Das Messen Mit Elektrischen Geräten: Grundlagen Und Anwendungen

ISBN-13: 9783642927874 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 640 str.

H. Neumann

Spis treści

A. Die Theorie elektrischer Meßgeräte und Verfahren.- I. Maßeinheiten und Meßnormalien.- 1. Maßgleichungen.- 2. Die Maßsysteme der Mechanik.- 3. Die elektrische Ladung und das elektromagnetische Feld.- 4. Das Vierersystem der elektrischen Maßeinheiten.- 5. Das Gesetz betr. der elektrischen Maßeinheiten und das Maß- und Gewichts-Gesetz.- 6. Das absolute Ohm.- 7. Die Zusammenhänge mechanischer und elektrischer Größen im Vierersystem.- 8. Die Darstellung der gesetzlichen Maßeinheiten.- II. Die rechnerische Behandlung von Meßergebnissen.- 1. Praktisches Rechnen mit Zahlen.- 2. Meßreihen und zusammengesetzte Messungen.- 3. Fehler, Korrektion und Toleranz.- 4. Die Gaußsche Normalverteilung zufälliger Fehler.- 5. Fehlerfortpflanzung.- 6. Fehlerausgleich und Interpolation.- 7. Behandlung der Meßergebnisse im Protokoll.- III. Untersuchungen an Galvanometernund Messungen mit Drehspulgeräten.- 1. Aufbau des Drehspulmeßwerkes.- 2. Eigenschaften des Drehspulmeßwerkes.- 3. Das statische Gleichgewicht.- 4. Die Bewegungsgleichung des dynamischen Verhaltens.- 5. Die optimale Dämpfung.- 6. Das ballistische Galvanometer.- a) Theorie der Beschleunigung des ballistischen Galvanometers S. 108 —b) Theorie des Ausschwingvorganges S.109.- 7. Das Kriechgalvanometer.- 8. Übungen am Drehspulgalvanometer.- IV. Messungen mit dem Präzisionskompensator für Gleichstrom.- 1. Anwendung.- 2. Kompensations-Grundschaltungen.- 3. Die Ausführung der Grundschaltungen bei Präzisionskompensatoren.- 4. Durchführung der Kompensations-Messung.- V. Die Messung des Gleichstromwiderstandes gestreckter Leiter mittels Brückenschaltungen.- 1. Die Brücke als Meß- und Verstärkerschaltung; Substitutionsverfahren.- 2. Die Wirkungsweise der Brückenschaltungen.- 3. Empfindlichkeit und Meßgenauigkeit.- 4. Die optimale Schaltungsempfindlichkeit.- 5. Die Anwendung der Brückenschaltung zum Zwecke der Widerstandsmessung.- VI. Die Messung von Ausbreitungswiderständen.- 1. Die Grundgesetze der räumlichen, stationären Strömung.- 2. Die Randbedingungen.- 3. Übergangs- und Ausbreitungswiderstände.- 4. Sonden zur Ausmessung von Potentialfeldern.- a) Sonden für magnetische Felder S. 165 — b) Sonden für elektrostatische Felder S. 168 — c) Sonden für Temperaturfelder S.169.- 5. Abbildung von Potentialfeldern auf das elektrische Strömungsfeld.- 6. Technologische Prüfverfahren zur Beurteilung von Isolierstoffen.- 7. Messung von Erdungswiderständen.- VII. Messung des Wechselstromwiderstandes mit der Brückenschaltung nach Wheatstone.- 1. Darstellung von Wechselstromgrößen.- 2. Der Wirkwiderstand bei Wechselstrom.- 3. Das Verhalten magnetischer und elektrischer Felder.- 4. Ersatzschaltungen.- 5. Die Wheatstonesche Brückenschaltung bei Betrieb mit Wechselstrom.- 6. Maßnahmen zur Beseitigung der Störeinflüsse.- a) Die Hilfsbrücke nach Wagner S. 206 — b) Das Substitutions-Verfahren S.207.- 7. Beispiele ausgeführter Brückenschaltungen.- a) Die Vierkapazitäten-Meßbrücke S. 209 — b) Wechselstrombrücken mit zwei Blindwiderständen und zwei Wirkwiderständen im Vergleichszweig S. 211 — c) Frequenzunabhängige Brücken mit Blindwiderständen verschiedener Art S. 216 — d) Frequenzabhängige Brücken S.219.- VIII. Untersuchungen an Übertragern für Meßzwecke (Meßwandler).- 1. Grundlegende Begriffe für Meßwandler.- 2. Die allgemeine Theorie des Transformators.- 3. Der ideale Übertrager als fehlerfreies Gerät zur Anpassung der Meßgröße.- 4. Der Einfluß des Magnetisierungsbedarfes als erste Abweichung von der idealen Konstruktion.