DE51132C - Neuerung im Messen wechselnder elektrischer Ströme - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

(Grafsch. Surrey).

Die in nachstehendem beschriebene Messungsmethode für Wechselströme beruht darauf, in den zu messenden Wechselstrom eine elektromotorische Gegenkraft einzuschalten, um durch die Wirkung- derselben den einen der Wechselströme zu verstärken, den anderen zu schwächen, so dafs sich in der Stärke der beiden Ströme ein Unterschied ergiebt, welcher durch eine Zersetzungszelle gemessen werden kann.

Zur besseren Erläuterung der Erfindung sollen insbesondere die Fig. 1 o, 11 und 12 der beiliegenden Zeichnungen dienen.

Die vollen Zickzacklinien zeigen einen gewöhnlichen Wechselstrom von gleichem Potential in verschiedener (entgegengesetzter) Richtung von der neutralen Linie x-x. Das Potential des Hauptstromes, mit y bezeichnet, ist also auf beiden Seiten gleich und sei zu 100 Volt angenommen.

. In Fig. 10 veranschaulicht die punktirte Linie eine eingeführte elektromotorische Kraft, welche das Potential in einer Richtung vergröfsert, in der anderen Richtung verkleinert. Der Unterschied α "der punktirten Linien über bezw. unter den vollen Linien stellt in schematischer Weise die Differenz zwischen den beiden Wechselströmen dar. Diese Differenz ist fähig, Metall niederzuschlagen, welches zum Messen des Hauptstromes benutzt werden soll.

In Fig. 11 ist eine Gegenkraft nur auf einer Seite eingeschaltet. Diese bringt auf der einen Seite keine Aenderung hervor, während das Potential auf der anderen Seite vermindert wird. .

In Fig. 12 ist ein Wechselstrom nur in einer Richtung eingeführt, aber dieser letztere kann wohl in der Beschreibung übergangen werden.

Angenommen, der Strom habe ein Potential von 100 Volt in entgegengesetzter Richtung von der neutralen Linie x-x. Durch Einführen eines constanten Stromes, dessen Potential α gleich 2 Volt ist (immer in einer Richtung wirkend), wird das Potential \ des Stromes in einer Richtung, 102 Volt von der neutralen Linie und dasjenige ^¹ in der entgegengesetzten Richtung von der neutralen Linie 98 Volt. Die elektromotorische Kraft verstärkt also das Potential auf der einen Seite und schwächt es auf der anderen Seite der neutralen Linie. Daher beträgt die Potentialdifferenz der beiden Wechselströme 4 Volt, welche fähig sind, einen Kupferniederschlag zu bewirken.

Die elektromotorische Kraft, auf nur einer Seite der neutralen Linie x-x, Fig. 11, wirkend, schwächt das Potential in einer Richtung.

Das Resultat ist in jedem Fall elektromotorische Kraft, die nur in einer Richtung wirkt

Wenn die eingeschaltete elektromotorische Gegenkraft auf der einen Seite die elektro-

motorische Kraft verstärkt, während sie gleichzeitig auf der anderen Seite die elektromotorische Kraft um ein Gleiches schwächt, so beträgt der Unterschied, wie aus Fig. io ersichtlich, 4 Volt; wirkt dagegen diese Gegenkraft nur auf der einen Seite, so ist die Potentialdifferenz nur 2 Volt, Fig. 11 und 12. Ein sehr geringer Potentialunterschied zwischen den beiden Seiten der neutralen Linie ist genügend, um das Messen auszuführen, und wir halten deshalb den Unterschied klein, so dafs die Kraft, welche die Verstärkung der elektromotorischen Kraft in der einen Richtung hervorruft, die Stromwirkung in der entgegengesetzten Richtung nicht aufhebt oder bedeutend abschwächt.

Diese Potentialdifferenz wird auf verschiedene Weise erzeugt, und es besteht die Wirkung dieser Differenz darin, dafs entweder eine Elektrode einer in den Stromkreis eingeschalteten Zersetzungszelle angegriffen bezw. abgenutzt oder ein Niederschlag von. Metall in einer Zersetzungszelle gebildet wird.

