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Dreheisenmeßgerät, vorzugsweise für großen Ausschlagwinkel Dreheisenmeßgeräte,
die als Kreisskalengeräte für großen Ausschlagwinkel bestimmt sind, besitzen meist
unter der Einwirkung des Magnetfeldes. einer Zylinderspule stehende einstellbare
Eisenkerne und einen entsprechend der Meßgröße beweglichen Eisenkern. Im allgemeinen
sind die Eisenkerne im zylindrischen Hohlraum der Erregerspule untergebracht.
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Hierbei ist das bewegliche Eisen parallel zur Spulenachse als Streifen-
oder Mantelkern ausgebildet, während die einstellbaren Eisenkerne aufgeteilt in
abstoßende und anziehende Kerne am Umfang des zylindrischen Hohlraums der Erregerspule
verteilt sind.
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Bei den bekannten Dreheisenmeßgeräten sind die Eisenkerne meist von
außen nicht ohne weiteres zugänglich, so daß ihre Justierung erschwert ist. Andererseits
ist bereits die Eisenummantelung der Erregerspule von Dreheisenmeßgeräten bekannt.
Sie dient dem Zweck, den bei diesen Geräten sonst auftretenden erheblichen Streufluß
zur Magnetisierung der Eisenkerne nutzbar zu machen. Ferner ist es bei Dreheisenmeßgeräten
mit in der Hohlraummitte untergebrachtem, abstoßendem Festkern und zwei beiderseits
dieses Festkerns in Richtung der Spulenachse verteilten anziehenden Festkernen bekannt,
die anziehenden Festkerne nach außen hin haubenartig zu verlängern, um die anziehenden
Festkerne von außen einstellen zu können.
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Demgegenüber ist das Dreheisenmeßgerät gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß die Zylinderspule mit Ausnahme einer Stirnfläche von einem Eisenmantel
umgeben ist und an der eisenfreien Stirnseite der Zylinderspule konzentrisch zur
Systemachse sich erstreckende feste Eisenkerne angeordnet sind und an der Systemachse
ein entsprechend geformter Eisenkern derart befestigt ist, daß sich dieser unter
Freilassung geringer Luftspalte längs der festen Eisenkerne bewegt.
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Die Eisenkerne unterliegen hierbei dem Magnetfluß, der aus dem Eisenmantel
der Zylinderspule an deren Stirnseite austritt. Bei dem Meßgerät nach der Erfindung
ist also der die Eisenkerne aufnehmende Luftspalt aus dem Hohlraum der Zylinderspule
herausgenommen und an eine Stirnseite der Spule verlagert Diese Bauart hat den grundsätzlichen
Vorteil, daß sämtliche Eisenkerne von vornherein bequem zugänglich sind. Sie können
daher leicht justiert werden. Außerdem ist man in der Wahl der Länge des Hebelarms
für den beweglichen Eisenkern verhältnismäßig unbeschränkt, so daß sich das Drehmoment
des Meßgerätes bei gleichem Aufwand an Erregung bequem vergrößern läßt. Schließlich
besteht die Mög-
lichkeit, mit einfachen Mitteln die Größe des Gesamtflusses im Eisenmantel
der Zylinderspule zu ändern und somit bei Erhaltung der Charakteristik des Meßgerätes
die Gesamtempfindlichkeit zu verändern.
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Der Gegenstand der Erfindung ist an Hand der Ab b. 1 bis 4 näher
erläutert.
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A b b. 1 zeigt das Dreheisenmeßgerät nach der Erfindung im Axialschnitt,
A b b. 2 das gleiche Meßgerät in schaubildlicher Darstellung; Ab b. 3 verdeutlicht
die prinzipielle Anordnung der Eisenkerne, während A b b. 4 einige Kennlinien des
Meßgerätes nach der Erfindung wiedergibt.
