Table Of ContentElektrische Meßgeräte
Elektrische Meßgeräte
und Meßverfahren
Von
Dr .-lng. P. ~I. P flier
Nürnberg
Mit 241 Abbildungen im Text
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
1951
Alle Rechte,
insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten.
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1951
Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag in Berlin, Göttingen and Heidelberg 1951
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1951
ISBN 978-3-662-23780-9 ISBN 978-3-662-25883-5 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-25883-5
Vorwort.
Wenn ich es wage, den v.:>rhandenen Büchern über elektrische Meß
technik ein neues hinzuzufügen, geschieht es nicht in dem überheblichen
Glauben, etwas besser zu wissen oder ausdrücken zu können als meine
Vorgänger, vielmehr aus dem Wunsche, die elektrischen Meßgeräte und
Maßverfahreneinmal voneinem anderen Gesichtspunkt aus darzustellen.
Die bekannten Werke wenden sich in erster Linie an die wenigen hundert
Hersteller von Meßgeräten und Meßspezialisten, während dies neue
Buch den vielen Tausenden Studenten und Kollegen gewidmet ist, die
gelegentlich elektrische Messungen ausführen müssen und sich über die
Eigenschaften und Schaltungen der elektrischen Meßinstrumente so
weit unterrichten wollen, wie es für ihre Zwecke notwendig ist. Dem
entsprechend habe ich Theorie und Wirkungsweise der verschiedenen
Meßwerke nur so weit behandelt, wie es zum Verständnis ihrer Eigen
schaften notwendig ist, dagegen diesen Eigenschaften, dem Anwendungs
gebiet und den Meßschaltungen einen weiten Raum zugewiesen. Ferner
habe ich die übliche Unterteilung in Meßgeräte und Maßverfahren auf
gegeben und unmittelbar anschließend an die Besprechung eines Maß
prinzips die Ausführungsformen des betreffenden Instruments und sein
Anwendungsgebiet behandelt; dabei habe ich mich bemüht, Allgemein
gültiges und Bleibendes in den Vordergrund zu rücken, zeitgebundene
und besondere Ausführungen dagegen nur am Rande zu erwähnen, um
den gebotenen Stoff der Gefahr raschen Veraltens zu entrücken.
Die Abbildungen ausgeführter Geräte stammen von den bekannten
deutschen Meßinstrumenten-Werken AEG, Heiligenstadt, Paul Gossen,
Erlangen, Hartmann & Braun, Frankfurt a. M., Metrawatt, Nürnbetg,
Richard Schroeder, Aachen, Siemens & Halske, Berlin und Karlsruhe,
Stotz, Mannheim, denen ich hiermit meinen verbindlichsten Dank für
ihr liebenswürdiges Entgegenkommen ausspreche.
Nürnberg, August 1950
P. M. Pßier
Inhaltsverzeichnis.
Erster Abschnitt.
Allgemeines.
Seite
I. Aufgabe der Meßtechnik ... 1
TI. Vorgang des Messens . . . . . . . 1
ITI. Die Genauigkeit der ·Einheiten .. 1
IV. Definitionen ........... . 2
V. Die allgemeinen Eigenschaften der elektrischen Meßgeräte 3
I. Einstellvorgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
a) Instrumente mit mechanischer oder magnetischer Richtkraft
S. 3. - b) Instrumente ohne Richtkraft S. 4. - c) Das Einstell
moment S.4.
2. Systemgewicht und Gütezahl . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3. Schwingungseigenschaften des beweglichen Organs . . . . . . 8
a) Eigenfrequenz S. 8. - b) DämpfungS. 9. - c) Beruhigungs
zeit S. 10. - d) Auflösungsvermögen S.ll.
4. Genauigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
a) Anzeigefehler S. 12.-b) Systematische Fehler S.l3.-c) Um
welteinflüsse S. 14. - d} Streuung und mittlerer Fehler S. 15.
5. Zusammenhang zwischen Anzeigegenauigkeit und Eigenfrequenz 17
6. Empfindlichkeit . . . . . . . . . . . . . . 18
7. Eigenverbrauch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
8. Überlastbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
9. Überlastungsschutzeinrichtungen für Meßgeräte . . . . . . . . 20
a) Schutz für Strommesser S. 20. - b) Schutz für Spannungs·
messer S. 21.
