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Meßanordnung mit mehreren Meßbereichen für Gleich- und Wechselstromgrößen
Es sind Meßanordnungen mit den gleichen .Anschlußklemmen für Gleich- und Wechselstrommessungen
sowie Gleich- und Wechselspannungsmessungen bekannt, wobei ein Gleichstrommeßwerk
in einer Gleichrichterschaltung liegt, die in zwei parallelen Zweigen Gleichrichter
in einer solchen Anordnung enthält, daß bei Gleichstrom- oder -spannungsmessungen
nur einer der beiden Zweige von Strom durchflossen wird. Diese Gleichrichterschaltung
ist an eine mit den Anschlußklemmen verbundene, aus Vor- und Nebenwiderständen bestehende
Meßbereichschaltung angeschlossen.
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Da aber die Effektivwertempfindlichkeit einer solchen Meßanordnung
ohne zusätzlichen Maßnahmen bei Gleich- und Wechselstrommessungen verschieden groß
ist, so würde man für Gleichstrom eine Skala anderer Länge und Teilung erhalten
als für Wechselstrom. Man sieht deshalb im allgeareinen für Gleich- und Wechselstrommessungen
getrennte Anschlüsse vor oder einen Stromartwähler in Gestalt eines Umschalters.
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In allen diesen Fällen sind aber leicht Irrtümer möglich durch unrichtige
Wahl der Skala bzw. der Anschlußklemmen oder durch unrichtige Einstellung des Umschalters.
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Es ist nun auch bekannt, parallel zu der Gleichrichterschaltung einen
induktiven oder parallel zu einem Vorwiderstand einen kapazitiven Widerstand anzuordnen
und diese Widerstände so zu bemessen, daß die das Gleichstrommeßweflc durchfließenden
Ströme unabhängig von der Stromart bei gleichem Wert der Meßgröße den gleichen Ausschlag
hervorrufen. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß die Anzeige bei Wechselstromanschluß
nur für eine bestimmte Frequenz richtig ist. Insbesondere werden die Meßfehler unzulässig
groß, wenn die Frequenz einen gewissen Mindestwert unterschreitet.
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Andererseits ist es bekannt, daß bei einer Anordnung, bei der in
den beiden Zweigen der Gleichrichterschaltung je eine der beiden \Vicklungen eines
Doppelspulmeßgeräts liegt,
der gleiche Wert bei beiden Stromarten
mit gleichem Ausschlag angezeigt werden dann, venn der bei Gleichstromanschluß nicht
von Strom durchflossene Zweig um etwa 20 % stromempfindlicher gemacht wird als der
andere Zweig.
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In wesentlich einfacher Weise erhält man bei einer Meßanordnung mit
mehreren Meßbereichen und den gleichen Anschlußklemmen für Gleich- und Wechselstromgrößen
mit einem Gleichstrommeßwerk in einer Gleichrichterschaltung, die in zwei parallelen
Zweigen Gleichrichter in einer solchen Anordnung enthält, daß bei Gleichstrom- oder
-spannungsmessungen nur einer der beiden Zweige von Storm durchflossen wird gemäß
der Erfindung die gleiche Wirkung dadurch, daß das Gleichstrommeßwerk an der Diagonale
einer Brückenschaltung liegt, die in den beiden Stromwegen für die zugeführte Meßgröße
je einen Gleichrichter und einen Ohmschen Widerstand als Brückenzweige enthält,
und der Widerstand in dem bei einer vorbestimmten Polarität des Anschlusses für
Gleichstrom- oder -spannungsmessungen von Strom durchflossenen Zweige kleiner ist
als der in dem anderen Zweig liegende Brückenwiderstand. Diese Brückenwiderstände
sind dann so zu bemessen, daß der Zeiger des Gleichstrommeßwerks bei Gleichstrom-
oder -spannnungsmessungen mit dieser Polarität des Anschlusses und bei Wechselstrom-
oder -spannungsmessungen den gleichen Ausschlag zeigt, vorausgesetzt, daß die u
messende Gleichstromgröße den gleichen Wert hat wie der Effektivwert der zu messenden
Wechselstromgröße. Dabei kann der Gesamtwiderstand so abgeglichen werden. daß er
für beide Strom richtungen gleich groß ist, damit nlan in jedem Fall die gleichen
Vor- und Nebenwiderstände benutzen kann. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise in dem
bei Gleichstrom-oder -spannungsmesungen von Strom durchflossenen Stromwege ein Zusatzwiderstand
von solcher Größe angeordnet. daß der Gesamtwiderstand der Gleichrichterschaltung
für beide Stromrichtungen gleich groß ist.
