DE891418C - Messgeraet fuer elektrische Wechselstroeme mit veraenderbarem Messbereich - Google Patents

Messgeraet fuer elektrische Wechselstroeme mit veraenderbarem Messbereich

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DE891418C
DE891418C DES5085D DES0005085D DE891418C DE 891418 C DE891418 C DE 891418C DE S5085 D DES5085 D DE S5085D DE S0005085 D DES0005085 D DE S0005085D DE 891418 C DE891418 C DE 891418C
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DE
Germany
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measuring device
measuring
short
conductors
circuit ring
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Expired
Application number
DES5085D
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English (en)
Inventor
Eugen Dr Rer Nat Sauter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00Arrangements for measuring electric power or power factor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Description

  • Meßgerät für elektrische Wechselströme mit veränderbarem Meßbereich Bei der Anwendung von Hochfrequenzenergie für industrielle Zwecke, beispielsweise zur Erhitzung von nichtleitenden Körpern im elektrischen Wechselfeld, ist aus Gründen der Betriebsüblerwachung vielfach die Messung starker hiochfrequenter Wechselströme erwünscht. Die in der Nachrichtentechnik für die Messung von Hodifrequenzströmen angewandten Geräten lassen sich dabei meist nicht benutzen, weil die zu messenden Stromstärken sehr gooß sind und die Abzweigung von Teilströmen leicht zu erheblichen Meßfehlern führt. Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, einen für derartige Fälle geeigneten Strommesser zu schafen, dessen Meßbereich außerdem den jeweiligen Verhältnissen leicht angepaßt werden kann.
  • Die Erfindung geht dabei von der an sich bekannten Tatsache aus, daß sich ein Kurzschlußrähmchen im magnetischen Wechselfeld so einzustellen versucht, daß seine Ebene in der Ebene der z. B. kreisförmigen magnetischen Feldlinien liegt. Die dabei auftretenden Kräfte sind für sehr hohe Frequenzen praktisch frequenzunabhängig. Die Eichung des Gerätes kann mit niederen Frequenzen geschehen. Gemäß der Erfindung besteht die Meßeinrichtung aus zwei parallelen vom Meßstrom darchflossenen Leitern, in deren magnetischem Feld ein Kurzschlußring angeordnet ist. Der Abstand der beiden Leiter wird dabei zwecks Veränderung des Meßbereiches verstellbar gemacht. Dabei empfiehlt es sich, die Verstellung so vorzunehmen, daß die Symmetrieebene der beiden Leiter räumlich in Ruhe bleibt. Das auf den Kurzschlußring (Meßwerk) - ausgeübte Drehmoment wird in bekannter Weise gemessen, beispielsweise dadurch, daß man lauf optischem Wege die Verdrehung des an einem Faden, z. B. Quarzfaden, aufgehängten Meßwerkes mißt. Man kann aber auch in der bei Torsionsdynamometern bekannten Art das Meßwerk bei jeder Messung in die Ausgangslage zurückdrehen und kann dann aus der hierzu notwendigen Verdrehung des zur Aufhängung dienenden Fadens auf das Drehmoment schließen. Der letztere Weg ergibt eine wesentliche Erweiterung des Meßbereiches, welcher sonst auf einlen Winkel von etwa 90° beschränkt ist.
  • Bei der Betriebsüberwachung von Röhrengeneartoren oder industriellen Hochfrequenzanlagen handelt es sich meist um die Messung von Strömen in Leitern, die gegenüber Erde ein hohes Potential aufweisen. Deshalb wirken auf das Meßwerk aucli elektrostatische Kräfte ein. Diese Kräfte kann man auf verschiedene Weise unschädlich machen. Der eine Weg besteht darin, daß man die Drehachse des Meßsystems so legt, daß sie in einer ,den beiden Leiterachsen gemeinsamen Ebene liegt und senkrecht zu diesen Leitern steht. Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß die auf das Meßrähmchen einwirkenden elektrostatischen Kräfte kein Drehmoment erzeugen können.
  • Ein Ausführungsbeispiel Ider Erfindung dieser Art ist in Fig. I dargestellt. Mit 1 !uNid 2 sind die den zu messenden Strom führenden Leiter, von weichen der eine als Hin-, der andere als Rückleitung dient. der gegenseitige Abstand der Leiter ist gemäß'der Erfindung durch eine der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Anordnung veränderlich gemacht.
  • Die Verschiebung findet dabei gleichzeitig bei beiden Leitern in Richtung der Pfeile 8 statt, so daß die Symmetrieebene räumlich in Ruhe bleibt.
