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Volt- und Amperemeter Bei Volt- und Amperemetern mitfeststehenden
Spulen einen geschlossenen Eisenkreis als Magnet zu verwenden, war bisher wegen
der Qüermagnetisierung, der Hysteresi,s und des Restmagnetismus des Eisens nicht
möglich. Nach der Erfindung wird der geschlossene Eisenkreis ganz oder teilweise
durch Eisendrähte oder Bleche derartig lamelliert, daß die für die Messung hinderlichen
Wirkungen der Quermagnetisierung, der Hysteresis und des Restmagnetismus beseitigt
werden. Nicht unbedingt notwendig, aber vorteilhaft ist es, den Eisenkreis zu diesem
Zweck in allen seinen Teilen zu lamellieren. Die Lamellen treten nacheinander in
den geschlossenen Eisenkreis ein und aus, so daß der magnetische Widerstand des
Eisens sich kontinuierlich ändert. Zweckmäßig können hierbei die Lamellen so angeordnet
werden, daß die sich überdeckenden Polflächen des Ankers und Elektromagneten stets
gleich groß bleiben. Bei der Messung von Gleichstrom oder gleichgerichtetem Wechselstrom
durch ein derartiges Instrument wird durch Vormagnetisi.erung des Eisenkerns eine
vorteilhaftere Wirkung erzielt, z. B. kann dann ein Teil des Kreises aus einem Stahlmagneten
oder Magnetstahllamellen bestehen. Diese 'können auch im Nebenschluß zu dem der
Messung dienenden Eisenkreis angeordnet werden. Durch die Vorrnagnetisie,rung wird
der Zeiger in der Regel auf Null eingestellt. Der zu messende Strom kann zweckmäßig
der Vormagnetisierung entgegenwirlzen, so daß die Messung auf einem geradlinigen
Teil der Magnetisierungskurve erfolgt. Bei derartigen zusätzlichen Erregungen wird
die Magnetstärke des Stahls erfahrungsgemäß konstant erhalten, besonders wenn geringe
Polabstände verwendet und die Kraftlinien durch die Meßspulen in einem magnetischen
Nebenschluß abgedrängt oder abgesaugt werden.
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Weitere Hilfsmittel der Erfindung ergeben sich aus dem dargestellten
Ausführungsbeispiel eines Volt- und Amperemeters für Gleichstrom. Es zeigen: Abb.
r und a die Seitenansichten, Abb.3 die Draufsicht und Abb. ,l und S den Anker des
Instruments im Schnitt und Draufsicht mit Zeiger.
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Der Elektromagnet des Instruments hat einen feststehenden Magneten
aus reinem elektrolytischen Eisendraht und einen flachen, zylindrischen Anker, der
aus Magnetstahlnadeln besteht. Der Eisendraht ist an den umgebogenen Enden a und
dem mittleren Teil b des Magnetjoches in Messingblechen verpackt. Die durch Umbiegen
der Polschuhe oder des Joches gebildeten Schenkel c des Drahtpakets tragen die Spulend.
