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Nebenschlußwiderstand für Meßzwecke Diese Erfindung bezieht sich auf
Nebenschlußwiderstände und insbesondere auf äußere Nebenschlußwiderstände, wie sie
in Verbindung mit Gleichstrommeßinstrumenten benutzt werden.
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Nebenschlußwiderstände werden beim Messen von verhältnismäßig großen
Gleich strömen verwendet, wenn es nicht praktisch ist, den gesamten Strom eines
Kreises durch das Instrument zu führen. Derartige Nebenschlußwiderstände werden
im allgemeinen bei einem der üblichen Anzeige- oder Schreibgeräte mit einem 50-
oder 100-Millivolt-Meßwerk verwendet.
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Das Instrument kann entweder tragbar oder für Schalttafelbau geeignet
sein. Im ersten Fall kann ein tragbarer Nebenschlußwiderstand und im zweiten Fall
kann ein Nebenschlußwiderstand für Schalttafeleinbau, welcher für den Dauereinbau
in Sammelschienenstromkreisen geeignet ist, verwendet werden.
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Ein Typ eines allgemein verwendeten äußeren Instrumenten-Nebenschlußwiderstandes
hat ein Paar verhältnismäßig umfangreiche Anschlußgußstücke, die vorzugsweise aus
Kupfer bestehen, und ein oder mehr Widerstandsbänder oder Nebenschlußelemente.
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Die Anschlußgußstücke sind mit Schlitzen zur Aufnahme der Nebenschlußelemente
versehen. Ferner kann je nach der Stromkapazität des Nebenschlußwiderstandes jedes
der Anschlußgußstücke mit einer oder zwei Laschen zum Anschluß an Stromkreis-Sammelschienen
versehen sein. Bei Anbringung derartiger Laschen werden diese entweder durch zusätzliches
Fräsen der Anschlußgußstücke gebildet oder in Schlitze eingeführt, welche in die
Gußstücke gefräst werden. Die Nebenschlußelemente und die Laschen, falls letztere
in Schlitze eingeführt werden, sind z. B. durch Löten an den Anschlußgußstücken
befestigt. Die Anschlußgußstücke und die Laschen sind mit geeigneten Mitteln, wie
Öffnungen oder Schraubenanschlüssen, versehen, damit der äußere Stromkreis an den
Nebenschlußwiderstand angeschlossen werden kann. Für größere Stromführungskapazitäten
werden größere Anschlußgußstücke mit einer größeren Zahl gefräster Schlitze zur
Aufnahme der zusätzlichen Nebenschlußelemente und der zusätzlichen Sammelschienenanschlußlaschen
vorge sehen.
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Bei einem Nebenschlußwiderstand der vorerwähnten Beschaffenheit,
bei dem mehrfache Sammelschienenanschlußlaschen vorgesehen sind, können die Ströme
in den Sammelschienenanschlußlaschen ungleich sein. In einem solchen Fall ist die
Anzeige des mit dem Nebenschlußwiderstand verwendeten Millivoltmeters unrichtig.
Um diesen Anzeigefehler so klein wie möglich zu machen, werden die Quer-
schnitte
der Anschlüsse groß gemaoht. Dies hat zu Nebenschlußwiderständen großen Umfanges
und starrer Konstruktion geführt.
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Es ist ein Nebenschlußwiderstand für Meßzwecke bekannt, bei dem Widerstandselemente
zwischen zwei Anschlußstücken, und zwar an den Flanken dieser Anschlußstücke angebracht
sind. Auf diese Weise werden Einfräsungen in den Anschlußstücken zum Einlöten der
Widerstandselemente eingespart.
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Bei dieser bekannten Ausführung sind die Widerstandselemente jedoch
U-förmig gebogen, so daß mehrere Nebenwiderstände der bekannten Ausführung nur durch
größere Raumverschwendung übereinander montiert werden können.
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Es ist auch bekannt, die Anschlußstücke aus Kupferschienenhalbzeug
zu fertigen.
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Die vorerwähnten Mängel werden bei dem nachfolgend beschriebenen
Nebenschlußwiderstand für Meßzwecke mit zwischen zwei Anschlußstücken und an deren
Flanken angebrachte Widerstandselemente vermieden.