Angenommen, es sei die Stromdauer einer Anzahl Lampen eines Beleuchtungsstromkreises zu messen. Hierfür wird in den Lampenstromkreis ein Element eingeschaltet, welches aus zwei verschiedenen Metallen besteht, die in eine saure oder alkalische Lösung gelegt sind. Wenn ein Wechselstrom durch dieses Element und den Lampenstromkreis geht, wird der 'Durch- oder Uebergang des Stromes abwechselnd durch die in dem Element selbst geschaffene normale elektromotorische Kraft verzögert oder befördert; dieser normale Strom verursacht einen Verbrauch der positiven Elektrode.

Wie der Widerstand der Lampen in dem Lampenstromkreis entsprechend der Anzahl und der angewendeten Art derselben und der Dauer des Durchfliefsens des Stromes durch dieselben wechselt, so ändert der Strom in dem Element und wirkt a"uf die positive Elektrode. Dieser Strom ist direct proportional zu der elektromotorischen Kraft des Elementes und umgekehrt proportional zu dem Widerstand des Lampenstromkreises, welcher wiederum von der Anzahl der eingeschalteten Lampen abhängt; dadurch läfst sich die Wirkung des Elementes zum Messen des Stromes benutzen.

Nach einer anderen Methode kann eine primäre oder secundäre Batterie, die sich in leitender Verbindung mit einer Zersetzungszelle und dem Lampenstromkreis befindet, benutzt werden. Der Strom, der dann durch die Wirkung des primären oder secundären Elementes erhalten wird, verursacht einen galvariichen Niederschlag in der Zelle. Diese Zersetzungszelle kann von gewöhnlicher Art sein.

Eine zu dem Zwecke passende Zersetzungszelle besteht beispielsweise aus zwei Kupferplatten in einer Lösung von schwefelsaurem Kupferoxyd. Die Metallmenge, welche durch die bezw. Platten oder Elektroden niedergeschlagen oder aufgelöst wird, dient somit als Mafsstab für die Amperestunden der Stromenergie in dem Lampenstromkreis.
. Wenn man secundäre Stromerzeuger oder Transformatoren benutzt, kann die Verschiedenheit des Stromes in dem secundären oder primären Stromkreis benutzt werden; wenn sie in dem primären Stromkreis hervorgerufen ist, wird sie in dem secundären durch Induction erzeugt.

Beiliegende Zeichnungen, Fig. 1 bis 9, veranschaulichen schematische Darstellungen der verschiedenen Anordnungen der vorliegenden Erfindung, sowohl in ihrer Anwendung bei primären als auch secundären Stromkreisen. In diesen Figuren ist α der Stromerzeuger, a¹ der Hauptstromkreis, a²· der secundäre Stromkreis, b sind die Lampen oder andere Vorrichtungen, in welchen elektrische Energie verbraucht wird; c ist der Transformator oder secundäre Stromerzeuger, d die Zersetzungszelle und e eine elektromotorische Kraftquelle.

Fig. ι ist eine schematische Darstellung eines parallel angeordneten Stromkreises mit einer constanten elektromotorischen Kraftquelle e und einer in den Stromkreis eingeschalteten Zersetzungszelle d. Der Unterschied in der Wirkung des Stromes verursacht einen galvanischen Niederschlag in der Zelle; da nun dieser proportional zu der durch b gegangenen Elektricitätsmenge ist, so bildet er einen Mafsstab für letztere.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines ähnlichen Stromkreises, jedoch ohne Zersetzungszelle. Bei dieser Einrichtung verliert eine der Elektroden der Kraftquelle e im Verhältnifs zu der durch b gegangenen Elektricität an Gewicht, und diese Gewichtsabnahme dient zum Messen der letzteren.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Transformatorenstromkreises, bei welchem sowohl primäre als auch secundäre Stromkreise parallel verbunden sind; der primäre Stromkreis a¹ inducirt mittelst eines Transformators oder secundären Stromerzeugers c Ströme in einem secundären Stromkreis a?. Eine Zersetzungszelle d und eine constante elektromotorische Kraftquelle e sind in den secundären Stromkreis a? eingeschaltet; hierdurch ist das Messen möglich, wie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer ähnlichen Anordnung, wie die in Fig. 3 veranschaulichte, jedoch ohne Zersetzungszelle. Die elektromotorische Kraftquelle e in dem secundären Stromkreis a? hat nur eine Elektrode, die an Gewicht verliert, wie in Hinsicht auf Fig. 2 erklärt ist.

