DE146258C

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Publication number: DE146258C
Application number: DENDAT146258D
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei Wechselstrom-Meßinstrumenten verwendet man fast stets für Hochspannung Meßtransformatoren, damit der Apparat selber nur eine niedrige Spannung führt. Auch bei Niederspannung sind dieselben angenehm, weil dadurch für Spannungskreise der Stromverbrauch reduziert wird. Die Anwendung dieses Prinzips auf Hitzdrahtwattmeter zeigt Fig. i. In ihr bedeuten

ίο α und b die Hitzdrähte,

s die sekundären Wickelungen des Transformators,
ρ die primäre,
d die Stromquelle und

I den Nutzstromkreis, dessen Verbrauch bestimmt werden soll.

Die beiden sekundären Wickelungen sind so mit den Hitzdrähten verbunden, daß die von ihnen in jenen erzeugten Ströme nach dem gemeinsamen Verbindungspunkt., hinfließen. Infolgedessen fließt in dem einen Hitzdraht die Summe aus einem Spannungsstrom und einem Teil des Nutzstromes, während der andere Hitzdraht die Differenz derselben führt. Wenn beide sekundären Wickelungen auf denselben Transformator aufgewickelt sind, dann stellen sie dem durch sie hindurchfließenden Teil des Nutzstromes eine bifilare Wickelung entgegen, so daß er einen selbstinduktionsfreien Stromkreis passiert. Die Verteilung der einzelnen Teile des Nutzstromes hängt also nur von dem Ohm'sehen Widerstand der einzelnen Wege ab. Durch geeignete Abmessungen der sekundären Wickehingen, hat man es demnach in der Hand, einen beliebig großen Teil des Nutzstromes durch die Wickelung abzulenken, so daß besondere Nebenschlußwiderstände vollständig fortfallen können. Für tragbare Instrumente usw. mit mehreren Meßbereichen kann man dann zur Verringerung der Empfindlichkeit bei höherer Stromstärke einen Nebenschlußwiderstand η wie bei Amperemetern parallel schalten.

Bei den bisher bekannt gewordenen An-Ordnungen war stets die zu jedem Hitzdraht gehörige Spule des Transformators mit diesem hintereinander geschaltet. Beide Systeme, bestehend aus einer sekundären Spule und einem Hitzdraht, waren dann entweder untereinander parallel und mit einem Nebenschlußwiderstand verbunden oder jedes derselben lag parallel zu einem besonderen Widerstand, in welchem Fall beide Gruppen hintereinander geschaltet wurden. Diese beiden Möglichkeiten sind in Fig. 2 und 3 dargestellt. Die Nachteile dieser Schaltungen gegenüber der neuen sind folgende:

1. Es ist die Zahl der Verbindungsstellen

in Fig. 2 und 3 größer als in Fig. I. Da nun jede Verbindungsstelle sich unter dem Stromdurchgang erwärmt, ist die Neigung zu Fehlern in den Angaben infolge der Erwärmung bei letzteren beiden Anordnungen größer als bei der ersteren.

2. Bei Nutzstrom ist die Verteilung des letzteren auf die Hitzdrähte und damit auch auf die zwischen jedem derselben und seiner Transformatorspule liegende Verbindungsstelle verschieden. Daraus ergibt sich auch eine verschiedene Erwärmung derselben, die eine Veränderung des Übergangswiderstandes

zur Folge hat. Es sind also die Widerstände in den beiden Kreisen verschieden, sobald Nutzstrom durch den Apparat fließt. Bei der Kleinheit der notwendigen E. M. Ke. fällt aber diese Verschiedenheit sehr ins Gewicht, so daß Fehler unvermeidlich sind.