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Gemäß der Erfindung ist der Nebenschlußwiderstand dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere der aus Kupferschienenhalbzeug als Anschlußstücke und an sich bekannten
Blechstreifen als Widerstandselemente gefertigten Einzelwiderständen unter Zwischenlegen
weiterer Kupferschienen zwischen die Anschlußstücke parallel geschaltet und die
Meßabgriffe an zwei die entsprechenden Enden mindestens je eines derBlechstreifen
aller
Einzelwiderstände verbindenden niederohmigen Ausgleichswiderständen angebracht sind.
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Der Zusammenbau eines für höhere Stromstärken geeigneten Nebenschlußwiderstandes
aus mehreren Einzelwiderständen wird durch die flache und einfache Form der Einzelwiderstände
sehr begünstigt.
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Die neuartige Anbringung der Meßabgriffe an niederohmigen, unmittelbar
an den Enden der Widerstandselemente angeordneten Querverbindungen verhindert einwandfrei
alle Meßfehler, die durch unterschiedliche Stromverteilung in den Widerstandselementen
durch die Anschlußstücke und Zwischenschienen hervorgerufen werden könnten.
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Es ist daher eine dieser Erfindung gestellte Aufgabe, einen verbesserten
Instrumenten-Nebenschlußwiderstand herzustellen.
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Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, einen Instrumenten-Nebenschlußwiderstand
zu bauen, dessen Anschlüsse aus normalem, handelsüblichem elektrisch leitendem Material
sind.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines Instrumenten-Nebenschlußwiderstandes,
wie er im vorhergehenden Absatz beschrieben ist, bei welchem das leitende Material
normales Sammelleitungskupfer ist.
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Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Instrumenten-Nebenschlußwiderstand
gemäß der Beschreibung in jedem der beiden vorhergehenden Absätze zu schaffen, bei
welchem ein Nebenschlußelement direkt an den entsprechenden Flächen jedes von zwei
solchen Anschlüssen befestigt ist.
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Noch ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Instrumenten-Nebenschlußwiderstandes,
der aus einer Anzahl von in einem bestimmten Abstand angeordnetzen. aufeinandergeschichteten
Nebenschlußbauteilen besteht, deren Beschaffenheit derjenigen, die im vorhergehenden
Absatz beschrieben ist, ähnlich ist.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Mehrfachinstrumenten-Nebenschlußwiderstand
mit verbesserten Mitteln zur Ausschaltung von Anzeigefehlern, die durch ungleiche
Ströme hervorgerufen werden, zu schaffen.
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Auch ist es ein Ziel der Erfindung, einen Instrumenten-Nebenschlußwiderstand
gemäß dem vorhergehenden Absatz zu schaffen, bei welchem zu den genannten Mitteln
eine Vielzahl von thberbrückungsimpedanzen zwischen Nebenschlußbauteilen gehört.
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Weitere Aufgaben der Erfindung ergeben sich im Laufe der nun folgenden
Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.
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Fig. 1 ist ein Aufriß eines Instrumenten-Nebenschlußwiderstandes
mit den Merkmalen der Erfindung; F i g. 2 ist eine Obenansicht des Instrumenten-Nebenschlußwiderstandes
von Fig. 1; Fig. 3 ist ein Schnitt durch die LinieIII-III in Fig. 1; F i g. 4 ist
ein Aufriß mit fortgelassenen Teilen eines auf Sammelschienen montierten Instrumenten-Nebenschlußwiderstandes,
bestehend aus einer Vielzahl von Nebenschlußbauteilen; F i g. 5 ist eine schematische
Darstellung eines Mehrfachinstrumenten-Nebenschlußwiderstandes mit Überbrückungswiderständen;
Fig.6 ist ein bruchstückartiger Aufriß mit fortgelassenen Teilen einer Anzahl der
Instrumenten-Nebenschlußwiderstände nach Fig. 1, die direkt an Mehrfachsammelschienen
angeschlossen sind, und
Fig.7 ist eine schematische Ansicht eines elektrischen Stromkreises
mit einem Instrumenten-Nebenschlußwiderstand gemäß der Erfindung.
