemmen φ, φ' und ihre Zuführungen und die Einführungen c, d die Wärme mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit fort, während das Gefäß B in den bisherigen Ausführungsformen . ohne derartige 'wärmeleitende Belegung geblieben ist. Es ist leicht nachzuweisen, daß hierdurch eine ernstliche Fehlerquelle eingeführt ist. Wenn man annimmt, daß das Gefäß A eine Oberfläche von 100 mm² hat und eine Temperaturerhöhung von 40 ° bei Vollbelastung zeigt, so beträgt der Wärmeverlust durch Konvektion für den Temperaturgrad ungefähr 0,00025 Grammkalorien in der Sekunde auf jeden Quadratzentimeter, und der Gesamtverlust beträgt demgemäß ungefähr eine Grammkalorie in der Sekunde. Wenn man annimmt, daß das Instrument ein Strommesser für 100 Amp. ist, so seien die Stromzuführungsdrähte L, U Drähte der Nr. 3 der Brown & Sharpeschen Drahtlehre (etwa 10,8 mm Durchmesser); jeder sei 10,2 mm lang, und wenn die Enden bei c und d sich auf der Temperatur der umgebenden Luft befinden, so würden diese beiden Enden nahezu 50 Prozent mehr Wärme ableiten, als der Verlust durch Konvektion von der Oberfläche des Gefäßes A beträgt. Zudem hängt die Temperatur der Enden in erheblichem Maße von dem Standort der Enden c und d ab. Wenn sich der Apparat in einem warmen Zimmer 'befindet und die Enden durch eine Mauer in die winterliche Luft führen, so ergeben sich ganz andere Verhältnisse, als wenn sich der Apparat in einem kalten Zimmer befindet und die Enden in warme Sommerluft gelangen. Wenn sich außerdem warme Verbindungsdrähte in einer der Klemmen in der Nähe der Windungen L, U befinden, so würde hierdurch ein anderer und wahrscheinlich unbekannter Fehler hervorgerufen werden.

Alle diese Fehler und Ungenauigkeiten werden gemäß der Erfindung ausgeschaltet, wenn die Bedingungen für die Wäimeabgabe für das eine Gefäß A bei dem anderen Gefäße B genau gleichartig gemacht werden. Das Gefäß B muß also vollständig gleich dem Gefäße A gemacht werden und auf ihm müssen alle Bewicklungen und Klemmen wiederholt werden, wie sie auf dem Gefäße A vorkommen, mit der Ausnahme, daß die Windungen /, V nicht stromdurchflossen sind. Hierfür ist gesorgt, indem die Wicklung I, V durch Isolation bei 0 (Fig. 1) unterbrochen ist, so daß kein Strom durch sie fließen kann. Auf diese Weise sind die Wärmeverluste, sei es, daß sie durch Leitung oder Konvektion oder Strahlung entstehen, vollkommen gleichartig für die beiden Luftkammern A und B, und die Anzeigung durch die Flüssigkeit im Rohre t' entspricht genau der Temperaturdifferenz der beiden Kammern A und B, welche durch das Hindurchfließen des Stromes durch die Wicklung L, L' hervorgerufen ist.

Die Isolation 0 muß natürlich derart angebracht werden, daß die Wärmeabgabemöglichkeit der Wicklung auf der Kammer B genau dieselbe ist wie diejenige der Wicklung auf der Kammer A. Solange die Klemmen φ und p' sich auf derselben Temperatur befinden, ist es klar, daß die Wärmemenge, die von der Kammer B zu den Klemmen φ und φ' fließt oder umgekehrt durch die Enden I, I" fließt, nahezu in den beiden Drähten gleich ist. Hieraus ergibt sich, daß die Isolation 0, wenn sie in dem Mittelpunkte der Wicklung auf der Kammer B angebracht wird (die Isolation muß ebenso ein Wärmeisolator wie ein elektrischer Isolator sein), den Übergang der Wärme zwischen der Kammer B und den Klemmen φ und φ' nicht hindert, so lange sich beide Klemmen auf derselben Temperatur befinden. Wenn sich jedoch die beiden Klemmen φ und φ' nicht auf derselben Temperatur befinden, wird die Wärme, welche über die Drähte I und V fließt, nicht gleich sein, und die Anbringung der Wärmeisolation 0 im Mittelpunkt der Wicklung auf der Kammer B erzeugt einen Unterschied in den Wärmeableitungsverhältnissen der Kammern A und B. Da ein solcher Temperaturunterschied zwischen den Klemmen φ und φ' loo infolge einer warmen Verbindungsstelle in einer der Zuführungen c oder d vorkommen kann, so wird gemäß der Erfindung für diesen Fall eine Abhilfe vorgesehen, indem Maßnahmen getroffen sind, durch welche die beiden Klemmen φ und φ' praktisch auf derselben Temperatur gehalten werden, trotz der Wärme, die durch eine mögliche warme Stelle in der Nähe in der einen oder anderen Klemme entstehen kann. Wie deutlicher aus Fig. 2 zu erkennen ist, wird no an die Klemme^» ein Metallplättchen q von verhältnismäßig großer Fläche und an die Klemme φ' ein ähnliches Metallplättchen q' befestigt. Diese beiden Metallplättchen sind voneinander durch eine dünne Isolationsschicht /115 isoliert, deren Material möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen soll. Diese Anordnung gestattet, daß die Wärme von der Klemme φ zur Klemme p' oder umgekehrt übergeht, wobei beide Klemmen jedoch elektrisch voneinander isoliert sind. Die Temperatur von φ und p' wird daher nahezu gleichbleiben, und es

wird durch die Einführung der Isolation ο in den Mittelpunkt der Wicklung auf der Kammer B kein nennenswerter Fehler hervorgerufen.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Auf der Differenz der Temperaturunterschiede zwischen zwei Luftkammern beruhendes elektrisches Meßinstrument, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der einen ίο Kammer in bekannter Weise vorhandenen stromdurchflossenen Wicklungen auf der zweiten Kammer von gleicher Gestalt ebenfalls angebracht werden, jedoch stromlos gehalten werden.
2. 2. Meßinstrument nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Mittelpunkt der Wicklung der zweiten Kammer eine Isolationsstelle angebracht ist,
3. 3. Ausbildung der Klemmen für ein Meßinstrument nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beide Klemmen^ Metallflächen angesetzt sind, die voneinander durch eine dünne Isolationsschicht getrennt sind. -
4. 4. Verwendungsform der Meßinstrumente nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Amperemeter oder als Höchstbedarfsanzeiger benutzt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.