3. Bei der Schaltung nach Fig. 3 müssen zwei Nebenschlußwiderstände vorhanden sein, die beide genau abgeglichen sein müssen, damit die Angaben auch richtig sind. Alle diese Übelstände fallen bei der Schaltung nach Fig. ι fort, denn hier sind nur drei Verbindungsstellen notwendig, wobei ungleiche Erwärmungen durch geeignete Abmessungen der einzelnen Kreise vermieden werden können. Will man auch den Nutzstrom nicht unmittelbar in das Instrument einführen, dann kann man dies mit der Schaltung nach Fig. 4 erreichen. Hier sind zwei Transformatoren mit ihren primären Wickelungen hintereinander geschaltet. Jeder derselben trägt eine sekundäre Wickelung, die mit einem Hitzdraht verbunden ist. Außerdem liegt auf jedem Kern noch eine Wickelung, durch die der Nutzstrom geführt wird. Während aber dieser die E. M. K. des primären Kreises auf dem einen Transformator unterstützt, schwächt er sie auf dem anderen. Dementsprechend sind auch die induzierten

E. M. Ke. in beiden Transformatoren im Verhältnis (i -f e) zu (i — e) verschieden. Die in der Nutzstromwickelung des einen induzierte E. M. K. wird durch die gleich große, die ohne Nutzstrom im anderen induziert wird, aufgehoben.

Schließlich kann man beide Kerne zu einem einzigen Transformator vereinigen, indem man jedem sekundären Kreis im Verein mit der Nutzstromspule einen besonderen magnetisehen Weg gibt. Ein derartiger Transformator ist in Fig. 5 dargestellt. Die primäre Spule p, die wieder an die beiden Netzleiter angelegt ist, sitzt auf dem mittleren Schenkel des Transformatorkernes. Jeder der beiden äußeren trägt je eine in die Nutzleitung gelegte Wickelung, die aber beide so miteinander verbunden sind, daß die von letzteren erzeugten Kraftlinien nur in den beiden äußeren Kernen sich schließen würden, ohne durch den mittleren zu gehen. Infolgedessen ist die algebraische Summe der von der primären Spule ρ und den Amperespulen C₁ C₂ erzeugten Kraftlinien in einem Außenschenkel proportional (i + e) und im anderen (i — e).

In den auf den beiden Außenschenkeln liegenden sekundären Spulen werden demnach bei Nutzstrom auch verschiedene E. M. Ke. induziert, die in der bekannten Weise zur Angabe der Watt benutzt werden können. Bedingung ist nur, daß die Kraftlinien der Erregung proportional sind und daß keine Streuung auftritt, die Phasenverschiebungen usw. zur Folge hat. Das Prinzip, daß sich auf einem Transformatorenschenkel die beiden M. M. Ke. einmal unterstützen und auf dem anderen ein andermal teilweis oder ganz aufheben, kann durch verschiedene Anordnungen der Spulen erzielt werden; gezeichnet ist nur die am leichtesten zu übersehende, alle anderen ergeben sich von selbst.

Außer den Hitzdrahtinstrumenten benutzen noch eine ganze Reihe anderer das Prinzip

(i + e/² — (i — ej² = 4 i e;

auch für diese ist der beschriebene Transformator zu gebrauchen, indem man den Hitzdraht durch den dort notwendigen messenden Teil ersetzt.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Meßtransformator für Hitzdraht- und andere auf dem Prinzip

(i -f- e)'² —· (i — ej² = 4 e i

beruhende Wattmeter, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden sekundären Spulen mit Bezug auf den Nutzstrom parallel zu dem zugehörigen Hitzdraht oder dergl. gelegt ist und diese so gebildeten Gruppen dann hintereinander geschaltet sind.

2. Eine Ausführungsform des in Anspruch ι geschützten Transformators zur gleichzeitigen Transformierung des Nutzstromes, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte magnetische Kreise verwendet werden, deren jeder je eine primäre und eine Nutzstromspule sowie eine sekundäre Spule trägt, wobei die primären hintereinander geschaltet an die Netzspannung gelegt werden, während die Nutzstromspulen in die Nutzleitung eingeschaltet werden.

3. Eine Ausführungsform des in Anspruch I geschützten Transformators, dadurch gekennzeichnet, daß auf drei magnetischen, miteinander inVerbindung stehenden Wegen die von der primären und der Nutzstromwickelung erzeugten Kraftlinien sich teilweise so überdecken, daß einer der von den sekundären Spulen umfaßten Wege der Summe und ein anderer der Differenz beider M. M. Ke. unterworfen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.