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Tn der Zeichnung ist in Fig. I ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgegenstandes
in einem Schaltbild dargestellt. Fig. 2 zeigt eine besondere Ausführungsform mit
einem Umschalter zum Prüfen des richtigen Anschlusses beim Messen von Gleichstromgrößen.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Drehspule
1 des Gleichstrommeßwerks an die Diagonale einer Brückenschaltung angeschlossen,
die in den beiden Stromwegen aus je einem Widerstand Rn1 bzw. Rn2 und einem Gleichrichter
2 bzw. 3 besteht, wobei dem Gleichrichter 2 noch ein Widerstand R3 vorgeschaltet
ist. Die so aufgebaute haltung ist mit ihren Klemmen 4,5 an einen Mehrfachnebenwiderstand
Rn für die Strommeßbereiche 2, 6, 20, 60, 200 und 600 mA sowie 2 und 6 A angeschlossen.
Mit der Klemme 5 ist die mit - bezeichnete gemeinsame Klemme 6 verbunden, und an
der anderen Seite schließt sich ein entsprechend den Meßbereichen . 6. 20, 60, 200
und 600 V unterteilter Vorwiderstand RV an, der zu der mit + bezeichneten Klemme
7 führt.
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Um nmi einen Strom oder eine Spannung zu messen, benutzt man einerseits
in jedem Fall die gemeinsame Klemme 6 und andererseits eine der entsprechend bezeichneten
Abzweigklemmen des Neben- bzw. Vorwiderstandes. Handelt es sich um einen Gleichstrom,
so fließt dieser bei richtiger Polung nur über den Gleichrichter 2. Ist der zu messende
Strom eiin Wechselstrom, so fließt die eine Halbwelle über den Gleichrichter 2,
die andere ülier den Gleichrichter 3. wenn die Skalenteilungen für Gleich-und Wechselstrommessungen
übereinstimmen sollen, so muß Rn2 gleich 1, 22 Rn1 sein, wenn man annimmt, daß der
Wechselstrom rein sinusförmig ist und die Gleichrichterrückströme vernachlässigt
werden. Soll außerdem auch noch die Bedingung erfüllt sein, daß der gleiche Satz
von Vor- und Nebenwiderständen für beide stromarten benutzt werden kann, so muß
der Widerstand, den die Gleichrichtenanordnung darstellt, für beide Stromarten der
gleiche sein. Diese Bedingung ist unter der Voraussetzung vernachlässigbarer Gleichrichterrückströme
und gleicher Durchlaßwiderstände der beiden Gleichrichter erfüllt durch ilie Bezichung:
RS (Rn2 - Rn1) R3 = Rn1 + Rn2 + R@ oder RS . Rn1 . 0,22 R3 = 2,22 Rn1 + R@ wobei
Rs der Widerstand der Drehspule 1 ist.
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Bei ausgeführten Instrumenten werden die genannten Beziehungen nur
angenähert erfüllt; die richtigen \Verte der Widerstände können aber unschwer durch
Eichung bestimmt werden. Das Instrument mit der Drehspule Rs in der Gleichrichteranordnung
nach Fig. I hat also eine größere Empfindlichkeit, wenn der positive Strom von 4
nach 5 fießt, und eine kleinere, wenn er von 5 nach 4 fließt, der Gasamtwiderstand
ist aber unabhängig von der Polung.
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Das Instrument zeigt infolgedessen den Gleichstrom und die Gleichspannung
nur bei richtiger Polung richtig an; bei falscher Polung zeigt es stets zuviel.
Die richtige
Polung läßt sich also durch versuchsweises Vertauschen
der Außenanschlüsse ermitteln.
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In Fig. 2 ist noch ein Umschalter 14 vorgesehen, durch den man die
Stromrichtung in der an die Klemmen 4 und 5 angeschlossenen Gleichrichterschaltung,
die in Übereinstimmung mit der Anordnung nach Fig. I dargestellt ist, umkehren kann,
ohne den Klemmenanschluß vertauschen zu müssen. Diese Anordnung hat den Zweck, die
richtige Polung bei Gleichstrommessungen bequem prüfen oder eine unbekannte Stromrichtung
feststellen zu können.
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Um einen Strom oder eine Spannung unbekannter Stromart zu messen,
kann man dann so vorgehen, daß man zum Anschluß zunächst einerseits die gemeinsame
Klemme 6 wählt und andererseits eine zweite Klemme, die einen Ausschlag passender
Größe ergibt.
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Wenn man dann den Stromwender 14 umschaltet und der Ausschlag nach
dem Umschalten der gleiche bleibt, so ist dies ein Zeichen dafür, daß es sich um
einen Wechselstrom bzw. eine Wechselspannung gehandelt hat. Zeigt sich jedoch ein
abweichender Ausschlag, so liegt ein Gleichstrom oder eine Gleichspannung vor, und
man liest dann bei der Stellung des Stromwenders I4 ab, die den keineren Ausschlag
ergibt.