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Der Instrumenten-Nebenschlußwiderstand in den F i g. 1, 2 und 3 hat
ein Paar flache Anschlußplatten 1 und ein Paar flache Nebenschlußelemente oder -bänder3.
Die Anschlußplatten 1 können auf bequeme Weise aus normalem, handelsüblichem Sammelschienenkupfer
hergestellt werden, das beispielsweise etwa 1/4 Zoll dick sein kann. Jede der Anschlußplatten
hat eine Endfläche 5, die von der entsprechenden Endfläche der anderen Anschlußplatte
um einen bestimmten Abstand entfernt ist. Die Nebenschlußelemente 3 sind überlappend,
z. B. durch Löten oder Schweißen, an gegenüberliegenden Flächen 7 und 9 der Anschlußplatten
1 befestigt, so daß die Elemente durch die Dicke der Anschlußplatten voneinander
getrennt sind.
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Die Nebenschlußbänder3 können aus einem be liebigen Widerstandsmaterial,
wie einer Legierung aus Kupfer, Nickel und Mangan, die im Handel unter dem Namen
Manganin bekannt ist, hergestellt werden. Dieses Material hat einen unbedeutenden
Temperaturkoeffizienten und eine unbedeutende thermoelektrische Wirkung, so daß
Fehler infolge der Erwärmung der Nebenschlußelemente durch die sie durchlaufenden
Ströme vermieden werden. Es versteht sich, daß die Wärme, die entsteht, sowohl durch
Ableitung als auch durch Übertragung und Strahlung als Ergebnis der Konstruktion
des Nebenschlusses zerstreut wird.
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Jede der Anschlußplatten 1 kann mit einer Schraubenklemme 11 zur
Befestigung von Zuleitungen, die von Instrumenten zum Nebenschlußwiderstand geführt
werden, versehen sein. Ferner hat jede Anschlußplatte eine Öffnung 13 zur Befestigung
des Nebenschlußwiderstandes an den Sammelschienen des Stromkreises, mit dem er zusammenhängt.
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Es ist zu beachten, daß die Anschlußplatten 1 und die Nebenschlußbänder3
nicht unbedingt von gleicher Breite sein müssen. Es kann z. B. bei bestimmten Anwendungen
wünschenswert sein, daß die Anschlußleiter breiter sind als die Nebenschlußbänder.
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In F i g. 4 ist ein Nebenschlußwiderstand dargestellt der drei parallele
Nebenschlußbauteile 15 enthält, deren jeder im wesentlichen so beschaffen ist wie
der Nebenschlußbauteil in Fig. 1. Die Nebenschlußbauteile 15 sind in bestimmten
Abständen übereinandergeschichtet angeordnet.
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Anschlußstücke 17 sind zwischen den Anschlußplatten nebeneinanderliegender
Bauteile 15 angebracht. Auch die Anschlußstücke 17 können aus handelsüblichem Sammelschienenkupfer
von der gleichen Dicke wie die Anschlußplatten der Bauteile hergestellt werden.
Die Anschlußplatten der Bauteile sind, z. B. durch Löten oder Schweißen, an den
Anschlußstücken 17 befestigt.
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Es ist zu erkennen, daß zur Verhütung von Störungen zwischen nebeneinanderliegenden
Bauteilen 15 die Gesamthöhe jedes Bauteiles (h in F i g. 3) die doppelte Dicke jedes
der Anschlußstücke 17 nicht überschrei.en darf. Wenn z. B. die Anschlußstücke 17
aus Sammelsehienenmaterial von einer Dicke von 1/4 Zoll hergestellt sind, darf die
Dimension h t/2 Zoll nicht überschreiten.
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Die Anschlußstücke 17 liegen zwischen parallelen Schienen 21 des
Sammelleiters, mit welchem die Nebenschlußeinrichtung zusammenhängt. Jede der
Sammelschienen
21 ist ebenso dick wie jedes der Anschlußstücke 17, und jede der Anschlußplatten
der Nebenschlußbauteile 15 und der Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Sammelschienen
21 ist gleich der genannten Dicke. Jedes der Anschlußstücke 17 ist mit einer Offnung
25 versehen, und jede der Sammelschienen 21 ist mit einer Öffnung 27 versehen. Die
Öffnungen 25 und 27 sind ausgerichtet, um die Schrauben 29 aufnehmen zu können,
welche durch Mutter 31 sicher befestigt sind.
