DE83284C

DE83284C -

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Publication number: DE83284C
Application number: DE189483284D
Authority: DE
Priority date: 1894-09-12
Filing date: 1894-09-12
Publication date: 1895-10-17

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es sind Methoden bekannt, durch welche der Werth eines elektrischen Widerstandes bestimmt wird auch in dem Falle, dafs derselbe zugleich Sitz von elektromotorischen Kräften ist; bei diesen Methoden mufs jedoch die Gröfse eines oder mehrerer Widerstände durch den Messenden nach einer bestimmten Regel eingestellt werden. Andere Methoden der Messung eines Widerstandes, in welchem keine elektromotorische Kraft wirkt, sind bekannt, bei' welchem die Einstellung wegfällt und nur die Ablenkung eines Galvanometers abgelesen wird; hierbei ist jedoch diese Ablenkung abhängig von der zum Zwecke der Messung eingeschalteten Batterie. Ein Apparat, bei welchem der Werth des. zu messenden Widerstandes durch Angabe eines Instrumentes abgelesen werden kann, wenn zugleich beliebige elektromotorische Kräfte mit dem Widerstand verbunden sind, und ohne dafs eine zum Zwecke der Messung eingeschaltete Batterie Einflufs auf diese Angabe ausübt, fehlt bisher.

Die Construction eines solchen Apparates wird jedoch möglich durch Benutzung des folgenden, von uns aufgefundenen Satzes.

Wenn in dem Stromschema der Wheatstoneschen Brücke in jedem Zweig eine beliebige elektromotorische Kraft wirkt und die Widerstände beliebig verschieden sind, also keine Widerstandseinstellung erfolgt ist, wenn ferner in dem einen Diagonalzweig D (Fig. 1) der Strom auf irgend eine Weise variirt wird, so ist das Verhältnifs der Stromyariation in dem anderen festen Diagonalzweig d zu derjenigen •in dem ersteren veränderlichen Zweig unabhängig von sämmtlichen elektromotorischen Kräften und nur abhängig von den Widerständen der vier Seitenzweige und des festen Diagonalzweiges.

Wird beispielsweise der Widerstand des Diagonalzweiges D verändert, so dafs in dem-. selben zuerst der Strom /, dann der Strom J¹ herrscht und entsprechend im Diagonalzweig d die Ströme i und z'¹ auftreten, so ist, wenn w¹ W^ w^% η>* die Widerstände der Seitenzweige und n> den Widerstand des festen Diagonalzweiges d bedeuten, das Verhältnifs

J-J¹

η>^Δ w* — n>^l w

w (w¹ + xp² + w^% + vA) + (w¹ +
Wird also das Verhältnifs
i — V

J-J¹

beobachtet und sind die Widerstände w w¹ w¹ n>^z w⁴ mit Ausnahme eines Seitehzweiges, z.B. von w¹, bekannt, so läfst sich w¹ mit Hülfe dieses Satzes, unabhängig von den elektromotorischen Kräften, aus dem beobachteten Werth von

i — V

J-J¹

und den bekannten Werthen der Widerstände w¹ n>^% W^ w bestimmen.

■ Sind aufser in dem Zweig D keine elektromotorischen Kräfte vorhanden, und wird dieser Batterie enthaltende Zweig einfach geschlossen und geöffnet, so ist

J¹ = ο und i¹ = o, ..
und man hat

i w² w⁹· -W¹W³

²"~~T~ w fw¹ + w²+ w³ + W^ + (w^l + w*) (w² + W³J-

Dieser Satz ist ein specieller Fall des ersteren und gilt auch, wenn der Strom J gar nicht verändert wird.

Als Apparat, durch welchen das Verhältnifs

7 ^bezw· T=^

angezeigt wird, wird benutzt ein Galvanometer oder Elektrodynamometer mit je zwei Spulenpaaren, einem ablenkenden α α (s. Fig. 2) und einem richtenden r r, von denen das eine senkrecht zum anderen steht, und bei welchem die Richtkraft der letzteren so stark gewählt ist, dafs alle anderen Richtkräfte, wie diejenige des Erdmagnetismus, der zur Aufhängung dienenden Faden oder Drähte dagegen verschwinden; wenn ferner der Strom i —- z¹ durch die ablenkenden, der Strom J —J¹ durch die richtenden Rollen geführt wird, so ist der Ausschlag der Magnetnadel, oder beim Elektrodynamometer der beweglichen Stromspule, nur abhängig von dem Verhätnifs:

J-J¹

Ist dann z. B. jv¹ der unbekannte Widerstand und sind die Widerstände w w² w^B w¹ bekannt und unveränderlich, so läfst sich die Scala des Instrumentes so graduiren, dafs auf derselben unmittelbar der Werth von w¹ abgelesen werden kann. Diese Ablesung ist alsdann unabhängig von sämmtlichen elektromotorischen Kräften.