Fig. 5 ist ebenfalls eine Vorrichtung mit einem parallel angeordneten Transformatorstromkreis. In diesem Falle ist die elektromotorische Kraftquelle e in den primären Stromkreis λ¹, die Zersetzungszelle d dagegen in den secundären Stromkreis a? eingeschaltet. Der durch die constante elektromotorische Kraftquelle e in dem primären Stromkreis a^l hervorgerufene Unterschied in der elektromotorischen Kraft wird mittelst des Transformators c durch Induction in dem secundären Stromkreis a¹ erzeugt, wodurch der galvanische Niederschlag in der Zersetzungszelle entsteht.

Fig. 6 zeigt verschiedene Transformatoren c c, welche in den primären Stromkreis a^l hinter einander eingeschaltet sind und den Strom in verschiedenen secundären, parallel angeordneten Stromkreisen induciren. Sowohl die elektromotorische Kraftquelle e wie die Zersetzungszellen d d sind in diesen secundären Stromkreis gebracht, wodurch dann ein Mafs für die durchgegangene Elektricität,- wie mit Bezug auf Fig. ι beschrieben, erhalten wird.

Fig. 7 sind auch hinter einander eingeschaltete Transformatoren. In diesem Falle befindet sich jedoch die elektromotorische Kraftquelle e in dem primären Stromkreis λ¹, und die Zersetzungszellen sind in die verschiedenen secundären Stromkreise λ² eingeschaltet; die Verschiedenheit der durch e erzeugten elektromotorischen Kraft wird durch die Transformatoren c c (gerade wie mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben) in den secundären Stromkreisen erzeugt.

Fig. 8 ist ebenfalls ein System hinter einander geschalteter Transformatoren, bei welchen dadurch, dafs die constanten elektromotorischen Kraftquellen e in die verschiedenen secundären Stromkreise a¹ a¹ geleitet sind, eine Elektrode an Gewicht verliert, wie bei Fig. 2 angegeben.

Fig. 9 ist ein Stromkreis mit einem parallel angeordneten Transformator. . Die elektromotorische Kraftquelle e wird in diesem Falle in einer besonderen Windung des Transformators c verwendet. Dieses in Verbindung mit dem primären Stromkreis a¹ bringt durch Induction einen Unterschied in den Strömen des secundären Stromkreises α² hervor, wodurch der galvanische Niederschlag in der Zersetzungszelle d (wie bei Fig. 5 gesagt) entsteht.

Es ist zu erwähnen, dafs e nicht nur eine constante elektromotorische Kraftquelle darzustellen braucht (welche das Potential der Hauptoder wechselnden elektromotorischen Kraft in einer Richtung wieder verstärkt und in der entgegengesetzten Richtung abschwächt), sondern es kann auch e ein Aequivalent derselben sein in solchen Fällen, wo die Art oder die Anordnung dieses Aequivalentes sonst nicht dagegen spricht. Z. B. kann eine intermittirende elektromotorische Kraftquelle, die auf die Haupt- oder wechselnde elektromotorische Kraft wirkt, um das Potential in einer Richtung zu verstärken, als gleichwerthig mit einem in den Stromkreis eingeschalteten Widerstand angesehen werden. Auch läfst sich die Zersetzungszelle d in eine Nebenschliefsung des elektrischen Stromkreises einschalten.

Die überschüssige elektromotorische Kraft, welche in dem Stromkreis erzeugt ist, wirkt nicht oder braucht nicht zu wirken, wenn kein Hauptstrom vorhanden ist, weil in jedem Fall allgemein übliche selbsttätige Vorrichtungen benutzt werden können, um diesen Ueberschufs an elektromotorischer Kraft unter solchen Umständen wirkungslos zu machen.

Vorzugsweise wird eine secundäre Batterie angewendet, um ein Auflösen zu verhüten, wenn kein Hauptstrom vorhanden ist; oder eine gute primäre Batterie, die nur eine sehr kleine oder keine örtliche Wirkung ausübt. Schliefslich kann eine Vorrichtung angewendet werden, welche selbstthätig eines der Elemente oder beide aus der Zelle heraushebt, w,enn kein Hauptstrom vorhanden ist.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch: .

   Zum Messen von Wechselströmen die Einschaltung einer constanten oder intermittirenden elektromotorischen Gegenkraft in den zu messenden Wechselstrom, wodurch der eine der Wechselströme verstärkt, der andere geschwächt wird und wobei durch den Unterschied in der Stärke der beiden Ströme in einer oder mehreren Zersetzungszellen ein Metallniederschlag oder eine Auflösung einer Elektrode hervorgerufen wird. .

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.