Elektrische Messungen [2. Aufl., vollst. neu bearb. Reprint 2019] 9783111557908, 9783111187372

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SIEMENS HANDBUCH

VI. BAND ELEKTRISCHE MESSUNGEN

WALTER DE GRUYTER & CO. BERLIN UND LEIPZIG

1936

ELEKTRISCHE MESSUNGEN VON

WERNER SKIRL OBERINGENIEUR

ZWEITE AUFLAGE, VOLLSTÄNDIG NEU BEARBEITET, MIT 711 MEISTENS AUF TAFELN ANGEORDNETEN BILDERN UND 15 KUPFER - TIEFDRUCKTAFELN

WALTER DE GRUYTER & CO. BERLIN UND LEIPZIG

1936

Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen vorbehalten.

Copyright 1936 by Walter de Gruyter & Co. Berlin und Leipzig

Archiv-Nr.

540836

Druck von Walter de Gruyter & C o . , Gertin W 35 Printed in Germany

I

nfolge der raschen Entwicklung der Meßtechnik, die besonders durch die Einführung der Gleichrichter verursacht wurde, war es erforderlich, das vorliegende Handbuch vollkommen neu zu bearbeiten. U m hierbei die Vorteile der ersten Ausgabe zu wahren, die bereits in deutscher, spanischer und französischer Sprache in einer Gesamtauflage von über 25000 Stück herausgegeben wurde, ist die frühere Einteilung und Behandlungsart des Stoffes im wesentlichen beibehalten worden. Die für den Leser wichtigen Gesichtspunkte für die Einteilung sind im umstehenden Geleitwort kurz zusammengestellt. Die Behandlungsart des Stoffes ist so gewählt, d a ß dem Leser alles Wissenswerte in einer unmittelbar für die Praxis b r a u c h b a r e n Form gebracht wird. So möge dieses Handbuch seinen Weg in die Praxis finden als stets hilfsbereiter Ratgeber für alle, die mit elektrischen Messungen zu tun haben. Charlottcnburg, J a n u a r 1936.

Werner Skirl.

Geleitwort. Der Inhalt des Buches ist nach den Anforderungen der Praxis aufgebaut. Es wird stets von der zu messenden Größe ausgegangen und dann über die verschiedenen Meßverfahren zu den erforderlichen Meßgeräten hingeleitet. Der durch die vielfachen Erweiterungen stark vergrößerte Umfang des Buches führte dazu, es in zwei Teile aufzuteilen. Der erste Teil umfaßt die Starkstrommessungen, der zweite die Schwachstrommessungen. Als Starkstrommessungen sind die mit den in der Starkstromtechnik gebräuchlichen Zeigerinstrumenten, als Schwachstrommessungen die nur mit Galvanometern ausführbaren Messungen bezeichnet. Die beiden Teile des Buches sind nach den zu messenden Größen gegliedert, wobei die Hauptabschnitte noch durch Unterabschnitte weitgehend unterteilt sind. U m das Buch als Nachschlagewerk besonders geeignet zu machen, sind die einzelnen Unterabschnitte noch weiter durch am Zeilenanfang stehende Stichworte gegliedert. Die Stichworte sind auch in das ausführliche Inhaltsverzeichnis aufgenommen, so daß man beim Suchen eines Sondergebietes ohne vieles Lesen rasch zum Ziele kommt. Die Schaltungen und Diagramme sind ebenso wie bei der ersten Auflage fast durchweg auf Tafeln mit ausführlichen Unterschriften zusammengestellt, so daß sie auch ohne den fortlaufenden Text des Buches einen Lehrgang durch das ganze Gebiet der Meßtechnik darstellen. Besonderes Gcwicht ist auf eine übersichtliche Darstellung der Schaltungen gelegt worden, die sämtlich nach besonderen Entwürfen des Verfassers gezeichnet sind. Auch die nach Handzeichnungen des Verfassers hergestellten Schwarz-Weiß-Bilder der Meßwerke dürften das Verständnis wesentlich fördern. U m ein leichtes Auffinden der Tafeln zu ermöglichen, sind diese in einem besonderen Tafel Verzeichnis, unabhängig von der durch die Unterteilung des Buches gegebenen Reihenfolge, nach allgemeinen Gesichtspunkten zusammengestellt. Ein ausführliches Sachverzeichnis beschließt die Arbeit. Dieses ist unter den einzelnen Sachworten noch vielfach unterteilt, so d a ß hier der Stoff des Buches entsprechend den Sachworten gegliedert wird.

Allgemeine Inhaltsübersicht.

A. B. C. D. E. F. G. H. I. K. L. M. N. 0. P. Q. R. S.

I. Teil: Starkstrommessungen.

Sc;.e

Allgemeines Messung des Stromes und der Spannung Indirekte Messung mit Meßwandlern Messung der Leistung Messung des Wirkfaktors Eichung von Zählern Wirkungsgradbestimmungen an elektrischen Maschinen . . Messung der Frequenz und der Drehzahl Bestimmung der Phasenfolge eines Drehstromnetzes Synchronisieren von Wechselstrommaschinen Prüfung von Maschinenwicklungen Prüfung der Isolierfestigkeit Erdschlußüberwachung ölprüfeinrichtungen Relaisprüfeinrichtungen Aufzeichnung der Meßergebnisse Fernübertragung der Meßergebnisse Regel- und Steuerapparate für Meßschaltungen

3 36 75 151 270 279 299 321 329 330 383 395 409 415 419 430 462 466

II. Teil: Schwachstrommessungen. A. B. C. D. E. F. G. H. 1. K.

Wechselstromerzeuger für Meßzwecke Verstärkerröhren für Meßschaltungen Zubehör für Wechselstrom-Meßbrücken Messung kleiner Gleichströme und Gleichspannungen . . . Messung kleiner Wechselströme Bolometer zur meßtechnischen Erfassung kleinster Größen Messung des Wirkwiderstandes von Stromleitern Messung des Isolationswiderstandes Messung von Erdungswiderständen Messung des Scheinwiderstandes

489 493 497 500 525 547 551 585 607 619

VIII

Allgemeine Inhaltsübersicht.

L. M. N. 0. P.

Messung der Induktivität Messung der Kapazität Fehlerortsbestimmungen Vollständige Kabelmeßschaltungen Eichung von Meßinstrumenten mit der Kompensationsmethode Prüfung von Meßwandlern Prüfung der magnetischen Eigenschaften des Eisens Oszillographen für Schwingungsmessungen Akustische Messungen Messungen mit Photozellen

Seite

Q. R. S. T. U.

623 630 637 656 681 716 729 757 781 789

IX

Ausführliches Inhaltsverzeichnis mit Stichwortunterteilung. U m beim Aufsuchen bestimmter Teilgebiete ein Nachlesen größerer Textabschnitte zu ersparen, sind die einzelnen Hauptabschnitte durch Stichworte weitgehend unterteilt.

I. Teil: Starkstrommessungen. >rite

. Allgemeines 1. D i e B e d e u t u n g d e s M e s s e n s Messen heißt Wissen. Messen gibt Sicherheit. Messen heißt Sparen. Messen heißt Fortschritt. 2. E r f o r d e r l i c h e M e ß g e n a u i g k e i t f ü r d i e v e r s c h i e d e n e n M e s sungen Erforderliche Meßgenauigkeit. Richtige Auswahl der Instrumente. Richtige Auswahl der Meßbereiche. 3. W i r k u n g s w e i s e d e r i n d e n M e ß i n s t r u m e n t e n e i n g e b a u t e n Meßwerke Grundgedanke. Feldanordnungen der Drehspul-Meßwerke. Meßorgane der Drehspul-Meßwerke. Folgerichtige Bezeichnungen der verschiedenen Arten der Drehspul-Meßwerke. Dreheisen-Meßwerke.

3 3

4

6

4. A b l e s e m i t t e l u n d S k a l e n a n o r d n u n g e n Zeigerformen. Lichtzeigerablesung. Lichtmarkcnablesung.

14

5. G e h ä u s e f o r m e n d e r M e ß i n s t r u m e n t e Schalttafelinstrumcnte. Tragbare Betriebsinstruniente. Präzisionsinstrumente. Kleine Tischinstrumente. 6. M e ß g e n a u i g k e i t u n d F e h l e r g r e n z e n d e r v e r s c h i e d e n e n Meßinstrumente

IG

a) Mechanische Fehler Einstellsicherheit. Gütefaktor. fehler. b) Eichfehler Skalenfehler. Ablesefehler.

19 20

Reibungsfehler.

c) Einflußgrößen Temperatureinfluß. Frequenzeinfluß. Lagefehler. Fremdfeldeinfluß.

Auswägungs22 23

Spannungseinfluß.

X

Ausfuhrliches Inhaltsverzeichnis. Seite

d) Dämpfungsverhältnisse Dämpfungsvorrichtungen. Beruhigungszeit.

25

e) A n z e i g e f e h l e r Zulässige Größe der Anzeigefehler. Fehlcrberechnung einer Messung. f ) N u l l s t e l l u n g u n d Korrektionstabellen Nullstellvorrichtung. Korrektionstabelle. Anbringen der Korrektur bei der Ablesung eines Instrumentes. Anbringen der Korrektur bei der Einstellung eines Instrumentes.

26

7. K e n n z e i c h n u n g der M e ß w e r k e durch S y m b o l e Meßwerksymbole. Stromartzeichen. Prüfspannung. brauchslage.

27

31 Ge-

8. F e h l e r g r ö ß e n u n d M e ß g e n a u i g k e i t der M e ß w a n d l e r . . . . a) F e h l e r g r ö ß e n Stromfehler. Spannungsfehler. Fehlwinkel.

33 33

b) K l a s s e n e i n t e i l u n g der M e ß w a n d l e r

36

B . Messung des Stromes und der Spannung

36

1. A l l g e m e i n e s über Strom- u n d S p a n n u n g s m e s s u n g e n . . . Anforderungen an Strom- und Spannungsmesser. Schaltmöglichkeiten und Fehlerquellen. Korrektur der Meßfehler. 2. Strom- u n d S p a n n u n g s m e s s e r m i t D a u e r f e l d - D r e h s p u l Meßwerk a) M e ß w e r k Grundgedanke. Form der Magnete. Bauarten der Drehspule. Dämpfung. Charakteristische Eigenschaften.

36

39 39

b) M e ß b e r e i c h u m s c h a l t u n g Einfach-Nebenwiderstände. Mehrfach-Nebenwiderstände. Vorwiderstände.

43

c) T e m p e r a t u r - K o m p e n s a t i o n Allgemeine Gesichtspunkte. Temperatur-Kompensation der Präzisions-Strommesscr. Abänderung der Kompensationsschaltung f ü r Spannungsmessungen.

47

d) G l e i c h s t r o m - P r ä z i s i o n s i n s t r u m e n t e Technische Daten des Zehn-Ohm-Instrumentes. Hinweise für die äußere Schaltung. Umschaltbarer Strom- und Spannungsmesser. e) B e s o n d e r e B a u f o r m e n der Dauerfeld-Drehspul-Instrumente Gleichpoliges Dauerfeld-Drchspul-Meßwerk. Strom-Spannungsumschaltung.

49

3. Strom- u n d S p a n n u n g s m e s s e r m i t D r e h e i s e n - M e ß w e r k

.

53

55

Ausführliches Inhaltsverzeichnis.

XI Seite

a) M e ß w e r k Grundgedanke. Flachspul-Meßwerk. Charakteristische Eigenschaften.

55 Rundspul-Meßwerk.

b) M e ß b e r e i c h u m s c h a l t u n g Erzeugung der Strommeßbereiche. Meßbereichumschaltung der Strommesser. Erzeugung der Spannungsmeßbereiche. Meßbereichumschaltung der Spannungsmesser. Vielfachumschaltung durch Stromwandler. c) Astatische D r e h e i s e n - P r ä z i s i o n s i n s t r u m e n t e Grundgedanke der Astasierung. Präzisions-Dreheisen-Strommesscr. Präzisions-Dreheisen-Spannungsmesser. 4. Strom- u n d S p a n n u n g s m e s s e r m i t S t r o m f e l d - D r e h s p u l Meßwerk a) M e ß w e r k b) M e ß b e r e i c h u m s c h a l t u n g Innere Schaltung der Strommesser. Mcßbercichumschaltung der Strommesser. Innere Schaltung der Spannungsmesser. Meßbereichumschaltung der Spannungsmesser. 5. S t r o m m e s s e r m i t B i m e t a l l m e ß w e r k Schleppzeiger für Überlastungskontrolle. Schaltung und Daten des Instrumentes.