Um die Stromunterschiede i — z¹ bezw. J — J¹ zu erzeugen und dem Galvanometer zuzuführen, verwenden wir im Allgemeinen zwei Inductionsapparate, wie in Fig. 3 dargestellt, deren primäre Windungen Pp bezw. in die. Zweige Dd und deren secundäre Windungen S s mit den richtenden Rollen r r bezw. mit den ablenkenden Rollen α α zu Stromkreisen vereinigt sind. Alsdann herrschen in den beiden secundären Stromkreisen der Inductionsapparate Ströme, welche den Differenzen der Ströme in den primären Spulen proportional sind.

- Wenn keine grofse Genauigkeit verlangt wird, so kann der Inductionsapparat in D fortfallen und können die richtenden Rollen direct in D eingeschaltet werden.

Sind elektromotorische Kräfte aufser in dem veränderlichen Diagonalzweig D in den Seitenzweigen vorhanden, so wird in D ein Unterbrecher eingesetzt, durch welchen dieser Zweig entweder geöffnet und geschlossen oder ein Widerstand ein- und ausgeschaltet wird. Geschieht diese Unterbrechung nur einmal, so ist der am Instrument erfolgende ballistische Ausschlag proportional

i — z¹

J-J¹I

wiederholt man diese Unterbrechung- in regelmäfsiger Folge, so erhält man eine constante Ablenkung, welche ein Mafs jenes Verhältnisses bildet. Es ist alsdann, wenn die obengenannten Nebenkräfte nicht in Betracht kommen, von einer gewissen Grenze an gleichgültig, mit welcher Geschwindigkeit der Unterbrecher arbeitet.

Wird ein Galvanometer zum Anzeigen verwendet, so mufs durch einen zweiten mit dem ersten in gleichem Takt gehenden Unterbrecher dafür gesorgt werden, dafs die Stromimpulse im Galvanometer gleiche Richtung erhalten.
■ Sind keine elektromotorischen Kräfte, aufser in D, vorhanden, so fallen der Unterbrecher und die Inductionsapparate fort; der Strom i wird alsdann direct durch die ablenkenden Rollen, der Strom J durch die richtenden Rollen geführt.

Herrschen in den Seitenzweigen Wechselströme, so wird zur Anzeige des Widerstandes eines dieser Seitenzweige dasselbe Verfahren angewendet, wie wenn keine elektromotorischen Kräfte wirken, d. h. es werden in den einen Diagonalzweig eine Batterie und die richtenden Rollen des Galvanometers, in den anderen Zweig die ablenkenden Rollen des Galvanometers eingeschaltet.

Die Anwendungen dieser Methode erstrecken sich auf das ganze Gebiet der Messung elektrischer Widerstände.

Bei elektrischen Anlagen handelt es sich namentlich um die fortlaufende . Anzeige während des Betriebes, der Gesammtisolation, der Isolation der einzelnen Schienen in den sogen. Zweileiter-} Dreileiter- u. s. w. Systemen und des Ortes eines Fehlers, und zwar sowohl bei Gleichstrom- als bei Wechselstromanlagen. Zur Anzeige der Gesammtisolation einer Gleichstromanlage bedienen wir uns namentlich der Schaltung (s. Fig. 4). Irgend ein Punkt q der Anlage — in Fig. 4 ist eine Dreileiteranlage mit den IsolaüOnsfehlerny¹/²^/"³ angenommen — wird mit der Anzeigeschaltung verbunden; der Isolatiönswiderstand der Anlage bildet den Zweig ι des Brückenschemas, Punkt α liegt an Erde.

Der veränderliche Diagonalzweig -D enthält den Contact C, welcher in regelmäfsiger Periode geschlossen und geöffnet und durch welchen der Widerstand U, der auch unendlich grofs sein kann, ein- und ausgeschaltet wird, ferner die Batterie B, die unter Umständen wegfällt, und die primäre Spule P eines Induktionsapparates, dessen secundäre Spule 5 auf die richtenden Rollen r r des Galvanometers wirkt. Der feste Diagonalzweig d enthält die primäre Spule ρ eines zweiten Inductionsapparates, dessen secundäre Spule mit dem periodisch arbeitenden Contact c und den ablenkenden Rollen α α des Galvanometers zu einem Stromkreis vereinigt ist; der Contact c wird so ein-

gerichtet, dafs nur die bei Oeffnung oder bei Schliefsung des Contactes C in ί entstehenden Inductionsströme in die ablenkenden Rollen gelangen.

Die Scala des Galvanometers wird so eingetheilt, dafs der Isolationswiderstand der Anlage unmittelbar abgelesen werden kann.

