Elektrotechnische Rundschau

• Bandzählung: 11.1893/94
• Erscheinungsdatum: 1894
• Sprache: Deutsch
• Signatur: Mag:A434
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• Digitalisat: SLUB Dresden
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• URN: urn:nbn:de:bsz:14-db-id507861434-189400000
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• Strukturtyp: Band

• Digitalisat: SLUB Dresden
• Strukturtyp: Ausgabe

149 XI. Jahrgang „ELEKTROTECHNISCHE RUNDSCHAU.“ No. 17. 1893/94. der Stabtype, welche am leichtesten herzustellen ist, wird der Platinsilberdraht dadurch gespannt erhalten, dass man ihn zwischen den Enden zweier parallelen Stäbe befestigt, welche zu einem Drittel aus Eisen und zu zwei Dritteln aus Meßing bestehen. Das ganze Instrument wird dann in ein Messinggehäuse ein- geschloßen. Wenn der Strom den Draht durchfließt, so erwärmt er ihn, aber auch die Stäbe werden infolge der Ausstrahlung des Drahtes warm. Es wird einige Zeit währen, bis die Stäbe einen gewissen Endzustand der Temperatur erreicht haben, bei welchem die von ihnen aufgenommene Wärmemenge gleich der von ihnen ausgestrahlten ist. Bevor das nicht der Pall ist, macht auch das Instrument keine endgiltige Angaben. Bei der anderen Art des Instrumentes, der sogenannten Böhrentype, wird der Draht einfach an der aus Messing und Eisen bestehenden Bohre befestigt, welche auch das Gehäuse des Instrumentes bildet. Die Außenseite der Bohre erreicht viel früher den erforderlichen End zustand der Temperatur als die Stäbe der anderen Type, und deshalb sind die Böhreninstrumente für genaues Arbeiten den anderen vorzuziehen, denn beim Anlegen an einen Stromkreis gestatten sie viel rascher die endgiltigen Ablesungen zu machen. Die Edison - Swan - Company fabriziert eine Sorte Cardew - Voltmeter-, welche leichter zu besaiten ist, als das gewöhnliche Böhreninstruinent und doch alle die Vorzüge des letzteren in sich schließt. Ein anderer Nachteil, welchen das Stabinstrument besitzt, ist der, daß im allgemeinen eine beträchtliche negative Variation der Nadel beim Oeffnen des Stromes erfolgt. Die Stäbe kühlen sich nicht so rasch ab wie der Draht, und deshalb geht die Nadel über den Nullpunkt der Skala hinaus zurück, wenn der Strom unterbrochen wird. Man stellt Instrumente zum Ablesen von Spannungen von 40 bis 150 Volt her. Bei der Fabrikation solcher Voltmeter wird der Draht vorher sorgfältig „gealtert“, indem man ihn in Zwischenräumen von einer Minute in einen Strom kreis ein- und ausschaltet, um ihn zu erwärmen und abzukühlen. Dadurch beseitigt man eine gewisse Veränderung in der Ausdehnung und versetzt den Platinsilberdraht in einen Zustand, iu welchem er stets wieder dieselben Länge und Temperatur annimmt. Diese Cardew - Voltmeter vertragen in der Eegel einen Wechselstrom von beiläufig ’/, Ampere bei 100 Volt. Sie konsumieren somit einen Effekt von 30 Watt, und haben den Nachteil, wie ich später zeigen werde, einen beträchtlichen Energiebetrag zu zerstreuen, wenn sie dauernd in den Sromkreis eingeschaltet sind; dessen ungeachtet müssen sie bei sorgfältiger Ausführung als wertvolle Instrumente zur Messung der Spannung von Wechsel strömen bezeichnet werden. Eine besondere Form gab die Edison-Swan-Company ihren Cardew- Voltmetern für den Maschinenraum; dieselben haben ein so grosses Zifferblatt daß man an der Teilung im Bereich von 80 bis 110 Volt leicht eine Verände rung von 1 Volt in ziemlicher Entfernung wahrzunehmen vermag. Es giebt noch mehrere Modifikationen des Cardew-Voltmeter, welche sich zur Messung sehr schwacher Wechselstromspannungen eignen, so insbesondere das Voltmeter von Major Holden. Bei demselben sind zwei dünne Drähte aus Platinsilber oder Platiniridium zwischen zwei Trägern (Fig. 8) ausgespannt; der Strom passiert jedoch nur den einen. Der andere trägt in der Mitte eine Spiralfeder, an der ein kleiner Spiegel befestigt ist, und von dieser Feder geht ein feiner Draht (Silk) nach Fig. 8. dem anderen Draht, wodurch dieser in der Mitte etwas zur Seite gezogen wird, also ein Knie bildet. Nimmt das Knie zu oder ab, so dreht sich der Spiegel nach der einen oder anderen Seite. Eine durch den Stromdurchgang berwirkte Längenveränderung wird deshalb von dem Spiegel angezeigt. Mit diesem Volt meter lassen sich ohne äußeren Widerstand ganz gut Spannungen von Null bis 2 Volt messen und durch Einschalten eines äußeren Widerstandes und Gebrauch eines langen Lichtstrahles kann man sich ein Instrument herstellen, das jede beliebige Spannung mit großer Genauigkeit angezeigt. Major Holden machte sein eben beschriebenes Voltmeter zu einem brauchbaren selbstregistrierenden Instrumente, indem er dasselbe die Aenderungen der Spannung auf photographischem Wege aufzeichnen läßt. Zu diesem Zwecke fällt der von dem Spiegel reflektierte Strahl auf eine mit photographischem Papier überzogene Trommel. Letztere wird durch ein Uhrwerk in 24 Stunden einmal um ihre Achse gedreht, und so entsteht auf dem Papier ein Bild des Spannungs verlaufes, aus dem jede Aenderung zu erkennen und meßbar zu verfolgen ist Ein ähnliches thermisches Voltmeter für niedere Spannung wurde für Sekundärbatterien gebaut, um damit die elektromotorische Kraft einer jeden einzelnen Zelle untersuchen zu können. Es sei noch besonders darauf hingewiesen, dass bei den Instrumenten, bei welchen die Erwärmung eines Drahtes oder Streifens ausschlaggebend ist, jede Luftströmung in der den Draht einsehließenden Bohre oder dem Gehäuse zu vermeiden ist. Bei dem Cardew-Voltmeter ist es empfehlenswert, das Instrument so anzuordnen, dass die Bohre horizontal liegt. Dadurch sind die veränderlichen abkühlenden Wirkungen der Luftströme bis zu einem gewissen Grade vermieden. Benützt man ein Cardew-Voltmeter mit vertikaler Bohre, so bemerkt man kleine Auf- und Abwärtsbewegungen der Nadel, selbst wenn der Strom ganz konstant ist. Dieselben können es nach Umständen unmöglich machen, Spannungen von weniger als 1 Volt überhaupt genau abzulesen. Wir müssen jetzt zur Betrachtung der Instrumente übergehen, welche das Messen der Spannung von Wechselströmen infolge der elektrostatischen Anziehung gestatten. Solche elektrostatische Instrumente haben für viele Zwecke sehr große Vorteile, von welchen der bemerkenswerteste der ist, daß sie keine Energie konsumieren und deshalb unbeschränkte Dauer ohne Kosten an den Stromkreis angeschlossen bleiben können. Das erste, das ich beschreiben will ist Lord Kelvin’s elektrostatisches Voltmeter für hohe Spannungen. Es besteht aus vier quadrantenförmigen, paarweise übereinanderstehenden Platten, welche mit einer Klemme des Instrumentes verbunden sind. Zwischen diesen Platten, aber isoliert von ihnen, ist eine bisquitförmige Aluminiumnadel angebracht, welche auf einer sehr feinen Spitze schwingt. Die Nadel ist mit der anderen Klemme des Instrumentes verbunden. Letzteres bildet somit eigentlich einen Kondensator, dessen eine Platte fest und die andere beweglich ist. Besteht zwischen den Klemmen des Voltmeters eino Spannunssdifferenz von 1000 bis 5000 Volt, so wird die bewegliche Platte zwischen die festen Platten hineingezogen. Dieser Bewegung wirken Gewichte entgegen, welche unten an der Nadel hängen. Die Kraft, mit welcher die Nadel zwischen die Platten gezogen wird, ist dem Quadrate der Potentialdifferenz zwischen Nadel und Platten proportional. Am Ende der Aluminiumnadel ist ein langer Zeiger befestigt, welcher über eine Teilung spielt, und das Instrument wird so geaicht, daß direkt Volt abzulesen sind. Weil die Anziehung zwischen Nadel und Platten von dem Quadrate der Poten tialdifferenz abhängt, ist sie von dem Zeichen unabhängig; deshalb arbeitet das Instrument mit Gleich- und Wechselstromspannungen gleich gut; im letzteren Falle giebt es uns die Quadratwurzel aus dem mittleren Quadrate der Potential differenz zwischen den Klemmen des Instrumentes. Ein