- 5. Der Einfluß der Streuung als zweite Abweichung von der idealen Konstruktion.- 6. Der Einfluß der Verluste als dritte Abweichung von der idealen Konstruktion.- 7. Die Betriebsgleichungen des belasteten Übertragers.- a) Das Betriebsverhalten als Stromwandler S. 244 — b) Das Betriebsverhalten als Spannungswandler S.246.- 8. Das Ortskurven-Diagramm des Übertragers.- a) Konforme Abbildung S. 250 — b) Abbildung der Parallelen zur q-Achse S. 258 — c) Abbildung der Parallelen zur p-Achse S. 259 — d) Abbildung der Kreise um den Nullpunkt S. 260 — e) Abbildung der Geraden durch den Nullpunkt S.262.- 9. Die Krümmung der Magnetisierungs-Kennlinie als vierte Abweichung von der idealen Konstruktion.- 10. Das Frequenzverhalten des Eisenkernes. — Die komplexe Permeabilität.- 11. Kompensationsmaßnahmen zur Verbesserung des Fehlers.- 12. Summenschaltungen mit Wandlern.- 13. Der Einfluß der Meßschaltung.- 14. Die Prüfung der Wandler.- 15. Die Einrichtungen zur Richtigkeitsprüfung.- a) Der Vergleich mit Widerständen (Wandlerprüfeinrichtung nach Schering-Alberti) S. 294 — b) Der Vergleich mit Normalwandlern (Wandlerprüfeinrichtung nach Hohle) S.295.- IX. Die Messung von Wechselstrom-Betriebsgrößen bei Niederfrequenz.- 1. Quasistationäre Vorgänge.- 2. Der Effektivwert quasistationärer Größen.- 3. Der Mittelwert quasistationärer Größen.- 4. Faktoren zur Kennzeichnung der Kurvenform von Wechselströmen.- a) Scheitelfaktor S. 315 — b) Formfaktor S. 316 — c) Klirrfaktor und Grundschwingungsgehalt (Verzerrungsfaktor) S.316.- 5. Leistung bei quasistationären Betriebsgrößen.- 6. Darstellung der Leistung harmonischer Vorgänge mit Hilfe komplexer Zahlen.- 7. Direkt anzeigende Leistungsmeßgeräte als Mittelwertbildner des Leistungsproduktes.- 8. Hinweise für den praktischen Gebrauch von Leistungsmessern.- 9. Verfahren zur Leistungsmessung ohne Anwendung elektrodynamischer Meßwerke.- X. Messungen in Drehstromsystemen.- 1. Das allgemeine Mehrphasensystem.- 2. Das technische Drehstromsystem.- 3. Die Bedeutung des Schwerpunktes im Spannungsdreieck.- 4. Die symmetrischen Komponenten.- 5. Meßverfahren zur unmittelbaren Bestimmung der symmetrischen Komponenten.- a) Die Messung der Größen des Nullsystems S. 349 — b) Die Messung der symmetrischen Komponenten S.352.- 6. Geräte zur Symmetrieanzeige von Spannung und Leistung.- 7. Die Leistungsmessung im Drehstromsystem.- 8. Messungen im symmetrischen und symmetrisch belasteten Drehstromsystem.- XI. Die Messung beliebiger zeitveränderlicher Vorgänge.- 1. Anwendung oszillographischer Meßverfahren.- 2. Schreibende Meßgeräte für langsam veränderliche Betriebsgrößen.- 3. Mehrfach-Registriergeräte.- 4. Theorie der erzwungenen Bewegung am Beispiel des Schleifenschwingers.- 5. Der Lichtstrahl-Oszillograph.- a) Die Unterbringung der Meßwerke im Traggestell S. 390 — b) Registriervorrichtung S. 392 c) Beleuchtung und Erzeugung des Schreibfleckes S. 393 — d) Betrachtungseinrichtung S. 394 — e) Belichtung S. 395 — f) Stellwiderstände S. 395 — g) Getriebe und Hilfseinrichtung S. 396 — h) Lichtpunkt-Linienschreiber S.397.- 6. Der Kathodenstrahl-Oszillograph; Strahlerzeugung und -ablenkung.- a) Strahlerzeugung S. 401 — b) Intensitätssteuerung und Fokussierung S.403 — c) Ablenkung S.404 — d) Nachbeschleunigung S.405.- 7. Möglichkeiten zur Aufnahme rasch ablaufender Vorgänge.- XII. Untersuchungen an anzeigenden Meßinstrumenten.- 1. Aufbau und Klassifizierung von Meßgeräten.- 2. Genauigkeitsanforderungen und Toleranzen.- 3. Die Dämpfung.- 4. Beurteilung nach sonstigen Bau- und Betriebseigenschaften.- 5. Wirkungsweise gebräuchlicher Mellwerke.- a) Das Drehspulmeßwerk S.428 — b) Das Weicheisen-Meßwerk S.433 — c) Das elektrodynamische Meßwerk S. 434 — d) Das thermische Meßwerk S.436 — e) Das Induktionsmeßwerk S.438 — f) Das elektrostatische Meßwerk S. 439 — g) Das Vibrationsmeßwerk S.442.