DE163877C

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Publication number: DE163877C
Application number: DE1904163877D
Authority: DE
Filing date: 1904-11-19
Anticipated expiration: 1924-11-20

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

M 163877 KLASSE 21 e.

Bekanntlich pflegt man die Nacheichung von elektrischen Meßapparaten, wie Ampere und Voltmetern und Elektrizitätszählern, durch Vergleich mit Normalinstrumenten und durch Belastung mittels künstlicher Widerstände vorzunehmen. Zur Nacheichung von Voltmetern bedient man sich' ferner vielfach des Kompensationsapparates, unter Zuhilfenahme von Normalelementen als Vergleich von

ίο E. M. K. Die Nacheichung von Elektrizitätszählern in der Praxis bereitet, da dieselbe am Aufhängungsort des Zählers zweckmäßig vorgenommen werden muß und Vergleichs- und Normalzähler nicht vorhanden bezw. nicht immer zweckmäßig sind, besondere Schwierigkeiten, denn es ist hierbei erforderlich, den betreffenden Zähler durch Einschaltung eines künstlichen Belastungs- oder Ballastwiderstandes (aus Glühlampen oder Widerstands-

ao drähten bestehend) bis zu bestimmten Grenzen, d. h. mit verschiedenen Stromstärken zu belasten . und hierbei während der Dauer der Eichung sowohl die Stromstärke mittels Amperemeters als auch die herrschende Spannung mittels Voltmeters abzulesen.

Aus der Beobachtungsreihe wird alsdann das Mittel der Ampere und Volt berechnet, deren Multiplikation mit der gleichfalls abgelesenen Zeitdauer ergibt den Sollwert des Verbrauchs in Kilowattstunden oder anderen Einheiten. Wie ersichtlich, ist dies Verfahren in der Praxis häufig wenig genau, weil die Spannung nicht selten häufigen und großen Schwankungen unterliegt und damit auch die Stromstärke etwas variiert, so daß bei der relativ geringen Zahl von Ablesungen (etwa in Intervallen von einer Minute) nicht der wahre Durchschnittswert der Belastung erhalten wird.

Auch wenn die Spannung konstant bleibt, kann die Stromstärke infolge von Erhitzung des Ballastwiderstandes oder infolge der Veränderlichkeit der häufig benutzten Glühlampenbatterien Schwankungen aufweisen, deren Fehler bei der vorgenommenen Zahl der Ablesungen' nicht immer eliminiert werden kann. Hinzu kommt noch der Umstand, daß die zu diesen Messungen erforderlichen VoIt- und Amperemeter, wenn sie sehr genau anzeigen sollen, erhebliche Kosten verursachen, und daß doch infolge unvermeidlicher Beschädigungen bei den häufigen Transporten ihre Genauigkeit leicht leiden und dies irrige Angaben verursachen kann.

Die vorliegende Einrichtung soll nun diesen "(!beiständen abhelfen, auch erforderlichenfalls ohne Benutzung von Meßinstrumenten mit Hilfe selbstregelnder Belastungswiderstände in einfachster Art und ohne zeitraubende Ablesungen und Beobachtungen die Nacheichung, Kontrollmessung usw. ermöglichen.

Zur Erreichung dieses Zweckes wird die Eigenschaft von elektrischen Widerständen mit hohen Temperaturkoeffizienten benutzt, die darin besteht, daß ein Widerstand, der für eine bestimmte Stromstärke bemessen ist, infolge der Erhitzung diesen seinen Widerstand so erhöht, daß innerhalb weiter Grenzen ein weiteres Ansteigen der durch ihn hindurchfließenden Stromstärke verhindert wird.

Solche sehr empfindlichen Widerstände werden in der Regel aus dünnem Eisendraht hergestellt, der unter normalen Stromverhältnissen bis zu schwacher Rotglut erhitzt wird

(2. Auflage, ausgegeben am 3. August

und zwecks Verhütung von Oxydationen, sowie zur Regelung des Erhitzungsgrades sich in der Regel in einer Wasserstoffatmosphäre von bestimmtem Drucke in einer kleinen Glasbüchse befindet.

Regelungswiderstände dieser Art sind aus Nernstlampen bekannt, bei welchen sie als Vorschaltwiderstände zum Schütze der Glühkörper gegen den Einfluß der Spannungs-Schwankungen dienen. Für den vorliegenden Fall wird nun die Eigenschaft derartiger in elektrischer Hinsicht »elastischer« Widerstände benutzt, den Strom, für den sie bemessen sind, genau konstant zu halten, auch wenn die Betriebsspannung innerhalb weiter Grenzen, z. B. um _+ 10 Volt schwankt und auch wenn die diesem Regelungswiderstande vorgeschalteten gewöhnlichen Belastungswiderstände der Einfachheit halber aus Lampen bestehen, die den eigenen Widerstand im Laufe der Zeit ändern.

So stellt demnach ein solcher selbstregelnder Widerstand unter allen Betriebsverhältnissen ein »Stromnormal« dar, und zwar mit einer Genauigkeit, innerhalb weniger Prozente, selbst für die extremsten Fälle des Betriebes.

