DE912969C

DE912969C - Procedure for calibrating electrothermal impulse meters

Info

Publication number: DE912969C
Application number: DEA6089D
Authority: DE
Inventors: Dr Alfred Cohn
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1944-10-25
Filing date: 1944-10-25
Publication date: 1954-06-08

Description

Verfahren zum Eichen elektrothermischer Stromstoßmesser Der elektrothermische Stromstoßmesser nach dem Patent 909 839 besteht aus einem unmittelbar vom Meßstrom i durchflossenen metallischen Ausdehnungskörper, der durch seine Formänderung die Anzeige des Wertes f i2 at (A 2") von Stromstößen bewirkt, deren Dauert klein im Verhältnis zu seiner Wärmezeitkonstante B ist. Zur Eichung dieses Meßgerätes kann man Stromstöße durch das Gerät schicken, deren Stromstärke i man mit einem Strommesser und deren Dauer t man mit einem Zeitmesser bestimmt. Bezeichnet man die Stromstärke, die das Ausdehnungsglied dauernd durchfließen müßte, um einen bestimmten Ausschlag zu erreichen, mit Id, so ist Voraussetzung für ein solches Eichverfahren, daß die Eichstromstöße i größer sind als 5 Id und die Stromstoßdauer t kleiner ist als 1/26 der Wärmezeitkonstante B des Ausdehnungsgliedes; bei höheren Anforderungen an die Meßgenauigkeit des Gerätes muß die Stromstärke noch größer, beispielsweise größer als zo Id, und die Stromstoßdauer kleiner als 1/10o von B sein. Die Eichung erfordert somit verhältnismäßig große Stromstärken und kleine Zeiten, deren Erzeugung bzw. genaue Messung mit einem nicht unerheblichen Aufwand verknüpft ist. Verwendet man als Ausdehnungskörper z. B. Hitzdrähte, deren Wärmezeitkonstante in der Größenordnung von r bis to Sekunden liegt, so liegen die zu messenden Zeiten bei 0,04 bis 0,4 Sekunden und darunter. Nach der Erfindung läßt sich eine wesentlich bequemere Eichung mit verhältnismäßig geringen Stromstärken und wesentlich längeren Zeiten durchführen, die also auch mit einfachen Mitteln genau meßbar sind. Das Eichverfahren nach der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß für jeden Skalenpunkt der Wert f i2dt gleich ist dem Produkt aus der Wärmezeitkonstante B des Ausdehnungsgliedes, multipliziert mit dem Quadrat der zum Erreichen dieses Skalenpunktes erforderlichen (zugeordneten) Dauerstromstärke Id, d. h.A method of calibrating electro-thermal impulse diameter The electrothermal surge knife according to patent 909 839 consists of an immediately traversed by the measuring current i metallic expansion body, which causes its deformation, the display of the value f i2 at (A 2 ') of pulses, which lasts small in relation to its thermal time constant B. To calibrate this measuring device, one can send current impulses through the device, the current intensity i of which is determined with an ammeter and the duration t of which is determined with a timer to achieve, with Id, the prerequisite for such a calibration procedure is that the calibration current surges i are greater than 5 Id and the current surge duration t is less than 1/26 of the thermal time constant B of the expansion element; with higher demands on the measuring accuracy of the device, the current intensity must even larger, for example larger than zo Id , and the surge duration must be less than 1 / 10o of B. The calibration thus requires relatively large currents and short times, the generation or precise measurement of which is associated with a not inconsiderable effort. Is used as an expansion body z. B. hot wires whose thermal time constant is in the order of magnitude of r to to seconds, the times to be measured are 0.04 to 0.4 seconds and less. According to the invention, a much more convenient calibration can be carried out with relatively low currents and much longer times, which can therefore also be precisely measured with simple means. The calibration method according to the invention is based on the knowledge that for each point on the scale the value f i2dt is equal to the product of the thermal time constant B of the expansion member, multiplied by the square of the (assigned) continuous current Id required to reach this point on the scale, ie