- 6. Systematische Fehler.- a) Temperatureinfluß S. 443 — b) Der Winkelfehler S. 447 — c) Der Induktionseinfluß S. 447 — d) Der Fremdfeldeinfluß S.451.- 7. Die Prüfung gemäß VDE 0410 „Regeln für elektrische Meßgeräte“.- XIII. Der Induktionszähler für Wechsel- und Drehstrom.- 1. Aufbau des Meßwerkes.- 2. Das Zustandekommen des Triebmomentes.- 3. Der Induktionszähler mit idealem Meßwerk.- 4. Die Sonderstellung des Zählers in der Meßtechnik.- 5. Die Diagramme der Triebkerne.- a) Das Diagramm des Spannungstriebkernes S. 464 — b) Das Diagramm des Stromtriebkernes S.466.- 6. Der Abgleich auf cos? und die hiermit zusammenhängenden Fehler.- 7. Der Einfluß der Bremsmomente der Triebkerne.- 8. Der Kleinlastfehler und seine Beseitigung.- a) Ungleiche Belastung des Flusses S.474 — b) Unsymmetrischer Aufbau des Eisenkernes S.474.- 9. Das Verhalten des Zählers bei schnellen Lastwechseln.- 10. Anzeigefehler durch Fremdeinflüsse.- a) Temperatureinfluß S. 479 — b) Fremdfeldeinfluß S.479.- 11. Weitere Einflüsse der Betriebsgrößen.- a) Frequenzeinfluß S. 480 — b) Eigenerwärmung S. 480 — c) Gegenseitige Beeinflussung der Triebkerne S.480.- 12. Mehrsystemige Zähler und Zähler für Blindverbrauch.- a) Mehrphasen-Wirkverbrauchzähler S.480 — b) Blindverbrauchszähler S.483.- XIV. Behandlung zeitlicher und räumlicher Probleme mittels Differentialgleichungen.- 1. Die lineare Differentialgleichung zweiter Ordnung mit konstanten Koeffizienten (Schwingungsgleichung).- 2. Die Berechnung räumlich zylindersymmetrischer Vorgänge mittels der BEssELschen Differentialgleichung (Stromverdrängung).- B. Ausgewählte Beispiele aus der Praxis.- Einführung.- Aufgabe I-01: Vergleich von Normalelementen nach dem Substitutionsverfahren.- Aufgabe I-02: Ermittlung der Temperaturabhängigkeit eines Normalwiderstandes aus Manganin 514 Aufgabe II-01: Kontrolle eines Kollektivs gleichartiger Prüfgegenstände.- Aufgabe II-02: Abhängigkeit der Leerlaufverluste in einem Transformator-Eisenkern von der Frequenz.- Aufgabe II-03: Bestimmung der Kennwerte eines Heißleiter-Widerstandes.- Aufgabe III-01: Ermittlung der Eigenschaften eines Hängeband-Galvanometers.- Aufgabe III-02: Ermittlung der magnetischen Kennlinie eines Ringbandkernes mittels eines FluBmessers.- Aufgabe IV-01: Richtigkeitsprüfung eines Weicheisen-Präzisionsstrommessers am Kaskadenkompensator.- Aufgabe IV-02: Präzisionsvergleich der Anzeige eines Leistungsmessers Kl. 0,1 am Gleichlastpunkt mit einer am Gleichstromkompensator gemessenen Leistung.- Aufgabe V-01: Bestimmung der Empfindlichkeit einer Brückenschaltung nach Wheatstone mit Bezugsspannungsteiler konstanten Widerstandes.- Aufgabe V-02: Bestimmung eines Gleichstromwiderstandes im Bereich 100 bis 10000 Ohm aus mehreren Messungen durch Vergleich mit einem Präzisions-Dekadenwiderstand.- Aufgabe V-03: Messungen der statischen und dynamischen Beanspruchung in Bauteilen einer DruckguBmaschine mit Hilfe von Widerstands-Dehnungsgebern.- Aufgabe VI-01: Bestimmung eines ebenen Potentialfeldes mittels Sondenmessung im Modell.- Aufgabe VIII-01: Untersuchung einer Summenschaltung mit Stromwandlern.- Aufgabe IX-01: Messung der Kurvenform, des Effektivwertes und der Grundwelle eines stark verzerrten Wechselstromes mit dem AEG-Vektormesser.- Aufgabe X-01: Leistungsmessung in Drehstromsystemen in einer Prüfschaltung mit beliebig einstellbaren Strömen und Spannungen.- Aufgabe XI-01: Aufnahme und Auswertung quasistationärer Vorgänge mittels des Lichtstrahl-Oszillographen.- Aufgabe XIII-01: Bestimmung der Fehlerkurve an Wirkverbrauchszählern für Wechselstrom.- Namen. und Sachverzeichnis.