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Nebenschlußwiderstand für elektrische Meßgeräte zur Messung hoher
Ströme Die Erfindung bezieht sich auf einen Nebenschlußwiderstand für elektrische
Meßgeräte zur Messung hoher Ströme, bei dem zwischen zwei Blöcken aus gut leitendem
Material mit temperaturabhängigem spezifischem Widerstand Lamellen, Stäbe oder Rohre
aus Widerstandsmaterial angeordnet sind.
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Bei den üblichen Nebenschlußwiderständen dieser Art bestehen die
Lamellen, Stäbe oder Rohre aus einer Legierung mit großem spezifischem Widerstand,
deren Temperaturkoeffizient Null oder vernachlässigbar ist (z. B. aus Manganin),
und sie sind mit ihren Enden an die beiden Blöcke aus Kupfer oder einer Legierung
mit geringem spezifischem Widerstand angeschweißt oder angelötet, welche die gleichmäßige
Verteilung des Stroms auf die Lamellen, Stäbe oder Rohre gewährleisten. Andererseits
ist jeder Block mit einer Anzahl von Schienen versehen, die zum Anschluß der Leitungen
dienen, welche von dem zu messenden Strom durchflossen werden. Die Spannungsabgriffsklemmen,
zwischen denen der Spannungsabfall in dem Nebenschlußwiderstand gemessen wird, sind
an den beiden Blöcken angebracht. Der Widerstand, an dem diese Potentialdifferenz
abgegriffen wird, enthält daher außer den Lamellen, Stäben oder Rohren aus dem Widerstandsmaterial
einen mehr oder weniger beträchtlichen Abschnitt der Blöcke. Nun hat das leitende
Material, aus dem die Blöcke bestehen, einen nicht vernachlässigbaren Temperaturkoeffizient,
so daß auch der Gesamtwiderstand temperaturabhängig ist. Zwar ist der Widerstand
dieser Abschnitte der Blöcke sehr klein gegen den unveränderlichen Widerstand der
Manganinteile, aber dennoch können der Temperaturkoeffizient des Nebenschlußkreises
und der durch eine Eigenerwärmung hervorgerufene Fehler insbesondere dann nicht
vernachlässigt werden, wenn es sich um Präzisionsnebenschlußwiderstände für sehr
hohe Ströme handelt.
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Bei einem bekannten Nebenschlußwiderstand wurde versucht, dieses
Problem dadurch zu lösen, daß die Widerstandslamellen in annähernd radiale Nuten
von zylindrischen Verzweigungsblöcken eingesetzt sind. Die Lamellen sind dabei so
gekrümmt, daß sie dem Verlauf der elektrischen Feldlinien folgen. Die Spannungsabgriffsklemmen
sind an den Verzweigungsblöcken zwischen den Lamellen an der den Stromzuführungsklemmen
gegenüberliegenden Seite angebracht.
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Dieser Nebenschlußwiderstand läßt sich aus konstruktiven Gründen
nicht für sehr hohe Ströme bauen, weil dann die Zahl der Lamellen sehr groß ist,
so daß sie nicht in den radialen Nuten von zylin-
drischen Blöcken untergebracht
werden können.
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Außerdem bietet auch diese Konstruktion keine vollständige Lösung
des zuvor geschilderten Problems, weil die Spannungsabgriffsklemmen an den Verzweigungsblöcken
angebracht sind, so daß der Widerstand, an dem der Spannungsabfall abgegriffen wird,
einen Abschnitt jedes Verzweigungsblocks enthält.
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Demgegenüber ist das Ziel der Erfindung ein Nebenschlußwiderstand,
bei dem der Widerstand der Blöcke und damit die Temperaturabhängigkeit dieses Widerstands
völlig ohne Einfluß auf das Meßergebnis sind, eine gleichmäßige Stromverteilung
auf die Widerstandsteile gewährleistet ist und das Meßergebnis zudem von der Stromverteilung
weitgehend unabhängig ist.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zwischen den
beiden Blöcken Platten aus Kupfer oder einer Legierung mit geringem spezifischem
Widerstand angeordnet sind, von denen die Meßspannung abgegriffen wird, und die
so mit den Widerstandsteilen verbunden sind, daß jede der Platten eine Äquipotentialzone
darstellt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Nebenschlußwiderstand wird der vom Strom
hervorgerufene Spannungsabfall nur an den zwischen den Platten liegenden Abschnitten
der Lamellen, Stäbe oder Rohre gemessen.