  • 3 ist das Meßrähmchen, das an dem Quarzfaden 4 aufgehängt ist. Damit dieser Faden, der die Drehachse des Räöhmchens 3 darstellt, in der den Achsen der Leiter 1 und 2 gemeinsamen Ebene liegt, sind diese Leiter mit Öffnungen 6 und 7 versehen, durch welche der Quarzfaden hindurchgeführt ist. Zur Befestigung dieses Fadens können an sich bekannte Mittel dienen. Die Nullage des Rähmchens wird zweckmäßig so eingestellt, daß seine Ebene etwa 450 gegenüber der Ebene der Leiter I und 2 geneigt ist. Diese Nullstellung vereinigt Iden Vorteil einer großen Anfangsempfindlichkeit bei guter Ablesegenauigkeit bei großen Stromstärken. 5 ist ein am Quarzfaden befestigter Spiegel, mit dessen Hilfe die Verdrehung des Meßwerkes beobachtet werden kann. Durch Verändern des Abstandes zwischen den Leitern 1 und 2 läßt sich das das Meßrähmchen durchsetzende magnetische Feld bei gegebener Stromstärke verändern. Auf diese Weise läßt sich der Meßbereich beliebig einstellen. Das Gerät kann für verschieden solche Einstellungen geeicht werden, Das Meßrähmcheni 3 wird zweckmäßig aus einem Material geringen Widerstandes, beispielsweise aus Silber loder Kupfer, hergestellt. Um die Erwärmung -dieses Leiters durch Wirbelströme zu vermeiden, empfiehlt es sich, den Kurzschlußring (Rähmchen) - aus mehreren Teilleitern zusammenzusetzen. Man kann beispielsweise das Rähmchen aus einem Stück Hochfrequenzlitze anfertigen, deren Enden miteinander verschweißt sind. Der Querschnitt des das Rähmchen bildenden Leiters wird zweckmäßig so gewählt, daß sein Verlustwiderstand gegenüber seinem induktiven Widerstand zu vernachlässigen ist.
  • Da die Stromrichte über die Oberflächen der Leiter I und 2 ungleichmäßig verteilt ist, empfiehlt es sich, den Durchmesser dieser Leiter klein (z. B. 1/100) im Vergleich zu ihrem Abstand zu wählen. Auch ist es zweckmäßig, die Abmessungen des Meßwerkes klein im Vergleich zum Leiterabstand zu wählen, damit durch das meßwerk die Überschlagsstrecke zwischen diesen Leitern nicht nennenswert verkleinert wird. Dieser Gesichtspunkt ist besonders dann zu beachten, wenn die Leiter hohe Spannung gegeneinander führen, wie dies der Fall ist, wenn die Strommessung unmittelbar vor den Elektroden einer zur Biehandlung von irgendwelchen Stoffen im elektrischen Hochfrequenzfeld dienenden Einrichtung benutzt werden soll.
  • Die Überschlagsgefahr wird auch durch den zwischen den Leitern liegenden Quarzfaden etwas erhöht. Man kann diese Gefahr beseitigen, wenn man gemäß Fig. 2 die Drehachse des Meßwerkes parallel zu Iden Leitern legt. In diesem Fall muß man aber dafür sorgen, daß die elektrostatischen Kräfte kein Drehmoment ausüben und nicht zu Fehlmessungen Anlaß geben. Man kann zu diesem Zweck die elektrischen Felder abschirmen oder das Meßwerk derart symmetrisch ausbilden, daß das elektrische Feld kein Drehmoment. erzeugt. Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in der Fig. 3 dargestellt. Die mit den übrigen Figuren übereinstimmenden Teile tragen die gleichen Bezugszeichen. Das Meßrähmchen 3 ist hier mit einem weiteren Metallbügel oder Rähmchen 9 verbunden, das an einer oder mehreren Stellen 10 unterbrochen ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß das magnetische Feld keinen Strom in diesem Rähmchen hervorrufen kann. Hinsichtlich des elektrischen Feldes ist ,die in Fig. 3 dargestellte Anordnung weitgehend symmetrisch aufgebaut, so daß die darauf einwirkenden elektrostatischen Kräfte klein bleiben.
  • Man kann Idie Symmetrie noch weiter treiben, wenn man mehrere nach Art- des Rähmchens g ausgebildete Rähmchen verwendet, die gegeneinander und gegen das Meßrähmchen 3 den gleichen Winkel einschließen. Im Grenzfall kommt man dabiei Idazu, daß das Rähmchen 3 in einem zylindrischen H!ohlkörper liegt, der durch einen Spalt unterbrochen ist. Einle solche Anordnung zeigt Fig. 4.. Dieser Hohlkörper kann am Meßwerk befestigt sein und sich mit diesem drehen. Man kann ihn aber auch pom Meßwerk trennen und im Raum festhalten. Er wirkt dann als Abschirmkörper. Sein Leitvermögen muß in diesem Fall so gewählt sein, daß einig nennenswerte Abschirmung des Magnetfeldes nicht eintritt. Fig. 5 zeigt eine Abänderung des Schirm körpers für ,den Fall, daß das M'eßrähmchen kreisförmig gestaltet ist. Hier besitzen die beispielsweise aus Aluminium oder einem anderen Metall gerin!gen spezifischen Gewichts bestehenden Schirmkörper kugelkalottenförmige Gestalt. Besonders wenn die das Rähmchen umschließenden Hohlkörper an ihm befestigt sind, empfiehlt es sich, diese Körper aus einem Metall geringen spezifischen Gewichts herzustellen. Auch soll die Plermeabilität etwa igleich I sein.
  • Wenn es sich darum handelt, sehr starke Ströme zu messen, empfiehlt es sich, die Leiter I und plattenförmig auszubilden. Das zwischen ihnen entstehende elektrische Feld kann man gleichzeitig zur Sapnnungsmessung in bekannter Weise heranziehen, indem man die auf eine bewegliche Fahne ausgeübte Kraft mißt. Diese Fahne liegt zweckmäßig etwa in der Ebene einer der beiden Platten.
  • Um ein genügend homogenes eLektrisches Feld zu erhalten, ist es nötig, dafür zu sorgen, daß die Plattenbreite groß im Vergleich zu ihrem Abstand ist.