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Hat nun beispielsweise der Nebenschlußwiderstand gemäß Fig. 1, wenn
ihr Nennstrom durch sie hindurchgeht, einen Spannungsabfall von 50 Millivolt, dann
kann der Nebenschlußwiderstand gemäß F i g. 4 einen Nennwert haben, der dreimal
so groß ist wie der Stromnennwert des Nebenschlußwiderstandes gemäß F i g. 1, um
einen Spannungsabfall von 50 Millivolt zu erhalten. Dies ergibt sich aus der Tatsache,
daß jeder der Nebenschlußbauteile 15 einen Stromnennwert haben kann, welcher der
gleiche ist wie derjenige des Nebenschlußwiderstandes gemäß F i g. 1. Weitere Variationen
der Nebenschluß-Stromführungskapazitäten und der Spannungsnennwerte können durch
Änderung der Größe der Nebenschlußelemente, der Anschlußplatten 1 und der Anschlußstücke
17 erzielt werden. Es ergibt sich, daß so viele Nebenschlußbauteile, wie erforderlich
sind, parallel zueinander angeordnet werden können, um eine Mehrfacheinheit von
der in F i g. 4 dargestellten Art zu bilden. Wie bereits erwähnt wurde, werden durch
den Wegfall des Gußstückes und des Fräsens der Nebenschlußanschlüsse gemäß der vorliegenden
Erfindung die Kosten und das Gesamtgewicht eines Instrumenten-Nebenschlußwiderstandes
gesenkt.
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Anschluß schrauben 32, die den Anschlußschrauben 11 in Fig. 1 ähnlich
sind, können zur Befestigung von Zuleitungen, die von Instrumenten zum Nebenschlußwiderstand
gemäß F i g. 4 geführt werden, vorgesehen werden. Es wird jedoch noch einmal darauf
hingewiesen, daß Ströme in den Nebenschlußbauteilen der Fig. 4 ungleich sein können,
was dazu führt, daß ein mit dem Nebenschluß verwendetes Millivoltmeterinstrument
Anzeigefehler aufweist. Zur Beseitigung dieses Fehlers kann die Nebenschlußeinrichtung
gemäß Fig. 4 mit einer Vielzahl von Überbrückungswiderständen 33 versehen werden.
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Eines der mit jedem Nebenschlußbauteil 15 zusammenhängenden Nebenschlußelemente
ist mit einem Paar derartiger Widerstände versehen. Wie deutlicher in F i g. 2 und
3 dargestellt ist, ist ein Ende jedes der Widerstände 33 an einem der Nebenschlußelemente
3 durch Schweißen oder Löten befestigt.
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Wahlweise können die Überbrückungswiderstände an den Anschlußplatten
1 neben gegenüberliegenden Enden des Nebenschlußelementes, z. B. durch Verschrauben,
befestigt werden. Jeder der Uberbrükkungswiderstände 33 hat einen verhältnismäßig
niederen Wert und für einen Nebenschlußwiderstand, der aus einer Anzahl von Nebenschlußbauteilen
gemäß F i g. 4 besteht, haben alle damit verbundenen Überbrückungswiderstände den
gleichen Widerstand.
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In der Praxis ist jeder dieser Widerstände vorzugsweise ein starres,
sich selbst tragendes Stück Draht oder Band aus einem Material wie Kupfer, Messing
oder Manganin. Das andere Ende jedes Widerstandes wird in eine solche Lage gebracht,
daß es über die Seite des ihm zugehörigen Nebenschlußelementes hinaussteht. Das
letztgenannte Ende jedes Wider-
standes kann mit einem Anschluß 34, der die Form
einer Öse hat, versehen werden. Die Anschlüsse entsprechender Überbrückungswiderstände
der Nebenschlußbauteile 15 sind durch Draht 35 fest miteinander verbunden. Nach
Wahl können zwischen aufeinanderfolgenden Anschlüssen 34 Distanzstücke eingesetzt
werden, und eine Schraube kann durch jede Gruppe von Anschlüssen mit Distanzstücken
geführt werden.
