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Anordnung zur gleichzeitigen Messung von Leistung Strom und Spannung
mit drei quadratisch wirkenden Meßwerken Zusatz zum Patent 870 296 Das Hauptpatent
870298 bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen fehlerfreien
Messung von Leistung, Strom und Spannung unter Benutzung dreier in einem Schaltungsnetzwerk
zwischen Quelle und Verbraucher enthaltender quadratisch wirkender Meßwerke (z.
B. Heizdrähte, die Thermoelemente erwärmen). Eines der Meßwerke dient zur fehlerfreien
Spannungsmessung, ein anderes zur fehlerfreien Strommessung und alle drei zusammen
zur fehlerfreien Leistungsmessung.
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Das Netzwerk wird aus mindestens zwei Widerständen und den drei Meßwerken
gebildet. Es werden zwei Varianten der Schaltung vorgeschlagen. Bei der einen soll
eines der Meßwerke in Reihe mit dem Meßobjekt geschaltet sein und bei der anderen
soll eines der Meßwerke den Klemmen des Meßobjekts parallel geschaltet sein. Es
soll also mit einem der Meßwerke in dem einen Fall unmittelbar der Strom und im
anderen Fall unmittelbar die Spannung gemessen werden. Die zweite Größe wird mit
dem zweiten Meßwerk in einem Zweig des Netzwerkes gemessen, dessen Strom proportional
allein dieser Größe ist. Die Leistung schließlich wird durch Zusammenwirken aller
drei Meßwerke dadurch fehlerfrei gemessen, daß ihre Anzeige unabhängig von den Fehlern
gemacht wird, die von dem Strom und der Spannung abhängen.
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Diese Bedingungen lassen sich, wie im Hauptpatent
gezeigt,
jederzeit durch geeignete Bemessung des Netzwerkes erfüllen.
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Es wurde nun gefunden, daß es nicht unbedingt notwendig ist, daß
eines der Meßwerke unmittelbar in Reihe oder parallel zum Verbraucher liegt, also
unmittelbar den Strom oder die Spannung am Verbraucher mißt. Es lassen sich vielmehr
auch andere Netzwerke finden, die den Bedingungen zur fehlerfreien Strom- und Spannung
sowie Leistungsmessung gemäß dem Hauptpatent entsprechen, welche gemäß der vorliegenden
Erfindung wie folgt aufgebaut sind: Sowohl das Meßwerk für die Strommessung als
auch das Meßwerk für die Spannungsmessung liegen in je einer Brücke, die beide so
geschaltet und bemessen sind, daß bei Kurzschluß das für die Spannungsmessung vorgesehene
Meßwerk stromlos wird und bei Leerlauf das für die Strommessung vorgesehene Meßwerk
stromlos wird, während das dritte Meßwerk in einem weiteren beiden Brücken gemeinsamen
Zweig liegt.
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Ausgenommen sind diejenigen Schaltungen, bei denen, wie im Hauptpatent
vorgeschlagen, das zur Strommessung dienende Meßwerk unmittelbar in Serie mit dem
Verbraucher und das der Spannungsmessung dienende Meßwerk unmittelbar parallel zum
Verbraucher liegt. Zweckmäßig wird man die Brücken so vereinigen, daß sie möglichst
viele Zweige gemeinsam haben.
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Man wird bei dem Aufbau einer Schaltung nach der Erfindung so vorgehen,
daß man zunächst eine Brücke für die Messung einer der Größen Strom oder Spannung
aufbaut. In der Zeichnung ist als Beispiel eine solche Brücke für die Strommessung
gezeichnet. I und 2 sind die Anschlüsse für den Verbraucher 3. Da die Brücke der
Strommessung dienen soll, muß mindestens einer ihrer Widerstände in der Leitung
von der Stromquelle zum Verbraucher liegen. Es soll dies der Widerstand 4 sein.
