Thermokreuz im Vakuum Siemens & Halske. Seconda parte.
Non è rinvenibile negli inventari; dai documenti che ci sono pervenuti dal prof. Jean – Francois Loude, che ringraziamo sentitamente, stimiamo che risalga ai primi anni Trenta del Novecento.
La termocoppia all`interno del bulbo di vetro è rotta. Riportiamo non integralmente le pagine 209, 210, 213 e 214 tratte da DIE TECHNIK ELEKTRISCHER MESSGERÄTE von Dr. Ing. Georg Keinath. DRITTE VOLLSTÄNDING UMGEARBEITETE AUFLAGE – ERSTER BAND – MESSGERÄTE UND ZUBEHÖR – MIT 561 TEXTBILDERN – MÜNCHEN UND BERLIN 1928 -DRUCK UND VERLAG VON R. OLDENBOURG.
«- THERMOKREUZ – Das Thermokreuz (Bild 166) dient zur Messung von Wechselströmen beliebiger Frequenz von 1÷ 10 mA, die mit Hitzdraht-Zeiger-instrumenten nicht mehr gemessen werden können, oder auch zur Messung etwas größerer Stromstärken, bis 100 mA, wenn der Eigenverbrauch der Zeigerinstrumente zu hoch ist. In der einfachsten Ausführung wird ein Heizdraht metallisch mit der Lötstelle eines Thermoelementes verbunden, etwa in der Weise, daß man einen Silberdraht mit einem Konstantandraht zusammenlötet [zusammengelötet]. Dann bestehen die Heizdrähte gleichfalls aus Silber und Konstantan. Diese Einrichtung formt den für die Messung unbequemen Wechselstrom auf dem Wege der Wärmeerzeugung und des Thermoelements in den für die Messung viel angenehmeren Gleichstrom um, so daß es gerechtfertigt erscheint, für den ‘Geber’ das Wort ‘Thermo-Umformer’ zu prägen. Der Ausdruck ‘Thermokreuz’ kann hier viel weniger allgemein angewendet werden. Will man einwandfreie Meßresultate erzielen, so müssen die Drähte mit möglichst wenig Lot verbunden, am besten zusammengeschweißt sein. Bild 167 zeigt ein Thermokreuz der Cambridge Instrument Co., das zum Anstecken an Instrumente zur Messung von Hochfrequenzströmen gebaut ist. Es sind zwei Drähte aus Eisen und Konstantan mit 0,05 mm Durchm. für maximal 1 A Belastung. Das Gehäuse dient gleichzeitig als elektrostatischer Schirm. Diese einfache Anordnung ist nur für rohere Messungen bestimmt. In der Regel baut man die einfachen Thermokreuze unmittelbar mit dem Gleichstrominstrument zusammen. Derartige Instrumente werden in Amerika viel gebaut. Eine Ausführung der Weston Co. (Model 425) mit 60 mm Skalenlänge für8 A. Der Heizdraht besteht aus Nickelchromdraht mit 0,5 mm Durchm. und 6 mmLänge, der beim Nennstrom auf etwa 220 °C erhitzt wird. Der Spannungsabfall des Heizdrahtes ist 200 mV, der Eigenverbrauch des Instruments ist 3,8 mA. Nach den Angaben des Herstellers können diese Strommesser bis zu 50% überlasted werden. Bei dem Versuch stellte sich auch bei 80% Überlastung noch keine Änderung ein. Die Einstellung erfolgt kriechend, in etwa 5 Sekunden. Das Instrument ist für Gleichstrom nicht verwendbar. Die Ausführung für kleine Ströme gibt bei 115 mA etw 5 mV bei 0,15 Ω Eigenwiderstand, entsprechend 2 mW Eigenverbrauch. Das zugehörige Anzeigeinstrument in Uhrform hat 5 Ω Widerstand bei 1 mA Stromverbrauch. Die Genauigkeit dieser Ausführung ist selbstverständlich geringer, etwa ± 5% vom Sollwert. -THERMOKREUZ IM VAKUUM- Bei Thermokreuzen aus sehr dünnen Drähten, bei denen die erzeugte Wärme zum größten Teil durch Leitung in die Luft, zum kleineren aber durch Strahlung und