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Einrichtung zum Messen von Strömen oder Spannungen beliebiger Art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gleichrichtermeßgeräte zum Messen von
Strömen oder Spannungen beliebiger Art mit einem- Drehspulmeßwerk, einem Wandler,
einer Gleichrichteranordnung und einem Stromartwähler, wobei Gleichspannungen und
Fleichströme unmittelbar, Wechselspannungen und Wechselströme aber über die Gleichrichteranordnung
und den Wandler gemessen werden und die Primärwicklung des Wandlers mit der für
die Messung von Gleichspannungen oder Gleichströmen bestimmten Drehspulwicklung
in Reihe geschaltet ist.
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Dabei hat man den Stromartwähler bisher so angeordnet und geschaltet,
daß die Gleichrichteranordnung bei der für Gleichspannungs-und Gleichstrommessungen
bestimmten Stellung des Stromartwählers kurzgeschlossen wird und daher wirkungslos
ist. Wenn das Meßwerk zwei mechanisch miteinander gekuppelte, einseitig leitend
verbundene Drehspulen enthält, so hat man den Stromartwähler so gebaut, daß bei
Wechselspannungs- und Wechselstrommessungen die eine Drehspule über einen Widerstand
in sich geschlossen ist, während die andere über die Gleichrichteranordnung aus
der Sekundärwicklung des Wandlers gespeist wird. Wenn nur eine einfache Drehspule
vorgesehen ist, so wurde der Stromartwähler in der Regel als doppelpoliger Umschalter
ausgebildet und so geschaltet, daß beim Messen von Gleichspannungen oder Gleichströmen
die Primärwicklung des Wandlers in Reihe mit der Drehspule, beim Messen von Wechselspannungen
oder Wechsel strömen aber in Reihe mit einem Ersatzwiderstand im Stromkreis liegt.
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Mit diesen Schalteranordnungen kann man zugleich das Meßwerk dämpfen
oder die Dämpfung beeinflussen. Es hat sich aber
herausgestellt,
daß sich dabei in beiden Fällen häufig Schwierigkeiten ergeben, weil die Dämpfung
dann von der Schalterstellung ab hängig ist. Außerdem ist eine Anordnung bekanntgeworden,
bei der als Stromartwähfer ein einpoliger Umschalter benutzt wird, durch den die
für die Messung von Gleichströmeii oder -spannungen bestimmte Drehspule über einen
Widerstand, die andere Drehspule aber kurzgeschlossen wird. Infolgedessen ist also
die Dämpfung ebenfalls verschieden je nach der Schalterstellung. Andererseits würde
in diesem Falle die Einschaltung eines entsprechend zu bemessenden Vorwiderstandes
vor die für die Messung von Wechselströmen oder -spannungen bestimmte Drehspule
mit Rücksicht auf die bekannten besonderen Eigenschaften der Sperrschichtgleichrichter
eine wesentliche Verschlechterung der Meßeinrichtung bedeuten. Außerdem weist diese
bekannte Anordnung den Nachteil auf, daf bei der Messung von Gleichströmen und -spannungen
die aus Kupfer bestehende Primärwicklung des Meßwandlers bei Temperaturänderungen
ihren Widerstand ändert, wodurch sich ein zusätzlicher Temperaturfehler ergibt.
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Die anregebenen Nachteile der bekannten Anordnungen werden bei einer
Einrichtung zum Messen von Strömen oder Spannungen beliebiger Art mit einem Drehspulmeßwerk,
einem Meßwandler, dessen Primärwicklung mit der für die Messung von Gleichspannungen
oder Gleichströmen bestimmten Drehspulwicklung in Reihe geschaltet ist, einer Gleichrichteranordnung
und einem als einpoliger Umschalter gebauten Stromartwähler, der in der für Wechselstrom-
oder spannungsmessungen bestimmten Stellung die von der angeschlossenen Meßstelle
gelieferten Ströme so ableitet, daß sie die für Gleichstrom- oder spannungsmessungen
bestimmte Drehspulwicklung nicht durchfließen, gemäß der Erfindung dadurch vermieden,
daß der Umschalter in der für Gleichstrom- oder spannungsmessungen bestimmten Stellung
die Primärwicklung des Meßwandlers kurzschließt und daß die Dämpfung des Meßwerke
unabhängig von der Stellung des Irmschalters gemacht wird.