An diesen wird die Brücke mit den weiteren Widerständen 5, 6 und 7 angebaut. In
der Diagonale liegt das Meßwerk 8 für die Strommessung. Es ist ohne weiteres zu
erkennen, daß die Brücke leicht so zu bemessen ist, daß sie für den Fall des Leerlaufes
an den Anschlußklemmen I und 2 ausgeglichen ist und das Meßwerk 8 keinen Strom aufnimmt.
Nun soll dieser Brücke gemäß der Erfindung noch eine heitere Brücke unter Zuhilfenahme
möglichst wenig weiterer Schaltmittel angegliedert werden, welche der Spannungsmessung
dient, d. h. welche l>ei einer Kurzschlußverbindung der Klemmen I und 2 ausgeglichen
ist. Um möglichst weitgehende Möglichkeiten für die Bildung einer zweiten Brücke
zu schaffen, ist der Widerstand 9, der von einem Eckpunkt der Strommeßbrücke zur
Klemme 2 führt, vorgesehen. Bei Kurzschluß bildet sich aber innerhalb des nunmehr
entstandenen Netzwerkes noch keine neue Brücke mit einem Zweig als Diagonale, in
dem dann das Meßwerk für die Spannungsmessung gelegt werden könnte. Das Netzwerk
hat aber schon mehrere Widerstände, die bei Kurzschluß Punkte gleichen Potentials
aufweisen. Zwischen zwei solchen Punkten könnte man ein Meßwerk für die Spannungsmessung
ohne weiteres einschalten, da dies dann ja stromlos ist. Zweckmäßig wird man einen
dieser Punkte in einen bereits vorhandenen Verzweigungspunkt des Netzwerkes legen.
Die gestrichelten Verbindungen geben hierfür geeignete Lösungen für den Anschluß
des Meßwerke 10 zur Spannungsmessung. Hierdurch ergeben sich eine Reihe von Schaltungen,
die die fehlerfreie Messung von Strom und Spannung gestatten. In einem der übrigen
Zweige wird nun noch gemäß den bei dem Hauptpatent gegebenen Regeln ein drittes
Meßwerk zur Messung der Leistung eingefügt, z. B. in den Zweig 7.
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Auf Grund der vorstehenden Überlegungen können leicht auch andere
Schaltungskombinationen gefunden werden, indem man z. B. zunächst von einer Brücke
für die Spannungsmessung ausgeht.
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Man wird zweckmäßig darauf bedacht sein, mit möglichst wenig Schaltelementen
auszukommen.
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Hier stellt die als Ausführungsbeispiel behandelte Schaltung bereits
eine vorteilhafte Lösung dar.
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PATENTANSPRt}CHE: I. Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen fehlerfreien
Messung von Leistung, Strom und Spannung, bei der zwischen Quelle und Verbraucher
ein Schaltungsnetzwerk eingeschaltet ist, das aus mindestens zwei festen Widerständen
und drei quadratisch wirkenden Meßwerken besteht, von denen eines fehlerfrei den
Strom, ein anderes fehlerfrei die Spannung mißt und alle drei zusammen zur fehlerfreien
Leistungsmessung dienen, indem durch entsprechende Bemessung der W;iderstände des
Netzwerkes die Leistungsanzeige unabhängig von den Fehlern gemacht wird, die von
dem Strom und der Spannung abhängen, nach Patent 870298, gekennzeichnet durch folgenden
Aufbau: Sowohl das Meßwerk zur Strommessung als auch das Meßwerk zur Spannungsmessung
liegen in je einer Brücke, die beide so geschaltet sind, daß bei I(urzschluß das
für die Spannungsmessung vorgesehene Meßwerk stromlos wird und bei Leerlauf das
für die Strommessung vorgesehene Meßwerk, während das dritte Meßwerk in einem weiteren
beiden Brücken gemeinsamen Zweig liegt. Ausgenommen sind diejenigen Schaltungen,
bei denen das Meßwerk für die Strommessung unmittelbar in Serie mit dem Verbraucher
oder das Meßwerk für die Spannungsmessung unmittelbar parallel zum Verbraucher liegt.