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Ein mit dem Nebenschlußwiderstand der Fig.4 verwendetes Meßinstrument
kann durch beliebige Mittel mit jeder der gemeinsamen Anschlußverbindungen der beiden
Gruppen von Widerständen verbunden werden. Daher werden Millivoltmeteranschlüsse
genau in der »Mitte« der Überbrückungswiderstände vorgenommen, wie schematisch in
F i g. 5 an einem Paar nebeneinanderliegender Nebenschlußbauteile bei den Punkten
33 a gezeigt ist. Es kann gezeigt werden, daß die an diesen Punkten abgenommene
Millivoltanzeige immer richtig ist, ohne Rücksicht auf die Teilung des Hauptstromes
in den Bauteilen; auch kann gezeigt werden, daß so viele Bauteile, wie gewünscht
werden, parallel zueinander angeordnet werden können, solange alle Überbrückungswiderstände
den gleichen Widerstand haben. Der genaue Wert dieses Widerstandes ist unwichtig,
solange er verhältnismäßig niedrig ist und solange die Widerstände alle den gleichen
Wert haben.
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Wenn Oberbrückungswiderstände, wie oben erwähnt, benutzt werden,
können die Anschlußschrauben 32 fortgelassen werden. Wenn dagegen nur eine einzige
Einheit, wie sie in Fig. 1, 2 und 3 dargestellt ist, verwendet wird, können die
Überbrückungswiderstände 33 weggelassen werden, da dann das Problem ungleicher Ströme
nicht vorhanden ist und die Meßinstrumente an die Schraubenanschlüsse 11 angeschlossen
werden können.
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Die Nebenschlußbauteile 15 in Fig.4 müssen nicht unbedingt an den
Anschlußstücken 17 befestigt sein, damit eine Nebenschlußeinrichtung von verhältnismäßig
hoher Stromführungskapazität erzielt wird.
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Wie z. B. in Fig. 6 dargestellt ist, kann eine Vielzahl von Nebenschlußbauteilen,
wie in Fig. 1 dargestellt, parallel in der Praxis direkt in eine Hauptleitung mit
einer Vielzahl von Sammelschienen 34 mittels der Öffnungen 13 eingefügt werden.
Somit kann eine Serie von »Normal«-Einheiten gemäß Fig. 1 konstruiert werden, die
Nennwerte von 100, 500 bzw.
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2000 Ampere haben. Für einen Nebenschluß von 10 000 Ampere können
z. B. fünf 2000-Ampere-Einheiten parallel direkt an eine Mehrfachleiter-Sammelleitung
angeschlossen werden.
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Der Stromkreis gemäß Fig. 7 hat eine Gleichstromquelle 35, die mittels
Hauptleitungen, welche mit den Ziffern 36, 37 und 39 bezeichnet sind, in Serie mit
einem Verbraucher 41 und einem Mehrfach-Instrumenten-Nebenschluß 43 entsprechend
geschaltet ist, wobei die Konstruktion gemäß der in F i g. 6 dargestellten Anwendung
der Erfindung angelegt ist. Die Hauptleitungen 37 und 39 sind mit dem Nebenschluß
43 durch Schraube 45 bzw. 47 verbunden. Ein Instrument, beispielsweise ein Gleichstrom-Millivoltmeter
49, ist durch beliebige geeignete Mittel mit den Überbrückungswiderständen 51 des
Nebenschlusses 43 mittels Instrumentenzuleitungen 53 verbunden. Da nun der Spannungsabfall
in dem Nebenschluß 43 sich linear mit dem hier durchgehenden
Strom
ändert, kann das Instrument 49 so geeicht werden, daß ein solcher Strom direkt abgelesen
werden kann.
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Obgleich die Erfindung mit Bezug auf bestimmte Anwendungen beschrieben
wurde, sind zahlreiche in den Bereich und den Sinn der Erfindung fallende Abwandlungen
möglich.