DE503933C - Hochempfindliche elektrische Messanordnung fuer Wechselstrom, der in einem Unterbrecher gleichgerichtet und einem Gleichstrommessgeraet zugefuehrt wird - Google Patents

Hochempfindliche elektrische Messanordnung fuer Wechselstrom, der in einem Unterbrecher gleichgerichtet und einem Gleichstrommessgeraet zugefuehrt wird

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DE503933C
DE503933C DES78366D DES0078366D DE503933C DE 503933 C DE503933 C DE 503933C DE S78366 D DES78366 D DE S78366D DE S0078366 D DES0078366 D DE S0078366D DE 503933 C DE503933 C DE 503933C
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DE
Germany
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membrane
alternating current
current
breaker
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Expired
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DES78366D
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Inventor
Helmut Sell
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R13/00Arrangements for displaying electric variables or waveforms

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

  • Hochempfindliche elektrische Meßanordnung für Wechselstrom, der in einem Unterbrecher gleichgerichtet und einem Gleichstrommeßgerät zugeführt wird Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Meßgerät für Wechselstrom. Hierunter sind nicht nur die anzeigenden und schreibenden Meß,geräte im engeren Sinne zu verstehen, sondern auch solche Geräte, die nur einen schwachen Wechselstrom nachweisen sollen, beispielsweise solche, die an Stelle von Telephonen, Vibrationsgalvanometern o. dgl. im Ausgleichszweig einer Brücken- oder Kompensationsschaltung verwendet werden. Das Meßgerät kann: dabei in jeder Art von Griißen geeicht sein, so daß der gemessene Wechselstroin als Maß für eine beliebige andere Größe dienen kann; z. B. für Umdrehungen einer Welle. Das Gerät kann auch als Relais dienen.
  • Es ist bekannt, daß es Meßgeräte für Wechselstrom. init gleicher elektrischer Empfindlichkeit und mechanischerUnempfindlichkeit wie die der Meßgeräte für Gleichstrom bisher nicht.gibt. Das hängt im wesentlichen damit zusammen, daß die Wechselstrommeßgeräte auf das Quadrat der Stromstärke ansprechen und datier in ihnen für sehr kleine Stromstärken außerordentlich kleine Drehmomente wirken. Man suchte nun eine ähnliche Empfindlichkeit wie bei Gleichstrommessungen auch bei Wechselstrom.messungen dadurch zu erreichen, ('aß man den Wechselstrom zunächst gleichrichtete und den gleichgerichteten Strom mit einem der üblichen Gleichstrommeßgeräte maß. Man verwandte beispielsweise von der strohliefernden Maschine unmittelbar oder von einem Synchronmotor angetriebene Umschalter, teils in Form von Schleiftrommeln mit Schleifbürsten als Kontaktmacher oder in Forme von federnden Druckkontakten, die mittels tunlaufenderDaumenscheiben betätigt wurden. Diese Einrichtungen sind teils zu verwickelt, teils hedingen sie unbequeme Isolationen oder sie verhalten sich ini Betriebe ungünstig.
  • Neben den Stromwendern mit umlaufenden Teilen sind auch schwingende Unterbrecher, insbesondere die zum Aufladen von Sammelbatterien üblichen Pendelgleichrichter bekannt. Diese haben ebenso wie bekannte Unterbrecher mit hoher Eigenfrequenz den --Nachteil, (:aß ihre Kontaktgabe nicht genau genug ist, um das Meßgerät für regelmäßige Arbeiten brauchbar ztt machen, denn die Meßwerte lassen sich nicht genau reproduzieren.
  • Gemäß der Erfindung ist ein außerordentlich genaues und regelmäßiges Arbeiten schwingender Unterbrecher, die unabhängig von den wechselnden Arbeitsbedingungen in ien wichtigen Punkten der Wechselspannung umschalten sollen, dadurch gewährleistet, daß ein beweglicherUnterbreclierkontakt an einem plattenförmigen Körper angeordnet ist, der an mindestens zwei gegenüberliegenden Kanten eingespannt ist und,' durch Wechselstrom aus derselben Stromquelle wie der Meßstrom in, erzwungene Schwingungen versetzt wird.