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Es ist allerdings eine Einrichtung zum Messen von Strömen oder Spannungen
beliebiger Art mit einem Drehspulmeßwerk, einem Meßwandler, dessen Primärwicklung
mit der für die Messung von Gleichspannungen oder Gleichströmen bestimmten Drehspulwicklung
in Reihe geschaltet ist, und einer Gleichrichteranordnung bekanntgeworden, bei der
ein einpoliger Schalter zum Kurzschließen der Primärwicklung des Meßwandlers dient.
Dabei ist jedoch kein Stromartwähler vorgesehen, und der Schalter wird nur zum Unterscheiden
der beiden Stromarten benutzt.
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-- -- Wenn man ein Meßwerk verwenden will, das zwei miteinander gekuppelte,
einseitig leitend verbundene Drehspulen enthält, von denen die eine vorzugsweise
über einen Vorwiderstand mit der einen Anschlußklemine verbunden und die andere
Drehspule über eine i;leichrichteranordnung von der Sekundär^ - w icklung des Wandlers
gespeist wird, so bildet man den Stromaitwähler vorzugsweise als einpoligen Umschalter
aus, der den Verbindungspunkt der beiden Drehspulen wahlweise mit der einen oder
mit der anderen Anschlußklemme verbindet. Soll ein Meßwerk mit einer einfachen Drehspule
benutzt werden, so kann diese über einen Vorwiderstand an einen Widerstand, der
beim Messen von Gleichspannungen oder Gleichströmen als Nebenwiderstand mit den
Anschlußklemmen verbunden ist, angeschlossen und andererseits unter Zwischenschaltung
einer Gleichrichteranordnung zu der Sekundärwicklung des Wandlers parallel geschaltet
werden. Der Stromartwähler wird dann ebenfalls als einpoliger Umschalter ausgebildet
und so ge sclialtet, daß er beini Messen von Wechsel spannungen oder Wechselströmen
den Nebenwiderstand kurzschließt, Wenn es sich um ein iLIeGgerät für mehrere Meßbereidie
handelt, so benutzt man in an sich bekannter Weise einen vorzugsweise als Kurbelschalter
ausgebildeten Meßbereichwähler. In diesem Falle wird der Stromartwähler vorzugsweise
so angeordnet, daß er das mit der Primärwicklung des Wandlers verbundene Ende der
Drehspule beim Messen von Gleichspannungen oder Gleichströmen mit dem dem niedrigsten
Strommeßbereich entsprechenden Kontakt verbindet.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes
in Schaltbildern dargestellt. Dabei zeigen die Fig. 1 und 2 die grundsätzliche Schaltung
für Meßwerke mit Doppelspule bzw. einfacher Drehspule. In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel
mit einem Doppelspulmeßwerk, einem einfachen Meßbereichschalter und einem gesondert
zu bedienendne Stromartwähler dargestellt. Fig. 4 zeigt ein Meßgerät mit einfacher
Drehspule, bei dem der Meßbereichschalter doppelt ausgeführt und zwandsläufig mit
dem Stromartwähler gekuppelt ist.
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In Fig. 1 sind die beiden Drehspulwicklungen 1 und 2 des Meßwerkes
einseitig miteinander verbunden und mit dem Schaltarm 3 eines als Stromartwähler
dienenden einpoligen Umschalters, dessen Kontakte mit den Anschlußkleinmen 4 bzw.
5 verbunden
sind. Die Drehspulwicklung I ist über einen Widerstand
6 an die Klemme 4 angeschlossen, während die Drehspulwicklung 2 mit dem Verbindungspunkt
zweier gegeneinandergeschalteter Gleichrichter7 verbunden ist, die an die Sekundärwicklung
8 eines Wandlers g angeschlossen sind. Die Primärwicklung I0 des Wandlers ist einerseits
an die Klemme 5 und andererseits an die mit dem Verbindungspunkt der beiden Drehspulwicklungen
T und 2 verbundene Mitte der Sekundärwicklung 8 angeschlossen.
