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Elektrisches Meßgerät. Die bis jetzt bekannt gewordenen elektrischen
Verhältnisinstrumente, bei denen ein magnetisches Richtfeld und Verhältnisfelder
mit feststehenden Wicklungen auf ein drehbares Anzeigeorgan mit Eisenkörper wirken,
zeigen beträchtliche Fehlweisungen durch verschiedene störende zusätzliche Drehmomente.
So stellt z. B. das Richtfeld allein das Anzeigeorgan in Richtung des geringsten
magnetischen Widerstandes, wodurch bei variablem Richtfeld und konstanten Verhältnisfeldern
eine Abhängigkeit der Zeigerein-Stellungen von der Stärke des Richtfeldes verursacht
wird. Ein zweites störendes Zusatzdrehmoment tritt bei Verhältnisfeldern, die durch
phasenverschobene Wechselfelder (Drehfeld) gebildet werden, z. B. auch dadurch auf,
daß das Drehfeld, allein eine Rotation des Anzeigeorgans bzw. Eisenkörpers bewirkt.
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In nachstehend beschriebenem Instrument werden diese zwei Fehlerquellen
dadurch beseitigt, daß für das Anzeigeorgan zwei auf derselben Drehachse angeordnete
Eisen-
Systeme, deren magnetische Achsen sich kreuzen, mit feststehenden
konzentrischen Erregerwicklungen Verwendung finden. Hierdurch wird ein annähernd
konstanter magnetischer Widerstand in bezug auf das Richtfeld bei der Drehung des
Organs erreicht. Ferner ist es nach der neuen Anordnung möglich, bei Instrumenten,
die mit Drehfeldern arbeiten, das Drehfeld in die beidenkonzentrischen Erregerspulen
bzw. in das drehbare Zeigerorgan selbst zu verlegen, wodurch das Drehfeld kein störendes
Drehmoment erzeugen kann.
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Das neue Meßgerät besitzt zwei auf gemeinsamer Achse unter einem bestimmten
Winkel, insbesondere 9o°, aufgesetzte Eisensysteme und zwei mit je einem dieser
Systeme zusammenarbeitende feststehende, zur Drehachse konzentrische Erregerspulen.
Jede Spule erzeugt in ihrem zugehörigen Eisenkern ein Feld, und beide Felder arbeiten
gemeinsam mit einem Richtfeld zusammen.
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Als ein solches Richtfeld kann jedes geeignete Feld, z. B. das Erdfeld
oder ein. Permanentmagnet, oder ein Eisenkern mit Polvorsprüngen ohne Bewicklung,
ferner eine Gleichstrom- oder Wechselstromwicklung in einem Eisenring mit oder ohne
Polvorsprünge dienen, welche ein zweipoliges System bildet, in welchem der kreuzförmige
Doppeleisenkörper sich bewegt.
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Der bewegliche Eisenkörper ist in der Grundform ein schräg zur Achse
gestellter Stab, welcher sich in der Höhlung der zugehörigen Spule bewegt und mit
seinen beiden Enden an zwei diametral gegenüberstehenden Mantellinien radial und
achsial aus der Spule heraustritt, so daß der Kraftfluß die Spule Z-förmig umfließt.
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An Stelle dieses schrägen Eisenstückes kann auch ein direkt Z-förmig
ausgebildetes Eisenstück treten, so z. B. ein zur Drehachse konzentrisches, massives
oder rohrförmiges Eisenstück mit angesetzten geradlinigen oder sektorartigen Fahnen.
Unter Umständen kann das zur Drehachse konzentrische Stück durch unmagnetische Teile
unterbrochen oder ersetzt werden.
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In Abb. i ist ein derartiges bewegliches System in perspektivischer
Darstellung mit den Erregerspulen gezeichnet. Die Spulen S1 und S-' sind konzentrisch
zur Drehachse. Das mit der Spule S1 zusammenarbeitende Eisen E'1 besteht aus einem
achsialen, runden Eisen und zwei angesetzten Sektorstücken, von denen das eine,
untere, nach vorn, da--, andere, obere, nach hinten weist. Das zweite Eisen E:'
besteht ebenfalls aus einem achsialen Eisenstück und zwei sektorartigen Fahnen,
von denen die eine, obere, nach links, die andere, untere, nach rechts weist.
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In Abb. a ist eine Ausführungsform, dieses Instrumentes im Schnitt
(Abb. a) und Oberansicht (Abb. b) dargestellt. Als Ausführungsbeispiel ist dabei
ein Phasenmesser abgebildet. Die beiden zur Achse konzentrischen Spulen. werden
von zwei Spannungen gespeist, welche in der Phase unter 9o° gegeneinander versetzt
sind, d. h. von einer über einem Ohmschen Widerstand induktionsfrei abgeleiteten
und von einer rein induktiven Spannung. Die an -dem feststehenden Eisen F, welches
keine Polvorsprünge besitzt, angebrachte dritte Wicklung S3 wird von .dem der betreffenden
Spannungsphase entsprechenden Strom durchflossen und bildet ein Richtfeld für den
beweglichen Teil.
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Dasselbe System kann auch als Geschwin-.digkeitsvergleicher verwendet
werden, wenn an Stelle der Stromwicklung eine Spannungswicklung gesetzt wird, welche
der zuzuschaltenden Maschine angehört, vorausgesetzt, daß die beiden anderen Spannungswicklungen
vom Netz gespeist werden oder umgekehrt.
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Wenn als Richtfeld nicht ein Wechselstromfeld Verwendung findet, sondern
ein unbewickelter Eisenkörper mit Polvorsprüngen oder ein Permanentmagnet, so stellt
das Instrument ein Quotienteninstrument nach Art der Kreuzspulgeräte dar. Es läßt
sich also damit, wenn -die eine konzentrische Wicklung vom Strom, die andere konzentrische
Wicklung von der Spannung gespeist wird, der Quotient dieser Größen, d. h. der Widerstand,
unabhängig von der Spannung messen. Wenn eine Spule von einer Wechselspannung über
einen Ohmschen Widerstand, die andere über einen hohen induktiven Widerstand gespeist
wird, so mißt das Gerät die Frequenz usw.