1. Elektromechanische Meßgeräte

Analoges Messen von Gleichgrößen Kapitel 2/8
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Die Belastung durch das MW führt somit zu einer Verminderung der gemessenen Spannung U M auf U MV .
Die mit einem realen MW gemessene Spannung ist als stets kleiner als die Spannung am unbeeinflußten
Meßobjekt.
Beispiel – Spannungsmessung mit realem Meßwerk:
Quellenparameter: U O = 10V, R I = 2k20; Meßwerk: R M = 100k;
Last: R L = 47k0;
Nach dem Spannungsteiler Gesetz ergibt sich die Spannung an der Last des unbeeinflußten Kreises
zu:
RL
47k
U
M
= U0 ⋅ = 10 ⋅ = 9, 56V
R + R 2k2
+ 47k
I
L
Durch Einbringen des Meßwerkes in den Kreis ergibt sich eine Beeinflussung dessen durch den
endlichen Innenwiderstand des Meßwerkes. Es wird nicht mehr der gesamte der Quelle entnommene
Strom als Laststrom I L fließen, sondern ein Teil des Quellstromes wird durch das MW fließen. Der
Quellstrom teilt sich jetzt einerseits in den Laststrom I LV und den Strom durch das MW I M .
RL
// RM
31k
97
U
MV
= U0 ⋅
= 10 ⋅
= 9, 36V
R + R // R 2k2
+ 31k
97
I
L
M
Es vermindert sich somit die an der Last gemessene Spannung durch das Einschalten des
Meßgerätes um 2,1%. Analog zur Strommessung entsteht dieser Fehler nicht durch z.B. falsche
Funktion des Meßwerkes oder durch mangelhafte Bedienung, sondern er ist zwingend notwendig. Um
die Beeinflussung des Meßkreises durch Einschalten des Meßwerkes möglichst klein zu halten, sollte
der Innenwiderstand R M des Meßwerkes gegenüber den anderen Widerständen (R I und R L ) möglichst
groß sein.
R
M
>> R I
und R
M
>> RL
***
Ein Sonderfall der Spannungsmessung ist die Bestimmung der Leerlaufspannung. Hierbei gilt für den
Lastwiderstand R L = ∞. Für den Fall des Leerlaufes läßt sich der durch den Innenwiderstand des Meßgerätes
verursachte Meßfehler f U einfach durch folgende Maschengleichung berechnen:
I
M
⋅ RI
+ I
M
⋅ RM
−U
0
= 0
mit U
M
= I
M
⋅ RM
Hieraus kann der relative Fehler der Spannungsmessung berechnet werden:
f
U
U
M
−U
=
U
0
0
I
=
M
⋅ RM
−
I ⋅ R
M
( I ⋅ R + I ⋅ R )
M
M
I
+ I
M
M
⋅ R
I
M
RI
= −
RI
+ R
M
1
= −
R
1+
R
M
I
Null für R M →∞
Ist die Quelle nicht leerlaufend, sondern mit R L belastet, so muß in obiger Fehlerabschätzung der
Innenwiderstand des Meßwerkes R M für die Berechnung durch die Parallelschaltung von R L und R M ersetzt
werden. Das negative Vorzeichen für f U bedeutet analog zur Strommessung, daß auch bei der
Spannungsmessung infolge der Belastung durch das MW immer ein zu kleiner Wert ermittelt wird. Weiters
ist aus obiger Beziehung ersichtlich, daß für die Spannungsmessung ein möglichst großer Innenwiderstand
R M anzustreben ist. Für R M gegen ∞ verschwindet der Meßfehler.
C.Brunner - Elektrische Messtechnik Seite 11/21