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In der gezeichneten Stellung des Stromartwählers 3 fließt ein Strom
von der Klemme 5 über den Schaltarm 3, die Drehspulwicklung I und den Widerstand
6 zur Klemme 5. Dagegen ist die Primärwicklung I0 kurzgeschlossen, so daß auch in
der Sekundärwicklung 8 keine Wechselströme induziert werden können, die der Drehspulwicklung
2 über die Gleichrichter 7 Gleichströme zuführen könnten. In dieser Stellung des
Stromartwählers 3 werden also nur Gleichspannungen oder Gleichströme mittels der
Drehspulwicklung I angezeigt. Nach dem Umlegen des Stromartwählers ist die Drehspulwicklung
I über den Widerstand 6 in sich geschlossen. Andererseits fließt ein Strom von der
Klemme 5 über die Primärwicklung 10 und den Schaltarm 3 zur Klemme 4, und der in
der Sekundärwicklung 8 erzeugte Wechselstrom wird über die Gleichrichter 7 gleichgerichtet
und der Drehspulwicklung 2 zugeführt. In dieser Stellung des Stromartwählers können
also nur Wechselspannungen oder Wechselströme mittels der Drehspulwicklung 2 angezeigt
werden.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung ist nur eine einfache Drehspule
ii vorgesehen, die- über einen Vorwiderstand 12 an einen Widerstand 13 angeschlossen
ist, der einerseits mit der einen Anschlußklemme 4 und andererseits mit dem Schaltarm
3 des ebenso wie in der Anordnung nach Fig. I als einpoliger Umschalter gebauten
Stromwählers verbunden ist. Die Drehspule ii ist zugleich an - eine Gleichrichteranordnung
14 in Vollwellenschaltung angeschlossen, die von der Sekundärwicklung 8 des Wandlers
g gespeist wird. Die zugehörige Primärwicklung 10 ist einerseits an die Klemme 5
und andererseits an den Schaltarm 3 des Stromartwählers angeschlossen.
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In der gezeichneten Stellung sind die Anschlußklemmen 4 und 5 über
den Widerstand 13 geschlossen, der somit als Nebenwiderstand für die Drehspule II
wirkt. Der Meßstrom fließt dann über den Vorwiderstand 12 und dann die Drehspule
II, wobei die Stromrichtung so gewählt ist, daß die im Nebenschluß liegende Gleichrichteranordnung
sperrt.
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Im übrigen ist die Primärwicklung I0 durch den Schaltarm3 kurzgeschlossen,
so daß in der Sekundärwicklung 8 keine Wechselströme induziert werden können. Es
können also nur Gleichspannungen oder Gleichströme angezeigt werden. Wird der Stromwähler
3 umgelegt, so ist der Nebenwiderstand 13 kurzgeschlossen, und es fließt ein Strom
von der Klemme 5 über die Primärwicklung 10 und den Schaltarm 3 zur Klemme 4. Der
in der Sekundärwicklung 8 induzierte Wechselstrom wird durch die Gleichrichteranordnung
8 gleichgerichtet und der Drehspule II zugeleitet, wobei ein Nebenstrom über den
Widerstand 12 fließt.
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In beiden Fällen werden somit bei den betreffenden Stellungen des
Stromartwählers nur Gleichspannungen'oder Gleichströme bzw.
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Wechselspannungen oder Wechselströme angezeigt, und aus diesen beiden
Stromarten zusammengesetzte Spannungen oder Ströme Können auf diese Weise in ihre
Komponenten zerlegt werden.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung wird die Anordnung einer
Doppelspule nach Fig. I benutzt, und die entsprechenden Teile sind daher auch in
der gleichen Weise bezeichnet. Um nun Spannungen und Ströme verschiedener Größenordnung
messen zu können, ist in an sich bekannter Weise ein Meßbereichwähler vorgesehen,
dessen Schaltarm I5 in der gezeichneten Stellung auf einem mit 3 ins bezeichneten
Kontakt steht, der dem niedrigsten Strommeßbereich entspricht. Bei Rechtsdrehung
des Schaltarmes folgen dann die entsprechend bezeichneten, für die höheren Strommeßbereiche
bestimmten und bei Links drehung die entsprechend bezeichneten, für die Spannungsmeßbereiche
bestimmten Kontakte. Dabei sind diese in an sich bekannter Weise durch Vorwiderstände
x6... 21 und Nebenwiderstände 22 ... 27 untereinander verbunden. Ein weiterer Nebenwiderstand
28 verbindet den mit 1500 niA bezeichneten, den größten Strommeßbereich entsprechenden
Kontakt mit der Anschlußklemme 4.
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Die Schaltung unterscheidet sich im übrigen von der in Fig. I dargestellten
dadurch, daß die Primärwicklung 10 über einen Vorwiderstand 29 mit dem mit 3 mA
bezeichneten Kontakt verbunden und der Reihenschaltung der Primärwicklung 10 und
des Vorwiderstandes 29 ein Widerstand 30 parallel geschaltet ist.