VI. Die Regeln für Meßgeräte ............ . 21
VII. Auswahl der Meßgeräte . . . . . . . . . . . . . . 22
VIII. Aufstell'ung der Meßgeräte ........... . 22
IX. ·Der Einfluß der Toleranzen auf das Meßergebnis 22
1. Multiplikation . 22
2. Division 23
3. Addition . . . 23
4. Subtraktion . . 23
X. Verwendete Symbole und Schaltzeichen 23
Zweiter Abschnitt.
Meßgeräte.
I. Drehspulinstrumente 26
1. Prinzip . . . . . . . . . . . . . 26
2. Berechnung . . . . . . . . . . . 26
a) Drehmomentberechnung S. 26. - b) Dämpfung der frei ge
wickelten Drehspule S. 27.-c) Federberechnung S. 28.-d) Ma
gnetberechnung S. 29.
Inhaltsverzeichnis. VII
Seite
3. Eigenschaften des Drehspulmeßwerkes . . . . . . . . . . . . 31
a) Skalenverlauf S. 31.-b) EigenverbrauchS. 31.-c) Überlast
barkeit S. 31. - d) Dämpfung S. 31. - e) Genauigkeit S. 31. -
f) Temperatureinfluß S. 32. - g) Fremdfeldeinfluß S. 32.
4. Ausführungsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
a) Galvanometer S. 32. - b) Präzisionsinstrumente S. 37. -
c) Schalttafelinstrumente S. 39.-d) Tragbare Betriebsmeßgeräte
S. 40. - e) Tintenschreiber S. 40. - f) Fallbügelschreiber S. 41.
5. Anwendungsgebiet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
a) Strommessung mit Nebenwiderstand S. 42. - b) Spannungs
messung S. 43. - c) Leistungsmessung S. 46. - d) Widerstands
messung mit Strom-und Spannungsmessern S. 4 7. - e) Kapazitäts
messung mit dem ballistischen Galvanometer S. 54. - f) Messen
von Induktivitäten S. 54.
II. Drehspulinstrument mit Trockengleichrichter 56
1. Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2. Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
a) Skalenverlauf S. 57.-b) EigenverbrauchS. 57.-c) Überlast
barkeit S. 58. - d) Dämpfung S. 58. - e) Genauigkeit S. 58. -
f) Temperatureinfluß S. 58. - g) Frequenzeinfluß S. 58. -
h) Kurvenformeinfluß S. 58.
3. Ausführungsformen . . . . . . . . . . . . 59
4. Anwendungsgebiet . . . . . . . . . . . . . 59
III. Drehspulinstrument mit Thermoumformer 60
1. Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2. Ausführung der Thermoumformer . . . . . . 60
3. Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 61
a) Skalenverlauf So 61.-b) Eigenverbrauch S. 61.-c) Überlast
barkeit S. 61. - d) Dämpfung S. 61. - e) Genauigkeit S. 61.
- f) Temperatureinfluß S. 61. - g) Frequenzeinfluß S. 62. -
h) Der Gleichstromfehler S. 62.
4. Ausführungsformen 63
5. Anwendungsgebiet . . . 63
IV. Kreuzspulinstrumente 0 63
1. Prinzip . 0 . 63
20 Berechnung 0 0 . 0 0 . 64
3. Eigenschaften . 0 0 . 0 0 65
a) Skalenverlauf S. 65. - b) Eigenverbrauch S. 65. - c) Über
lastbarkeit S. 65. - d) Dämpfung So 65. - e) Genauigkeit S. 65.
- f) Temperatureinfluß S. 65. - g) Fremdfeldeinfluß S. 65. -
h) Spannungseinfluß S. 65.
4o Ausführungsformen 0 0 . . . . . . . 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 65
a) BRUGER-Kreuzspulsystem S. 65. - b) Brückenkreuzspul
meßwerk S. 66. - c) Kreuzfeldmeßwerk S. 660
5. Anwendungsgebiet . . 0 . . 0 0 . . 0 . 0 0 0 . 0 0 . . . 0 67
a) ·W iderstandsmessung mit Quotientenmesser in Reihenschaltung
S. 67.-b)·Widerstandsmessung mit Quotientenmesser in Parallel
schaltungS. 67. - c) Widerstandsmessung mit dem BRUGER-Kreuz
spulinstrument in Reihen-, Parallel- und Potentiometerschaltung
S. 67. - d) Widerstandsmessung mit dem T-Spulinstrument in
Brückenschaltung S. 68.
VIII Inhaltsverzeichnis.