63

68 68 69

73 Bimetallmeßwerk.

C. I n d i r e k t e M e s s u n g m i t M e ß w a n d l e r n 1. A l l g e m e i n e s über M e s s u n g e n m i t M e ß w a n d l e r n a) Strom- u n d S p a n n u n g s w a n d l e r u n d ihre Schaltung . . Stromwandlcr. Spannungswandlcr. Verwendung in Hochspannungsschaltungen. Verwendung in Niederspannungsschaltungen. b) Begriffserklärungen Nennstromstärke. Nennspannung. Bürde. Nennbürde. Auslösebürde. Nennleistung eines Stroinwandlcrs. Nennleistung eines Spannungswandlcrs. Grenzleistung. Nennübersetzung. Nennfrequenz. Nennfrequenzbereich. c) d) e) f)

59

Schaltregeln für M e ß w a n d l e r P o l u n g der W i c k l u n g e n der M e ß w a n d l e r B e r e c h n u n g der M e ß k o n s t a n t e n M e ß f e h l e r der Strom- u n d S p a n n u n g s w a n d l e r Strom- und Spannungsfehler. Fehlwinkel. Betriebsdiagramm des Stromwandlers. Betriebsdiagramm des Spannungswandlers. g ) E i n w i r k u n g der F e h l e r auf das M e ß e r g e b n i s Durch Stromwandler verursachte Meßfehler bei EinphasenLeistungsmessungen. Durch Stromwandler verursachte Meßfehler bei Drehstrom-Leistungsmessungen. Durch Spannungs-

75 75 75

77

78 83 83 85

86

Ausführliches Inhaltsverzeichnis. Seite

wandler verursachte Meßfehler. Meßfehler bei Verwendung von Strom- und Spannungswandlcrn. h) Korrektion der Fehler Berechnung der Größe und des Vorzeichens der Fehler. Anbringen der Korrektur. Fehlernomogramm. Fehlerkurven.

93

i) G e n o r m t e N e n n w e r t e für Strom- u n d S p a n n u n g s w a n d l e r Nennströme. Nennspannungen.

96

k) S p a n n u n g s r e i h e n u n d P r ü f s p a n n u n g e n

98

. Stromwandler 99 a) Verhalten der Stromwandler i m Betrieb 99 Verhalten bei geschlossener Sekundärwicklung. Verhalten bei geöffneter Sekundärwicklung. b) V e r h a l t e n der Stromwandler bei Ü b e r l a s t u n g e n . . . 100 Überstromziffer. Thermischer Grenzstrom. Dynamischer Grenzstrom. c) S c h u t z v o r r i c h t u n g e n g e g e n Ü b e r s p a n n u n g s w e l l e n . . . . 102 Allgemeines über Uberspannungswellen. Verhalten der verschiedenen Wandlerarten bei Überspannungswellen. Schutzmaßnahmen gegen Überspannungswellen. d) A u s f ü h r u n g der E i s e n k e r n e Schenkelkern. Mantelkern. Ringkern. e ) Isolierungsarten Masseisolierung, ölisolierung.

103 Stabkern. 110

Trockenisolierung.

f ) M e ß b e r e i c h u m s c h a l t u n g der Stromwandler Meßbereichumschaltung der ortsfesten Stromwandlcr. bereichumschaltung der tragbaren Stromwandler.

111 Meß-

g ) S u m m e n - u n d D i f f e r e n z s c h a l t u n g e n der Stromwandler 115 Summenschaltung. Differenzschaltung. Knotenpunkts-Kontrollschaltung. h ) M a ß n a h m e n für d e n g l e i c h z e i t i g e n A n s c h l u ß v o n M e ß instrumenten u n d Relais 118 Besondere Anforderungen der Meßinstrumente und Übcrstromrclais. Stromwandler mit zwei Kernen. Schutz der Meßinstrumente durch Instrumentkurzschließcr. i) Stromwandler für Schaltanlagen 121 Topfstromwandlcr. Porzellan-Querlochwandlcr. StützerStromwandler. Stabwandler. Schlcifenwandler. Eisenstabwandler. Anwendungsgebiete der verschiedenen Bauformen. k) K u r z s c h l u ß f e s t e Strommesser m i t a n g e b a u t e m Stab128 wandler Kurzschlußfeste Strommesser mit Dreheisen-Meßwerk. Kurzschlußfeste Strommesser mit Dauerfeld-Drehspul-Meßwerk.

xm

Ausführliches Inhaltsverzeichnis.

Seite

1) Tragbare Stromwandler für Revisionszwecke

131

3. Spannungswandler a) Verhalten der Spannungswandler im Betrieb

139 139

Durchsteckwandler. Präzisions-Querlochwandler. Umschaltbare Stabwandler. Meßbereichwähler für Präzisionsinstrumente. Vielfach umschaltbare Normalstromwandler.

Verhalten bei offener Sekundärwicklung. schlossener Sekundärwicklung.

Verhalten bei ge-

b) Meßbereichumschaltung der Spannungswandler

141

Meßbereichumschaltung der ortsfesten Spannungswandler. Meßbereichumschaltung der tragbaren Spannungswandler.

c) Schaltungen der Spannungswandler bei Drehstrom .. 143 Dreieckschaltung.

V-Schaltung.

Sternschaltung.

d) Spannungswandler für Schaltanlagen

Topfspannungswandler mit ölisolierung. Trockenspannungswandler mit einpoliger Leitungs-Ausführung. Stützer-Spannungswandler. Fünfschenkel-Spannungswandler.

144

e) Tragbare Spannungswandler für Revisionszwecke.... 147 4. Kondensator-Durchführungen 148 Bauart der Kondensator-Durchführungen. Verstärkung des Meßstromes durch Ladewandler. Meßschaltungen.

D. Messung der Leistung

151

1. Allgemeines a) Arten der Leistung

Wirkleistung. Blindleistung. Scheinleistung. Änderung der Wirk- und Blindleistung mit dem Wirkfaktor.

b) Richtungssinn der Leistung

Richtungsverhältnisse bei Gleichstrom. Polung der Leistungsmesser. Richtungsverhältnisse der Wirk- und Blindleistung.

c) Schattenkreuzinstrument Grundgedanke.

Anordnung der Meßwerke.

151 151 153 159

Diagrammskala.

2. Die verschiedenen Bauformen der Leistungsmesser 161 a) Allgemeines über das Stromfeld-Drehspul-Meßwerk 1G1 Wirkungsweise und Arbeitsgleichung. Charakteristische Eigenschaften. Meßbereichänderung durch Umschalten der Feldspulen. Meßbereichänderung durch Umschalten der Drehspule. Schaltung des Spannungspfades der Präzisionsleistungsmesser. Kompensation des Temperatureinflusses. Kompensation der Phasenfehler.

XIV

Ausführliches Inhaltsverzeichnis. Seite

b) Stromfeld-Drehspul-Leistungsmesser ohne Fremdfeldschutz 172 Mittel zur Verringerung des Fremdfeldeinflusses. leistungsmesser. K l e i n e Betriebsleistungsmesser.

Präzisions-

c) Astatische Stromfeld-Drehspul-Leistungsmesser

177

Grundgedanke der Astasierung. Ausführung des Meßwerkes. Erreichter Fremdfeldschutz. Astatische Präzisions-Leistungsmesser mit Nenn-Wirkfaktor 1. Astatische Leistungsmesser mit erhöhter Meßempfindlichkeit. Spezialleistungsmesser mit höchster Meßempfindlichkeit.

d) Eisengeschlossene Stromfeld - Drehspul - Leistungsmesser 183 Grundgedanke des Eisenschlusses. Ausführung des Meßwerkes. Einfluß des Eisens a u f das Verhalten des Meßwerkes. Kupplung mehrerer Meßwerke. Einphasen-Betriebsleistungsmesser für Wirklast. Einphasen-Betriebsleistungsmesser für Wirk- und Blindlast. Drehstrom-Betriebsleistungsmesser für Wirk- und Blindlast.

e) Stromfeld-Kreuzpol-Leistungsmesser

189

Bauart und Wirkungsweise des Meßwerkes. Erforderliche künstliche Phasenverschiebung. Charakteristische Eigenschaften.

3. Meßkonstanten der tragbaren Leistungsmesser a) Berechnung der Instrumentkonstanten

192 192

Allgemeine Formeln. Instrumentkonstanten der PräzisionsLeistungsmesser. Instrumentkonstanten der Betriebs-Leistungsmesser.

b) Berechnung der Widerstandskonstanten

194

Allgemeine Formeln. Widerstandskonstanten der PräzisionsLeistungsmesser. Widerstandskonstanten der Betriebsleistungsmesser. Widerstandskonstanten der Sternwiderstände. Berechnung der gemessenen Leistung.

4. Schaltarten und Schaltregeln a) Schaltarten Direkte Messung.

198 198

Halbindirekte Messung.

Indirekte Messung.

b) Schaltregeln für tragbare Leistungsmesser 201 5. Durch den Eigenverbrauch der Schaltung bedingte Meßfehler 203 Untersuchung eines Stromerzeugers. Untersuchung eines Stromverbrauchers. Wahl der zweckmäßigsten Schaltung.

6. Meßschaltungen für Einphasenstrom a) Schaltungen für direkte Messungen Ausführung der Schaltung. Fehlerberechnung.

Auswertung des Meßergebnisses.

207 207

XV

Ausführliches Inhaltsverzeichnis.

Seite

b) Schaltungen für halbindirekte Messungen Ausführung der Schaltung. Fehlerberechnung.

211

Auswertung des Meßergebnisses.

c) Schaltungen für indirekte Messungen Ausführung der Schaltung. Fehlerberechnung.

213

Auswertung des Meßergebnisses.

7. Meßmethoden für Drehstrom-Wirkleistung a) Drei-Leistungsmesser-Methode

217 217

Drei-Leistungsmesser-Methode mit natürlichem Nullpunkt. Schaltungen. Drei-Leistungsmesser-Methode mit künstlichem N u l l p u n k t . Schaltungen. Vorzüge u n d Anwendungsgebiete der Drei-Leistungsmesser-Methode.

b) Zwei-Leistungsmesser-Methode

223

Ableitung d e r Leistungsformel. Elektrische Verhältnisse in den beiden Leistungsmessern. Größenverhältnisse u n d Vorzeichen der Ausschläge a , und a 2 . Schaltungen. Vor- u n d Nachteile der Zwei-Leistungsmesser-Methode. Messung des dritten Stromes u n d der dritten S p a n n u n g . V e r m e i d u n g von M e ß fehlern d u r c h Eidschlußströme. Erweiterte Zwei-Leistungsmesser-Methode. U m g e k e h r t e Zwei-Leistungsmcsser-Methode.

c) Drehstrom-Sparschaltungen

237

Stromumschalter. Stromabschalter. S p a r s c h a l t u n g f ü r die Drei-Leistungsmesscr-Methodefür Vier-Leiter-Drehstrom. Sparschaltung f ü r die Drei-Leistungsmesser-Methode f ü r Drei-LeiterDrehstrom. Sparschaltung f ü r die Zwei-LeistungsmcsserMethode.

d) Ein-Leistungsmesser-Methoden

245

Ein-Leistungsmesser-Methode mit künstlichem Schaltungen. Ein-Leistungsmesser-Methode mit umschaltung. V e k t o r d i a g r a m m e . S c h a l t u n g .

Nullpunkt. Spannungs-

8. Meßmethoden für Drehstrom-Blindleistung 250 a) Drei-Leistungsmesser-Methode mit Widerstandsschaltung 250 Ableitung und Vektordiagramme.

