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Vorrichtung zur Bestimmung des Widerstandes stabförmiger Leiter.
Stabförmige Leiter von verhältnismässig grossem Querschnitt, deren Widerstand gemessen werden soll, pflegt man in besonderen Einspannvorrichtungen zu befestigen, die meist aus zwei Paaren von Klemmvorrichtungen bestehen. Zwei von ihnen werden zur Stromzuführung, die beiden andern zwischen ihnen liegenden zur Spannungsabnahme benutzt. Handelt es sich um laufende Messungen von Widerständen in einem Fabriksbetriebe, die rasch ausgeführt werden müssen, z. B. bei der Prüfung von Stahl oder Eisen in Stahlgiessereien, so sind derartige Vorbereitungen zur Widerstandsmessung als zu zeitraubend nicht erwünscht.
Gemäss der Erfindung wird eine stets gebrauchsfertige und leicht zu handhabende Vorrichtung zum raschen Versehen der zu messenden Stäbe mit Anschlüssen für Stromzuleitung und Spannungsabnahme ohne Verwendung verwickelter Einspannvorrichtungen dadurch geschaffen, dass je zwei Isolierkörper mit je zwei zweckmässig winkelförmig ausgebildeten Schneiden von entgegengesetzten Seiten her gegen den zu untersuchenden Stab gedrückt werden, wobei das eine Schneidenpaar zwischen dem andern liegt und eine oder beide als Stromzuleitungs-oder Spannungsklemmen dienen.
Die Handhabung einer derartigen Vorrichtung ist ausserordentlich einfach. Man braucht den Stab nur in die Schneidewinkel des einen Sehneidenpaares einzulegen und setzt dann von der andern Seite her das andere Schneidenpaar auf. Dabei kann der obere Isolierkörper, wenn die Messung rasch erfolgen soll, einfach mit der Hand aufgepresst werden. Es können aber auch die beiden Isolierkörper auf einer Grundplatte angeordnet sein, wobei der eine fest und der andere gegen ihn mittels eines Schraubengewindes verschiebbar ist.
In der Zeichnung ist zunächst ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Fig. 1 schematisch dargestellt, Fig. 2 ist das zugehörige Schaltungssehema, das die Anwendungsweise der neuen Vorrichtung bei einer Widerstandsmessung veranschaulicht.
Die Vorrichtung zum Festhalten des stabförmigen Leiters s, die gleichzeitig die Anschlüsse für die Stromzuführung und die Klemmen zur Spannungsabnahme enthält, besteht aus zwei ähnlichen Teilen,
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zwei Schneiden s1, s2 angeordnet sind. Die Schneiden bestehen aus bestem gehärteten Stahl, damit sie bei starkem Anpressen an den zu untersuchenden Stab s oder beim Hineindrücken in seine Oberfläche, auch wenn dieser selbst aus Eisen oder Stahl besteht, nicht beschädigt oder stumpf werden. Ihre Form ist die eines einspringenden Winkels, damit der hineingedrückte Stab nicht nach der Seite ausweichen kann und möglichst von beiden Seiten her umfasst wird.
In ähnlicher Weise ist ein zweiter Isolierkörper i2 mit den Schneiden S3, sot hergestellt, nur mit dem Unterschied, dass er eine geringere Länge besitzt, so dass die beiden Schneiden dichter zusammenliegen. Ausserdem ist noch die Entfernung der Schneiden su, su einstellbar, u. zw. mittels einer Mikrometerschraube m, die zweckmässig auf ihrem Umfange eine mit einem ruhenden Zeiger z zusammenarbeitende Teilung nach dem Gewicht des jeweilig zu untersuchenden Eisen-
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Mit der beschriebenen Vorrichtung kann der Widerstand des zu untersuchenden Stabes 8 in der Weise gemessen werden, dass ein Strom J aus der Stromquelle q, dessen Stärke mittels des Stromzeigers a gemessen und mittels eines Regelwiderstandes r auf bestimmte Beträge eingestellt werden kann, über die Schneiden si, si des unteren Isolierkörpers il und den Stab s geleitet wird. An die beiden andern Schneiden 83, 84 wird der Spannungszeiger v angeschlossen.