anderes, ebenfalls von Lord Kelvin erfundenes, jedoch für die Messung niedrigerer Spannungen bestimmtes Instrument ist das vielzellige elektrostatische Voltmeter. Bei demselben ist eine Beihe quadrantenförmiger Platten übereinander angebracht, wodurch die „Zellen“ entstehen. Ferner ist eine Beihe von bisquit- förmigen Nadeln vorhanden, welche alle auf einer gemeinsamen, an einem Platinsilberdrahte hängenden Achse befestigt sind. Ein mit der Achse festver bundener Zeiger bewegt sich über einer geteilten Skala und das Instrument, das von 40 Volt aufwärts benutzt werden kann, giebt uns ebenfalls die Quadrat wurzel aus dem mittleren Quadrate der Potentialdifferenz zwischen den Zellen und dem Nadelsystem. Bei diesen Instrumenten kann ein allerdings unbedeutender Irrtum beim Ablesen dadurch unterlaufen, dass an den Kontaktstellen verschiedener Metalle eine kleine elektromotorische Kraft vorhanden ist. Sind die Zellen aus Messing und die Nadel aus Aluminium hergestellt, so besteht eine kleine Kontaktpotential differenz, welche von diesen verschiedenen Metallen herrührt und welche etwas weniger als ein halbes Volt betragen kann. Dementsprechend wird man finden, daß es bei dem Ablesen einer Spannung, sagen wir von 100 Volt, an einem solchen Instrumente darauf ankommt, ob die Zellen positiv oder negativ sind, und die kleine Correktur der Ablesung richtet sich darnach, wie das Instrument beim Aic.hen verbunden war. Lord Kelvin hat auch noch ähnliche Instrumente zur Messung höherer Potentialdifferenzen angegeben. In demselben wird der elektrostatischen An ziehung zweier Metallplatten durch die Schwerkraft eines Gewichtes das Gleich gewicht gehalten. Die eine der Platten ist feststehend und die andere beweglich und an einem Wagebalken aufgehängt, beide von einander isoliert. Die Bewegung einer Nadel über eine Teilung giebt die Potentialdifferenz zwischen den Platten in Volt an. Auf ähnlichem Prinzipe beruhende Instumente wie die genannten wurden sowohl von Prof. Ayrton als Swinburne angegeben. In beiden ist eine feststehende Platte und eine davon isolierte bewegliche Platte, die den Zeiger trägt, vorhanden. Infolge der elektrostatischen Anziehung zwischen den Platten bewegt sich der Zeiger über eine geteilte Skala. Lord Kelvin hat auch eine Form eines vielzelligen Voltmeters angegeben, welche sich besonders für Zentralstationen eignet, da es eine vertikale Skala hat; es ist zum Anbringen am Schaltbrett bestimmt. Ich möchte jetzt den Vorzug der Verwendung elektrostatischer Instrumente auseinandersetzen, auf welchen ich schon vorhin hingewiesen habe. Nehmen wir zum Beispiel an, ein thermisches Voltmeter absorbiere 30 Watt und sei jahraus jahrein in dem Dynamo-Baume einer Zentralstation an den Stromkreis angeschlossen. Das Jahr zu rund 8000 Stunden gerechnet ergiebt einen Gesamt energieverlust von 240 Kilowatt-Stunden per Jahr. Schlagen wir die Kilowatt- Stunde auf 1 Penny = 8 */ 2 ^ an, so ist klar, daß die Benützung des Instrumentes 240 Pence oder 1 Lst. = 20.4 M per Jahr kostet. Beim Ablesen von Wechsel- strom-Spannnngen über 100 Volt muß man zwischen die Stromleitung und das Voltmeter einen Transformator einschalten, um die Spannung zu reduzieren. Dieser Transformator konsumiert ebenfalls Energie, und wenn diese auch nicht mehr ist, als die von dem Voltmeter verbrauchte, so beläuft sich doch die im Laufe des Jahres verlorene Energie auf 1 Lst. Wir ersehen daraus, dass ein elektrostatisches Instrument, welches keine Energie zerstreut, bezüglich der Kosten der Benützung der elektrothermischen oder elektromagnetischen Typen weit überlegen ist; wir dürfen daher für ein elektrostatisches Instrument ein gut Teil mehr anlegen als für ein anderes, denn wir ersparen damit jede Auslage für die Messungen in der Station. An genommen, unser 1 Lst. rentiere sich zu 10°/ 0 , so dürfen wir für ein elektro statisches Instrument 10 Lst. mehr ausgeben als für ein anderes, das uns nur