Schaltungen.

b) Zwei-Leistungsmesser-Methode mit Widerstandsschaltung 253 Ableitung und Vektordiagramme. Größenverhältnisse Vorzeichen der Ausschläge otj und a 2 . Schaltungen.

und

c) Umschaltbare Vorwiderstände für Wirk- und Blindleistung 259 Widerstand f ü r die Drei-Leistungsmesser-Methode z u m Anschluß a n Präzisions-Leistungsmesser. W i d e r s t a n d f ü r die ZweiLeistungsmesser-Methode zum Anschluß an Präzisions-Leistungs-

XVI

Ausführliches Inhaltsverzeichnis. Sehe

messer. Widerstand für die Zwei-Leistungsmesser-Methode zum Anschluß an tragbare Drehstrom-Betriebsleistungsmesser. 9. V o l l s t ä n d i g e D r e h s t r o m - M e ß s c h a l t u n g e n 264 E. Messung des Wirkfaktors

270

1. D e f i n i t i o n d e s Wirk- u n d Blindfaktors 270 2. Indirekte M e s s u n g d e s Wirkfaktors 270 Bestimmung aus Strom und Spannung. Bestimmung aus dem Verhältnis a 1 : ct2. Bestimmung aus Wirk- und Blindleistung. 3. Direkte M e s s u n g des Wirkfaktors 275 Eisenloses Stromfeld-Kreuzspul-Meßwerk. Eisengeschlossenes Stromfeld-Kreuzspul-Meßwerk. Charakteristische Eigenschaften des Meßwerkes. Schaltungen. Skalen der Wirkfaktormesser. F. Eichung v o n Zählern

279

1. A l l g e m e i n e s Wirtschaftliche Gesichtspunkte. Eichung mit getrenntem Stromund Spannungskreis. 2. Z ä h l e r p r ü f s c h a l t u n g e n für Gleichstrom Eichstromkreis. Eichspannungskreis. 3. Z ä h l e r p r ü f s c h a l t u n g e n für W e c h s e l s t r o m Eichstromkreis. Eichspannungskreis. Schaltmöglichkeiten. Ausführungsformen der Zählerprüfeinrichtungen. 4. A n s c h l u ß der v e r s c h i e d e n e n Zähler an die E i c h s c h a l t u n g . Gleichstrom- und Einphasenzähler. Drehstrom-VierleiterZähler. Drehstrom-Dreileiter-Zähler. 5. B e r e c h n u n g der M e ß f e h l e r der Zähler 6. K o n s t a n t h a l t u n g s a n l a g e n für E i c h s c h a l t u n g e n Grundgedanke. Konstanthaltung eines Gleichstrom-Generators. Konstanthaltung eines Einphasen-Generators. Konstanthaltung einer Drehstrom-Netzspannung. 7. Gleichlast-Zählerprüfschaltungen Grundgedanke. Schaltung des Strompfades. Ausführung des Eichzählers. G. Wirkungsgradbestimmungen an elektrischen Maschinen

—

279

281 282

289

292 292

297

299

1. A l l g e m e i n e s 299 Direkte Messung. Indirekte Messung. Vergleich der beiden Meßmethoden. Wirkungsgrad-Garantien. 2. Direkte M e s s u n g d e s W i r k u n g s g r a d e s 300 Messung der elektrischen Leistung. Messung der mechanischen Leistung.

XVII

Ausführliches Inhaltsverzeichnis.

Seite

3. Bestimmung messung

der Verluste für indirekte Wirkungsgrad301

Leerverluste.

4. Wirkungsgrad

Erregerverluste.

Lastverluste.

einer Gleichstrom-Nebenschluß-Maschine 303

A u f n a h m e d e r Leerlauf kurve. Berechnung der Leerverluste. Erregerverluste. Lastverluste. Berechnung des Wirkungsgrades eines G e n e r a t o r s . Berechnung des Wirkungsgrades eines Motors.

5. Wirkungsgrad eines Gleichstrom-Hauptschlußmotors A u f n a h m e d e r Leerlaufkurve. Wirkungsgrades.

Lastverluste.

. . . 307

Berechnung des

6. Wirkungsgrad eines synchronen Drehstrom-Generators .. 310 Bestimmung d e r Leerverluste nach d e m Motorverfahren. Bes t i m m u n g d e r Leerverluste nach dem Generatorverfahren. Erregerverluste. Bestimmung der Lastvcrluste aus dem Widerstand. Bestimmung d e r Lastverluste aus d e m Kurzschlußverfahren. Berechnung des Wirkungsgrades.

7. Wirkungsgrad eines asynchronen Drehstrom-Motors . . . .

315

A u f n a h m e d e r Leerlaufkurve. Eisen- u n d Reibungsverluste. W i r k f a k t o r bei Leerlauf. Belastungskurve. Messung d e r Schlüpfung. Berechnung der auf den R o t o r ü b e r t r a g e n e n Leistung. Kupferverluste im Rotor. Zusatzverluste. Abgegebene Leistung. Berechnung des Wirkungsgrades.

8. Wirkungsgrad eines Transformators

319

Bestimmung d e r Leerverluste. Bestimmung d e r Wicklungsverluste. Berechnung des Wirkungsgrades.

HI. Messung der Frequenz und der Drehzahl

321

1. Frequenzmesser

321

Zeigerfrequenzmesser. Zungenfrequenzmesser. MeßbereichMöglichkeiten der Zungenfrequenzmesser. Ausführungsformen d e r Zungenfrequenzmesser.

2. Drehzahlmesser für Nahanzeige Grundgedanke.

326

Meßbereiche.

3. Drehzahlmesser für Fernanzeige Geber.

Empfänger.

326

Meßbereich-Möglichkeiten.

I.. Bestimmung der Phasenfolge eines Drehstromnetzes Wirkungsweise des Drehfeldzeigers. folge.

329

Bestimmung der Phasen-

K . Synchronisieren von Wechselstrom-Maschinen

330

1. Allgemeines über die elektrischen Vorgänge beim Synchronisieren 330 ä k i r l , Messungen.

^

XVIII

Ausführliches Inhaltsverzeichnis. Seite

a) Bedingungen für das Parallelschaltcn b) Ausgleichströme und ihre Wirkungen

330 331

c) Belasten der parallelgeschalteten Maschine

333

2. Ausführungsmöglichkeiten der Parallelschaltung a) Dunkelschaltung

335 335

Vorgänge beim Gleichstrom. Einfluß der Phasenverschiebung bei Wechselstrom. Einfluß etwaiger Spannungsverschiedenheiten b e i Wechselstrom. Vorgänge beim Belasten einer Gleichstrommaschine. Vorgänge b e i m Belasten einer Wechselstrommaschine. Vermeidung schädlicher Belastungsstöße beim Parallelschalten.

Grundgedanke der Dunkelschaltung. Elektrische Verhältnisse bei Dunkelschaltung. Ausfuhrungsmöglichkeiten der Dunkelschaltung.

b) Hellschaltung

Grundgedanke der Hellschaltung. Elektrische Verhältnisse bei Hellschaltung. Ausführungsmöglichkeiten der Hellschaltung.

c) Umkehrschaltung

Grundgedanke der Umkehrschaltung. schallung.

Vorteile der U m k c h r -

339 341

d) Besondere Drehstrom-Schaltungen

343

e) Vergleich der verschiedenen Schaltarten

347

Dreiphasige Dunkelschaltung.

Umlaufschaltung.

Meßtechnische Gesichtspunkte. Betriebssicherheit. Schaltungstechnische Gesichtspunkte. Vorteilhafteste Schaltung.

!{. Meßgeräte zum Parallelschalten 351 a) Doppelinstrumente für vergleichende Spannungs- und Frequenzmessungen 351 Doppelfrequenzmesser.

Doppelspannungsmesser.

b) Schwebungs-Spannungsmesser

353

c) Synchronoskope mit umlaufendem Zeiger

355

Nullspannungsmesser.

Summenspannungsmesser.

Dreiphasen-Synchronoskop.

Einphasen-Synchronoskop.

d) Phasenlampen als Achtungssignale 4. Vollständige Schaltungen a) Wahl einer passenden Maschinenschaltung Mittelspannungsanlagen.

Hochspannungsanlagen.

360 360 3G0

b) Phasenvergleichung zwischen Generator und Sammelschienen 3G2 Maschinenschaltung. Dunkelschaltung mit Nullspannungsmesser. Umkehrschaltung mit Summenspannungsmesser. Gemischte Schaltung mit Einphasen-Synchronoskop. Maschinenschaltung mit Doppelsammelschienen.

XIX

Ausführliches Inhaltsverzeichnis.

Seite

c) Phasenvergleichung zwischen Generator und Generator 3G7 Maschinenschaltung. Dunkelschaltung mit Nullspannungsmesser. Umkehrschaltung mit Summenspannungsmesser. Gemischte Schaltung mit Einphasen-Synchronoskop. Maschinenschaltung m i t Doppelsammeischienen.

d) Besondere Maßnahmen bei verschiedenartig geschalteten Haupttransformatoren 373 Schaltart A.

Schaltart B.

Schaltart C.

Schaltart D.

e) Parallelschaltvorrichtung mit Kondensator-Durchführungen Parallelschalten von Hochspannungsnetzen. mit Kondensator-Durchführungcn.

379

Dunkelschaltung

5. Schaltungskontrolle a) Kontrolle auf richtiges Drehfeld • • b) Kontrolle auf richtige Schaltung

381 381 383

L. Prüfung von Maschinenwicklungen

383

1. Wirtschaftliche Gesichtspunkte 383 2. Aufsuchen von Kurzschlüssen in Ankerwicklungen . . . . 385 P r ü f m a g n e t u n d Induktionsspule. Prüfung mit Prüfmagnet und Strommesser. P r ü f u n g mit Prüfmagnet u n d Induktionsspule. Feststellung der Art des Fehlers. A b ä n d e r u n g d e r Einrichtung f ü r Statorwicklungen.

3. Aufsuchen von Kurzschlüssen in einzelnen Spulen Prüfung durch Messen der Stromaufnahme. Messen der induzierten Spannung.

388

Prüfung durch

4. Schaltung und Ausführung der ortsfesten Ankerprüfeinrichtung 391 Gesamtanordnung. spannungsprüfung.

Schaltung der Bedienungstafel.

Hoch-

5. Tragbare Ankerprüfeinrichtung Grundgedanke der vereinfachten Meßeinrichtung. des Prüfmagneten und der Induktionsspule.

393 Ausführung

6. Feststellung von Isolationsfehlern Durchschlagsprüfung.

Aufsuchen der Durchschlagstelle.

394

M. Prüfung der Isolierfestigkeit 395 1. Allgemeine Gesichtspunkte für Hochspannungsprüfungen 395 2. Wechselstrom-Hochspannungs-Prüfeinrichtungen 396 Grundsätzliche A n o r d n u n g . T r a g b a r e Hochspannungs-Prüfeinrichtung. Kleine Wandstation. Hochspannungsprüfpult. Ortsfeste Hochspannungs-Prüfeinrichtung. b*

XX

Ausfuhrliches Inhaltsverzeichnis. Seite

3. Gleichstrom-Hochspannungs-Prüfeinrichtungen

400

G r u n d g e d a n k e . Gleichrichtung der Prüfspannung. Prüfeinricht u n g m i t einer Ventilröhre. Prüfeinrichtung mit zwei Ventilröhren.

4. Stoßspannungs-Prüfeinrichtung Grundgedanke.

407

Schaltung.

N. Erdschlußüberwachung

409

1. Strom- und SpannungsVerhältnisse bei Erdschluß

409

Allgemeines. D r e h s t r o m a n l a g e n mit geerdetem Nullpunkt. A n l a g e n mit nicht geerdetem Nullpunkt. Anlagen mit Löschspule.

2. Verwendung der Erdschlußspannungen zur Erdschlußüberwachung Grundschaltung. Schaltung mit Signalhupe. Schaltung mit Signalhupe u n d Signallampen.

411

Vollständige

3. Verwendung des Erdschlußstromes zur Erdschlußüberwachung 413 Stromverhältnisse bei mehreren Speiseleitungen. Schaltung.

Unsymmetrie-

0 . ölprüfeinrichtungen

415

1. Vorschriften für Ölprüfungen Fester Elektrodenabstand.

41;")

Veränderlicher Elektrodenabstand.

2. Ausführungsformen der Ölprüfeinrichtungen Große ölprüfeinrichtung.

417

Kleine tragbare ö l p r ü f e i n r i c h t u n g .

P. Relais-Prüfeinrichtungen

419

1. Allgemeines

419

E r z e u g u n g u n d Messung des Stromes. Messung der Auslösezeit.

2. Prüfeinrichtungen für Primär- und Sekundärrelais

422

Kleine P r ü f e i n r i c h t u n g f ü r 200 A. T r a g b a r e Prüfeinrichtung f ü r 800 A. T r a n s p o r t a b l e Prüfeinrichtung bis 2000 A.

3. Prüfeinrichtung für Sekundärrelais

429

I n n e r e S c h a l t u n g d e r Prüfeinrichtung. Steckvoirichtungen z u r P r ü f u n g w ä h r e n d des Betriebes. V o r g a n g bei der Prüfung.