.f22dt = I2a . 6 Erfindungsgemäß wird das Gerät in der Weise geeicht, daß durch Beschickung mit Dauerströmen Id verschiedener Stärke die diesen zugeordneten Ausschläge auf der Skala sowie die Wärmezeitkonstante B des Ausdehnungsgliedes bestimmt und die Eichpunkte mit den Werten I2d ' B in A2-Sekunden beziffert werden. Am einfachsten und schnellsten läßt sich die Zeitkonstante in bekannter Weise als diejenige Zeitdauer bestimmen, innerhalb deren nach Ausschaltung des Dauerstromes der Ausschlag von dem betreffenden Skalenpunkt bis auf 37 °/o dieses Ausschlages gesunken ist. Hat das Gerät einen Meßbereich von z. B. ioo ooo A 2-Sekunden und sind als Eichpunkte der Skala die Punkte 15 000, 30 000, 45 000, 6o 00o, 75 000 und go ooo AZ-Sekunden gewählt, so eicht man diese mit den ihnen zugeordneten Dauerstromstärken Id, d. h. bei einer Wärmezeitkonstante 6 = ioo Sekunden mit den Dauerstromstärken von 12,3, 17,3, 21,2, 24,5, 27,4 und 30,o A..f22dt = I2a. 6 According to the invention, the device is calibrated in such a way that, by charging it with continuous currents Id of various strengths, the associated deflections on the scale and the thermal time constant B of the expansion member are determined and the calibration points are numbered with the values I2d 'B in A2 seconds. The easiest and fastest way to determine the time constant in a known manner is that period of time within which, after the continuous current has been switched off, the deflection from the relevant point on the scale has decreased to 37% of this deflection. If the device has a measuring range of z. B. ioo ooo A 2-second and are selected, the points 15 000, 30 000, 45 000 6o 00o, 75 000 and go ooo AZ-seconds as the calibration points of the scale, one calibrates them with their associated permanent current strengths Id, ie with a heating time constant of 6 = 100 seconds with continuous currents of 12.3, 17.3, 21.2, 24.5, 27.4 and 30, o A.

Besonders einfach gestaltet sich die Eichung bei Ausdehnungskörpern mit vernachlässigbar kleinen Temperaturkoeffizienten des spezifischenWiderstandes, z. B. Drähten aus Widerstandsmetall, Bimetall aus Nickelstahllegierungen u: dgl., weil bei diesen wegen der praktisch linearen Temperaturausdehnung bzw. bei Bimetallen der praktisch linearen Temperaturausbiegung auch die A2-Sekunden-Skala linear verläuft. Man braucht daher nur einen Punkt, z. B. den Endpunkt der Skala, in der beschriebenen Weise mittels des ihm zugeordneten Dauerstromes I, und Messen der Zeitdauer bis zur Abkühlung auf 3704 dieses Ausschlages zu eichen und hiernach die Skala linear zu teilen. Ist z. B. I e = 3o A und die Wärmezeitkonstante zu Zoo Sekunden gemessen worden, so wird der Endpunkt der Skala mit 302 X 100 = 90 000 AZ-Sekunden bezeichnet und die Skala von o bis 9o ooo AZ-Sekunden gleichmäßig geteilt. Dieser Endausschlag wird z. B. erreicht bei Stromstößen von 15o Aeff während einer Dauer von q. Sekunden oder 3oo Aeff während i Sekunde oder 3ooo Aeff während o,oi Sekunden oder io ooo Aeff während o,ooog Sekunden usw.The calibration is particularly simple in the case of expansion bodies with negligibly small temperature coefficients of the specific resistance, e.g. B. wires made of resistance metal, bimetal made of nickel steel alloys and the like, because with these because of the practically linear temperature expansion or the practically linear temperature deflection in the case of bimetals, the A2-second scale is linear. You only need one point, e.g. B. to calibrate the end point of the scale in the manner described by means of the continuous current I assigned to it, and measure the time until cooling to 3704 of this deflection and then to divide the scale linearly. Is z. For example, if I e = 3o A and the heat time constant was measured to be zoo seconds, the end point of the scale is designated as 302 X 100 = 90,000 AZ seconds and the scale is evenly divided from 0 to 90,000 AZ seconds. This final deflection is z. B. achieved with current surges of 15o Aeff for a duration of q. Seconds or 3oo Aeff for i second or 3ooo Aeff for o, oi seconds or io ooo Aeff for o, ooog seconds etc.

