DE537219C

DE537219C - Induction resistance meter

Info

Publication number: DE537219C
Application number: DEA51455D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1926-07-12
Filing date: 1927-07-13
Publication date: 1931-10-31

Description

Induktionswiderstandsmesser Es sind bereits Widerstandsmesser für Wechselstrom bekannt, bei denen auf Teile einer Triebscheibe mehrere Drehmomente im entgegengesetzten Sinne einwirken, derart, daß sich ein mit der Triebscheibe verbundener Zeiger entsprechend dem Widerstand einstellt. Bei diesen bekannten Einrichtungen muß abgesehen von der besonderen Ausbildung der Triebscheibe auch eine ganz besondere Ausbildung der Triebmagnete vorgenommen werden. Derartige Einrichtungen sind infolgedessen unwirtschaftlich. Im übrigen tritt bei den bekannten Einrichtungen auch eine gegenseitige Beeinflussung der Flüsse bzw. der Drehmomente ein.Induction resistance meter There are already resistance meters for Alternating current is known in which several torques are applied to parts of a drive pulley act in the opposite sense, so that one with the drive pulley connected pointer adjusts according to the resistance. In these known facilities apart from the special design of the drive pulley, it must also have a very special one Training of the drive magnets are made. Such facilities are consequently uneconomical. In addition, a mutual occurs in the known devices Influencing the flows or the torques.

Die neue Einrichtung vermeidet diese Nachteile und ermöglicht eine einwandfreie und sehr genaue Messung des Widerstandes oder ihm entsprechender Größen unter Verwendung ganz normaler Triebkerne, wie sie heute für Induktionszähler in großen Mengen normal und serienmäßig hergestellt werden. In bekannter Weise werden durch diese Triebsysteme zwei in entgegengesetztem Sinne wirkende Drehmomente auf eine drehbare Scheibe ausgeübt, die derart ausgebildet ist, daß sie den in ihr erzeugten Wirbelströmen einen elektrischen Widerstand von der jeweiligen Winkellage entsprechender verschiedener Größe entgegensetzt. Gemäß der Erfindung werden die beiden Drehmomente durch zwei getrennte, normale, derart geschaltete Induktionstriebsysteme erzeugt, daß das Drehmoment. des einen Triebsystems proportional der Wattleistung, das Drehmoment des anderen Triebsystems proportional dem Quadrat der Spannung des zugeführten Wechsel-Stroms ist.The new device avoids these disadvantages and enables one flawless and very precise measurement of the resistance or corresponding values using completely normal drive cores, as they are used today for induction meters in large quantities are produced normally and in series. Be in a known manner through these drive systems two torques acting in opposite directions exercised a rotatable disc which is designed such that they generated in her Eddy currents have an electrical resistance corresponding to the respective angular position different sizes opposed. According to the invention, the two torques generated by two separate, normal induction drive systems connected in this way, that the torque. of the one drive system proportional to the wattage, the torque of the other drive system proportional to the square of the voltage of the supplied alternating current is.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt, und -zwar in Abb. i im Zusammenhang mit einer Meßvorrichtung für eine strömende Flüssigkeit. Abb. 2 zeigt die Schaltung des einen der beiden Magnetsysteme. Abb. 3 stellt ein Vektordiagramm der Magnetfelder des in Abb. 2 dargestellten Magnetsystems dar, und Abb. ¢ zeigt die Ausbildung der umlaufenden Scheibe.In the drawing, the object of the invention is shown, for example, and in Fig. i in connection with a measuring device for a flowing Liquid. Fig. 2 shows the circuit of one of the two magnet systems. Fig. 3 shows a vector diagram of the magnetic fields of the magnet system shown in FIG and Fig. ¢ shows the design of the rotating disc.