Q. Aufzeichnung der Meßergebnisse

430

1. Kurvenschreiber mit Tintenschrift a) Wirkungsweise der Schreibvorrichtung Art d e r K u r v e n a u f z e i c h n u n g .

Ellipsenlenker.

430 430 Schreibfedern.

Ausführliches Inhaltsverzeichnis.

XXI Seite

b) Papierantrieb

434

Mechanischer Antrieb. Elektrischer A n t r i e b . f ü r den elektrischen A n t r i e b .

Kontaktuhr

c) Meßwerke

437

Gleichstrom-Kurvcnschreiber.

Wechselstrom-Kurvenschreiber.

d) Ausführungsformen 2. Kurvenschreiber für besondere Zwecke a) Störungsschreiber Grundgedanke. Einrichtung.

Bauform u n d Schaltung.

439 439 439 Arbeitsweise d e r

b) Bimetall-Strom- und Spannungsschreiber Grundgedanke. formen.

Meßwerk.

Schreibvorrichtung.

445 Ausführungs-

c) Impulsschreiber für Leistungsmessungen, Fernmessungen u. dgl 447 G r u n d g e d a n k e . Impuls-Meßwcrk. Schreibvorrichtung. Antrieb. Schaltung. Meßgenauigkeit. Weitere Anwendungsgebiete.

d) Zeitschreiber Grundgedanke.

453 Bauform.

3. Kurvenschreiber mit punktweiser Aufzeichnung a) Einfarben-Schreiber Grundgedanke. Wirkungsweise des Fallbügels. D a t e n . Zwcikurven-Schreibcr.

453 453 Technische

b) Mehrfarben-Schreiber

458

Grundgedanke. Sechsfarben-Schreiber. Anwendungsbeispiele.

Technische

Daten.

4. Koordinatenschreiber mit photographischer Aufzeichnung 459 Grundgedanke. gebiete.

Bauart.

Technische D a t e n .

Anwendungs-

R. Fernübertragung der Meßergebnisse

462

Allgemeines. G r u n d g e d a n k e der Impuls-Frequenz-Fcrnmessung. A u s f ü h r u n g f ü r größere E n t f e r n u n g e n . S u m m i e r u n g d e r Meßergebnisse.

S.Regel- und Steuerapparate für Meßschaltungen 1. Regelwiderstände

466 466

G r u n d g e d a n k e . Vorschaltwiderstände. Spannungsteiler. U n i versal-Widerstände. A u s f ü h r u n g der Schiebewiderstände. Experimentier -Schalttafeln.

2. Regeltransformatoren

471

XXII

Ausführliches Inhal tsverzeichnis. Seite

Grundgedanke. Schiebetransformatoren. Große Regeltransformatoren. 3. Vorrichtungen zur Phaseneinstellung 475 Grundgedanke. Eichmaschine. Phasenregler. 4. Laststrom-Transformatoren m i t Phasenregler Grundgedanke. Innere Schaltung. Technische Daten.

477

5. Steuerapparate 479 Elektromagnetische Triebwerke mit Weicheisenanker. Zeitschalter. Wechselstrom-Triebmagnet mit Wirbelstromanker. Wirkungsweise des Bremsmagneten.

II. Teil: Schwachstrommessungen. A . Wechselstromerzeuger für Meßzwecke 1. M i k r o p h o n s u m m e r Verwendungsgebiet.

489 489

Schaltung und Wirkungsweise.

2. M a g n e t s u m m e r s c h a l t u n g Verwendungsgebiet. Schaltung und Arbeitsweise. und Stromverbrauch. 3. S t i m m g a b e l s u m m e r Verwendungsgebiet. Schaltung und Arbeitsweise.

491 Leistung

B. Verstärkerröhren für Meßschaltungen

492

493

Allgemeines. Glühkathodenröhre. Wirkungsweise der gittergesteuerten Glühkathodenröhre. Verstärkerschaltung. Generatorschaltung. C. Zubehör für Wechselstrombrücken

497

1. Stromquellenübertrager Verwendungsgebiet. Schaltung und Wirkungsweise.

497

2. Brückengleichrichter Verwendungsgebiet.

497

Schaltung und Arbeitsweise.

3. Eingrenzwiderstand 499 Verwendungsgebiet. Schaltung und Arbeitsweise. Ausführung der Messung. D. Messung kleiner Gleichströme und Gleichspannungen

500

1. A l l g e m e i n e s über Galvanometer 500 Lagerung des Meßorgans. Zeiger-, Lichtmarken- und SpiegelGalvanometer. Subjektive Ablesevorrichtungen. Objektive Ablesevorrichtungen. Autokollimator-Fernrohr.

Ausführliches Inhaltsverzeichnis.

XXIII Seite

2. Strom- u n d S p a n n u n g s k o n s t a n t e n der Galvanometer. 505 Elektrische Empfindlichkeit. Stromkonstante. Äußerer Grenzwiderstand. Spannungskonstante. 3. B e s t i m m u n g der Strom- u n d S p a n n u n g s k o n s t a n t e n 507 Eichschaltung. Ausführung der Eicheinrichtung. Bestimmung des äußeren Grenzwiderstandes. Bestimmung der Strom- und Spannungskonstanten. 4. S c h w ä c h u n g der elektrischen E m p f i n d l i c h k e i t 511 Schwächung der Empfindlichkeit durch Vorwiderstände. Schwächung der Empfindlichkeit durch Nebenwiderstände. 5. Isolationskonstante d e s Galvanometers Allgemeines. Bestimmung der Isolationskonstanten. führung der Messung.

514 Aus-

6. Ballistisches Meßverfahren 517 Grundgedanke. Bedingungen für ballistische Messungen. Bestimmung der ballistischen Konstanten. Schwächung der Empfindlichkeit. Technische Daten des ballistischen Galvanometers. 7. A u s f ü h r u n g s f o r m e n der G a l v a n o m e t e r 520 Auswahl der geeigneten Bauform. Zeiger-Galvanometer. Lichtmarken-Galvanometer. Spiegel-Galvanometer. Technische Daten der Galvanometer. E . Messung kleiner W e c h s e l s t r ö m e

525

1. Vibrations-Galvanometer für N u l l m e s s u n g e n 525 Grundgedanke. Nadel-Vibrationsgalvanomcter. Spulen-Vibrationsgalvanometer. 2. A n z e i g e i n s t r u m e n t e m i t T r o c k e n g l e i c h r i c h t e r 529 Meßmöglichkeiten für kleine Wechselströme. Bauart und Wirkungsweise der Trockengleichrichter. Anschluß der Gleichrichter an das Meßwerk. Anzeigeinstrumente für Frequenzen bis 5000 Hz. 3. A n z e i g e i n s t r u m e n t e mit T h e r m o u m f o r m e r Bauart und Wirkungsweise der Thermoumformer. instrumente für Hochfrequenz.

533 Anzeige-

4. P h a s e n g e s t e u e r t e S c h w i n g g l e i c h r i c h t e r 535 Grundgedanke. Aufbau und Wirkungsweise. Phaseneinstcllung. Sperrwirkung. 5. V e k t o r m e s s e r 537 Grundgedanke. Meßschaltung. Einstellung auf den Bezugsvektor. Ausführung der Messung. 6. B e s t i m m u n g der W e l l e n f o r m m i t d e m V e k t o r m e s s e r . . . 541 Differenzverfahren. Kondensatorverfahren. Induktionsverfahren. Kurzkontakt-Vcrfahrcn.

XXIV

Ausfuhrliches Inhaltsverzeichnis. Seite

7. V e r l u s t f a k t o r - M e ß e i n r i c h t u n g Grundgedanke. Meßverfahren.

Ausführungsschaltung.

543

F . Bolometer z u r meßtechnischen E r f a s s u n g kleinster Größen . . . 547 Grundgedanke. Erzeugung des Kühlwindes. Bolometerrelais. Bolometerkontaktinstrumente. Nachlaufsteuerung. Kontinuierliche Steuerung. G. M e s s u n g des W i r k w i d e r s t a n d e s von Stromleitern

551

1. A l l g e m e i n e s Definitionen. Messung großer Widerstände. Widerstände.

551

Messung kleiner

2. W i d e r s t a n d s m e s s u n g a u s S t r o m u n d S p a n n u n g 553 Berechnungsformel und Fehlerquellen. Schaltungen. Vorrichtung zum Messen des Ankerwiderstandes. Klcinwiderstandsmesser nach der Spannungsabfallmethode. 3. W i d e r s t a n d s m e s s u n g m i t der W h e a t s t o n e - B r ü c k e 555 Ableitung der Brückengleichung. Brücke mit festem Verhältniswiderstand und regelbarem Vergleichswiderstand. Brücke mit Schleifdraht und festem Vergleichswiderstand. Meßempfindlichkeit der Brückenschaltungen. 4. B a u f o r m e n der M e ß b r ü c k e n 561 Allgemeines. Ausfuhrung der Stöpselkontakte. Ausführung des Drehschalters. Ausführung des Schleifdrahtes. Ausführung der Widerstände. Anzeigeinstrumente. 5. S t ö p s e l m e ß b r ü c k e m i t V e r g l e i c h s w i d e r s t a n d in R e i h e n schaltung 569 Einzelschaltung der Widerstände. Gesamtschaltung der Brücke. Ausführung der Messung. 6. S t ö p s e l m e ß b r ü c k e m i t V e r g l e i c h s w i d e r s t a n d in D e k a d e n schaltung 571 Vorteile der Dekadenschaltung. Gesamtschaltung der Brücke. Ausführung der Messung. 7. P r ä z i s i o n s - D r e h s c h a l t e r b r ü c k e 573 Innenschaltung. Ausführung der Messung. Eliminierung des Zuleitungswiderstandes. 8. S c h l e i f d r a h t m e ß b r ü c k e m i t s p i r a l f ö r m i g e m S c h l e i f d r a h t 575 Bauart und Anwendungsgebiet. Schaltung der Gleichstrombrücke. Schleifdrahtbrücke für Gleich- und Wechselstrom. 9. W i d e r s t a n d s m e s s u n g m i t der T h o m s o n - B r ü c k e 577 Ableitung der Brückengleichung. Ältere Thomson-Brücke mit geeichtem Meßdraht. Thomson-Brücke mit Normalwiderstand als Vergleichswiderstand.

XXV

Ausführliches Inhaltsverzeichnis.

Seite

10. D r e h s c h a l t e r - D o p p e l b r ü c k e in T h o m s o n - S c h a l t u n g 581 Innere Schaltung. Ausführung der Messung. Meßbereiche. 11. W i d e r s t a n d s m e s s e r m i t D a u e r f e l d - K r e u z s p u l - M e ß w e r k . . 582 Wirkungsweise des Dauerfeld-Kreuzspul-Meßvverkes. Kleinwiderstandsmesser mit Kreuzspul-Meßwerk.

H. Messung des Isolationswiderstandes

585

1. V o r s c h r i f t e n f ü r I s o l a t i o n s m e s s u n g e n

585

2. A l l g e m e i n e s ü b e r I s o l a t i o n s m e ß g e r ä t e 589 Grundgedanke. Meßwerke. Isolationsskala. Spannungserzeuger. 3. Isolationsmesser m i t Batterie 594 Grundgedanke. Leitungsprüfer. Isolationsmesscr. 4. Isolationsmesser m i t M a g n e t g e n e r a t o r 505 Grundgedanke. Kleiner Isolationsmesser. Großer Isolationsmesser. Zusatzeinrichtungen zur Messung der Netzspannung. 5. M e g o h m m e t e r 000 Grundgedanke. Spezial-Spannungserzeugcr. Kleines Megohmmeter. Präzisions-Megohmmeter. 6. A u s f ü h r u n g der I s o l a t i o n s m e s s u n g an einer Installationsanlage 605 Messung der ganzen Anlage gegen Erde. Messung der einzelnen Leitungen gegen Erde. Messung der Leitungen gegeneinander.

I . Messung von Erdungswiderständen

007

1. A l l g e m e i n e s Die Erde als Stromleiter. Erdungswiderstand. bestimmungen für Erdungsmessungen.

007 Ausführungs-

2. Ä l t e r e M e t h o d e n z u r M e s s u n g v o n E r d u n g s w i d e r s t ä n d e n 610 Messung mit zwei Hilfserdern. Messung mit einem Hilfserder veränderbarer Größe. Wiechert'sche Methode. 3. E r d u n g s m e s s e r f ü r S c h w a c h s t r o m a n l a g e n 613 Grundschaltung nach Behrend. Innere Schaltung des kleinen Erdungsmessers. Meßbereiche. 4. E r d u n g s m e s s e r f ü r S t a r k s t r o m - A n l a g e n Grundgedanke. Innere Schaltung des Erdungsmessers. führung der Messung.

