DE321623C - Verfahren, die elektrische Leistung durch ein Hitzdrahtinstrument zu messen - Google Patents

Description

• Verfahren, die elektrische Leistung durch ein Hitzdrahtinstrument zu messen. Gegenüber den meist benutzten, nach dem Dynamometerprinzip gebauten Wattmetern besitzt ein Hitzdrahtwattmeter den erheb-Echen Vorteil, von der Frequenz unabhängig zu sein. Wenigstens gilt dies in dem gleichen Umfange, in dem überhaupt lfitzdrahtinstrumente zur Messung von Wechselströmen verschiedener Frequenz brauchbar sind. Dazu kommt ein zweiter sehr wesentlicher Vorteil dadurch, daß ein solches Instrument nur verschwindend kleine Selbstinduktion und Kapazität besitzt und aus diesem und dem vorerwähnten Grunde in der Nieder- wie Hochfrequenztechnik in gleicher Weise verwendet werden kann.
• Ein Wattmeter nach dem Prinzip der Hitzdrahtinstrumente ist bisher von Carpentier, Paris, in den Handel gebracht. Im folgenden wird ein weiteres Verfahren, elektrische Leistungen mit einem besonders konstruierten Hitzdrahtinstrument zu messen, angegeben. Das Prinzip ist ähnlich dem bekannten Meßverfahren mit drei Volt- oder Amperemetern.
• Der Strom il in einem Verbraucher R durchfließt nacheinander noch zwei Hitz.drähte c und a (Fig. i) mit den rein Ohmschen Widerständen W, und W,. Im Nebenschluß zu R und W3 liegt ein dritter Hitzdraht b mit großem Widerstande W,. Der ihn durchfließende Strom ist wo e den Spannungsabfall über R und W, bedeutet. Der Hitzdraht a wird von einem Strome i -- (i, + ij, c von dem Strome il durchflossen. Die Ausdehnung der Hitzdrähte ist dem Quadrate der Stromstärke proportional, also die Ausdehnung von a gleich Die Summe der Ausdehnungen von b und c ist gleich Cl '#2# + C3 "i - Cl, C2, C, sind Konstanten, die durch die Art und Anordnung der Hitzdrähte bestimmt sind. Wird C, = C2 = C, gemacht, so ist die Differenz der Ausdehnungen von a und (b c) gleich Fließt durch den Verbraucher ein Wechselstrom und bedeuten c und i, die Momentanwerte von Strom und Spannung, so ist die Differenz gleich wo E' und j die Effektivwerte von e und i., und cp' die Phasenverschiebung zwischen beiden bedeutet. E'j cos cp' ist die im Verbraucher und in W3 verzehrte Leistung. Die Leistung im Verbraucher allein ist E'Icos cp'-j2 W3 = E J cos cp. Sorgt man also dafür, daß und C, = C, wird, so ist die Differenz der Ausdehnungen gleich cos cp, d. h. pro -portional der effektiven Leistung im Verbraucher R.
• Die Abgleichung der Konstanten kann bei vorgeschriebenem Wl, W, und W, durch Länge, Dicke und Material der Hitzdrähte erreicht werden. Die Differenz der Ausdehnungen ,von a und von (b -# e) wird dadurch gebildet, daß die Ilitzdrähte b und c voneinander isoliert zu einem Hitzdraht d verbunden werden (Fig. 9, und 3) und die beiden dann vorhandenen Hitzdrähte a und d so auf ein oder zwei bewegliche Systeme wirken, daß nur eine verschieden große Ausdehnung von a und d angezeigt wird, also bei gleicher Ausdehnung die Anzeigevorrichtung in der Nullstellung bleibt. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß etwa jeder Hitzdraht für sich einen Zeiger oder der eine einen Zeiger, der andere eine Skala bewegt. Praktischer ist es, beide Hitzdrähte im entgegengesetzten Sinne auf einen Zeiger wirken zu lassen, indem je ein Ende von a und d an einer gemeinsamen Spannfeder, die anderen Enden gegenläufig an der Zeigerrolle befestigt sind (Fig. 4)-Für die technische Ausführung sind folgende Gesichtspunkte zu berücksichtigen: i. Es soll die Durchbiegung der Hitzdrähte benutzt werden.
• q- Ein seitlicher Druck auf die Achse der Zeigerrolle ist möglichst zu vermeiden.
• 3. Die Hitzdrähte müssen jederzeit leicht auf ihre Normalstellung korrigiert werden können.
• Diesen Anforderungen werden die folgenden Ausführungen gerecht.
• In der ersten Ausführung (Fig. 5) stehen sich die beiden Hitzdrähte parallel gegenüber. In ihrer Mitte ist je ein Spanndraht angebra.cht, der mit seinem anderen Ende an der mitten zwischen den Hitzdrähten befindlichen Zeigerrolle befestigt ist. In beide Spanndrähte ist eine gleiche Spiralfeder eingefügt. Bei gleicher Ausdehnung ziehen sich beide Spiralfedern gleichmäßig -zusammen, während die Zeigerrolle stehen bleibt. Bei ungleicher Ausdehnung dreht sich die Rolle so lange, bis das Kräftegleichgewicht hergestellt ist.
• In der zweiten Ausführung (Fig. 6) teilen sich die Spanndrähte; der eine Teil läuft -über die Zeigerrolle, der andere ist an gemeinsamer Spannfecler befestigt. Auch hier tritt eine Drehung der Rolle nur bei ungleicher Ausdehnung der Hitzdrähte ein.
• -Bei beiden Ausführungen gibt eine an einem Spannd,raht befestigte Mark-e, die evtl. mit Nonius oder kleinem Zeiger versehen ist, die 1,T,ullsteüung dieses Hitzdrahtes an. Der zweite wird danach durch die Nullstellung des Hauptzeigers korrigiert.