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Gemäß den A b b. 1 und 2 trägt der Spulenkörper 1 die übliche zylindrische
Feldwicklung 2. In der Bohrung des Spulenkörpers 1 befindet sich ein Weicheisenzylinder
3 und in dessen Hohlraum der durchbohrte Systemträger 4, welcher die in Spitzen
gelagerte Achse 5 des beweglichen Organs 6 aufnimmt. Über die untere Stirnseite
7 der Erregerspule ist eine Weicheisenhaube 8 geschoben, welche über die zur Systemachse
konzentrische Außenfläche des Spulenkörpers nach oben etwas hinausragt. Weicheisenzylinder
3 und Weicheisenhaube 8 bilden somit einen magnetischen Rückschlußtopf, der die
obere Stirnfläche 9 des Spulenkörpers 1 gänzlich frei läßt. Der Spulenkörper 1 besitzt
dort eine zur Systemachse 5 konzentrische Nut 10, die am Boden einen zur Systemachse
konzentrischen flachen Eiseriern 11 samt Träger hierfür aufnimmt. Die oberen Wandungsteile
dieser Nut sind außen von einem zweiten zur Systemachse konzentrischen flachen Eisenkern
12 und innen, diesem Eisenkern gegenüberliegend, von dem ringförmigen Flansch 13
des Weicheisenzylinders 3 begrenzt.
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Den so gebildeten Festkernen steht der bewegliche Eisenkern in Gestalt
einer von der Systemachse 5 getragenen, nach unten abgebogenen radialen Eisenfahne
gegenüber, welche in den noch freien Teil der
Nut 10 so weit hineinreicht,
daß sie dem magnetischen Einfluß sämtlicher Festkerne ausgesetzt ist. Sämtliche
Festkerne sind sichelförmig gestaltet, wobei die allmählich schmäler werdenden Enden
der beiderseits an die Nut angrenzenden Festkerne 12, 13 in die entgegengesetzte
Richtung weisen wie das schmäler werdende Ende des in der Nut befindlichen Festkerns
11. Der mittlere Festkern 11 nimmt daher, wie A b b. 3 zeigt, in seiner Breite nach
rechts hin ab, so daß in gleichem Maß die Luftspalte beiderseits der Sichel zur
inneren und äußeren Nutbegrenzung zunehmen. Andererseits nimmt die Breite der Festkerne
12, 13 nach rechts hin zu, so daß die Entfernung der Kanten dieser Kerne zu den
entsprechenden Nutkanten laufend abnimmt. Die Luftspaltbreite zwischen den einzelnen
Eisenkernen ist daher in etwa konstant.
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Wie A b b. 3 ferner zeigt und später noch erläutert wird, sind die
Festkerne und der bewegliche Eisenkern bei erregter Spule so magnetisiert, daß der
mittlere Festkern 11 eine abstoßende und die zu beiden Seiten dieses Festkerns vorgesehenen
Festkerne 12, 13 eine anziehende Wirkung auf den beweglichen Eisenkern 14 ausüben.
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Die Festkerne 11 und 12 sind in Umfangsrichtung des Systems verstellbar.
Sie bzw. ihre verstellbaren Träger greifen hierzu mit Nasen 15 und 16 (s. Abb. 2)
durch entsprechende längliche Öffnungen 17 und 18 im oberen Teil der Weicheisenhaube
8 hindurch und ermöglichen so eine bequeme Justage beider Festkerne. Nur der mit
12 bezeichnete Festkern ist magnetisch mit der Weicheisenhaube 8 verbunden.
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An der unteren Stirnfläche des Spulenkörpers bilden die Haube 8 und
der Hohlzylinder 3 einen ringförmigen Luftspalt 19. Dessen Größe ist durch einen
über den Hohlzylinder gestülpten Weicheisenring 20 einstellbar, der mittelsl Schrauben
und Federn mehr oder weniger der zu überbrückenden Lücke im Rückschlußpfad genähert
oder von dieser entfernt werden kann. Durch das so gebildete magnetische Ventil
läßt sich somit die Größe des Gesamtflusses im Eisenmantel, d. h. die Empfindlichkeit
des Meßwerks einstellen. Mit ihrem anderen Ende trägt die Zeigerachse5 einen in
einer Dämpferkammer 21 beweglichen Dämpferflügel 22, dessen Gewicht durch dasjenige
des in die entgegengesetzte Richtung weisenden beweglichen Eisenkerns 14 und des
Zeigers 23 ausgeglichen ist. Die Dämpferkammer ist mit einer Ring mutter 24 mit
dem Weicheisenzylinder 3 so verbunden, daß der Systemträger 4, der Spulenkörper
1 und die Dämpferkammer 21 eine bauliche Einheit bilden.
