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Vorrichtung zum Messen und Feststellen von Wechselstrom mit Hilfe
von Gleichstromapparaten mittels bestimmter vibrierender°Umschalter. Der Apparat,
der den Gegenstand der Erfindung bildet und hauptsächlich für elektrische Wechselstrommessungen
bestimmt ist, gründet sich auf das folgende Prinzip: Abb. i zeigt eine Wechselstromquelle
von feststehender oder sehr wenig veränderlicher Frequenz S, von welcher ein Doppelschalter
C und ein Voltmeter für Gleichstrom F # Wenn der Umschalter C
il)gezweigt
sind.
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eine schwingende Bewegung ausführt, deren Frequenz etwas verschieden
ist von derjenigen der Stromquelle S, so bemerkt man, daß das Voltmeter 1' eine
veränderliche Abweichung mit einer Frequenz zeigt, die gleich ist der Differenz.
zwischen der Frequenz der Stromquelle und derjenigen des Umschalters. Der in dein
Voltmeter fließende Strom ist indessen nicht periodisch zur Differenz der beiden
fraglichen Frequenzen, nur der Durchschnittswert dieses Stromes folgt diesem Gesetz.
Man kann also in Suinmä sagen, daß alles so verläuft, als wenn man die Kurve mittels
eines synchronischen Gleichrichters gleichrichtet, dessen Entspannungsphase man
nach der Differenz der beobachteten Frequenz verändern würde. Es ist klar, daß es
möglich ist, kleine Wechselstrommengen mit Hilfe von Gleichstromgalvanometern festzustellen
oder zu messen. Die Empfindlichkeit dieser Instrumente, «-elche größer ist als diejenige
der bekannten Wechselstromapparate, wird im übrigen wesentlich erhöht, wenn man
die Periode des sich ergebenden Stromes in übereinstiminung bringt mit derjenigen
der verwendeten Galvanometer. Die Instrumente werden daher einen Strom von einer
Frequenz feststellen, die annähernd gleich ist (lein Unterschied zwischen der Frequenz
der Stromzuführung und derjenigen des Vibrierers. Der auf diesem Prinzip beruhende
vibrierende Umschalter besteht aus den folgenden Teilen: i. dem treibenden Organ,
«-elches aus einem Vibrierer nach Art der Klingelvibrierer besteht, dessen vibrierender
Teil eine regelbare Spannung hat, so daß die eigene Frequenz des Instrumentes verändert
werden kann, ?. dem vibrierenden Doppelumschalter, welcher die Umschaltung sichert,
3. den Regelungsorganen, die keine Besonderheit aufweisen und aus einem Unterbrecher,
einem Widerstand und einem Amperetneter bestehen.
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In der Zeichnung zeigen die Abb. 2 und 3 schematisch den Vibrierer,
während die Abb. .I und 5 eine Einzelheit des Umschalters darstellen. -Der eigentliche
Vibrierer besteht aus einem Elektromagneten i, welcher auf den magnetischen Teil
2 einer Masse 3 (gewöhnlich Weicheisen) wirkt, welche von einer vibrierenden Blattfeder
6 -getragen wird. Die Vibration wird wie bei einer Klingel durch den Kontakt i i
unterhalten.
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Es ist ferner ein Funkenlöschkondensator .a. sowie ein Widerstand
5 vorgesehen, parallel geschaltet mit dein Elektromagneten, wobei in gewissen Fällen
diese Teile auch fortfallen können. Die Stromquelle P kann durch einen Unterbrecher
7 ausgeschaltet und ihre Intensität kann durch den Rheostat 8 geregelt werden.
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Die Eigenv ibrationsperiode wird dadurch erhalten, daß man einerseits
auf das Gewicht der Masse 3 und anderseits auf die Spannung der vibrierenden Blattfeder
6 einwirkt. Diese Spannung wird mit Hilfe von zwei Spannerelementen g, io hervorgerufen
(Abb. 3), von
denen das eine eine annähernde Regelung gestattet
und das andere, welches die Präzisionsregelung bildet, gestattet, die Periode ganz
genau auf den gewünschten Wert einzustellen.