Wenn z. B. eine Belastung bis zu 10 Ampere bei 220 Volt Betriebsspannung erforderlich ist, so würde man etwa in Parallelschal tung 3X2 Glühlampen von je etwa 1 Ampere anwenden, von denen jedesmal vor je zwei Lampen (parallel) sich ein selbstregelnder Widerstand für normal 2 Ampere, der etwa 25 Volt absorbiert, befindet, so daß die Lampen bei 220 Volt Betriebsspannung etwa 195 Volt erhalten.

Derartige drei Serien, bestehend aus. je zwei parallel geschalteten Lampen mit vorgeschaltetem Regelungswiderstande zu 2 Ampere, ergeben 6 Ampere und hierzu kommen dann z. B. drei parallel geschaltete Serien zu 1 Ampere, bestehend aus je einem Regelungswider stände zu 1 Ampere und 25 Volt Spannungsabfall vor jeder für etwa 1 Ampere bemessenen Glühlampe bei etwa 195 Volt Spannung; schließlich ein Regelungswiderstand für ¹Z₂ Ampere Normalstrom bei 25 Volt Spannungsabsorption und eine ¹Z₂ Ampereglühlampe und endlich z. B. zwei Regelungswiderstände für je ¹Z₄ Ampere Normalstrom mit einer entsprechenden Glühlampe, die im allgemeinen mit 195 Volt brennen wird.

Die genannten Regelungswiderstände für je 20 bis 40 Volt Spannungsabsorption von etwa ¹Z₄ bis 2 Ampere sind die im Handel üblichen; die als Ballastwiderstände dienenden Glühlampen werden für etwa 200 bis 220 Volt Spannung gewählt, so daß sie nicht voll beansprucht sind und daher eine größere Lebens dauer besitzen dürften.

Die ganze Regelungs- und Ballastwiderstandskombination ist somit für 10 X 220 Volt = 2,2 Kilowatt ausreichend, und hierbei kann man die Ballaststromstärke je nach der Anzahl der eingeschalteten Abteilungen auf ¹Z₄, ¹Z₂, ³U, i, 2 usw. bis 10 Ampere abstufen.

Diese Normalstärken, für die die selbstregelnden Widerstände dimensioniert sind, bleiben unbeeinflußt durch Variationen der Betriebsspannung, etwa in Grenzen von 210 bis 230 Volt, und auch die etwaigen Veränderungen der Eigenwiderstände der Glühlampen werden durch die Veränderungen des Regelungs Widerstandes ausgeglichen, indem z. B. ein Regelungswiderstand, der bei 220 Volt Spannung 25 Volt absorbiert, bei steigender Spannung auf 230 Volt diese Spannungserhöhung aufnimmt, so daß an diesem die 5 Volt mehr, also nun 30 Volt auftreten, während der hindurchfließende Strom konstant seine Normalstärke behält. Der . Regelungswiderstand würde sich hierdurch bis auf hellere Rotglut erhitzen.

In dieser Weise ist also ohne einen Kontrollmesser jede gewünschte Strombelastung gewährleistet, und ein Kontrollmesser wie auch eine dauernde Beobachtung der Stromschwankungen wird durch die selbsttätige Funktion des Regelungswiderstandes überflüssig.

Wie ohne weiteres ersichtlich, ist auch die go Vergleichung der Spannung in einer derartigen Kombination gegeben, denn wie dargelegt, nimmt jeder Regelungswiderstand alle Abweichungen der Spannung vom Sollwert auf (220 Volt), so daß theoretisch an jeder Glühlampe, die als Ballast dient, eine konstante Spannung von z. B. 195 Volt herrscht. Man könnte demnach die erhaltene Spannung für die Eichungszwecke benutzen, indem man den Nebenschluß eines zu kontrollierenden 10ό Wattstundenzählers von einer der Lampen abzweigt.

Allein der Eigenwiderstand der Glühlampen ist in der Regel nicht gleichbleibend, und deshalb empfiehlt es sich, zu genannter Ausführung die Normalvergleichsspannung von einem konstant bleibenden Widerstand, abzuzweigen.

Hierzu bringt man zweckmäßig eine Abteilung, bestehend aus einem Regulier widerstand für normal etwa 5 Volt bei ¹Z₄ Ampere und einen Konstantan- oder dergl. Drahtwiderstand, der für ¹Z₄ Ampere ausreicht und an dem ein kleiner Teil mittels Gleitkontaktes verändert werden kann, besonders an. Hierbei würde also der Regelungswiderstand

-~-. = 20 Ohm betragen, während der

¹Z₄ Ampere ^ö

für etwa 220 Volt bemessene Widerstand etwa 880 Ohm beträgt. Wenn keine Abzweigung an diesem Vorschaltwiderstand geschieht, so würde demnach auch die Spannung dauernd 215 Volt betragen. Zur Erregung der Spannungswickelung von Zählern, Voltmetern

oder dergl. ist aber eine Abzweigung von dem Widerstände erforderlich, und zwar derart, daß z. B. bei 4000 Ohm Eigenwiderstand des Zählernebenschlusses diese 4000 Ohm in Parallelabzweigung zum Konstantanwiderstände kommen, angelegt an den Anfang des Konstantanwiderstandes und an den verschiebbaren Gleitkontakt, der sich am Ende befindet.