(517 Aus-

K . Messung des Scheinwiderstandes 1. S c h e i n w i d e r s t a n d s p r ü f e r Grundgedanke. Meßschaltung.

619 619 Ausführung der Messung.

XXVI

Ausfuhrliches Inhaltsverzeichnis. Seit«

2. S c h e i n w i d e r s t a n d s m e s s e r Grundgedanke. Meßschaltung. der Messung.

621 Abschirmung.

Ausführung

L. Messung der Induktivität

623

1. A l l g e m e i n e s 623 Verlustwiderstand. Grundschaltung der SelbstinduktionsMeßbrücken. Messung an einer eisenlosen Spule. Messung an einer Spule mit Eisenkern. 2. M e ß b r ü c k e für größere S e l b s t i n d u k t i o n e n 627 Grundgedanke. Schaltung. Ausführung der Messung. Bestimmung des Verlustwiderstandcs. 3. M e ß b r ü c k e für k l e i n e r e S e l b s t i n d u k t i o n e n 629 Grundgedanke. Bauart und Schaltung der Brücke. Ausführung der Messung. M. Messung der Kapazität

630

1. M e s s u n g m i t d e m b a l l i s t i s c h e n G a l v a n o m e t e r 630 Vergleich gleichgroßer Kondensatoren. Vergleich verschieden großer Kondensatoren. 2. M e s s u n g e n m i t der W e c h s e l s t r o m - M e ß b r ü c k e 631 Schleifdrahtbrücke mit festem Vergleichskondensator. Ausführung der Messung mit der Sclbstinduktions-Meßbrücke. Meßbrücke mit veränderlichem Vergleichskondensator. 3. Kapazitätsmesser Grundgedanke.

Meßschaltung.

Ausführung der Messung.

633

4. K l e i n - K a p a z i t ä t s m e s s e r 63l» Grundgedanke. Meßschaltung. Phasenkompensation. Erdung. Ausfuhrung der Messung. N. Fehlerortsbestimmungen

637

1. A l l g e m e i n e s 637 Verwendung von Hilfsleitungen. Zusätzliche Maßnahmen bei Kabeln mit kleinem Widerstand. Stromführung in der Meßschaltung. Meßkontrolle. 2. F e h l e r o r t s b e s t i m m u n g e n n a c h der B r ü c k e n m e t h o d e . . . . 641 Messung mit der Schleifdrahtbrücke. Messung mit der Stufenbrücke. Messung bei unbekannter Länge der Hilfsleitung. 3. A u s f ü h r u n g der F e h l e r o r t s b e s t i m m u n g m i t einer Stöpselmeßbrücke 643 Messung an Kabeln mit großem Widerstand. Messung an Kabeln mit kleinem Widerstand. Varley-Schaltung für wechselweise Widerstands- und Fehlerortsmessungen.

XXVII

Ausführliches Inhaltsverzeichnis.

Seite

4. Fehlerorts-Drehschalterbrücke

649

5. Fehlerortsbestimmungen nach der Spannungsabfallmethode

650

6. Hochspannungs-Fehlerortsmeßbrücke

655

Bauart und Schaltung. Ausführung der Fehlerortsbestimmung. Ausfuhrung der Widerstandsmessung.

Grundgedanke. Messung an K a b e l n mit großem Widerstand. Messung an K a b e l n mit kleinem Widerstand. Grundgedanke.

Bauform.

Schaltung und Messung.

O. Vollständige Kabelmeßschaltungen

656

1. Tragbare Universal-Kabelmeßschaltung für StarkSchwachstromkabel a) Innere Schaltung der Meßeinrichtung Schaltkasten. Kriechstromableitung. M e ß b a t t e r i e . meter. Einstellen der Meßspannung.

b) Messung von Widerständen Messung großer Widerstände.

und

Galvano-

Messung kleiner Widerstände.

c) Messung von Isolations-Widerständen

Messung mit Zeiger-Galvanometer. Messung mit Spiegelgalvanometer. Bestimmung der Isolationskonstante des SpiegelGalvanometers. Ausführung der Messung.

d) Fehlerortsbestimmung nach der Spannungsabfallmethode Messung an K a b e l n mit großem Widerstand. K a b e l n mit kleinem Widerstand.

Messung

an

e) Fehlerortsbestimmung durch Kapazitätsmessung Grundschaltung. Ausführung der Bestimmung des Kapazitätswertes.

Fehlerortsbestimmung.

656 656 661 663

667 668

2. Tragbare Spezial-Kabelmeßschaltung zur Messung besonders hoher Isolationswerte 671 a) Innere Schaltung 671 Schaltkasten.

Kriechstromableitung.

b) Messung von Isolationswiderständen

675

c ) Messung von Kapazitäten

676

Bestimmung der Isolationskonstanten. Ausführung der Messung. Bestimmung der Kapazitätskonstanten. Ausführung der Messung.

d) Widerstandsmessung an Kabeln mit der kleinen Stöpselmeßbrücke 677 Anschlußkasten. Widerstandsmessung an K a b e l n mit großem Widerstand. Widerstandsmessung an K a b e l n mit kleinem Widerstand. Widerstands-Differenzmessung.

XXVIII

Ausfuhrliches Inhaltsverzeichnis. Seile

P. Eichung von Meßinstrumenten mit der KompensationsMethode 681 1. Allgemeines über Kompensationsmessungen 681 G r u n d g e d a n k e . G r u n d s c h a l t u n g . Arbeitsweise d e r K o m p e n sationsmethode. V e r w e n d u n g eines Normalelementes als Verglcichsspannung. K o m p e n s a t i o n mit fester Hilfsstrom-Einstellung. V e r w e n d u n g eines Normalelementes zui HilfsstromEinstellung. Einstellung des Hilfsstromes f ü r rechnungslose Ablesung.

2. Normalelemente

686

Chemische Z u s a m m e n s e t z u n g Zulässiger E n t l a d e s t r o m .

und

elektromotorische

Kraft.

3. Präzisions-Kompensator nach Raps

687

G r u n d g e d a n k e . H a u p t k o m p c n s a t o r . Hilfskompcnsator. VollKontrollständige Schaltung. Allgemeine Meßvorschriften. messungen.

4. Präzisions-Kaskaden-Kompensator Grundgedanke.

691

A u f b a u d e r Schaltung.

5. Spannungskompensator messern

zur Eichung

von

Leistungs695

G r u n d g e d a n k e . Schaltung. Einstellung auf die jeweilige Spann u n g des Normalelementes. Arbeitsgang bei der Kompensation. Widerstandsverhältnisse des Spannungskompcnsators.

6. Stufenkompensator für Ausschlagsmessung Grundgedanke. Schaltung des S c h a l t u n g d e r Meßzweige.

7. Technischer Kompensator G r u n d g e d a n k e . Schaltung. tung. M e ß v o r g a n g .

697

Kompensationswiderstandes.

701 Meßbereich.

Galvanomcterschal-

8. Eichung von Spannungsmessern

704

Einstellung des Hilfsstromes. Auswertung der K o m p e n s a t o r ablesung. Eichschaltung f ü r Spannungsmesser bis 1,1 V . Spannungsteiler. Eichschaltung f ü r Spannungsmesscr bis 1100 V .

9. Eichung von Strommessern

709

N o r m a l w i d e r s t ä n d e . Eichschaltung f ü r Strommesser. Auswert u n g des Meßergebnisses. Vergleich zweier Normalwiderstände.

10. Eichung von Leistungsmessern

711

Berücksichtigung etwaiger Fremdfeldfehler. Kleinste zulässige E i c h s p a n n u n g . Eichschaltung f ü r Leistungsmesser. Bestimmung des Anzeigefehlers des Leistungsmessers.

11. Vollständige Kompensations-Meßeinrichtungen Allgemeine Gesichtspunkte. Gesamtschaltung des Meßtisches. Kriechstromablcitung. A u s f ü h r u n g von Strommessungen. Aus-

713

XXIX

Ausführliches Inhaltsverzeichnis.

Seite

führung von Spannungsmcssungcn. Ausführung von Leistungsmessungen. Ausführung von Widerstandsmessungen. Anschlußtafel. Vereinfachte Ausführungen der Meßtische.

Q. Prüfung von Meßwandlern

710

1. M e ß w a n d l e r - P r ü f e i n r i c h t u n g e n m i t W e c h s e l s t r o m - K o m pensator 716 Grundgedanke. Grundschaltung für Stromwandler. Ausführungsschaltung der Stromwandlcr-Mcßcinrichtung. Grundschaltung für Spannungswandler. Ausführungsschaltung der Spannungswandler-Meßeinrichtung. 2. M e ß w a n d l e r - P r ü f e i n r i c h t u n g e n n a c h der D i f f e r e n z - A u s schlagsmethode 721 Grundgedanke. Meßschaltung nach der Ausschlagsmethode. 3. M e ß w a n d l e r - P r ü f e i n r i c h t u n g e n n a c h der D i f f e r e n z - N u l l methode 725 Grundgedanke. Schaltung für Stromwandlerprüfung. Schaltung für Spannungswandlerprüfung. Technische Daten.

R. Prüfung der magnetischen Eigenschaften des Eisens 1. M a g n e t i s i e r u n g s k u r v e 2. E i c h u n g des ballistischen G a l v a n o m e t e r s f ü r m a g n e t i s c h e Messungen Grundgedanke. Eichung mit der Eichspule. Eichung mit einem Normal der gegenseitigen Induktion. ¡$. U n t e r s u c h u n g r i n g f ö r m i g e r E i s e n p r o b e n nach der ballistischen M e t h o d e Abmessungen des Eisenringes. Schaltung und Auswertung der Messung. 4. U n t e r s u c h u n g s t a b f ö r m i g e r E i s e n p r o b e n Grundgedanke. Jochmethode mit ballistischem Galvanometer. Magnetisierungsapparat nach Köpsel. Scherungslinien. 5. U n t e r s u c h u n g v o n B l e c h p a k e t e n Grundgedanke. Epstein-Apparat zur Bestimmung der Verlustziffer. Differential-Methode zur Bestimmung der Verlustziffer. Differential-Methode zur Bestimmung der Magnetisierbarkeit.

729 729 731

734

735

739

6. U n t e r s u c h u n g v o n B l e c h t a f e l n Grundgedanke. A u f b a u der Einrichtung. Schaltung.

745

7. M a g n e t i s c h e r S p a n n u n g s m e s s e r Grundgedanke. Bauform und Wirkungsweise. magnetischen Spannungsmessers.

747 Eichung des

8. S p a n n u n g s m e s s e r - J o c h a p p a r a t Grundgedanke. Bauform. Abmessungen der Probestücke.

750

XXX

Ausfuhrliches Inhaltsverzeichnis. Seite

9. Ferrometer

751

Grundgedanke. proben.

Meßschaltung.

Meßmöglichkeiten.

Eisen-

S. Oszillographen für Schwingungsmessungen 1. Allgemeines Grundgedanke.

Strahlengang.

757 757

Kurvenbildung.

2. Meßschleifen

700

Strom- u n d Spannungs-Meßschleifen. Leistungs-Meßschleifen. E i n b a u u n d D ä m p f u n g d e r Meßschleifen. Technische Daten d e r Meßschleifen.

3. Schul-Oszillograph A u f b a u des Apparates.

7G5 Projektion der K u r v e n .

4. Oszilloskop

7G7

Bauform.

Strahlengang.

5. Tragbarer Oszillograph Bauform.

7G9

Strahlengang.

6. Universal-Oszillograph

771

Meßschleifensatz. Zeitschreiber. A u f n a h m e a p p a r a t . Strahlengang. Trommelkassctte. Ablaufkassette. Schaltung des Aufnahmeapparates.

7. Kathodenstrahl-Oszillograph

773

G r u n d g e d a n k e . Erzeugung der K a t h o d e n s t r a h l e n . b i l d u n g u n d Aufzeichnung.

Kurven-

T. Akustische Messungen 1. Akustische Einheiten Schalldruck. stärke.

781 781

Empfindlichkeit des Ohres.

E i n h e i t der L a u t -

2. Schalldruckmesser

783

G r u n d g e d a n k e . E m p f ä n g e r m i k r o p h o n . Meßbereiche. P r ü f u n g des Verstärkungsgrades.