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Die Wirkungsweise ist grundsätzlich die gleiche wie bei der Schaltung
nach Fig. I. In der gezeichneten Stellung der Schalter soll ein Gleichstrom bis
3 mA gemessen werden, Dieser fließt von der Plusklemme 5 über den Schaltarm I5,
den Schaltarm 3, die Drehspule 1 und den Widerstand 6 zur Minusklemme-4, während
die Primärwicklung 10
über den Widerstand 29 und den Schaltarm 3
geschlossen ist. AuBerdem fließt ein Nebenstrom von dem mit 3 Ota bezeichneten Kontakt
über die Nebenwiderstände 22 ... 28 zur Minusklemme 4. Nach dem Umlegen des Schaltarmes
3 ist die Drehspulwicklung 1 über den Widerstand 6 geschlossen, und ein zu messender
Wechselstrom bis 3 mA fließt von der Klemme 5 über den Schaltarm 15, den Widerstand
29, die Primärwicklung 10 und den Schaltarm 3 zur Klemme 4. Dabei fließt ein Zweigstrom
durch den Parallelwiderstand 30. Andererseits wird die Drehspulwicllung 2 über die
Gleichrichteranordnung 7 aus der Sekundärwicklung 8 gespeist.
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Soll z. B. ein Strom bis zu 150 mA gemessen werden, so wird äer Schaltarm
IS auf den betreffenden Kontakt gestellt. Dann fließt ein Strom von der Klemme 5
über den Schaltarm 15 und die Nebenwiderstände 26 ... 28 zur Klemme 4, und der Meßstrom
fließt von dem eingestellten Kontakt über die Widerstände 25 ... 22 und die Meßschaltung
zur Klemme 4. Wenn z. B. eine Spannung bis 150 Volt gemessen werden soll, so fließt
bei der Stellung des Schaltarmes I5 auf den entsprechend bezeichneten Kontakt ein
Strom über die Vorwiderstände 17 ... 21 und die Meßschaltung zur Klemme 4 und ein
Nebenstrom über die Widerstände 22 ... 28.
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Der in Fig. 4 dargestellten Schaltung ist die Anordnung nach Fig.
2 zugrunde gelegt.
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Dabei ist angenommen, daß Wechselspannungen und Wechselströme sowie
Gleichspannungen und Gleichströme mit den gleichen Meßbereichen wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 3 gemessen werden sollen.
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Um nun nur einen Bedienungsgriff betätigen zu müssen, ist der Schaltarm
I5 des Meßbereichschalters, wie durch eine strichpunktierte Linie angedeutet, mit
dem Schaltarm 3 des Stromartwählers zwangsläufig mechanisch gekuppelt. Dabei sind
zwei Kontaktreihen für die gleichen Meßbereiche vorgesehen, eine für Gleichspannungen
oder Gleichströme und eine für Wechselspannungen oder Wechselströme, und die für
den gleichen N£Ießbereidi bestimmten Kontakte der beiden Reihen sind paarweise entsprechend
miteinander verbun den. Der Stromartwähler ist dann mit segmentförmig ausgebildeten
Kontakten versehen, die so angeordnet sind, daß die Umstellung des Stromartwählers
jeweils beim Übergang des Schaltarmes 15 auf die für die betreffende Stromart bestimmte
Kontaktreihe eintritt.
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Die eigentliche Meßschaltung unterscheidet sich von der in Fig. 2
dargestellten Grundschaltung dadurch, daß die Primärwicklung 10 über einen Vorwiderstand
29 an den mit 3 mA bezeichneten Kontakt für den niedrigsten Strommeßbereich angeschlossen
und ebenso wie bei der Schaltung nach Fig. 3 ein Parallelwiderstand 30 vorgesehen
ist.
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Wenn nun, z. B. wie gezeichnet, eine Gleichspannung bis 15 Volt gemessen
werden soll, so fließt ein Strom von der Klemme 5 über den Schaltarm 15, die Vorwiderstände
19 ... 2I, den Schaltarm 3, die Drehspule ii und den Vorwiderstand 12 zur Klemme
4, während die Primärwicklung 10 über den Widerstand 29 und den Schaltarm 3 geschlossen
ist. Soll z. 13. eine Wechselspannung gleit scher Größenordnung oder die Wechselspannungskomponente
einer zusammengesetzten Spannung gemessen werden, so wird der Schaltarm 15 auf den
mit 15 V # bezeichneten Kontakt gestellt, wobei der Schaltarm 3 selbsttätig das
andere Kontaktsegment berührt. Dann fließt ein Strom von der Klemme 5 über den Schaltarm
15, die Vorwiderstände 19 ... 21, den Widerstand 29, die Primärwicklung 10 und den
Schaltarm 3 zur Klemme 4, und die Drehspule 11 wird über die Gleichrichter 14 von
der Sekundärwicklung 8 gespeist. In ähnlicher Weise können Gleichströme und Wechselströme
gemessen werden.