Claims (13)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Meßgerät für elektrische Wechselströme mit veränderbarem Meßbereich, insbesondere zur Betriebsüberwachung von Hochfrequenzgeneratoren, gekennzeichnet Idurch zwei von dem zu messenden Strom durchflossene gegeneinander in ihrem Abstand verstellbare Leiter, in deren magnetischem Feld ein Kurzschiußring angeordnet ist, wobei das unter dem Einfluß des Wechselfeldes auf den Kurzschlußring ausgeübte Drehmoment gemessen wird.
  2. 2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ,daß der Kurzschlußring in der Symmetrieebene zwischen den beiden Leitern angeordnet ist, und bei einer Abstandsänderung der Leiter die Lage der Symmetrieebene erhalten bleibt.
  3. 3. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußring aus einer Vielzahl in sich geschlossener Drahtschleifen besteht (Hochfrequenzlitze).
  4. 4. Meßgerät nach Anspruch 1 oder einem der fiolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des den Kurzschlußring enthaltenden Meßwerkes in der den Strom führenden Leitern gemeinsamen Ebene liegt und senkrecht zu diesen Leitern steht.
  5. 5. Meßgerät nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der D;urchmesser der vorzugsweise Kreisquerschnitt besitzenden Leiter klein im Vergleich zw ihrem Abstand ist.
  6. 6. Meßgerät nach Anspruch I o,der einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung !des Kurzschlußringes klein im Vergleich zum Abstand der Stromleiter ist.
  7. 7. Meßgerät nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Meßwerkes parallel zu den Stromleitern liegt und das Meßwerk gegen elektrische Felder abgeschirmt ist.
  8. 8. -Meßgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, Idaß das Meßwerk derart achssymmetrisch ausgebildet ist, daß die darauf einwirkenden elektrischen Felder kein Drehmoment ausüben.
  9. 9. Meßgerät nach Anspruch 8, dadurch glekennzeichnet, daß der Kurzschlußring des Meßwerkes mit einem oder mehreren einen Winkel dazu einschließenden an mindestens einer Stelle unterbrochenen leitenden Rähmchen gleicher Größe ausgerüst'et ist.
  10. 10. Meßgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, Idaß das Meßwerk innerhalb zweier durch einen Spalt getrennter Hohlkörper (Zylinder, Kugelkalotten) angeordnet ist und diese Hohlkörper gegebenenfalls am Meßwerk befestigt sind.
  11. II. Meßgerät nach Anspruch 10, dadurch glekennzeichnet, daß die Schirmkörper aus einem Metall kleinen spezifischen Gewichts und einer nicht wesentlich von I verschiedenen Permeabilität (z. B. Aluminium, Magnesium) hergestellt sind.
  12. I2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiter als parallel zueinander stehende Metallplatten ausgebildet sind.
  13. 13. Meßgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld zwischen den Metallplatten gleichzeitig zur Spannungsmessung auf elektrostatischem Wege herangezogen wird.
DES5085D 1944-11-04 1944-11-04 Messgeraet fuer elektrische Wechselstroeme mit veraenderbarem Messbereich Expired DE891418C (de)

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