Die Teile stoßen mit abgeschrägten Enden aneinander und werden durch Bolzen e und
rohrförmige Distanzstücke f verbunden. Die Grundplatte g der oberen Messinghülle
dient gleichzeitig zur Befestigung Lind Verstellung
der Polschuhe
a gegenüber dem Anker lt. Die in einfacher oder mehrfachen Schichten
zwischen Messingblechen parallel liegenden N adelstahllamellen des Ankers k sind
an ihren Enden zylindrisch abgeschliffen und polarisiert, wie in Abb. 5 durch N
und S angegeben ist. Die kürzesten Lamellen i sollen im allgemeinen stets von den
Polschuhen a (Abb.3) überdeckt werden. Der Anker kann so hoch wie die Polschuhe
sein. Die Ankerwelle besteht aus zwei in Bunden befestigten Teilen k und k', deren
Spitzen mittels Steine iii einer oberen Platte l und der Grundplatte g gelagert
sind. Die Lagerplatten g und L sind durch einen Bügeltn verbunden. Zwischen einer
die oberen Lagersteine aufnehmenden Buchse tt und der Platte L liegt ein
drehbarer Arm o, der zur Einstellung der Feder p dient. Die labe dieser Feder wird
durch einen Schlitz über einen Lappen g, der an einer Scheiben (Abb. q.) festgelötet
ist,. geschoben. Die Scheibe r ist an zwei gegenüberliegenden Stellens ihres Umfanges
(Abb.5) derartig auf dem Anker lt festgelötet, -daß ein flacher Teilt des Zeigers
hierdurch festgeklemmt wird, aber eingestellt werden kann. Der Teil tz des Zeigers
besteht aus Aluminium. Die untere Deckplatte- der Drähte des Magnetjoches trägt
einen ' Stahlmagneten w, dessen Pole N und S ebenfalls angedeutet sind. Der zylindrische
Raum zwischen der Lagerplatte j und dem Anherk kann abgedichtet und zur Dämpfung
des Instruments ver%@endet werden. Am Ankerft ist hierzu, ein Windi'lügel r anzuordnen.
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Durch den Stahlmagneten tv werden außer dem joch b die Polschuhe a
parallel zueinander so stark vormagnetisiert, daß der Anker lt sich entgegen
der Rückzugkraft der Feder p in seine Nullage einstellt. Die kürzesten Stahllamellen
i können in dieser Stellung noch vollständig durch die Polschuhe a überdeckt werden.
Der Ankerh verhält sich dann ähnlich wie der Anker eines Drehspulinstruments bei
konstantem Strom in der Meßspule, aber bei veränderlicher Feldstärke. Die Erregung
im Magnetzweig c, a, h wird nun durch den zu messenden Strom in der Spuled
geschwächt, die über den Ankerlt verlaufenden Kraftlinien wenden also in den Nebenschluß
b abgedrängt. Entsprechend dieser Aberregung wird der Anker k durch die Feder-p
zurückgedrängt und die Stromstärke oder Spannung gemessen. Bei bestimmter Stärke
des Stahlmagneten tv und entsprechenden Abmessungen der Magnetzweigea und b könnten
auch auf .dem Jochb Meßspulen angeordnet werden. Die Einstellkraft des Instruments
ändert sich stetig mit der Erregung nach nur einem noch für einen größeren als den
dargestellten :Nusschlag und beide Drehrichtungen gleichmäßig gültigen Gesetz. Der
Stahlanker zeigt zwar an den Polflächen der längsten Lamellen eine etwas stärkere
Polarität als an den kürzesten Lamellen; aber die Justierung für eine gleichmäßige
Skala ist trotzdem möglich, z. B. können die Polschuhe a, a eine Bohrung
von etwas größerem Durchmesser, als dem Anker entspricht, erhalten und gegenüber
letzterem symmetrisch eingestellt werden.
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Die Hysteresis wird praktisch dadurch unwirksam, daß die Kraftlinien
der Ankerlamellen in den Polschuhen quer zu den Drähten verlaufen. Im übrigen sind
aber die Eisenkreise für die Kraftlinien auf diese Weise geschlossen, auch soweit
die Kraftlinien nicht in der Längsrichtung der Dirähte verlaufen.
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Die Erfindung beschränkt sich keineswegs auf die beschriebene Anordnung
des Ankers, des Magnetkreises und der Spulen, z. B. könnten die Lamellen :des Ankers
auch auf der Mantelfläche statt .der Stirnfläche eines Zylinders angeordnet oder
der Magnetkern anderweitig vormagnetisiert werden. Die Verwendung von Drehspulen
hat für die Erfindung geringere Bedeutung, kommt aber ebenfalls in besonderen Fällen
in Betracht.
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Meßspulen für jede Art Strom-, Spannungs- öder Widerstandsmessung
können in verschiedener Größe, Anzahl und Unterteilung angeordnet -werden. Selbstverständlich
können. Instrumente gemäß der Erfindung auch anderweitig wie Volt- und Amperemeter
ohne Meßskala verwendet werden.