  • Der die Kontakte steuernde Schwinger wird infolge seiner großen Steifigkeit nicht durch Erschütterungen beeinflußt, seine Bewegung erhält bei Wechsel: der Frequenz keine wechselnde Phasenverschiebung gegen die erregende Spannung, er arbeitet also praktisch unabhängig von der Frequenz. Ganz besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer allseitig eingespannten Membran als schwingender Träger für den beweglichen Kontakt. Dabei wird der Mittelteil der Membran in an sich bekannter Weise durch einen gleichzeitig als Anker dienenden starren Körper versteift, so daß infolge der Ringform dies elastischen Teiles eine vollkommen parallele Führung des den beweglichen Kontakt tragenden Ankers erzielt wird. Das gibt eine ganz besonders saubere Kontaktbildung.
  • Besonders zweckmäßig ist dabei die ebenfalls, und zwar für Telephone bekannte Verwendung einer sehr dünnen: Membran, zumal in Verbindung mit .einem Magnetsystem von geringerem magnetischen Widerstand.
  • Derartige Gleichrichter zeichnen. sich durch eine geringeEnergieaufnahme aus, die wesentlich geringer ist als bei den bekannten Vorrichtungen, z. B. den Pendelgleichrichtern. Diese geringe Energieaufnahme ermöglicht auch eine mit geringen Mitteln durchführbare Einstellung der Schwingungsphase des Gleichrichters. Weiter erhalten Gleichrichter mit #lünnen ringförmigen Membranen so kleine Abmessungen, daß sie kaum größer sind. als die Vor- oder Nebenwiderstände, die man in Verbindung mit Gleichstromgeräten zur Herstellung anderer Meßbereiche verwendet.
  • In der Zeichnung ist ein AusfÜhrungsbeispiel der Erfindung schematisch in senkrechtem Schnitt stark vergrößert dargestellt. Eine Kapsel i enthält einen Dauermagneten 2, beispielsweise in Gestalt eines geschlossenen Ringes oder in Gestalt von zwei halbkreisförmigen Einzelmagneten, die mit gleichnamigen Polen einander berühren und sich zu einem Ring ergänzen. Der eine Polschuh trägt einen Mittelstift 3, auf dem eine an die zu untersuchende Wechselstromquelle 14 angeschlossene Wechselstromwicklung 4 at?geschlossen ist. Der andere Polschuh 3' umgibt den Stift 3 konzentrisch in Ringform. Am freien Ende nähern sich die Pole stark. Die Membran 5 besteht aus einer sehr dünnen Metallhaut und trägt in der Mitte einen über seine ganze Fläche daran befestigten Eisenanker 6. Sie ist an einem Ring 7 entweder von. vornherein mit starker radialer Spannung befestigt oder es wird' in nicht dargestellter Weise ein besondrer Spannring, der an der Kapsel i befestigt sein kann, durch mehr oder weniger tiefes Eir schnauben des Tragringes 7 in die Membran hineingedrückt. Die Membran bildet den einen Abschlußdeckel einer flachen, geschlossenen Kapsel 8, der andere Deckel 8' besteht .entweder ganz oder in seinem mittleren Teil aus Isolierstoff und trägt in der Mitte eine durch Feingewinde einstellbare Kontaktschraube g. Ihr gegenüber ist auf der Mitte des Eisenankers 6 ein beweglicher Kontakt io angeordnet. Die Kontakte 9, io sind. der eine über ein Gleichstrommeßgerät2o, an die Wechselstromquelle 14 angeschlossen. Die Membranlmpsel8 ist in eine Ausdrehung der Kapsel i eingelegt und mittels eines Gewinderinges i i befestigt. Sie kann in besonderen Fällen, wenn Unterbrechen und Einschalten nicht bei Stromlosigkeit des Meßkreises erfolgen, sollen und Zerfressungen des Kontaktkörpers zu befürchten sind, entgast oder mit neutralen Gasen gefüllt sein. Man kann auch die anderen bekannten Alittel zur Unterdrückung der Funken verwenden-., beispielsweise parallel geschaltete Kapazitäten.