Claims (2)

1. PATENT-AxSPRÜCHE: i. Verfahren, die elektrische Leistung# durch ein Hitzdrahtinstrument zu messen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: Der Strom in einernVerbraucher (R) durchfließt nacheinander noch zwei Hitzdrähte (c und a) mit den Ohrnschen Widerständen (W, bzw. Wl.). Im Nebenschluß zum Verbraucher und zu c liegt ein dritter Hitzdraht (b) mit dem Ohmschen Widerstand (W.). Die Ausdehnungskonstanten (C, bzw. C" bzw. C.) der drei Hitzdrähte (a bzw. b bzw. c) werden so gewählt, daß C, = C2 und Die zu messende Leistung ergibt sich dann aus der Differenz zwischen der Ausdehnung des Drahtes (a) einerseits und der Ausdehnung der mechanisch hintereinander geschalteten Drähte (b und e) andererseits. Die Ausdehnungen werden entweder auf gesonderte Anzeigevorrichtungen oder auf eine gemeinsame, unmittelbar die Differenz angebende Anzeigevorrichtung übertragen.
2. 2. Hitzdrahtwattmeter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzdrähte (c und b) voneinander isoliert zu einem gemeinsamen Hitzdrabt (d) verbunden sind, der seine Ausdehnung gleichzeitig mit der Ausdehnung des Hitzdrahtes (a) direkt oder unter Benutzung von Spanndrähten auf die Anzeigevorrichtung überträgt (Fig. 2 und 3). 3. Hitzdrahtwattmeter nach Anspruch?" dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hitzdraht für sich einen Zeiger oder der eine einen Zeiger -und der andere eine Skala bewegt. 4. Hitzdrahtwattmeter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hitzdrähte auf denselben Zeiger im entgegengesetzten Sinne drehend wirken, so daß der Ausschlag nur die Differenz der Ausdehnungen ergibt (Fig. 4). 5. Hitzdrahtwattmeter nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet; daß die Hitzdrähte parallel einander gegenüber stehen, und in die einerseits in der Mitte der Hitzdrähte, andererseits an der Zeigerrolle befestigten Spanndrähte je eine gleiche Spiralfeder eingefügt ist (Fig. 5). 6. Hitzdrahtwattmeter nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spanndrähte vor der Zeigerrolle teilen, wobei der eine Teil über die Zeigerrolle läuft, während der andere an einer gemeinsamen Feder befestigt ist (Fig- 6). 7. Hitzdrahtwattmeter nach Anspruch bis 6, gekennzeichnet durch eine besondere, einfache Anzeigevorrichtung, die unmittelbar die Normallage der Hitzdrähte anzeigt.