Seite
V. Eisengeschlossenes elektrodynamisches Meßwerk 70
I. Prinzip . . . 70
2. Berechnung . . . . . 70
3. Eigenschaften . . . . . . . 71
a) Skalenverlauf S. 71. - b) Eigenverbrauch S. 71. - c) Über.
lastbarkeit S. 71. - d) Dämpfung S. 72. - e) Genauigkeit S. 72.
- f) Temperatureinfluß S. 72. - g) Fremdfeldeinfluß S. 72. -
h) Frequenzeinfluß S. 72.
4. Ausführungsformen . . . . . . . . . . . . . . . 72
5. Anwendungsgebiet . . . . . . . . . . . . . . . . 73
a) Wechselstromleistungsmesser S. 73. b) Leistungsmessung
bei Dreileiterdrehstrom gleicher Belastung S. 74. - c) Leistungs
messung bei Dreileiterdrehstrom beliebiger Belastung S. 76. -
d) Leistungsmessung bei Vierleiterdrehstrom beliebiger Belastung
S. 77. - Blindleistung&messung. bei Dreileiterdrehstrom gleicher
BelastungS. 77.-f) Blindleistungsmessung bei Dreileiterdrehstrom
beliebiger Belastung S. 78. - g) Blindleistungsmessung bei Vier
leiterdrehstrom beliebiger Belastung S. 79. - h) Blindleistungs
messung bei Wechselstrom und bei Drehstrom mit unsymme
trischem Spannungsdreieck S. 80. - i) Scheinleistungsmessung
bei Wechselstrom S. 80. - k) Scheinleistungsmessung bei Dreh
strom beliebiger Belastung S. 80. - 1) Bestimmung des Leistungs
faktors S. 81.
VI. Eisengeschlossenes· elektrodynamisches Doppelspulmeß-
werk . . . . 84
I. Prinzip . . . 84
2. Berechnung . 84
3. Eigenschaften 85
4. Ausführungsformen 85
5. Anwendungsgebiet . 85
a) Wechselstrombrücke S. 85. - b) Zeigerfrequenzmesser S. 86.
VII. Eisengeschlossenes elektrodynamisches Kreuzspulmeß-
werk . . . . 87
I. Prinzip . . . 87
2. Berechnung . 87
3. Eigenschaften 88
4. Ausführungsformen 88
5. Anwendungsgebiet . 88
VIII. Das Taumelspul-Meßwerk. 88
I. Prinzip . . . . . 88
2. Berechnung . . . . . . . . 89
3. Anwendungsgebiet . . . . . 89
IX. Eisenloses elektrodynamisches Meßwerk 89
I. Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
2. Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . 90
3. Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
a) Skalenverlauf S. 91.-b) EigenverbrauchS. 91.-c) u. d) Über
lastbarkeit und DämpfungS. 91.-e) GenauigkeitS. 92.-f) Tem
peratureinfluß S. 92. - g) Fremdfeldeinfluß S. 92. - h) Frequenz
einfluß S. 92.
4. Ausführungsformen und Anwendungsgebiet . . . . . . . . . • 93
Inhaltsverzeichnis. IX
Seite
X. Weicheisenmeßwerk . . . . . . . . . . . . . 93
1. Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
a) Flachspultyp S. 94. - b) Rundspultyp S. 95.
2. Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3. Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
a) Skalenverlauf S. 96. - b) Eigenverbrauch S. 96. - c) Über
lastbarkeit S. 97. - d) Dämpfung S. 97. - e) GenauigkeitS. 97.
- f) Temperatureinfluß S. 98. - g) Fremdfeldeinfluß S. 99. -
h) Frequenzeinfluß S. 99.
4. Ausführungsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
a) Präzisionsinstrumente S. 100. - b) Schalttafelinstrumente
S. 100. - c) Tragbare Betriebsmeßgeräte S. 100.
5. Anwendungsgebiet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
a) Strommessung S. 102. - b) Spannungsmessung mit Wandler
s. 105.
XI. Weicheisenquotientenmesser . . . 110
1. Kreuzfeld-Dreheisenquotientenmesser . 110
2. Ringeisenquotientenmesser . . . . . 110
3. Dreheisen-Drehfeldinstrumente 112
a) Instrumente mit gegenläufigen Drehfeldern S. 112.-b) Instru
mente mit erregtem Rotor S. 113.
