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Einrichtung zum Schutz elektrischer Vielfachmeßgeräte gegen Uberlastungen
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Schutz elektrischer Vielfachmeßgeräte
gegen Überlastung, welche zu einer thermischen Zerstörung der Schaltelemente führen
würde, bei welcher Einrichtung in Reihe mit der zu schützenden Meßgerätspule ein
Relais liegt, das den Spannungspfad bei Überlast unterbricht.
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Bei einer bekannten Einrichtung zum Schutz elektrischer Vielfachmeßgeräte
löst das in Reihe mit der Meßgerätspule liegende Relais bei Überlastung des Gerätes
einen Schalter aus, der den Hauptstromkreis auftrennt. Der Nachteil dieser Anordnung
ist der, daß bei Strommessungen im Überlastungsfalle der Stromkreis aufgetrennt
wird, eine Tatsache, die insbesondere bei Messung an großen Stromwandlern wegen
der - auftretenden Überspannungen unzulässig ist. Darüber hinaus kann bei einer
starken Überlastung des Gerätes, wie sie z. B. zustande kommt, wenn in den Schalterstellungen
für Strommessung das Gerät an Spannung gelegt wird, ein starker Lichtbogen den Kontakt
zerstören.
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Es ist bereits bekannt, ein Amperemeter dadurch gegen Überströme
zu schützen, daß das Meßwerk mit Hilfe einer gittergesteuerten Röhre und mehrerer
zusätzlicher Stromkreise und Stromquellen durch einen parallel dazu liegenden Schutzkreis
überbrückt wird.
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Diese Anordnung ist jedoch teuer und kompliziert. Sie eignet sich
außerdem nicht zum vollständigen Schutz eines Vielfachinstruments.
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Auch der bekannte Vorschlag, die Stromspulen eines Wattmeters durch
Kurzschließen mittels eines Relais gegen Überlastung zu schützen und gleichzeitig
in den Spannungspfad eine Schmelzsicherung zu legen, bietet keine geeignete Lösung
für den Schutz eines Vielfachinstruments. Man würde bei Anwendung dieser Maßnahmen
auf ein Vielfachinstrument bei den verschiedenen Meßarten unterschiedliche Schutzbedingungen
erhalten, und die Bedienung des Gerätes wäre erschwert, da die Sicherung nach Fortfall
der Ünerlastung das Gerät nicht von selbst wieder betriebsbereit macht.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist demgemäß die Schaffung einer
Einrichtung zum Schutz elektrischer Vielfachmeßgeräte, bei denen die vorstehend
aufgeführten Mängel der bekannten Ausführung weitgehendst vermieden werden.
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Dies wird dadurch erreicht, daß das Relais bei der eingangs genannten
Schutzeinrichtung erfindungsgemäß einen Umschaltekontakt aufweist, welcher in der
Arbeitslage den Spannungspfad zwischen dem kleinsten Vorwiderstand und dem Meßwerk
auftrennt und gleichzeitig im Strompfad alle Nebenwiderstände überbrückt.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung stellt eine sehr einfache und billige
Lösung des zugrunde liegenden Problems dar und bietet dennoch einen so vollständigen
und sicheren Schutz eines Vielfachmeßgeräts gegen Überlastung, wie er mit keiner
bisher bekannten Anordnung erreicht wurde. Die Sicherung wirkt unabhängig von Meßart,
Meßbereich und Stromart, da das Relais stets auf den Meßwerksstrom anspricht und
gleichzeitig auf die Stromnebenwiderstände und die Spannungsvprwiderstände einwirkt.
Infolge des einfachen Aufbaus ergibt sich eine hohe Betriebssicherheit, ohne daß
die Herstellungskosten und der Raumbedarf wesentlich vergrößert werden oder die
Handhabung erschwert wird.
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Ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung der Erfindung bei einem
an sich bekannten Vielfachmeßgerät, das für Strom- und Spannungsmessung bei Gleich-
und Wechselstrom eingerichtet ist, zeigt die Figur. Das schematisch dargestellte
Gerät hat je drei Strom- und Spannungsbereiche, was jedoch keine Begrenzung der
Erfindung bedeutet.
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R1 bis R3 sind Nebenwiderstände für die Strommessung. R4 bis R6 sind
Vorwiderstände für die Spannungsmessung. R7 ist ein Vorwiderstand für den eigentlichen
Meßkreis. Dieser Widerstand ist notwendig, da das Meßwerk bei der Strommessung den
Spannungsabfall an den Nebenwiderständen R1 bis R3 mißt. Bei den Spannungsmessungen
addiert sich dieser Widerstand genauso wie der Widerstand des gesamten Meßkreises
zu den Vorwiderständen. M ist ein Drehspulmeßwerk; Tr ein Stromwandler; G zwei Meßgleichrichter
(z. B. Kupferoxydulgleichrichter).
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Die Funktion des Schalters U besteht darin, daß die einzelnen Kontakte
zum Anschluß der Neben- bzw.
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Vorwiderstände mittels der Brücken g mit den Kontaktbahnen fl, f2
verbunden werden. Die die beiden Brücken g verbindende gestrichelte Linie deutet
den Schaltknopf an, an welchem die Brücken g in einer tatsächlichen Ausführung des
Schalters befestigt wären.