3. Subjektiver Geräuschmesser Grundgedanke.

Meßschaltung.

Ausführung d e r Messung.

4. Objektiver Universal-Geräuschmesser

784 787

Grundgedanke. Empfängermikrophon. Meßbereichumschaltung. Anzeigeinstrument. Nacheichung.

5. Objektiver Verkehrs-Geräuschmesser Grundgedanke.

Empfangermikrophon.

U. Messungen mit Phoiozellen

Anzeigeinstrument.

788 789

XXXI

Tafelverzeichnis. Um ein leichtes Auffinden bestimmter Tafeln zu ermöglichen, sind die Tafeln im nachstehenden Verzeichnis unabhängig von der durch die Unterteilung des Buches gegebenen Reihenfolge nach allgemeinen technischen Gesichtspunkten geordnet. A. Bildtafeln in

Kupfertiefdruck. Seite

Lichtmarken-Ablesung Präzisions-Leistungsmesser mit Durchsteckwandler Kleine Tischinstrumente der Formen Z und T Großes und kleines tragbares Betriebsinstrument Isolationsmesser und Megohmmeter Bauform der tragbaren Meßeinrichtungen Zeiger- und Spiegelgalvanometer Gleichstrom-Kompensator und kleine Meßbrücke Neue Bauform der Synchronisiergeräte Großer und kleiner Tintenschreiber Porzellankörper der Querlochwandler Stützer-Stromwandler Bauformen der Stabwandler Trockenspannungswandler Gleichstrom-Hochspannungs-Prüfeinrichtung im Kabelmeßwagen

14 180 530 62 598 728 520 700 360 430 110 76 126 144 400

B . Meßgeräte.

1. Meßwerke. Wirkungsweise des Dauerfeld-Drehspul-Meßwerkes 7 Wirkungsweise des Dauerfeld-Kreuzspul-Meßwerkes 8 Wirkungsweise des Dauerfeld-Kreuzpol-Meßwerkes 9 Magnetformen des Dauerfeld-Drehspul-Meßwerkes 40 Zweispuliges Dauerfeld-Kreuzspul-Meßwerk der Widerstandsmesser 584 Dreispuliges Dauerfeld-Kreuzspul-Meßwerk des Megohmmeters 602 Gleichpoliges Dauerfeld-Drehspul-Meßwerk für Ringskalen-Instrumente 52 Wirkungsweise des Stromfeld-Drehspul-MeßWerkes 10 Wirkungsweise des Stromfeld-Kreuzspul-Meßwerkes 11 Wirkungsweise des Stromfeld-Kreuzpol-Meßwerkes 12 Stromfeld-Drehspul-Meßwerk mit innenliegender Feldspule 70 Stromfeld-Drehspul-Mcßwerk mit außenliegender Feldspule 162

XXXII

Tafel Verzeichnis. Seite

Astatisches Stromfeld-Drehspul-Meßwerk für höchste Meßempfindlichkeit Stromfeld-Schwingspul-Meßwerk Astatisches Stromfeld-Schwingspul-Meßwerk Eisengeschlossenes Stromfeld-Drehspul-Meßwerk Eisengeschlossenes Stromfeld-Kreuzspul-Meßwerk Stromfeld-Kreuzpol-Meßwerk Stromfeld-Meßwerk mit Dreiphasen-Anker für Synchronoskope . . Schattenkreuz-Meßwerk Dreheisen-Meßwerke mit Flachspule Dreheisen-Meßwerke mit Rundspule Dreheisen-Doppel-Meßwerk Astatisches Dreheisen-Meßwerk Bimetall-Meßwerk Impuls-Meßwerk Zungen-Meßwerk Vibrations-Meßwerke für Wechselstrom-Galvanometer Meßschleifen für Oszillographen Bolometer 2. Anzeigende Meßinstrumente. Gehäuseformen der tragbaren Meßinstrumente Schaltung der Nebenwiderstände für Dauerfeld-Instrumente . . . Meßbereichumschaltung der Dauerfeld-Instrumente durch Mehrfach-Ncbenwiderstände Temperatur-Kompensation des Zehnohm-Instrumentes Strom-Spannungsmesser mit Dauerfeld-Drehspul-Meßwerk Meßbereichumschaliung der Strom- und Spannungsmesser mit Stromfeld-Drehspul-Meßwerk Meßbereichumschaltung der Leistungsmesser durch Umschaltung der Feldspule Meßbereichumschaltung der Leistungsmesser durch Umschalten der Drehspule Polung der Leistungsmesser Temperatur- und Phasen-Kompensation der Leistungsmesser . . . Vorwiderstände für Leistungsmesser Drehstrom-Leistungsmesser Meßbereichumschaltung der Dreheisen-Instrumente Astatischer Dreheisen-Strommesser Astatischer Dreheisen-Spannungsmessei 3. Galvanometer Waagerechte Ablesevorrichtung für Spiegel-Galvanometer

182 174 176 184 274 190 356 160 56 58 350 64 74 446 324 526 762 548 18 42 44 46 50 71 162 184 154 168 196 186 60 65 66 502

XXXIII

Tafelverzeichnis.

Seite

Autokollimator-Fernrohr Eicheinrichtung für Galvanometer Galvanometer-Nebenwiderstand für Ladungs- und Isolationsmessungen Galvanometer-Nebenwiderstand für ballistische Messungen Vibrations-Galvanometer

504 508 512 516 526

4. Schreibende Meßgeräte. Schreibvorrichtung des großen Kurvenschreibers mit Tintenschrift Schreibvorrichtung des kleinen Kurvenschreibers mit Tintenschrift Kontaktuhr für den elektrischen Antrieb der Kurvenschreiber . . Störungsschreiber mit Tintenschrift Gesamtschaltung eines Störungsschreibers Kurvenschreiber mit Impuls-Meßwerk und Tintenschrift Zeitschreiber mit Tintenschrift Einfarben-Fallbügelschreiber mit punktweiser Aufzeichnung . . . . Sechsfarben-Fallbügelschreiber mit punktweiser Aufzeichnung . . Arbeitsweise des Sechsfarben-Schreibers Kurvenstreifen eines Sechsfarben-Schreibers Koordinaten-Schreiber mit photographischer Aufzeichnung . . . .

432 444 436 440 441 446 450 452 456 457 458 460

5. Oszillographen. Kurvenbildung beim Oszillographen Meßschleifen Schuloszillograph Oszilloskop T r a g b a r e r Oszillograph Universal-Oszillograph Strahlengang einer Meßschleife im Universal-Oszillographen . . . Strahlengang der sechs Meßschleifen im Universal-Oszillographen Oszillographen-Kassetten

758 762 764 766 768 770 772 773 776

6. Gleichrichter. Schaltungen der Glühkathodenröhre Hochspannungs-Gleichrichterschaltungen mit Ventilröhren Schaltungen der Trockengleichrichter Thermoumformer Schwinggleichrichter Vektormesser Bestimmung der Wellenform mit dem Vektormesser Verlustfaktor-Meßeinrichtung

494 402 528 032 534 538 540 544

7. Meßwandler Polung der Wicklungen der Meßwandler Skirl,

Messungen.

82 C

XXXIV

Tafelverzeichnis. Seite

Schenkel- und Mantelkern Ringkerne I Ringkerne I I Stabkerne Querloch-Durchführungswandler Stützerstromwandler Meßbereichumschaltung der ortsfesten Stromwandler Summenschaltung der Stromwandler Differenzschaltung der Stromwandler Knotenpunkts-Kontrollschaltung der Stromwandler Anschluß von Meßinstrumenten und R e l a i s an S t r o m w a n d l e r . . Trennschalter-Instrument Durchsteck-Stromwandler I Durchsteck-Stromwandler I I Präzisions-Querloch-Stromwandler Meßbereichwähler für Leistungsmesser Normalstromwandler Meßbereichumschaltung der Spannungswandler Schaltungen der Spannungswandler bei Drehstrom Fünfschenkel-Spannungswandler Kondensator-Durchführungen

104 106 108 109 122 124 112 114 116 117 120 130 132 133 134 136 138 140 142 146 150

C. Meßschaltungen. 1. L e i s t u n g s m e s s u n g e n . Grundschaltungen für Strom- und Spannungsmessungen Grundschaltungen für Einphasen-Leistungsmessungen Meßfehler bei Leistungsmessungen Normalschaltungen für direkte Einphasen-Leistungsmessungen . . Normalschaltungen für halbindirekte Einphasen-Leistungsmessungen • Normalschaltungen für indirekte Einphasen-Leistungsmessungen . Drei-Leistungsmesser-Methode für Vierleiter-Drehstrom Drei-Leistungsmesser-Methode für Dreileiter-Drehstrom Entwicklung der Zwei-Leistungsmesser-Methode aus der DreiLeistungsmesser-Methode Zwei-Leistungsmesser-Methode für Drehstrom beliebiger Belastung Messung des dritten Stromes und der dritten Spannung Sonderschaltungen zum Ausgleich etwaiger Erdschlußströme . . . Spezialschalter für Leistungsmessungen Drei-Leistungsmesser-Methode für Vierleiter-Drehstrom mit nur zwei Instrumentsätzen

37 200 204 208 210 214 218 220 224 230 232 234 238 240

Tafelverzeichnis.

XXXV

Drei-Leistungsmesser-Methode für Dreileiter-Drehstrom mit nur zwei Instrumentsätzen Zwei-Leistungsmesser-Methode mit nur einem Instrumentsatz . . Ein-Leistungsmesser-Methoden U'mschaltbarer Widerstand für Wirk- und Blindlastmessung nach der Drei-Leistungsmesser-Methode Umschaltbarer Widerstand für Wirk- und Blindlastmessung nach der Zwei-Leistungsmesser-Methode Umschaltbarer Wirk- und Blindlastwiderstand für drei Nennspannungen zum tragbaren Drehstrom-Betriebsleistungsmesser Normalschaltung für direkte Drehstrom-Leistungsmessungen nach der Zwei-Leistungsmesser-Methode Normalschaltung für halbindirekte Drehstrom-Leistungsmessungen nach der Zwei-Leistungsmesser-Methode Normalschaltung für indirekte Drehstrom-Leistungsmessungen nach der Zwei-Leistungsmesser-Methode Indirekte Messung nach der Zwei-Leistungsmesser-Methode mit Umschalter zum Messen des dritten Stromes und der dritten Spannung Indirekte Messung nach der Zwei-Leistungsmesser-Methode mit umschaltbarem Vorwiderstand für Wirk- und Blindlastmessungen 2. Zählereichung. Gesamtschaltung einer Gleichstrom-Zählerprüfeinrichtung Strompfad einer Drehstrom-Zählerprüfeinrichtung Spannungspfad einer Drehstrom-Zählerprüfeinrichtung Schaltmöglichkeiten der Leistungsmesser bei der Drehstrom-Zählerprüfeinrichtung Zählerschaltungen Konstanthaltungseinrichtungen für Eichanlagen Gleichlast-Zählerprüfeinrichtung Drehfeldzeiger 3. Synchronisierung von Wechselstrommaschinen. Dunkelschaltung und Hellschaltung Schaltungen mit Umkehrtransformator Besondere Drehstromschaltungen Doppelspannungsmesser Schwebungs-Spannungsmesser mit schwingendem Zeiger Synchronoskope mit umlaufendem Zeiger Schaltungen der Synchronoskope Maschinenschaltung zur Synchronisierung zwischen Generator und Sammelschienen

Seite

242 243 244 258 260 262 265 266 267 268 269 280 284 285 288 290 294 296 328 338 342 344 350 352 356 357 364

XXXVI

Tafel Verzeichnis. Seite

Meßinstrumentsätze zur Synchronisierung zwischen Generator und Sammelschienen Maschinenschaltung mit Doppelsammelschienen zur Synchronisierung zwischen Generator und Sammelschienen Maschinenschaltung zur Synchronisierung zwischen Generator und Generator Meßinstrumentensätze zur Synchronisierung zwischen Generator und Generator Maschinenschaltung mit Doppelsammelschienen zur Synchronisierung zwischen Generator und Generator Parallelschaltung bei Schaltart A der Haupttransformatoren . . . Parallelschaltung bei Schaltart B der Haupttransformatoren . . . Parallelschaltung bei Schaltart G der Haupttransformatoren . . . Parallelschaltung bei Schaltart D der Haupttransformatoren . . . 4. Fernmessung. Impulsfrequenz-Fernmessurig Summierung der Meßergebnisse bei der Fernmessung 5. Widerstandsmessungen. Widerstandsmessung aus Strom und Spannung Wheatstone-Brücke mit Verhältniswiderstand Wheatstone-Brücke mit Schleifdraht Ausführung der Stöpselkontakte Präzisions-Drehschalter Schaltung des Drehschalters beim neuen Kompensator Zubehör für Wechselstrom-Meßbrücken Wechselstromerzeuger für Meßzwecke Stöpselmeßbrücke mit Vergleichswiderstand in Reihenschaltung Stäpselmeßbrücke mit Vergleichswiderstand in Dekadenschaltung Präzisions-Drehschalter-Meßbrücke mit verdeckten Kontakten und Ziffernscheiben Schleifdrahtbrücke Form Z Thomson-Brücke Drehschalter-Doppelbrücke in Thomson-Schaltung Widerstandsmesser mit Dauerfeld-Kreuzspul-Meßwerk Messung des Scheinwiderstandes 6. Isolationsmessungen. Grundschaltungen der Isolationsmesser Meßwerk und Innenschaltung des großen Megohmmeters Isolationsmessungen an Installationsanlagen 7. Erdungsmessungen. Ältere Methoden zur Messung von Erdungswiderständen

365 366 368 369 370 374 375 376 377 464 465 552 556 558 562 564 566 498 490 568 570 572 576 578 580 584 620 596 602 606 612

Tafelverzeichnis.