Will man die Eichungen z. B. mit 210 Volt ausführen, so ist demnach mit Rücksicht auf die Stromverzweigung eine Einstellung des Kontaktes je nach der Größe des Widerstandes des zu kontrollierenden Apparates erforderlich. Um nun zur einmaligen Kontrolle der Meßspännung, die alsdann natürlich während der Messung konstant erhalten wird, ein Normalvoltmeter oder dergl. zu ersparen und ferner eine sonst noch mögliche Skaleneinteilung an dem verschiebbaren Widerstände nicht nötig zu haben, wird zweckmäßig die Nullmethode nach Art der Brücke verwendet. Zu diesem Behufe ist noch ein weiterer Konstantan- oder dergl. -widerstand von etwa 860 Ohm mit vorgeschaltetem Regelungswiderstande für normal V₄ Ampere bei 5 Volt Spannungsabfall zwischen die Betriebsspannung geschaltet. An diesem Widerstände findet keine Abzweigung statt, so daß z. B.

die 215 Volt selbsttätig am Konstantan widerstände aufrecht erhalten bleiben.

Diese Spannung kann als Normal Vergleichs spannung dienen, und wenn ein kleiner Schwachstromindikator, ζ. Β. eine einfache, mit dünner Wickelung versehene Bussole zwischen das Ende dieses konstanten Widerstandes bezw. dieser Vergleichsspannung und den Gleichkontakt des für die Apparatabzweigung dienenden Konstantanwiderstandes geschaltet wird, so zeigt naturgemäß dieser Indikator keinen Ausschlag, wenn auch die dem zu eichenden Apparate zuzuführende Spannung genau 210 Volt beträgt.

Die Eichung vollzieht sich mit Hilfe der Normalvergleichsströme und der Normalvergleichsspannung sehr einfach, indem das gewünschte Produkt, Volt mal Ampere, unverändert innerhalb geringer Fehlergrenzen selbsttätig bestehen bleibt und nur . die Zeitdauer an der Uhr abzulesen ist, während welcher der Strom im Zähler oder dergl. geherrscht hat. In dieser Kombination bietet daher die Einrichtung auch eine Vergleichsleistung, als Normalkilowatt oder dergl., dar. Die vorher dargestellten Einrichtungen lassen sich natürlich in beliebiger Art verändern; die Art des zu verwendenden Ballastwiderstandes kann beliebig verändert werden. Es können für stärkere Ströme auch stärker variierende Rheostaten aus Kohle, Graphit und dergl., ja selbst unter Umständen Flüssigkeitswiderstände verwendet werden, sofern deren Änderung das Maß der an dem Regelungs wider stände zu leistenden Eigenwiderstandsänderungen nicht übersteigt und so die Stromstärken konstant erhalten bleiben können.

Auch die Größen der Regelungswiderstände, ihre Normalstromstärken und die von ihnen zu absorbierende Spannung lassen sich beliebig anders wählen, je nachdem es die Betriebsverhältnisse wünschenswert erscheinen lassen, ohne daß das Wesen der vorliegenden Erfindung, bestehend in der Schaffung von Normal- bezw. Vergleichsstromstärken, -Spannungen und -Leistungen (Watt) durch derartige Modifikationen berührt wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Selbstregelnder Belastungswiderstand zur Strom-Spannungs- und Leistungsvergleichung, gekennzeichnet dadurch, daß mit Hilfe von Widerständen mit hohem Temperaturkoeffizienten infolge der an diesen bei Spannungs- oder Widerstandsänderungen auftretenden wechselnden Erwärmung konstante Stromstärken und infolgedessen auch an den Enden von — diesen Regelungswiderständen vorgeschalteten — Normalwiderständen konstante Spannungen, sowie aus dem Produkt beider, konstante Leistungen während der Messungsdauer erzielt werden.

2. Selbstregelnder Belastungswiderstand zur Stroni-Spannungs- und Leistungsvergleichung nach Anspruch 1, bei welchem die zur Eichung verwendete Strombelastung (Ampere) und die zur Spannüngsvergleichung dienende Einrichtung durch gesonderte Kombination von Ballast- und Regelungswiderständen gebildet wird.

3. Selbstregelnder Belastungswiderstand zur Strom-Spannungs- und Leistungsvergleichung nach Anspruch 1, . bei welchem zur Spannungskontrolle eine Wider-Standsverzweigung nach Art der Wheatstone'schen Brücke, bestehend aus zwei Regelungswiderständen, einem konstanten und einem justierbaren Widerstand, angewendet wird, um bei verschiedenem Eigen- no verbrauch der zu kontrollierenden Meßgeräte stets bestimmte, durch Stromlosigkeit eines in der Brücke liegenden galvanometrischen Indikators angezeigte Meßspannungen in einfacher Art einstellen zu können.