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Universalmeßinstrument für Wechselstrom mit einem. Dießsystem Die
bekannten elektrodynaxnischen Meßinstrumente mit einem Meßsysbem werden lediglich
als Amperemeter, Voltmeter und Wattmeter, also als Instrumente für Einzelmessungen,
gebaut. Hierbei besitzt jedes von diesen Instrumenten eine besondere und verschiedene
Wicklung der Meßspulen.
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Fis sind auch elektrodynamische Instrumente mit mehreren. Meßsystemm
nicht mehr neu, welche für die Messung verschiedener Meßgrößen eingerichtet stind.
Beie diesen MeBinstrumenten sind jedoch, in Abhängigkeit von der Art der Messung,
entweder- nicht alle Meßsysten ve gleichzdtig im Gebrauch oder aber besitzen diesel.'Ien
verschiedene Wicklungen, und zwar für die Stromstärkenmessungen andere (dickere)
als für die Spannungsmessungen. Zu dieser Art von Meßinstrwmenten gehört auch die
Thomsonsche Waage, welche grundsätzlich zwei Meßsysteme aufweist, die dien beiden
Waagenarmen entsprechen..
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Den Gegenstand der vorliegendenErfindung bildet ein Universahn.eBinstrunientfürWechselstroan,
welches den oben skizzierte, Mangel zu beseitigen gestattet, welches also nur ein
Meßspulensystarn. besitzt, wobei die eknige Wicklung der Meßspulen für die Benutzung
des Instruments als Voltmeter, Amperem6der und Wattmeter gemeinsam ist. Das Neue
der Erfindung beruht darauf, daß ein einem. elektrodynasnischen. Voltmeter entsprechendes,
mit einem Reihenwiderstands von geringem Temperatureindiuß kombinierter Wickelungssatz
durch Vorschalten .eines Stromtransformatuxs, dessen sekundäre Stromstärke der dem
Instrumente eigenen Stromstärke angepaßt ist, auch zur Stromstärkenmessung befähigt
wird. Auf diese Weise wird durch gleichzeitiges Messen der Spannung in der einen.
Meßspule und der Stromstärke in der anderen auch die Messung des Wattverbrauchs
unmittelbar möglich.
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An Hand der auf der beiliegenden Zeichnung dargestellten - Schaltungsschemen
wird im folgenden die Wirkungsweise und Bauart des Universalmeßinstruments näher
erläutert.
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Wie bereits in der Einleitung erwähnt, wird die Benutzung des einem
elektfodynamischen Voltmeter entsprechenden Wickelungssatzes zur Stromstärkenmessung
durch die Anwendung eines besonderen Stromtransformators ermöglicht. DieserTransformatorgehörteigent-]ich
weder zur Gruppe der sogenannten Spannungstransformatoren noch zu derjenigen der
Stromstärkentransformatoren. Mit Rücksicht auf seinen besonderen Charakter kann.
er im folgenden zweckmäßig als Doppeltransformator bezeichnet werden, und zwar mit
Rücksicht darauf, daß er bei der Einschaltung der Primärseite in Reihe sich als
Stromstärkentransformator, dagegen bei der Parallelschaltung auf der Sekundärseite
sich als Spannungstransformator verhält.
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Die Eisenmagnetisierung sei bei. voller Belastung schwach wie bei
einem Stromstärkentransformator. Die nominelle Spannung auf der Seite der höheren
Spannung entspreche
der normalen Meßtransformatorenspannung = ioo
Volt. Die Spannung an den Klemmen der Niederspannungsseite werde so gewählt, daß
beim Einschalten des Wattmeterstromkreises die Stromstärke in diesem Kreise der
nominellen Stromstärke im Wattmeter, d. i. gewöhnlich 5 Ampere, entspricht. Wenn
berücksichtigt wird, daß der Eigenverbrauch des Wattmieters sehr gering ist, wird
ersichtlich, daß die Spannungen des Niederspannungsstromkreises sehr gering sein
müssen und dabei stark differieren in Abhänggigikeit von dem angewandten Wattmeter.
Hieraus foügt, daß das Übersetzungsverhältnis des Doppeltransformators sehr ,groll
ist.
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Bei dem vorliegenden Meßinstrument ist die demselben eigene Stromstärke
sehr gering und schwankt normal in dem. Grenzen zwischen 5o bis ioo Milliampere,
kann jedoch auch in weiteren Grenzen, nämlich von i o bis 5oo Miniampere angewandt
werden.
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Wird nun ein solcher DoppeltransformatoT mit einem ganz bestimmten
Meßinstrument in Verbindung gebracht und dabei ein solches Übersetzungsverhältnis
,gewählt, daß bei. ioo Volt Spannung auf der Hochspannungsseite beim Einschalten
der Stromstärkenspule dies Wattmeters auf der Niederspannungsseite die Spannung
an den Klemmen dieses Instruments so groß wird, wie sie dem Stromstärkenverbrauch
des Instruments entspricht, so wird das letztere ohne 'weiteres zur Stromstärkenmessung
befähigt.