XXXVII Seite

Neue Methode zur Messung von Erdungswiderständen Erdungsmesser für Starkstromanlagen 8. Selbstinduktions- und Kapazitätsmessungen. Selbstinduktions-Meßbrücken Grundschaltungen für Kapazitätsmessungen Kapazitätsmesser 9. Fehlerortsbestimmung. Fehlerortsbestimmung nach der Brückenmethode Fehlerortsbestimmung nach Murray und Varley Ausführung der Fehlerortsbestimmung mit der kleinen Stöpselmeßbrücke Fehlerorts-Drehschalterbrücke Fehlerortsbestimmung nach der Spannungsabfallmethode Hochspannungs-Fehlerortsbrücke 10. Kabelmeßschaltungen. Schaltkasten der tragbaren Universal-Kabelmeßschaltung Einstellen der Meßspannung der Universal-Kabelmeßschaltung Messung von Widerständen mit der Universal-Kabelmeßschaltung Messung von Isolations-Widerständen mit der Universal-Kabelmeßschaltung Ausführung der Fehlerortsbestimmung mit der Universal-Kabelmeßschaltung Fehlerortsbestimmung durch Kapazitätsmessung mit der UniversalKabelmeßschaltung Schaltkasten der tragbaren Spezial-Kabelmeßschaltung Isolations- und Kapazitätsmessungen mit der Spezial-Kabelmeßschaltung Widerstandsmessungen an Stark- und Schwachstromkabeln Ausführung der Widerstandsmessungen an Kabeln mit der kleinen Stöpselmeßbrücke 11. Kompensatoren. Ausführungsmöglichkeiten der Kompensationsmethode Präzisions-Kompensator nach Raps Präzisions-Kaskaden-Kompensator mit zwei Meßbereichen Spannungs-Kompensator für Leistungsmessungen Stufen-Kompensator für Ausschlagsmessungen Technischer Kompensator für Messungen mit mittlerer Genauigkeit Eichung von Spannungsmessern mit Raps-Kompensator Eichung von Strommessern mit Raps-Kompensator Eichung von Leistungsmessern mit Raps-Kompensator Kompensations- und Widerstandsmeßtisch für Prüf- und Eichämter

614 616 626 632 634 640 644 645 648 652 654 658 659 662 664 666 669 672 674 678 679 684 688 692 694 698 702 706 708 710 714

XXXVIII

Tafelverzeichnis.

12. Meßwandlerprüfung. Stromwandler-Prüfeinrichtung nach Schering und Alberti Spannungswandler-Prüfeinrichtung nach Schering und Alberti.. Entwicklung der Differenzmethode für Stromwandlerprüfung . . Tragbare Stromwandler-Prüfeinrichtung nach der Differenz-Ausschlagsmethode Meßwandler-Prüfeinrichtungen nach der Differenz-Nullmethode 13. Eisenprüfung. Magnetische Messungen mit dem ballistischen Galvanometer . . . Magnetische Untersuchung stabfbrmiger Eisenproben Epstein-Apparat zur Untersuchung von Blechpaketen Differentialschaltungen mit zwei Epstein-Apparaten Prüfapparat für Blechtafeln Messung mit magnetischem Spannungsmesser Grundgedanke der Eisenmessung mit dem Ferrometer Gesamtschaltung des Ferrometers 14. Prüfung von Maschinenankern. Untersuchung eines Maschinenankers auf Kurzschlußwindungen Untersuchung von Statorwicklungen und einzelnen Spulen auf Kurzschlußwindungen Gesamtschaltung einer ortsfesten Ankerprüfeinrichtung Tragbare Ankerprüfeinrichtung 15. Hochspannungsprüfungen. Wechselstrom-Hochspannungs-Prüfeinrichtungen Hochspannungs-Gleichrichterschaltungen mit Ventilröhren Gleichstrom-Hochspannungs-Prüfeinrichtungen Stoßspannungs-Prüfeinrichtung 16. Erdschlußüberwachung. Strom- und Spannungsverhältnisse bei Erdschluß Erdschluß-Anzeige Vorrichtungen

Unsymmetrie-Schaltung 17. Relaisprüfeinrichtungen. Tragbare Relaisprüfeinrichtung für Ströme bis 200 A Tragbare Relaisprüfeinrichtung für Ströme bis 800 A Schaltung des Zusatztransformators zur Relaisprüfeinrichtung . . Tragbare Relaisprüfeinrichtung für Ströme bis 2000 A Relaisprüfeinrichtung für Sekundärrelais 18. Geräuschmessung. Kurven gleicher Lautstärke für reine Töne nach Kingsbury . . .

Seite

718 720 722 724 727 732 736 740 742 746 748 752 753 384 386 390 392 398 402 404 406 408

412

414

421 424 425 426 428 780

Tafelverzcicbnis.

XXXEX Seite

Innere Schaltung des Schalldruckmessers Innere Schaltung des objektiven Geräuschmessers

782 786

19. Regel- und Steuerapparate. Widerstände und Experimentier-Schalttafeln Schaltungen der Schiebewiderstände Schaltungen der Regeltransformatoren Vorrichtungen zur Phaseneinstellung Laststrom-Transformator mit Phasenregler Elektromagnetische Triebwerke Zeitschalter für Gleichstrom Wirkungsweise der Trieb- und Bremsmagnete

468 470 472 474 478 480 482 484

D. Diagramme und Kurven. 1. Meßwandler. Meßfehler der Strom- und Spannungswandler Einfluß des Fehlwinkels auf das Meßergebnis Fehl winkelkurven für Wirkfaktoren 0,1 bis 1 Fehlwinkelkurven für Wirkfaktoren 0,01 bis 0,1 Nomogramm zur Berücksichtigung der Fehlwinkel der Meßwandler bei Leistungsmessungen 2. Leistungsmessungen. Vorzeichen der Wirk- und Blindleistung für die verschiedenen Belastungsfalle Wirk- und Blindleistungskurven Phasenkompensation des Spannungspfades der Leistungsmesser.. Fremdfeldeinfluß bei den verschiedenen Arten der StromfeldDrehspul-Leistungsmesser bei 5 Gauß Vektordiagramme der Wirkleistungsmessung nach der ZweiLeistungsmesser-Methode Schaulinien der Wirkleistungsmessung nach der Zwei-Leistungsmesser-Methode in Abhängigkeit vom Phasenwinkel Schaulinien der Wirkleistungsmessung nach der Zwei-Leistungsmesser-Methode in Abhängigkeit vom Wirkfaktor Vektordiagramme der Ein-Leistungsmesser-Methode mit Spannungsumschalter Blindleistungsmessung nach der Drei-Leistungsmesser-Methode.. Blindleistungsmessung nach der Zwei-Leistungsmesser-Methode. Schaulinien der Blindleistungsmessung nach der Zwei-Leistungsmesser-Methode in Abhängigkeit vom Phasenwinkel Schaulinien der Blindleistungsmessung nach der Zwei-Leistungsmesser-Methode in Abhängigkeit vom Wirkfaktor

84 88 94 95 92

156 158 168 178 225 228 229 248 252 254 256 257

Tafelverzeichnis. Seite

3. Wirkfaktormessung. Bestimmung des Wirkfaktors aus dem Verhältnis der Zeigerausschläge oti in ctg bei der Zwei-Leistungsmesser-Methode 272 Bestimmung des Wirkfaktors aus dem Verhältnis Blindleistung zu Wirkleistung N»: N«, 273 4. Wirkungsgradbestimmung von Maschinen. Wirkungsgradbestimmung einer Gleichstrom-Nebenschluß-Maschine ^ Wirkungsgradbestimmung eines Gleichstrom-Hauptschluß-Motors Wirkungsgradbestimmung einer synchronen Drehstrommaschine Wirkungsgradbestimmung eines asynchronen Drehstrommotors.. Wirkungsgradbestimmung eines Transformators

304 309 312 314 318

5. Synchronisierung von Wechselstrom-Maschinen. Elektrische Vorgänge beim Parallelschalten von Wechselstrommaschinen 336 Spannungs- und Lichtverhältnisse bei der Drehstrom-Umlaufschaltung 345 6. Hochspannungsprüfungen. ölprüfeinrichtung

416

7. Meßbrücken und Kompensatoren. Wheatstone-Brücke mit Verhältniswiderstand Wheatstone-Brücke mit Schleifdraht Arbeitsweise der Kompensationsmethode

556 558 682

8. Isolations- und Erdungsmessungen. Isolationsskala und Skalenkurve des Zehn-Ohm-Instrumentes.. Skalenkurven der Isolationsmesser Skalenkurven der Megohmmeter Spannungsverlauf zwischen zwei stromdurchflossenen Erdern. . .

592 597 603 608

9. Eisenprüfung. Magnetisierungskurven und Scherungslinicn

730

10. Geräuschmessung. Kurven gleicher Lautstärke für reine Töne nach Kingsbury.... 780

I. Teil

Starkstrom-Messungen

A. Allgemeines. 1. Bedeutung des Messens. In der heutigen von der Technik beherrschten Zeit hat das technische Meßwesen eine immer größere Bedeutung bekommen. Wählend die Messungen früher ausschließlich von Spezialisten ausgeführt wurden, wird heute fast an jeden Techniker die Anforderung gestellt, Messungen der verschiedensten Art auszuführen. Man war lange Zeit der Ansicht, daß Messen ein Luxus sei, den sich wohl ein rentabler Betrieb gestatten könne, der sich aber in kleineren Betrieben allein schon wegen der Kosten für die erforderlichen Meßgeräte verbiete. Heute dagegen ist man allgemein zu der Erkenntnis gekommen, daß das Messen für j«len Betrieb, sei er klein oder groß, lebenswichtig ist, denn alle technischen Fortschritte sind letzten Endes auf Grund von Messungen erreicht worden. Messen heißt Wissen. Die erste Anforderung, die man an einen Betriebsleiter stellt, ist die, daß er weiß, was in seinem Betrieb vorgeht. Dieses Wissen wird ihm aber nur durch Messungen zuteil, die er an den verschiedenen Stellen seines Betriebes vornimmt. Es genügt für einen gut geführten Betrieb nicht, daß die Maschinen laufen; man muß vielmehr wissen, unter welchen Bedingungen und mit welchem Wirkungsgrad sie arbeiten. Neuerdings ist man sogar damit noch nicht zufrieden. Man will auch noch wissen, welche Zeit für einen bestimmten Arl>eitsgang erforderlich ist. Es kommt also zu der technischen Kontrolle der Maschinen auch noch eine möglichst mit der Arbeitsweise der Maschinen eng verbundene Zeitkontrolle. Messen gibt Sicherheit. Die Betriebssicherheit einer elektrischen Anlage hängt sehr wesentlich von dem Isolationszustand der Leitungen und Maschinen ab. Jeder Betriebsleiter weiß, wieviel Geld es kostet, wenn der Betrieb durch eine plötzliche Störung lahmgelegt und die ganze Fabrikation unterbrochen wird. Die laufende Untersuchung des Isolationszustandes der Anlage allein gibt dem Betriebsleiter die Sicherheit eines ungestörten Betriebes. Messen heißt Sparen. Die Sicherheit des Betriebes und die dadurch wegfallenden Störungen bedeuten für den Betrieb so wesentliche Ersparnisse, daß das Messen gewissermaßen als eine Sparmaßnahme an1*