Leitung in die Metallenden abgeführt wird, kann man die Empfindlichkeit dadurch erheblich steigern, daß man das Thermokreuz in ein Glasgefäß setzt und die Luft bis auf etwa 0,01 mm Druck auspumpt. Die Empfindlichkeit wird durch diese Maßnahme ganz bedeutend, auf 10 ÷ 20 fache Thermokraft beim gleichen Strom gesteigert, doch muß das Auspumpen sehr sorgfältig, unter Beseitigung der letzten Reste von Wasserdampf, vorgenommen werden, wenn sich nicht die Empfindlichkeit im Laufe der Zeit vermindern soll. Die Voegeschen Thermoumformer (Etz. 1906, S. 467) werden von Siemens & Halske für folgende Stromstärken geliefert: TAB. 1
Der Verbrauch je mV beträgt für diese Thermoumformer etwa 0,5 bis 1 mW, im Mittel 0,7 mW. Auch die Cambridge Instrument Co. baut solche Thermoumformer (Bild 169) BILD 169 und liefert dazu Unipivot-Millivoltmeter (s. S.153) mit 10 Ω Widerstand und 2,4 mV Spannungsabfall. TAB. 2
Sehr empfindliche Thermoumformer baut die Weston Instrument Co. Bei einem Heizdrahtwiderstand von rd. 700 Ω und 2 mA Belastung wird eine Thermokraft von rd. 8 mV erzeugt. Die Zusammensetzung wird vom Hersteller nicht bekanntgegeben, der hohe Widerstand und sein schwach negativer Temperaturkoeffizient lassen darauf schließen, daß ein Kohlefaden den einen Leiter bildet. Das bei Siemens & Haske untersuchte 2-mA-Instrument, das wesentlich empfindlicher ist als alle andern derartigen Ausführungen, zeigte hinsichtlich der Konstanz erhebliche Mängel, die Angaben schwankten um einige Prozent. Die Ausführungen für höhere Stromstärken entsprachen den Genauigkeitsangaben der Hersteller angenähert, sie enthalten aber offenbar nicht die hochempfindlichen Thermoelemente. Nach der Liste stellt die Weston Co. folgende Meßbereiche her: TAB. 3
Der Preis eines solchen Instrumentes beträgt etwa 800 ÷ 900 Goldmark, wovon etwa 200 Mark auf das Thermoelement entfallen; die zulässige Überlastung ist 50% des Endwertes. Bei der Eichung solcher Thermoumformer wird das Mittel aus den etwa ± 1% verschiedenen Galvanometerausschlägen [Galvanometer ausschlägen] bei gewendetem Gleichstrom für die Wechselstrommessung zugrunde gelegt, indessen kann der Peltiereffekt noch weitere Unterschiede bewirken. Infolge Veränderung der Wärmeabgabe an die Umgebung und Veränderung der spezifischen Thermokraft sind die Angaben von der Temperatur der Umgebung abhängig: für je 10 °C Steigerung der Umgebungstemperatur vermindert sich die erzeugte Thermokraft um 4%. Wie bei ähnlichen Anordnungen, so wird auch hier das Maximum der Nutzleistung im äußeren Stromkreise, d. h. der größte Galvanometerausschlag, bei gleichem Wattverbrauch der Instrumente, dann erreicht, wenn der äußere Widerstand gleich dem inneren ist, die höchste Thermokraft wird indessen mit einem Instrument mit unendlich hohem Widerstand gemessen. ».
Abbiamo anche riportato una pagina sull’argomento tratta da Konrad Gruhn, Meßtechnische Übungen der Elektrotechnik, Berlin Verlag von J. Springer, 1927, dove nella nota fa riferimento ad una pubblicazione del 1922 di G. Keinath e dove si vede una foto di questo esemplare.
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Adattamento, elaborazioni e testo a cura di Fabio Panfili.
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