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Es ist klar, daß im. Schema nach Abb. i, worin mit i das Netz, mit
2 der Doppeltransformator, mit 3 die Wattmeterwicklungen, mit 7 der Stromstärkenkreis
bezeichnet ist, bei der Schaltung der Wattmeterspannungsspule sowie der Hochspannungsseite
des Doppeltransformators parallel zum Netz (von etwa ioo Volt Spannung) ein voller
Ausschlag des für die bestimmte Stromstärke (angenommen etwa 5 Ampere) gebauten
Wattmeters erhalten wird, der ein. Messen der Spannung gestattet. Bei kleineren
Spannungen werden die Ausschläge im quadratischen Verhältnis kleiner sein.
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Wird jedoch (vgl. Abb. 2) derselbe Doppeltransformator 5 auf der Hochspannungsseite
8 mit der Spannungswicklung des Wattmeters 6, auf der Niederspannungsseite dagegen
in Reihe zeit dem zu messenden Netz .4 sowile mit der Stromspule des Wattmeters.6
geschaltet, so wird jetzt der volle Ausschlag des Instruments bei derselben Netzstrom.-stärke
wie vorhin (z. B. bei; 5 Ampere) erhalten. Dieser Ausschlag wird jetzt ein: Maß
der Stromstärke im Primärstromkreise bilden. Die Ausschläge werden wie im vorigen
Falle proportional zu den Quadraten der Stromstärken sein. Auf diese Weise kann
mittels eines Wattmeters der Effekt, die Spannung und die Stromstärke gemessen werden,
so daß ein. solches Wattmeter in Verbindung mit dem beschriebenen Transformator
ein Universalinstrument: für Wechselstrom bildet.
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Bei der Benutzung des Instruments zur Spannungsmessung sind die Angaben
in hohem Maße vom Einfuß der Temperatur auf den Widerstand der Instrumente abhängig.
Zur Unschädlichmachung dieses Einflusses ist das Einschalten von einem entsprechenden
Reihenwidierstande vor die Spannungsspule des Wattmeters erforderlich.
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In Abb. 3 ist die Gesaantschadtung des erfindungsgemäß gebauten Instruments
angegeben. Aus diesem Schema ist ersichtlich, daß mittels -eines dreipoligen, gegebenenfalls
im Innern des Instruments angebrachten Umschalters die Messung des. Effekts, der
Spannung und der Stromstärke ohne weiteres nacheinander ausgeführt werden kann.
Die mit 9, io bezeichneten Netzschienen enthalten zwischen 12 und 13 die
in io in Reihe eingeschaltete Niederspannungswicklung des beschriebenen Doppeltransformators.
Die Klemmen 14, 15 der Hochspannungsseite des letzteren sind über 16, 2o, i9 mit
dem Schalthebel des dreipoligen Umschalters verbunden, welcher in der gezeichneten
Mittellage den Stromeffekt, in der nach unten gedrehten Stellung die Spannung und
in der obersten Stellung die Stromstärke zu messen gestattet.
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Mit dem in i9 drehbaren Schalthebel sind zwei weitere um 17 und 18
drehbare Hebel. verbunden, so daß alle drei Hebel dieselben Bewegungen ausführen,
wenn der eine von ihnen ,gedreht wird. Je zwei Stromstärken-und Spannungskontakte
sind miteinander verbunden. Die Verbindung der mittleren (Effekt-) Kontakte ist
aus der Abb. 3 ersichtlich. Zwischen i9 und 2o liegt die bewegliche Stromstärkenspwle
21, zwischen 17 und 18 die unbewegliche Sp.annungsnießspule 22 des Wattnveters,
wobei der Widerstand dien ersteren bedeutend kleiner, als derjenige der zweiten
ist.
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Zwischen i i (an der Schiene 9), 29 und 25 sind die Refenwiderstände
27, 28 aus einem Widerstandsmaterial von konstantem Temperatureinffußwerte (Manganin
o. dgl.) und zwischen 25 und denn. mittleren Effektkontakt des dreipalügen Umschalters
der Ersatzwiderstand 26 eingeschaltet. Der Stromkreis 14, 24, 2o wird durch einen,
mit dem um i9 schwingenden Hebel verbundenen Ausschalter bei 23 während der Spannungsmessung
(unterste Umschalthebellage) geschlossen, wähnend der Effekt- und Stromstärkenmessung
dagegen geöffnet. Durch diese Anordnung des Ersatzwiderstandes 26 wird die Benutzung
derselben
Reihenwiderstände sowohl bei der Watt- ,als auch bei
der Spannungsmessung ermöglicht.
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Das ganze Instrument mitsamt den Reihenwiderständen und dem Doppeltransformator
kann geschlossen ausgeführt werden, so daß zur Verbindung mit dem zu untersuchenden
Stromkreise nur die- drei Klemmen i i, 12 und 13 zur Verfügung zu stehen brauchen.
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Der Eigenverbrauch an Strom ist bei dem neuen Instrument außerordentlich
gering und kann .gewöhnlich sowohl bei der Messung des von dem untersuchten Stromkreise
abgegebenen als auch des aufgenommenen Effekts ohne weiteres vernachlässigt werden..
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Das zwei Skalen, von denen die eine bei der Efffektmessung benutzt
wird und eine proportionale Teilung besitzt, während die-- -andere eine quadratisch
ansteigende Teilung aufweist und für die Spannungs- und Stromstärkenmessun.g in
Frage kommt. Die Reihenschaltung der Meßspu:Ien, wie sie in der Abb.3 dargestellt
worden ist, ist im allgemeinen günstiger; es kommt jedoch auch eine Parallelschaltung
der Meßspulen wohl in Frage.