Zur Anzeige der Fehler der einzelnen Schienen einer Gleichstromanlage bedienen wir uns namentlich der Schaltung Fig. 5. Die beiden Diagonalzweige bleiben dieselben wie bei der Anzeige der Isolation,' das Ende α des Zweiges D liegt an Erde, β wird mit einer Schiene, δ mit der benachbarten Schiene verbunden. Die Ablenkung des Galvanometers zeigt ein gewisses, nicht einfach definirbares Widerstandsverhältnifs an; werden der Reihe nach die verschiedenen benachbarten Schienenpaare: I—II, H-III und IH-I eingeschaltet und die bezüglichen Ablenkungen abgelesen, so lassen sich aus diesen letzteren und dem Werthe der Gesammtisolation die Fehler. der einzelnen Schienen berechnen oder aus Tabellen ablesen.

Zur Anzeige des Ortes eines Fehlers in einer Gleichstromanlage bedienen wir uns namentlich der Schaltung (s. Fig. 6.) Die beiden Diagonalzweige bleiben wieder dieselben, α liegt an Erde₍, β und δ werden, ζ. Β durch Speiseleitungen, mit den Punkten VV¹ einer von beliebigem Strom durchfiossenen Vertheilungsleitung, zwischen welchen der Fehler F liegt, verbunden; der Galvanometerzweig wird, z. B. durch Prüfdrähte, mit denselben Punkten verbunden. Die Ablenkung des Galvanometers zeigt das Verhältnifs der Widerstände VF und V¹ F an; die Scala desselben wird so eingetheilt, dafs die Ablenkung unmittelbar die Lage des Fehlers zwischen den Punkten VV¹ darstellt.

Tritt ein Fehler in der Anlage auf, so zeigt dies der auf Isolationszweige geschaltete Apparat sofort an; dann wird durch eine Umschaltung auf Schienenfehler die fehlerhafte Schiene und durch eine zweite Umschaltung die Lage des Fehlers angezeigt.

Um bei Wechselstromanlagen die Gesammtisolation, die Schienenfehler und den Fehlerort anzuzeigen, werden dieselben Schaltungen wie bei Gleichstromanlagen verwendet, jedoch die Diagonalzweige abgeändert: die Inductionsapparate und die periodischen Contacte C c fallen weg, der Zweig D erhält nur eine dauernd eingeschaltete Batterie B und die richtenden Rollen rr, der Zweig d die ablenkenden Rollen α α (s. Fig. 7).

Sind in den Seitenzweigen gar keine elektromotorischen Kräfte thätig, so werden (s. Fig. 8) die Diagonalzweige D d wie bei Wechselstromanlagen zusammengesetzt; die Ablenkung des Galvanometers giebt dann unmittelbar den Widerstand des variablen Seitenzweiges, ζ Β. von i.

Dies letztere kann dazu dienen, um die Angaben eines beliebigen Instrumentes an einen entfernten Ort zu übertragen.

Man läfst z. B. (s. Fig. 9) den Zeiger Z des Instrumentes mittelst eines Laufcontactes längs eines Drahtes oder über Klemmstücke, zwischen welchen Widerstände w eingeschaltet sind, gleiten, und legt von da die Leitungen / / nach der an dem entfernten Ort aufgestellten Brückenschaltung mit Batterie und Galvanometer; die Ablenkung des letzteren giebt alsdann unmittelbar die Gröfse des bei 1 eingeschalteten Widerstandes oder die Stellung des Zeigers Z wieder, und zwar unabhängig von der Stärke der Batterie B.

Claims

Pa te nt-An sp rüche:

1. Verfahren zur continuirlichen Anzeige des Werthes eines elektrischen Widerstandes, mit welchem elektromotorische Kräfte verbunden sind, unter Benutzung des Stromschemas der Wheats ton e'sehen Brücke, ohne Einstellung des Widerstandsgleichgewichts, dadurch gekennzeichnet, dafs der eine Diagonalzweig veränderlich ist, während gleichzeitig das Verhältnifs der Stromvariation in dem festen Diagonalzweig zu derjenigen in dem veränderlichen Diagonalzweig durch die Ablenkung des beweglichen Theiles eines entsprechend eingerichteten elektrischen Mefsinstrumentes dargestellt wird.

2. Eine Ausführungsform dieses Verfahrens, gekennzeichnet durch die Anwendung von , Inductionsapparaten, deren primäre Spulen bezw. in den beiden Diagonalzweigen, deren secundäre Spule bezw. mit den auf einander senkrecht stehenden ablenkenden bezw. richtenden Spulen eines Galvanometers oderElektrodynamometers verbunden sind.

3. Als eine weitere Ausführungsform dieses Verfahrens in dem Fall, dafs in dem Zweig, dessen Widerstand anzuzeigen ist, keine elektromotorischen Kräfte wirken oder Wechselströme herrschen, die Anwendung eines Galvanometers oder Elektrodynamometers mit zwei auf einander senkrecht stehenden festen Spulenpaaren, von denen das eine in den einen, das andere in den anderen Diagonalzweig dauernd eingeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.