Ammeter-Spannungsteiler

Definition：Ein Stromabzweiger ist ein Gerät, das einen Weg mit geringem Widerstand für den Stromfluss bietet. Er wird parallel zum Strommesser angeschlossen. Bei bestimmten Strommessern ist der Stromabzweiger in das Instrument integriert, bei anderen ist er extern an den Schaltkreis angeschlossen. Grund für die Parallelschaltung des Stromabzweigers mit dem Strommesser: Strommesser sind darauf ausgelegt, kleine Ströme zu messen. Bei der Messung von hohen Strömen wird ein Stromabzweiger parallel zum Strommesser angeschlossen.

Aufgrund seines geringen Widerstands fließt ein beträchtlicher Teil des zu messenden Stroms (I) durch den Stromabzweiger, während nur ein kleiner Teil des Stroms durch den Strommesser fließt. Der Stromabzweiger wird parallel zum Strommesser angeschlossen, damit die Spannungsabfälle über dem Strommesser und dem Stromabzweiger identisch bleiben. Dadurch wird die Bewegung des Zeigers des Strommessers nicht durch den Stromabzweiger beeinflusst. Berechnung des Widerstands des Stromabzweigers: Betrachten wir einen Schaltkreis zur Messung des Stroms I.

In diesem Schaltkreis sind ein Strommesser und ein Stromabzweiger parallel geschaltet. Der Strommesser ist so konstruiert, dass er einen kleinen Strom, sagen wir (Im), misst. Wenn die Größe des zu messenden Stroms I viel größer als (Im) ist, würde der Durchfluss dieses großen Stroms durch den Strommesser ihn zerstören. Um den Strom I zu messen, ist im Schaltkreis ein Stromabzweiger notwendig. Der Wert des Widerstands des Stromabzweigers (Rs) kann mit folgendem Ausdruck berechnet werden.

Da der Stromabzweiger parallel zum Strommesser angeschlossen ist, tritt zwischen ihnen derselbe Spannungsabfall auf.

Daher lautet die Gleichung für den Widerstand des Stromabzweigers:

Das Verhältnis des Gesamtstroms zum Strom, der für die Bewegung der Spule des Strommessers erforderlich ist, wird als Multiplikationsfaktor des Stromabzweigers bezeichnet.

Der Multiplikationsfaktor wird wie folgt angegeben:

Aufbau des Stromabzweigers

Die folgenden Anforderungen sind entscheidend für einen Stromabzweiger:

• Widerstandsbeständigkeit: Der Widerstand des Stromabzweigers sollte über die Zeit konstant bleiben. Dies gewährleistet eine konsistente Leistung bei der genauen Ableitung des entsprechenden Stroms.

• Thermische Beständigkeit: Selbst wenn ein beträchtlicher Strom durch den Schaltkreis fließt, sollte die Temperatur des Materials des Stromabzweigers keine signifikanten Schwankungen erfahren. Eine stabile Temperatur ist entscheidend, da Temperaturschwankungen den Widerstand und somit die Funktionalität des Stromabzweigers beeinflussen können.

• Temperaturkoeffizientenkompatibilität: Sowohl das Messgerät als auch der Stromabzweiger sollten einen niedrigen und identischen Temperaturkoeffizienten haben. Der Temperaturkoeffizient beschreibt das Verhältnis zwischen Änderungen der physikalischen Eigenschaften des Geräts, wie z.B. des Widerstands, und den Temperaturänderungen. Durch einen gut abgestimmten, niedrigen Temperaturkoeffizienten bleibt die Gesamtgenauigkeit der Messung bei verschiedenen Temperaturbedingungen stabil.

Bei der Herstellung von Stromabzweigern wird Manganin für Gleichstrominstrumente und Constantan für Wechselstrominstrumente häufig verwendet. Diese Materialien werden aufgrund ihrer günstigen elektrischen und thermischen Eigenschaften ausgewählt, die es ihnen ermöglichen, die strengen Anforderungen an den Betrieb von Stromabzweigern in ihren jeweiligen Stromarten zu erfüllen.