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Meßgerät mit Drehspule für Wechselströme hoher Stromstärke Bei einem
elektrischen Meßgerät ist die Drehspule, die hohe Stromstärken auszuhalten hat,
auch großen Drehmomenten ausgesetzt. Die Drehmomente werden mitunter, z. B. bei
Meßgeräten, die auch Kurzschlußströme aufzunehmen haben, so groß, daß die mechanische
Festigkeit der bekannten Drehspulen ihnen nicht mehr gewachsen ist. Man kann nämlich
diese Spulen nicht beliebig kräftig bauen, da sonst ihre mechanische Trägheit zu
groß wird, daß das drehbare System sich bei kleinen Strömen zu langsam einstellt
und bei großen Strömen zu schwer zu dämpfen ist. In manchen Fällen lassen sich derartige
Probleme durch Verwendung einer Ferrarisscheibe lösen. Das hat aber wieder den Nachteil,
daß die erzeugten Drehmomente einer exakten Berechnung schwer zugänglich sind und
sich daher für genauere Messungen nicht an allen Stellen eignen.
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Das Meßgerät gemäß der Erfindung besitzt die Vorteile der Ferrarisscheibe,
vermeidet aber ihre Nachteile dadurch, daß sie ihre beiden Funktionen, einerseits
als Transformator zu wirken, andererseits als Stromschleife im magnetischen Felde
ein Drehmoment zu erzeugen, voneinander trennt.
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Gemäß der Erfindung besteht die Drehspüle aus einer einzigen Stromschleife,
welcher der Strom durch einen besonderen kleinen Stromwandler zugeführt wird. Der
Wandler transformiert den Strom so weit hinauf, daß eine Stromschleife zur Erzeugung
des notwendigen Drehmoments ausreicht. Besondere Bedeutung hat die Erfindung für
Fehlerortrelais. Diese sind zuweilen sehr starken Kurzschlußströmen ausgesetzt und
müssen sich gerade dann richtig und zuverlässig einstellen. Aber auch bei geringen
Stromstärken müssen sie genau arbeiten. In allen Fällen muß sich das Anzeigegerät
eines Fehlerortrelais so schnell einstellen, daß die Größe des Kurzschlußstromes,
so wie sie unmittelbar nach Auftreten des Kurzschlusses besteht, angezeigt wird;
denn die elektrischen Verhältnisse im Kurzschlußstromkreise ändern sich oft schon
innerhalb weniger Sekunden wesentlich.
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In der Abbildung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Anzeigegerät
für ein Fehlerortrelais dargestellt. Der Zeiger 9 soll den Widerstand eines Kurzschlußkreises
anzeigen. Er sitzt auf einer Welle 3, die außerdem die Drehspule 2 und die Ferraristrommeln
7 und 8 trägt. Die Drehspule 2 besteht aus einer und einer halben Windung aus Aluminium;
der besseren Festigkeit wegen wird vorzugsweise Duraluminium verwendet. Sie dreht
sich im Felde der Strommagneten i. Der Strom wird ihr durch Quecksilberkontakte
¢ zugeführt, jedoch nicht unmittelbar von dem Stromwandler 47, sondern über einen
Transformator 52. Dieser transformiert den Strom so weit hinauf, daß er auch bei
den vorkommenden kleinsten Werten ausreicht, um in der einen Stromschleife ein ausreichendes
Drehmoment zu erzeugen. Die Ferraristrommel7 dreht sich im Felde der Strommagneten
io, die Ferraristrommel 8 dagegen
dreht sich in den Feldern zweier
Magnetpaare, nämlich der Strommagneten ii und der Spannungsmagneten 12. Innerhalb
der Ferraristrommel 7 und 8 sind feststehende Eisenkerne angeordnet, die in der
Zeichnung nicht sichtbar sind; sie dienen dazu, den Widerstand der magnetischen
Kraftlinienwege herabzusetzen. Die Stromschleife 2 erzeugt ein Drehmoment, das eine
Funktion des Quadrates der Stromstärke ist, während die Ferraristrommel8 ein Drehmoment
erzeugt, das eine Funktion des Produktes aus Spannung und Stromstärke ist. Es ist
bekannt, daß infolgedessen der Zeiger 9 sich so einstellt, daß sein Ausschlagwinkel
eine eindeutige Funktion des Quotienten aus, jenen beiden Größen, also eine Funktion
des Widerstandes in der zu überwachenden Leitung ist. Vorzugsweise wird die Anordnung
so getroffen, daß der Zeiger 9 den Blindwiderstand anzeigt. Die Ferraristrommel
7 erzeugt überhaupt kein Drehmoment, sondern hat nur den Zweck, die Bewegung. des
ganzen drehbaren Systems zu dämpfen, und zwar mit einer Dämpfungskraft, die proportional
mit der Stromstärke wächst.
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Über dem Anzeigegerät des Zeigers 9 ist ein Fallbügel 21 angeordnet,
der in Lagern 22 drehbar ist. Durch eine Feder a3 wird er in angehobener Lage festgehalten.
Er kann jedoch durch eine Hilfskraft vermittels der Verbindungsstange 24 heruntergeklappt
werden, sobald ein Fehler in der Leitung auftritt. Seine Stirnfläche hat drei verschieden
breite Teile 2i', 2i", 2i"'. Infolgedessen macht er verschieden große Bewegungen,
bis er auf den Zeiger auftrifft, den er dabei auf eine Unterlage 1q. festdrückt.
Diese verschieden großen Bewegungen dienen dazu, die Ölschalter auszulösen, durch
welche fehlerhafte Strecken abgetrennt werden. Der Zeiger muß seine .Gleichgewichtslage
unbedingt eingenommen haben, bevor er von dem Fallbügel festgehalten wird. Das ist
nur möglich, wenn das gesamte drehbare System leicht genug gebaut ist, obwohl es
die nötige Widerstandskraft haben muß, um auch große Drehmomente zu ertragen. Aus
diesem Grunde sind auch die Ferraristeile 7 und 8 nicht in der üblichen Weise als
Scheiben, sondern als hohle Trommeln ausgebildet. Die Trommel hat vor der Scheibe
den Vorzug, daß alle Kräfte entwickelnden Teile an demselben Hebelarm angreifen.
Sie ist infolgedessen bei gleichem Drehmoment leichter. Denn bei der Scheibe trägt
gerade der äußerste Rand zum Drehmoment nur wenig bei, vergrößert das Gewicht aber
beträchtlich.
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Um auch die Welle möglichstleicht ausführen zu können, liegt das dämpfende
System 7 zwischen den beiden drehenden Systemen :z und B. Die Welle muß nämlich
so bemessen werden, daß sie auch in dem Falle genügend widerstandsfähig ist, daß
infolge umgekehrter Energierichtung die beiden Systeme i9 und 2o nach derselben
Seite wirken. Ihr Drehmoment muß dann bis zur Erreichung der Ausschlagbegrenzung
vom dämpfenden System 7 aufgenommen werden. Würde man dieses an einem Ende anordnen,
so würde auf die Welle die Summe der Drehmomente wirken. Bei der hier dargestellten
Einrichtung dagegen wird die Welle nur von den einzelnen Drehmomenten belastet.
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In der Zeichnung ist eine einphasige Strecke mit Hinundrückleitung
S und T angenommen. Sie kann durch den Ölschalter 64 abgeschaltet werden, sobald
die Auslösespule 63 erregt wird. Der Stromwandler 47 speist den Stromwandler 52,
die Stromspulen 51, 50 und 49. Ein Spannungswandler 56 speist über die Leitungen
57 und 58 die Spannungsspule 59.