4

Erforderliche Meßgenauigkeit.

gesehen werden kann. Aber nicht allein unmittelbare Betriebsverluste werden durch die Messungen vermieden, die Meßergebnisse zeigen auch die richtigen Wege für laufende Betriebsersparnisse. Messen heißt Fortschritt. Die Messungen zeigen nicht nur, wo Mängel auftreten und wodurch diese entstanden sind, sie weisen vielmehr auch den Weg, wie diese Mängel beseitigt werden können. Die Messungen führen also unmittelbar zu Betriebsverbesserungen und zu einer fortschrittlichen Fabrikationsweise. Um alle vorkommenden Messungen richtig ausführen zu können, muß man über die verschiedenen Meßmethoden und Meßgeräte, die erforderlichen und erreichbaren Meßgenauigkeiten und alle Nebenumstände der Messungen unterrichtet sein. Diese Kenntnisse zu vermitteln, ist der Zweck dieses Buches. 2. Erforderliche Meßgenauigkeit für die verschiedenen Messungen. Erforderliche Meßgenauigkeit. Vor der Ausführung einer Messung muß man sich stets darüber klar werden, welche Meßgenauigkeit für den betreffenden Fall erforderlich ist. Einesteils ist hierbei die Art und anderenteils die Wichtigkeit der betreffenden Messung ausschlaggebend. Man kann ganz allgemein sagen, daß es keinen Zweck hat, für die Untersuchung normaler Betriebsverhältnisse, die ihrer Art nach veränderlich sind, eine besonders hohe Meßgenauigkeit zu fordern. Man wird vielmehr in diesen Fällen mit einer mittleren Meßgenauigkeit vollständig auskommen. Anders liegen dagegen die Verhältnisse bei Abnahmeversuchen, Wirkungsgradbestimmungen oder bei solchen Messungen, die die Grundlage für eine Verrechnung der elektrischen Arbeit bilden. In diesem Falle wird man mit Recht die größtmögliche Meßgenauigkeit verlangen. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei wissenschaftlichen Messungen, bei denen man einen Vorgang bis in die letzten Einzelheiten meßtechnisch verfolgen will. Auch hier werden die besten Meßinstrumente gerade ausreichend sein. Richtige Auswahl der Instrumente. Ist man erst einmal über die wirklichen Anforderungen einer Messung im Bilde, so wird die Auswahl der richtigen Instrumente keine Schwierigkeiten bereiten. Es ist nach dem Vorhergehenden keineswegs erforderlich, etwa für alle Messungen Präzisions-Instrumente zu verwenden. In sehr vielen Fällen werden vielmehr Betriebsinstrumente mit mittlerer Meßgenauigkeit ausreichen. Sie werden unter Umständen sogar günstiger sein, wenn man mit

Erforderliche Meßgenauigkeit.

5

einer rauheren Behandlung seitens der Beobachter zu rechnen hat oder wenn die Instrumente durch die Betriebsverhältnisse an sich schon ungünstig beansprucht werden. Man muß immer bedenken, daß die höhere Meßgenauigkeit der Präzisions-Instrumente im allgemeinen nur durch weniger gute mechanische Eigenschaften der Meßwerke erkauft werden kann. Ein Präzisions-Instrument wird daher einer rauheren Behandlung viel weniger standhalten als ein Betriebsinstrument mit geringerer Meßgenauigkeit. Man sollte daher Präzisions-Instrumente nur dann verwenden, wenn die Messung so wichtig ist, daß man auch geschulte Arbeitskräfte für sie einsetzen kann. Richtige Auswahl der Meßbereiche. Man muß weiter beachten, daß die erreichbare Meßgenauigkeit nicht nur von der Art der verwendeten Meßinstrumente abhängt, sondern sehr wesentlich durch die Größe der bei der Messung erzielten Zeigerausschläge bestimmt wird. Die Garantien für die Anzeigefehler eines Meßinstrumentes werden stets in Prozenten des Skalenendwertes, also für den vollen Zeigerausschlag des Meßinstrumentes, angegeben. Erreicht man bei einer Messung nur den halben Zeigerausschlag, so verdoppeln sich die Anzeigefehler in bezug auf den zu messenden Sollwert. Beträgt der Zeigerausschlag nur ein Drittel der Skala, so sind die Anzeigefehler in bezug auf den Sollwert dreimal so groß usf. Man muß daher, wenn man die Meßgenauigkeit der Instrumente voll ausnutzen will, die Meßbereiche so wählen, daß man möglichst große Zeigerausschläge erhält. Für wichtige Messungen sind Zeigerausschläge, die weniger als ein Drittel der Skala betragen, nicht ausreichend. Bei Wirkungsgradbestimmungen elektrischer Maschinen, die meistens durch Messung der in den Maschinen auftretenden Verluste ausgeführt werden, lassen sich in vielen Fällen kleine Zeigerausschläge nicht vermeiden, da man bei diesen Messungen stets mit kleinen Leistungsfaktoren rechnen muß. Hierbei ist aber zu beachten, daß die bei der Messung von Verlustgrößen auftretenden Fehler den berechneten Wirkungsgrad verhältnismäßig wenig beeinflussen, da die Verluste selbst nur Prozente der Maschinenleistung ausmachen. Die hierbei im Wirkungsgrad auftretenden Fehler sind demnach nur Prozente von Prozenten. Man kann sich daher bei derartigen indirekten Messungen ausnahmsweise auch mit kleineren Zeigerausschlägen begnügen. Bei der Bestimmung von Verlustleistungen, bei denen der Leistungsfaktor besonders klein ist, z. B. bei Leerlaufmessungen von Transformatoren oder bei Eisenuntersuchungen, kann man sich dadurch helfen,

6

Wirkungsweise der Meßwerke.

daß man den Zeigerausschlag durch kurzzeitige Überlastung der Instrumente künstlich vergrößert. Man erhält dann auch hierbei eine ausreichende Meßgenauigkeit. 3. Wirkungsweise der in den Meßinstrumenten eingebauten Meßwerke. Grundgedanke. Die Wirkungsweise der für die anzeigenden und schreibenden Meßgeräte vorzugsweise verwendeten Meßwerke ist im wesentlichen die gleiche wie die eines Elektromotors. Ein in einem Magnetfelde gelagertes Meßorgan sucht sich unter der Einwirkung des zu messenden Stromes zu drehen. Im Gegensatz zum Motor findet jedoch beim Meßwerk keine dauernde Umdrehung statt, sondern es wird lediglich das vom beweglichen Meßorgan ausgeübte Drehmoment gemessen. Als Meßmittel dient hierbei eine vom Drehwinkel des Meßorgans abhängige Gegenkraft. Das Meßorgan dreht sich so lange, bis das von ihm ausgeübte Drehmoment durch das mit dem Drehwinkel wachsende Gegendrehmoment aufgehoben wird. Die Einstellung ist also durch das Gleichgewicht von Drehmoment und Gegendrehmoment bestimmt. J e nach der Art des Meßorgans unterscheidet man Drehspul- und Dreheisen-Meßwerke. Feldanordnungen der Drehspul-Meßwerke. Die Drehspul-Meßwerke sind dadurch gekennzeichnet, daß sich eine vom Meßstrom durchflossene Drehspule oder ein aus mehreren Spulen gebildetes Meßorgan in einem Magnetfelde dreht. J e nachdem, ob dieses Magnetfeld durch einen Dauermagneten gegeben ist oder erst durch einen Strom erzeugt werden muß, unterscheidet man Dauerfeld- und StromfeldMeßwerke. Die Dauerfeld-Meßwerke haben den Vorzug, daß sie bei kleinstmöglichem Eigenverbrauch die größte elektrische Empfindlichkeit geben. Sie können aber infolge der festliegenden Feldpolung nur für Gleichstrom benutzt werden. Die Stromfeld-Meßwerke haben stets einen größeren Eigenverbrauch, da sie das erforderliche Feld immer erst durch einen nicht unerheblichen Stromaufwand erzeugen müssen. Da sich das Stromfeld gleichzeitig mit dem Meßstrom umpolt, sind die Stromfeld-Meßwerke ihrer Natur nach für Wechselstrom bestimmt. Sie können jedoch unter gewissen Bedingungen auch für Gleichstrom benutzt werden. Meßorgan der Drehspul-Meßwerke. J e nach der Art der Meßorgane unterscheidet man einfache Drehspul-, Kreuzspul- und Kreuzpol-

7

Bild 1. Drehspule im gleichgerichteten homogenen Feld. Das Drehmoment der vom Strom J durchflossenen Drehspule ist M = konst • J • H • sin a. Das von den Stromzuführungsfedern ausgeübte Gegendrehmoment ist F = konst •

i0i

¿ W A r

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Bild 77.

Direkte Spannungsmessung.

Bild 78.

Indirekte Spannungsmessung.

Bild 79.

Direkte Leistungsmessung.

Bild 80.

Indirekte Leistungsmessung.

Polung der Wicklungen der MeBwandler.

Allgemeines über Meßwandler.

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in einer Schaltanlage fest eingebauten Stromwandlern, so darf man die Potentialverbindungen ebenfalls nicht ausführen, da die Sekundärwicklungen der Stromwandler in Schaltanlagen stets geerdet sind. Man muß also in diesem Fall die etwaigen kleinen Meßfehler, die in den Präzisions-Instrumenten durch elektrische Ladungserscheinungen verursacht werden können, in Kauf nehmen. Will man die größtmögliche Meßgenauigkeit erzielen, so bleibt nichts übrig, als die betriebsmäßige Erdung der Stromwandler während der Messung zu beseitigen, so daß man die Potentialverbindungen in der vorbeschriebenen Weise ausführen kann. d) Polling der Wicklungen der Meßwandler. Die gegenseitige Polung der Wicklungen der Meßwandler ist durch die vom Verband Deutscher Elektrotechniker herausgegebenen Regeln für Wandler bestimmt. Bei den Stromwandlern werden die Primärklemmen mit K und L und die entsprechenden Sekundärklemmen mit k und l bezeichnet, während bei den Spannungswandlern die Primärklemmen mit V und U und die Sekundärklemmen mit v und u beschriftet werden. Durch diese Bezeichnungen wird der gegenseitige Richtungssinn des Primärstromes und des Sekundärstromes in der Weise festgelegt, daß durch das Zwischenschalten des Meßwandlers die Stromrichtung in den angeschlossenen Meßinstrumenten nicht geändert wird. Die gegenseitige Lage der Klemmen und der diesen Klemmen entsprechende Richtungssinn sind in den Bildern auf Seite 82 dargestellt. Man kann demgemäß die Stromkreise so verfolgen, als ob die Meßwandler nicht vorhanden wären. Über diese Regeln hinaus sind von den Siemenswerken noch die weiteren Vorschriften aufgestellt worden, daß immer die Klemme der Stromwandler mit K bezeichnet wird, die dem Generator am nächsten liegt. Geerdet wird bei den Stromwandlern normalerweise die Klemme k, bei den Spannungswandlern die Klemme o. e) Berechnung der Meßkonstanten. Bei Benutzung von Meßwandlern sind die Angaben der Meßinstrumente noch mit der Übersetzung der Meßwandler zu multiplizieren. Ist Jn der primäre Nennstrom eines Stromwandlers und beträgt der sekundäre Nennstrom wie allgemein üblich 6 A, so wird -jr- = Übersetzung des Stromwandlers. 6*

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Bild 81. Betriebsdiagramm eines Stromwandlers.

Bild 82. Betriebsdiagramm eines Spannungswandlers.

1/wJ AAAA

L0J 4 Bild 83. Betriebsschaltung eines Stromwandlers. Stromfehler F = Jl— J2 Fehlwinkel ö = JxJt

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Bild 84. Betriebsschaltung eines Spannungswandlers. Spannungsfehler F = El—Et Fehlwinkel , also je kleiner der Wirkfaktor cos q> ist. Durch den Stromwandler verursachte Meßfehler bei EinphasenLeistungsmessungen. Die bei Leistungsmessungen durch den Fehlwinkel des Stromwandlers bedingten Verhältnisse werden durch die Diagramme Bild 85 und 86 veranschaulicht. In diesen bedeutet E die zu messende Spannung und J den zu messenden Strom. Zwischen J und E besteht eine Phasenverschiebung