Bei der Prüfung von Metallen, z. B. Eisen oder Stahlproben, hat man nicht den von den Abmessungen der Probe abhängigen Gesamtwiderstand, sondern den spezifischen Widerstand zu bestimmen. Man müsste daher an sich nach der Feststellung des Widerstandes einer Probe eine Umrechnung vornehmen, um den spezifischen Widerstand zu erhalten. Dies soll dadurch vermieden werden, dass die zur Abnahme der Messspannung dienenden Schneiden s3, s4, je nach dem Gewicht der zu untersuchenden Stäbe, in verschiedenem Abstand voneinander eingestellt werden. Das geschieht mittels der in Gewichtseinheiten eingeteilten Mikrometerschraube m. Hiebei ist die Voraussetzung, dass die Proben stets auf eine gewisse Länge L zugeschnitten werden.
Bezeichnet man nun mit L'den Abstand der beiden zur Spannungsabnahme dienenden Schneiden s" s, mit Q den Querschnitt der Probe und mit W den gemessenen Widerstand, so ist der gesuchte spezifische
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aufweist, wobei sie zylindrisch oder prismatisch geformt sein kann, aus dem Gewicht der Probe feststellen, wenn diese stets eine bestimmte Länge L besitzt.
Es ist nämlich, wenn ï das spezifische Gewicht, G das
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gegeben durch den Ausdruck
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Hierin ist der erste Faktor bei Untersuchung eines und desselben Stoffes eine Konstante, der zweite Faktor muss durch Wählen eines entsprechenden Abstandes LI bei gemessenem G ebenfalls gleich einer Konstante gemacht werden, damit der gesuchte Wert # unmittelbar an einem Widerstandsmesser oder dem Spannungszeiger v und dann bei konstantem Messstrom ohne Umrechnung abgelesen werden kann.
Die hiedurch geforderte Beziehung zwischen dem Gewicht G der Probe und dem Abstand L'der Spannungsabnahmeschneiden gg, s wird dadurch selbsttätig eingehalten, dass man die den Abstand dieser Schneiden beeinflussende Vorrichtung, also die Mikrometerschraube m, nicht in Abständen der Schneide, sondern nach Gewichtseinheiten eicht.
Die Untersuchung einer Eisen-oder Stahlprobe bei Verwendung einer Schaltung nach Fig. 2 geht demnach in folgender Weise vor sich : Man bestimmt zunächst das Gewicht G der vorher auf die Länge L zugeschnittenen Probe, stellt den Abstand der Schneiden 8a, 84 nach dem festgestellten Gewicht ein, legt den Stab s in die Stromzuleitungssehneiden Si, s2 und drückt von der Gegenseite her den Isolierkörper i2 mit den Spannungsabnahmeschneiden 8a, 84 fest hinein. Dann wird ein Strom von bestimmter Stärke, z. B. 10 Ampere, durch Einregeln mittels des Widerstandes r, durch den zu untersuchenden Stab hindurch geleitet. Man liest dann an dem Spannungszeiger v unmittelbar den gesuchten spezifischen Widerstand o ab.
Man kann, statt den Widerstand durch Messung von Strom und Spannungen zu bestimmen, auch einen Widerstandsmesser, beispielsweise ein Ereuzspulmessgerät gemäss der Sehaltungsanordnung nach Fig. 3 verwenden. Dann sind die beiden äusseren Schneiden Sj, s nur Stützen für die Probe s und die beiden inneren Schneiden su, su bilden die Zuführungsklemmen. Die von der Stromquelle q gespeisten Kreuzspulen k1, k2 sind derart geschaltet, dass die Probelänge L' des Stabes s in Reihe mit der Spule kl, ein Widerstand w in Reihe mit der andern Spule k2 liegen. Es erübrigt sich dann eine besondere Einstellung der Stromstärke auf einen bestimmten Wert.
Das Kreuzspulmessgerät gibt unabhängig von der Spannung der Stromquelle und Stärke des die Probe durchfliessenden Stromes den absoluten Widerstand.
Wählt man aber in der obenbeschriebenen Weise die Länge des zur Widerstandsmessung abgezweigten Teiles der Probe entsprechend dem Gewicht der ganzen Probe, so kann man das Messgerät unmittelbar in Werten des spezifischen Widerstandes eichen.
Schliesslich kann man den Widerstand der Probe auch mittels einer Wheatstoneschen Brücke oder eines Kompensationsapparates bestimmen. Auch hiebei wird man zweckmässig den Abstand der Spannungsabnahmeklemmen nach dem vorher festgestellten Gewicht der Probe einstellen, um statt des Widerstandes unmittelbar den spezifischen Widerstand zu bestimmen.
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