  • Der Kontakt 9 wird. mittels dies Feingewindes oder durch einen ,die Ankeranziehung schwächenden magnetischen Nebenschluß in der Regel so eingestellt. daß er den Gegenkontakt io gerade noch berührt, wenn kein Strom durch die Wechselstromwicklung .I fließt. Es findet dann bereits bei der geringsten Ablenkung der Membran 5 in Richtung auf die Polschuhe 3, 3' :eine Unterbrechung statt. Das Ein- und Ausschalten erfolgt, sofern die Membranbewegung der erregenden Spannung mit gleicher Phase folgt, genau in den Punkten des Durchgangs der Spannungskurve durch Null.
  • Die genannte Forderung kann leicht auf verschiedene Weise erreicht werden, beispielsweise durch große induktionsfreie Vorwiderstände 12,13 vor derWechselstromwicklung4, m5glichst in gleichem Betrage zu beiden Seiten der Wicklung.
  • Man kann aber auch die Wecbselstromwicklung 4 an Kunstschaltung zur Phasenverschiebung oder einen Phasenregler anschließen, die beide wegen der geringen Leistungen, die für die Erregung benötigt werden, mit den allergeringsten: Abmessungen ausgeführt werden können. Ein Regler kann infolgedessen tnit der Kapsel i mechanisch verbunden werden. Der feststehende Teil trägt beispielsweise die Primärwicklung, der bewegliche, mit einem Skalenknopf verstellbare Anker, die Sekundärwicklung.
  • Die Einstellung auf Phasengleichheit zwischen der Bewegung des Schwingers und denn zu untersuchenden und zu messenden Wechselstrom kann so erfolgen, daß das Gleichstromgerät 2o auf größten Ausschlag gebracht wird, oder noch besser so, daß man auf Verschwinden des Zeigerausschlages einstellt und' den Phasenregler um 9o elektrische Grade verdreht. Das zweite Verfahren ist genauer, da der Durchgang der Kurve durch Null sich. sicherer feststellen läßt als ihr Scheitelwert. Es kann auch in der Form verwendet werden, daß man einen Kondensator in den Stromkreis des Unterbrechers schaltet und dadurch eine Phasenverschiebung um- 9o ° erzeugt. Für die eigentliche Messung muß -,tann der Kondensator wieder ausgeschaltet werden.
  • Will man beide Halbwellen des Wechselstromes für die Messung ausnutzen, so kann man vier Mernbranunterbrecher in der bekannten Graetzschen Schaltung zusammenbauen.
  • Die Unterbrecherkontakte 9, io können sowohl in Reihe mit dem, Gleichstromgerät 20 geschaltet sein oder parallel zu ihm, wobei allerdings der Widerstand des Gerätes groß sein muß im Verhältnis zum, Übergangswiderstand der Kontakte.
  • Das neue Gerät ist, wie die Versuche gezeigt haben, besonders für sehr genaue quantitative Messungen von Wechselströmen oder mit. solchen zusammenhängenden Größen verwendbar, da durch den neuen Unterbrecher die Genauigkeit des verwendeten Gleichstromgerätes wirklich ausgenutzt wird. Selbst starke Erschütterungen können dem T\-1eml)ranunterbrecher nichts anhaben. Die Einstellung des angeschlossenen Meßgerätes bleibt dabei unverändert. Auch. wer#len die Angaben von der Änderung der Arbeitsverhältnisse im Unterbrecherkreis nicht beeInflußt. Sie sind unabhängig von Frequenziinrl Belastungsänderungen. Die oszillographische Untersuchung hat weiter gezeigt, daß das Ein- und Ausschalten m,it größter Genauigkeit beim Durchgang des Stromes durch Null erfolgt, und daß leine Verzerrung irgendwelcher Art in der Stromkurve auftritt. Bemerkenswert ist auch die besonders gedrängte Form des neuen Gerätes. Alles in allem, liegt ein Gerät für Wechselstrom vor mit einer elektrischen Empfindlichkeit bei mechanisch wenig empfindlichem, Bau, die man bisher auch nicht annähernd erreicht hat, obgleich bei dem großen. Bedarf die größten Anstrengungen zur Steigerung der Empfindlichkeit gemacht worden sind.