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Der vibrierende Umschalter besteht aus zwei vibrierenden Armen 1a,
13, welche voneinander getrennt sind und durch die Hauptblattfeder 6 vermittels
elastischer Verbindungen 14 und 15 betätigt werden. Diese elastischen Verbindungen
bestehen jede aus einer isolierenden Lamelle, welche die vollständige elektrische
Unabhängigkeit der eigentlichen Umschalterarrne sichert, die auf diese Weise von
dem Rest des Apparates vorzüglich isoliert sind. Jeder vibrierende Umschalterarm
12, 13 ist auf einer Feder 16 (Abb.4) befestigt und kann infolge der elastischen
Formveränderung dieser Feder vibrieren.
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Die Eigenschwingungsperiode dieser Arrne ist sehr verschieden von
der Arbeitsperiode. Die Spannung der Feder 16 kann durch eine auf die Schraube 18
einwirkende Mutter geregelt werden, welche die Verschiebung der Schraube in der
Längsrichtung bewirkt. Die Anordnung der Enden der Feder, wovon die Starrheit der
elastischen Kupplung 7wischen dem Vibrierer @ und dem vibrierenden Arm abhängt,
ist veränderlich gemacht sowohl durch die untere Schraube i9 wie durch die Stiftlüilse
20, welche ihre Drehbewegung auf die mit einer Nut versehene Schraube i8 überträgt.
U m eine große Präzision der Einstellung zu erhalten, ist die Hülse auf ihrem Umfang
gezahnt, so claß sie von der Schnecke 21 angetrieben werden kann.
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Ein in jedem der Arme 12, 13 vorgesehener Schlitz 22 (Abb. 5), welcher
einen freien Raum von einigen Hundertsteln Millimeter oder mehr frei läßt, gibt
dem System eine gewisse Elastizität, so daß die Einstellung der Schrauben 23,
24, 25, 26 gestattet, die Inversion mit oder ohne Unterbrechung auszuführen.
Die Umschaltung mit Unterbrechung erfolgt, wenn der Kontakt des Arme 12 von (lern
einen der Kontakte 23 oder 2.I fortgeht, bevor er mit dein anderen in Berührung
gekommen ist, und die Umschaltung ohne Unterbrechung erfolgt, wenn der Kontakt des
Armes 12 den einen der feststehenden Kontakte erst dann v erläßt, wenn er bereits
in Berührung mit dem anderen Kontakt ist. Die durch den Schlitz 22 bewirkte Elastizität
gestattet diese zweite Art der Gleichrichtung.
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Die Umschaltung mit Unterbrechung entspricht der Messung oder der
Feststellung der Potentialunterschiede, und die Umschaltung ohne Unterbrechung entspricht
den Stromstärken.
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Die Verbindungsdrähte, welche von den Kontakten 23, -2.I, 25, 26 ausgehen;
ebenso wie von den Armen 12 und 13, sind so nahe wie möglich beieinander angeordnet,
ebenso wie ihre Verbindungen zwischen den Klemmen, so daß die parasitären Induktionen
vermieden werden, was sich leicht machen. läßt infolge der geringen Abmessungen
der Arme 12 und 13, die auf einige -Millimeter bebchränkt werden können.
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Die Regelungsorgane bestehen aus einem veränderlichen Widerstand 8,
welcher gestattet, den Erregerstrom zu verringern, aus einem Amperemeter und einem
Unterbrecher 7.
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Dieser Apparat dient für die restlose Gleichrichtung, d. h. für die
Gleichrichtung der positiven und negativen Wellen der untersuchten Größen. 'Man
kann, um die Bauart und die Regelung zu vereinfachen, auch nur einen einzigen Umschalter
vorsehen und in diesem Fall nur eine halbe Welle gleichrichten.
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In gewissen Fällen kann z. B. für die Untersuchung einer Dreiphasenquelle
auch ein dritter vibrierender Umschalter vorgesehen «-erden, der in der gleichen
Weise betätigt wird.
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Dank der einfachen und starken Bauari dieses Apparates werden die
Unterhaltungskosten verringert und die Einstellurig erleichtert, ebenso wie mir
selten Abänderungen nötig werden.
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Der `-ibrierer selbst bildet im übrigen ein Organ, welches auch ohne
den beschriebenen Umschalter verwendet werden kann und einen wesentlichen Teil der
vorliegenden Erfindung bildet.