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Die nicht schwarz ausgezogene Kontaktbahn h des Schalters mit den
ihr gegenüberliegenden Leerkontakten wurde lediglich eingezeichnet, um anzudeuten,
daß sich der Schalter ganz durchdrehen läßt und daß die in dem gezeichneten Zustand
auf einem Strommeßbereich liegende Brücke g bei Einstellung des Schalters auf einen
der Spannungsmeßbereiche elektrisch außer Funktion ist. Mit = und - wurden die Kontakte
des Stromartwählers S bezeichnet.
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R ist ein Klappankerrelais, bei welchem in Ruhelage die Kontakte
a und b geschlossen sind. Fließt durch die Feldwicklung d ein hinreichend großer
Strom (Überlastung des Gerätes), so wird die aus Eisen bestehende Klappe e auf den
die Wicklung tragenden Kern gezogen, wodurch die Kontakte a und b geöffnet und die
Kontakte b und c geschlossen werden.
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Das Relais R ist in diesem Ausführungsbeispiel bei Wechselstrombetrieb
nicht unmittelbar in Reihe mit dem Meßwerk geschaltet, um die Notwendigkeit eines
großen Wandlers und großer Gleichrichter zu vermeiden. Die Wicklung d liegt aber
im Primärkreis des Meßwandlers Tr, der unabhängig vom Meßbereich immer vom gleichen
Strom durchsetzt wird.
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Die Wicklung d ist an einem Ende mit dem Meßwandler Tr bzw. dem Meßwerk
M, am anderen Ende mit dem Kontakt b verbunden. Von diesem führt außerdem eine Verbindung
zu der den Anschlüssen der Nebenwiderstände R1 bis R3 gegenüberliegenden Kontaktbahn
f1. Kontakt a ist an das eine Ende des kleinsten Vorwiderstandes R6, Kontakt c an
die äußere Zuführungsklemme + angeschlossen.
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Das beschriebene Vielfachmeßgerät mit Üb er-.lastungsschutz arbeitet
folgendermaßen: In der dargestellten Stellung des Schalters U ist der erste Strommeßbereich
eingeschaltet. Der Strom fließt von der Klemme + einerseits über den Strompfad R1,
gf1, andererseits über den Meßkreis R7, S, Tr (oder M), d, fi, g, g, f2 zur Klemme
~ zurück. Tritt eine Überlastung des Gerätes ein, so wird die Klappe e angezogen
und die Kontakte b, c geschlossen. Der hierdurch geschlossene Stromkreis +, c, b,
fl, g, g, f2, ~ überbrückt sämtliche Nebenwiderstände und schließt so den Meßkreis
kurz, ohne daß der Stromkreis an irgendeiner Stelle aufgetrennt wird; denn die Kontakte
a, b sind bei Strommessung stromlos.
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Ist der Meßbereichschalter auf einen der Spannungsmeßbereiche gestellt,
z. B. den zweiten, so wird der Stromkreis +, R7, S, Tr (oder M) db, a, R6,R5,g,f2
gebildet. Tritt hierbei eine Überlastung ein, welche das Relais R zum Ansprechen
bringt, so wird durch das Anziehen der Klappe e und Öffnen der Kontakte a, b der
Spannungspfad zwischen dem kleinsten Vorwiderstand R6 und dem Meßwerk M bzw. dem
Wandler Tr aufgetrennt. Der entstehende Öffnungsfunke ist unschädlich, da im Meßkreis
olmehin nur geringe Ströme fließen.
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Bei dem vorliegenden Gerät tritt also im Üb erlastungsfalle bei einer
Strommessung keine Unterbrechung des Strompfades auf, so daß mit diesem Gerät
auch
gefahrlos an größeren Stromwandlern gemessen werden kann. Wird an das Gerät Spannung
gelegt, wenn der Bereichschalter auf Strommessung gestellt ist, so wird nicht wie
bei den bekannten Geräten die dabei auftretende große Leistung abgeschaltet, sondern
die im ersten Augenblick den großen Strom führenden Nebenwiderstände durch den Schalter
überbrückt.
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Sollte trotzdem eine Zerstörung der Kontakte bei hoher Beanspruchung
auftreten, so können diese gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch
leicht ausgewechselt werden, daß sie, als mechanische Einheit zusammengefaßt, leicht
lösbar z. B. mittels eines Steckers im Gerät befestigt sind.
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Die Ansprechempfindlichkeit des Relais ist so gewählt, daß das Gerät
geschützt wird bei einer Überlastung, die bei Dauerbetrieb zu einer thermischen
Zerstörung der Vor- und Nebenwiderstände desselben führen würde.
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Um bei Benutzung des Gerätes feststellen zu können, ob das Relais
angesprochen hat oder nicht, ist der Handgriff einer (nicht dargestellten) federnd
gelagerten Sperrklinke, die das Relais nach Ansprechen in der Arbeitsstellung festhält,
so angeordnet, daß durch die Stellung desselben die Stellung des Relais sichtbar
gemacht ist.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern kann alle im Rahmen des fachmännischen Könnens liegenden Abänderungen
erfahren.