XII. Drehmagnetmeßwerk 114
I. Prinzip . . . 114
2. Berechnung . . . . . 115
3. Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . 116
a) Skalenverlauf S. 116.-b) EigenverbrauchS. 117.-c) Über
lastbarkeit S. 117. - d) Dämpfung S. 117. - e) Genauigkeit
S. 117. - f) Temperatureinfluß S. 117. - g) Fremdfeldeinfluß
s.
117.
4. Ausführungsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
a) Laboratoriumsinstrumente S. 117. - b) Schalttafelinstrumente
S. 118. - c) Vibrationsgalvanometer S. 119.
5. Schaltungen . . . . . . . . . . ll9
XIII. Drehmagnet-Quotientenmesser 119
I. Prinzip . . . . . . . . . . . . 119
2. Eigenschaften . . . . . . . . . 120
3. Anwendungsgebiet und Schaltungen 120
XIV. Induktionsmeßwerk 121
I. Prinzip . . . 121
2. Berechnung . . . . 122
3. Eigenschaften . . . . 123
a) Skalenverlauf S. 123. - b) EigenverbrauchS. 123. - c) Über
lastbarkeit S. 123. - d) Dämpfung S. 123. - e) Genauigkeit
S. 123. - f) Temperatureinfluß S. 124. - g) Fremdfeldeinfluß
S. 124. - h) Frequenzeinfluß S. 124.
4. Ausführungsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5. Anwendung und Schaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . 125
a) Schalttafel, Strom-, Spannungs- und Leistungsmesser S. 125.
- b) Drehfeldzeiger S. 125.
XV. FERR..Utis-Quotientenmesser ................ 126
X Inhaltsverzeichnis.
Seite
XVI. Hitzdrahtmeßwerk 126
1. Prinzip . . . . . . . -126
2. Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
a) Skalenverlauf S. 127.-b) EigenverbrauchS. 127. - c) Über
lastbarkeit S. 128. - d) Dämpfung S. 128. - e) Genauigkeit
S. 128. - f) Temperatureinfluß S. 128. - g) Fremdfeldeinfluß
S. 129. - h) Frequenzeinfluß S. 129.
3. Ausführungsformen 129
4. Anwendungsgebiet 130
XVII. Bimetallmeßwerk 130
I. Prinzip . . . . . 130
2. Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
a) Skalenverlauf S. 131.-b) EigenverbrauchS. 131.-c) Über
lastungsfähigkeit S. 131. - d) Dämpfung S. 131. - e) Genauigkeit
S. 131. - f) Temperatureinfluß S. 131. - g) Fremdfeldeinfluß
S. 131. - h) Frequenzeinfluß S. 132.
3. Ausführungsformen 132
4. Anwendungsgebiet . . . . . 132
5. Schaltung . . . . . . . . • 132
XVIII. Elektrostatisches Meßwerk 132
1. Prinzip . . . . . . . . . . 132
2. Berechnung . . . . . . . . 132
3. Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
a) Skalenverlauf S. 133. - b) EigenverbrauchS. 133. - c) Über
lastbarkeit S. 133. - d) Dämpfung S. 133. - e) Genauigkeit
S. 133. - f) Temperatureinfluß S. 134. - g) Fremdfeldeinfluß
S. 134. - h) Frequenzeinfluß S. 134.
4. Ausführungsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
a) Quadranten-Elektrometer S. 134. - b) Stromwaage S. 136.
5. Anwendungsgebiet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
a) Strommessung S. 138. - b) Widerstandsll).essung S. 139. -
c) Kapazitätsmessung S. 140. - d) Messung von lnduktivitäten
mit Differenzelektrometer S. 141.-e) Messen der Isolation einer
Zweileiteranlage im Betrieb S. 141. - f) Zeitmessung mit dem
elektrostatischen Spannungsmesser S. 142. g) Leistungs
messung S. 143.
XIX. Zungenresonanz-Meßwerk . 143
A. Zungenfrequenzmesser 143
1. Prinzip . . . . . 143
2. Berechnung 143
3. Ausführungsformen 144
4. Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . 145
a) Eigenverbrauch S. 145. - b) Überlastbarkeit S. 145. -
c) DämpfungS. 145. - d) GenauigkeitS. 146.-e) Temperatur
einfluß S. 146. - f) Fremdfeldeinfluß S. 146.
5. Anwendungsgebiet und Schaltung 146
B. Schwingstabmeßwerk von PoLECK 146
XX. Hysteresismeßwerk 147
1. Prinzip . . 147
2. Berechnung . . . . 147