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Eine weitere Ringmutter25 sorgt für die Fixierung des Systemträgers.
Die Lagerstellen des beweglichen Organs werden auf der Zeigerseite vom Galten 26
des Systemträgers 4 und auf der anderen Seite vom konzentrisch angeordneten Deckel
27 an der Dämpferkammer aufgenommen.
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Die Wirkungsweise des Dreheisenmeßgerätes nach der Erfindung ist
folgende: Wird durch die Zylinderspule der Meßstrom geschickt, so entwickelt sich
ein magnetisches Feld, welches die sichelförmigen Festkerne und die bewegliche Eisenfahne
im Sinne der Darstellung von A b b. 3 polarisiert. Die Magnetisierung erfolgt radial.
Eine KraftlinieB ist in der Zeichnung dargestellt. Bei Gleichstrommagnetisierung
entstehen die angegebenen Polbildungen. Bei Wechselstrommagnetisierung entspricht
diese Darstellung einem Momentanwert. Unter der Einwirkung dieser Polarisierung
wird die;bewegliche Fahne 14 von dem
sichelförmigen, in der Nut 10 angeordneten Eisenkern
11 im Sinne des eingezeichneten Richtungspfeiles abgestoßen, bis sie etwa eine 1800-Drehung
ausgeführt hat, d. h. bis die einander entgegenwirkenden abstoßenden Kräfte dieses
sichelförmigen Eisenteils von beiden Enden her auf die bewegliche Fahne gleich groß
sind. Eine weitere Drehung im Uhrzeigersinn wird dadurch ermöglicht, daß mit größer
werdenden Luftspalten zwischen dem in der Nut befindlichen sichelförmigen Eisenkern
11 und der beweglichen Eisenfahne 14 die Luftspalte zwischen der beweglichen Fahne
und den an die Nutwandung angrenzenden sichelförmigen Festkernen 12, 13 sich verringern.
Eine Abnahme der abstoßenden Kräfte auf die bewegliche Fahne wird daher durch eine
entsprechende Zunahme der anziehenden Kräfte auf die bewegliche Fahne ausgeglichen,
so daß eine weitere Drehung der Fahne im Sinne des Uhrzeigers bis etwa 2700 ermöglicht
wird.
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A b b. 4 zeigt die nach vorläufiger Kernjustage auf den beweglichen
Eisenkern ausgeübten sich einander überlagernden Werte der Drehmomente Md in Abhängigkeit
vom Drehwinkel n. Die Drehmomentkurve I rührt von der abstoßenden Wirkung und die
Drehmomentkurve ll von der anziehenden Wirkung der Festkerne auf dem beweglichen
Kern her. Die abstoßende und anziehende Wirkung der Festkerne ist mit Hilfe der
an diesen angebrachten Nasen einstellbar. Die durch Überlagerung beider Drehmomentkurven
1 und 11 entstehende Drehmomentkurve III entspricht dem resultierenden Feld, welches
das bewegliche Eisen um etwa 270'' auslenkt. Während durch die vorerwähnten Mittel
die Kurvenform der Kennlinie, d. h. der Skalencharakter beeinflußt wird, kann mit
Hilfe des einstellbaren Luftspaltes im Rückschlußpfad der Erregerspule bei Erhaltung
der voreingestellten Drehmomentcharakteristik die Gesamtempfindlichkeit des Meßwerks
ebenfalls geändert werden.