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Dieser Meßwiderstand ist temperaturunabhängig.
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Der Widerstand der außerhalb der Platten liegenden Teile des Widerstandes,
insbesondere der temperaturabhängige Widerstand der Blöcke, bleibt ohne Einfluß
auf das Meßergebnis. Die Blöcke können daher ohne Rücksicht auf die Erfordernisse
der Spannungsabnahme so gestaltet werden, wie es für eine gleichmäßige Stromverteilung
am günstigsten ist. Da die Platten ferner jeweils eine Äquipotentialzone darstellen,
tragen sie zur Verbesserung der Stabilität des gemessenen Spannungsabfalls in Abhängigkeit
von der Stromverteilung in dem Nebenschlußwiderstand bei.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Darin zeigt Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Nebenschlußwiderstandes, Fig.
2 eine perspektivische Ansicht einer Platte, die bei dem Nebenschlußwiderstand von
Fig. 1 verwendet wird, Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des Nebenschlußwiderstandes
und Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Platte, die bei dem Nebenschlußwiderstand
von Fig. 3 verwendet wird.
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In Fig. 1 sind bei A und B die beiden Blöcke eines Nebenschlußwiderstandes
dargestellt. Die Außenseiten der Blöcke enthalten eine bestimmte Anzahl von parallelen
Metallschienen L, an welche die Leiter angeschlossen werden, die von dem zu messenden
Strom durchflossen sind. M sind die Streifen aus Manganin, deren Enden an den Innenseiten
der Blöcke A und B auf geeignete Weise (Schweißen, Löten usw.) befestigt sind.
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Erfindungsgemäß sind zwischen den beiden Blökken A und B zwei Platten
C und D aus Kupfer oder einer Legierung mit geringem spezifischem Widerstand angebracht,
deren Dicke verhältnismäßig gering gegenüber derjenigen der Blöcke ist (beispielsweise
10 bis 20 mm).
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In Fig. 2 ist eine der Platten in perspektivischer Ansicht dargestellt.
Diese Platten tragen die Klemmen P1 und P2 für den Spannungsabgriff. Über diese
Klemmen wird das nicht gezeigte Meßgerät (Millivoltmeter) angeschlossen. Bei dem
gezeigten Ausführungsbeispiel haben die Platten parallele Seitenflächen, und sie
sind in Ebenen angeordnet, die senkrecht zu den Streifen liegen. Jeder dieser Streifen
kann aus einem einzigen Stück bestehen, oder die Streifen können aus drei Abschnitten
zusammengesetzt sein: einem mittleren Abschnitt C-D und zwei äußeren Abschnitten,
die von den Platten zu der Innenseite der Blöcke verlaufen. Die Platten sind ferner
mit Öffnungen 0 versehen, durch welche die Streifens geführt sind, die dann darin
durch ein geeignetes Verfahren befestigt werden (Verlöten, Verschweißen usw.). Wahlweise
können die Platten auch aus einem Stück mit den Manganinstreifen gegossen sein.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die Spannungsabgriffsklemmen
an Rahmen E und F aus
Kupfer oder eine Legierung mit geringem spezifischem Widerstand
angebracht, welche die Platten C bzw. D umgeben. Der Rahmen E ist perspektivisch
in Fig. 4 dargestellt. Die Rahmen sind elektrisch mit den zugehörigen Platten über
Manganinstreifen G1, G2, G3, G4 verbunden (Fig. 4). Diese Streifen stellen gleiche
Widerstände von geringem Wert dar, die jedoch gegenüber dem Widerstand jedes Rahmens
nicht vernachlässigbar sind.
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Die Verbindung der Platten C und D mit den Rah men E und F und den
Zwischenstreifen G1, G2 usw. verbessert die Genauigkeit des Nebenschlußwiderstands,
da nicht nur der Temperatureinfluß beseitigt wird, sondern auch der an den Klemmen
des Nebenschlußwiderstandes abgegriffene Spannungsabfall praktisch unabhängig von
der Stromverteilung in dem Nebenschlußwiderstand wird.