Werden mehrere Geräte der gleichen Bauart hergestellt, so braucht die Wärmezeitkonstante nur an einem Gerät'ermittelt zu werden, da die Wärmezeitkonstanten der Geräte praktisch übereinstimmen. Es genügt also zur Eichung bei den übrigen Geräten, jeweils den Endausschlag bei der ihm zugeordneten Dauerstromstärke I, zu bestimmen; eine Zeitmessung erübrigt sich hierbei. In der Figur ist ein Stromstoßmesser dargestellt, dessen bei a befestigtes und mit Stromanschlüssen versehenes Ausdehnungsglied ähnlich dem des Hauptpatents aus einem bifilaren Kreisbogen b aus Bimetall besteht, der vom Meßstrom durchflossen wird und einen Zeiger c trägt. Die von o bis io ooo AZ-Sekunden reichende Skala ist linear und läßt sich daher, wie beschrieben, bei bekannter Wärmezeitkonstante lediglich durch Bestimmung des einem Dauerstrom zugeordneten Skalenpunktes eichen. Zweckmäßig wird man hierzu den Endausschlag von ioo ooo A2-Sekunden oder einen in dessen Nähe liegenden Punkt, z. B. go ooo AZ-Sekunden benutzen, um die Extrapolationsfehler gering zu halten. Bei einer Zeitkonstante von ioo Sekunden würde es somit genügen, einen Dauerstrom von 3o A so lange durch das Bimetallglied zu schicken, bis es sich nicht mehr weiterbewegt, was nach etwa 8 Minuten erreicht ist. Dieser Eichpunkt wird mit go ooo A2-Sekunden bezeichnet und hiernach die Skala linear geteilt.If several devices of the same type are manufactured, then the heating time constant can only be determined on one device, since the heating time constants of the devices practically match. It is therefore sufficient to calibrate the others Devices, each of the final deflection at the continuous current I assigned to it determine; a time measurement is not necessary here. In the figure is a rush meter shown, whose attached at a and provided with power connections expansion member similar to that of the main patent consists of a bifilar circular arc b made of bimetal, which is traversed by the measuring current and has a pointer c. The ones from o to io ooo The AZ seconds range is linear and can therefore be, as described, at known thermal time constant simply by determining the one assigned to a continuous current Calibrate the scale point. For this purpose, the final deflection of 100,000 A2 seconds is expedient or a point in its vicinity, e.g. B. go ooo use AZ seconds to to keep the extrapolation errors low. With a time constant of 100 seconds it would therefore be sufficient to pass a continuous current of 3o A through the bimetal element for so long until it stops moving, which happens after about 8 minutes is. This calibration point is referred to as go ooo A2 seconds and then the scale divided linearly.

Da der bifilare Bimetallbogen praktisch induktionsfrei ist, kann das Gerät zur Erweiterung seines Meßbereiches an induktionsfreie Nebenschlußwiderstände angeschlossen werden.Since the bifilar bimetallic arch is practically induction-free, this can Device to extend its measuring range to induction-free shunt resistors be connected.

Umgekehrt kann man nach dem obigen Gesetz bereits vorhandene Strommesser für Dauerstrom, deren Ausdehnungskörper unmittelbar vom Meßstrom durchflossen ist, wie Hitzdrahtstrommesser, Bimetallstrommesser u. dgl., in der Weise als Stromstoßmesser für Stromstöße, deren Dauer im Verhältnis zur Wärmezeitkonstante des Ausdehnungskörpers klein ist, ausbilden, daß man nach Ermittlung der Wärmezeitkonstante B ihres Ausdehnungskörpers eine Skala anbringt, in welcher den Werten der Dauerstromstärke I, (in Ampere) die Stromstoßwerte 1"2. 8 (in Ampere) AZ-Sekunden zugeordnet sind. Ein Strommesser nach der Figur mit einer Dauerstromskala von o bis 3o A würde bei einer Zeitkonstante von ioo Sekunden einen Stromstoßmesser für o bis 9o kA2-Sekunden ergeben.Conversely, according to the above law, you can use existing ammeters for continuous current, the expansion body of which is directly traversed by the measuring current, such as hot-wire ammeters, bimetallic ammeters and the like, in the manner of impulse meters for current surges, their duration in relation to the thermal time constant of the expansion body is small, train that after determining the thermal time constant B of your expansion body attaches a scale in which the values of the continuous current I, (in amperes) die Current impulse values 1 "2. 8 (in amperes) AZ-seconds are assigned. An ammeter according to the figure with a continuous current scale from 0 to 3o A would be given a time constant of 100 seconds result in a current impulse meter for 0 to 9o kA2 seconds.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for calibrating electrothermal current impulse meters according to patent gog 839, characterized in that by charging with continuous currents Id of various strengths, the deflections on the scale assigned to them and, in a known manner, the thermal time constant 6 of the expansion member are determined and these points on the scale have the values Id2. 6 can be numbered in AZ seconds.

2. A method for calibrating electrothermal current impulse meters according to claim i with expansion bodies whose temperature coefficient of resistance is negligible is characterized in that by charging with only one point on the scale, preferably scale end point, associated continuous current I ″ of this. scale point and the thermal time constant B of the expansion member, preferably by measuring the cooling time down to 37 ° / Q of the final Impact after switching off of the current I8 can be determined and the scale divided linearly according to this measuring point will.

3. Procedure for calibrating several thermal impulse meters of the same type according to claim z and 2, characterized in that with each device by loading with the continuous current strength I6 only the assigned scale point is determined, while the time constant, which is peculiar to the design, is only measured on one device. Electrothermal continuous current device calibrated in amperes with a direct flowed through by the measuring current and causing the display by changing its shape Expansion body, characterized by an attached to the device, after Method according to Claims r to 3 calibrated scale with the values of the continuous current strength Id (in amperes) assigned current impulse values Ida. 6 (in AZ seconds), their duration is small in relation to the thermal time constant 6 of the expansion body.