Claims (3)

  1. PATRNTANSPRÜCHE: i. Hochem.pfindliche elektrische Meßanordnung für Wechselstrom, der in einem Unterbrecher gleichgerichtet und einem - Gleichstrommeßgerät - zugeführt wird, dadurch. gekennzeichnet, daß ein beweglicher Unterbrecherkontakt an einem, mindestens an zwei gegenüberliegenden Kanten .eingespannten, plattenförmigen Körper vorgesehen, ist, der durchWechselstrom aus derselben Stromquelle wie der Meßstrom in, erzwungene Schwingungen versetzt wird.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Anordnung des beweglichen Unterbrecherkontaktes auf einer kreisförmigen, am Uhrfang eingespannten Membran.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Anordnung des beweglichen: Kontaktes auf einem an der Membran, befestigten, diiese im; Mittelteil versteifenden Eisenanker, der unter dem Einfluß des Steuerstromes steht. Anordnung nach. Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus dünnster, stark radial gespannter Metallfolie besteht. 5. Anordnung nach Anspruch .3 oder q., gekennzeichnet durch solche Abmessungen und: Befestigung des Eisenankers, daß nur ein schmaler Ring, dessen Breite kleiner ist als der Innendurchmesser, als schwingfähiger Teil der Membran, verbleibt. 6. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Gegenkontakt mit dem Membranträger fest fest verbunden ist. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran und der feste Gegenkontakt derart zusaininiengebaut sind, daß sie von den übrigen Teilen trennbar sind. B. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran und der feste Gegenkontakt mitsamt seinem Träger zu einer, geschlossenen Kapsel vereinigt sind, die zweckmäßig mit funkenlöschendem Gas gefüllt ist. g. Anordnung nach Anspruch i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerspule des die Membran anziehenden Magneten große induktionsfreie Widerstände zu beiden Seiten vorgeschaltet sind. io. Anordnung mach, Anspruch i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule an einen Phasenregler angeschlossen ist, mit dem beispielsweise die Gleichphasigkeit von Unterbrecherschwingung und Meßstrom eingestellt werden: kann. i i. Anordnung nach Anspruch ro, gekennizeichnet durch eine an sich bekannte Vorrichtung; mit der entweder der Meßstrom oder die Erregerspannung um go elektrische Grade verschiebbar ist, um die Gleichphasigkeit an dem Punkt des Durchganges der Kurve durch Null regeln zu können. _ 1z. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Unter-Brecher den Meßkreis während der Fehlwechsel öffnet. 13. .Anordnung nach Anspruch r und 1z, gekennzeichnet durch eine derartige Schaltung mehrerer Unterbrecher, daß beide Halbwellen des Wechselstromes in derselben Richtung dem Gleichstromgerät zugeführt werden.
DES78366D 1927-02-11 1927-02-11 Hochempfindliche elektrische Messanordnung fuer Wechselstrom, der in einem Unterbrecher gleichgerichtet und einem Gleichstrommessgeraet zugefuehrt wird Expired DE503933C (de)

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DE (1) DE503933C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE954085C (de) * 1952-05-20 1956-12-13 Siemens Ag Wechselrichter zur Verwendung im Eingangskreis von Gleichspannungs- oder Gleichstromverstaerkern

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE954085C (de) * 1952-05-20 1956-12-13 Siemens Ag Wechselrichter zur Verwendung im Eingangskreis von Gleichspannungs- oder Gleichstromverstaerkern

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