Auf dem Bolzen 25 ist die umlaufende Scheibe =2, auf die die beiden Magnetsysteme =o und =i einwirken, drehbar gelagert. Das Magnetsystem =o besteht aus einem Spannungsmagneten 13 mit einer Spannungsspule 15 und einem Strommagneten =q. mit einer Stromspule 16. Die Wirkung dieses Teiles ist bekannt. Die zusammengesetzten Felder bilden ein Drehfeld, welches die Scheibe in der Richtung des diesem Magnetsystem benachbart gezeichneten Pfeiles mitnimmt. Bei konstantem Leistungsfaktor ist dieses Drehmoment proportional EI, wobei E die Netzspannung, an die die Spannungsspule angeschlossen ist, und I den Strom, der durch die Stromspule fließt, darstellt. Das zweite Magnetsystem besteht auch aus zwei Magneten und ist derart ausgebildet, daß es ein Drehmoment proportional EZ bildet. Die äußere Form der Magnete 17 und 18 ist ähnlich derjenigen der Magnete 13 und 14. Die Spule ig auf dem Magnet 17 liegt ebenfalls an der Netzspannung. Gemäß der Erfindung ist auf dem gleichen Magnetkern noch eine Transformatorwindung 2o angeordnet, die mit der Spule 21 auf dem Magneten i8 in Verbindung steht.The rotating disk = 2, on which the two magnet systems = o and = i act, is rotatably mounted on the bolt 25. The magnet system = o consists of a tension magnet 13 with a tension coil 15 and a current magnet = q. with a current coil 16. The effect of this part is well known. The combined fields form a rotating field which takes the disk with it in the direction of the arrow drawn adjacent to this magnet system. With a constant power factor, this torque is proportional to EI, where E is the line voltage to which the voltage coil is connected and I is the current flowing through the current coil. The second magnet system also consists of two magnets and is designed in such a way that it forms a torque proportional to EZ. The external shape of the magnets 17 and 18 is similar to that of the magnets 13 and 14. The coil ig on the magnet 17 is also connected to the mains voltage. According to the invention, a transformer winding 2o is arranged on the same magnetic core, which is connected to the coil 21 on the magnet i8.

Deutlicher ist die Anordnung aus Abb. 2 zu erkennen. Zufolge der angegebenen Schaltung sind die Felder der Magnete 17 und 18 proportional der Spannung E. Die Transformatoranordnung erzeugt die notwendige Phasenverschiebung, so daß die beiden Felder ein Drehfeld bilden, das proportional E2 ist. Um den Strom in der Spule 21 der gewünschten Phase näher zu bringen, wird zweckmäßig ein Widerstand 22 in den Stromkreis der Spulen 2o und 21 eingeschaltet. Es ist auch vorteilhaft, einen Widerstand mit einem vernachlässigbar kleinen Temperaturkoeffizienten zu verwenden, um Ungenauigkeiten zufolge Temperaturschwankungen zu vermeiden.The arrangement from Fig. 2 can be seen more clearly. As a result of the specified The circuit, the fields of the magnets 17 and 18 are proportional to the voltage E. The Transformer arrangement produces the necessary phase shift, so that the two Fields form a rotating field that is proportional to E2. To the current in the coil 21 To bring the desired phase closer, a resistor 22 is expediently in the Circuit of coils 2o and 21 switched on. It is also beneficial to have a resistor with a negligibly small temperature coefficient to use to avoid inaccuracies according to avoid temperature fluctuations.

Die Phasenverschiebung der durch die Spulen ig und 21 erzeugten Felder ist aus Abb. 3 deutlich erkennbar. In dieser Abbildung stellt E die Netzspannung und cp das Feld der Spule ig dar. Die durch Transformatorwirkung in der Spule 2o erzeugte Spannung El ist annähernd um i8o ° gegenüber E verschoben und, da der Stromkreis dieser Spulen einen verhältnismäßig kleinen induktiven und großen Ohmschen Widerstand besitzt, ist das erzeugte Feld näher der Phase der Spannung El. Auf diese Weise besitzen die Felder p und p, einen Phasenwinkel von ungefähr go °, wodurch das größtmöglichste Drehmoment erzeugt wird. Dieses Drehmoment, das proportional E2 ist, wirkt in entgegengesetzter Richtung wie das Drehmoment des Magnetsystems io.The phase shift of the fields generated by the coils ig and 21 can be clearly seen from Fig. 3. In this figure, E represents the mains voltage and cp represents the field of the coil ig. The transformer effect in the coil 2o generated voltage El is shifted approximately by 180 ° compared to E and, since the circuit these coils have a relatively small inductive and large ohmic resistance the field generated is closer to the phase of the voltage El. In this way The fields p and p have a phase angle of approximately go °, which is the greatest possible Torque is generated. This torque, which is proportional to E2, has the opposite effect Direction like the torque of the magnet system io.

Eine zweckmäßige Ausbildung der Scheibe 12 ist aus Abb. 4 deutlich zu ersehen. Sie besteht aus zwei ungleich geformten Teilen, die miteinander zu einem Ganzen verbunden sind. Der Teil 23 ist aus einem Metall mit größerem Ohmschen Widerstand - z. B. aus einer Nickelsilberlegierung -, der Teil 24 aus einem Metall mit geringem Ohmschen Widerstand - z. B. Kupfer - hergestellt. Die Anordnung ist so getroffen, daß während der Bewegung der Kreisscheibe ihr Teil 23 sich im Bereich des Magnet-Systems ii und ihr Teil 24 sich im Bereich des Magnetsystems io bewegt. Der Teil der Scheibe mit größerem Widerstand hat die Gestalt eines Hornes, dessen äußerer Rand mit dem Begrenzungskreis der Scheibe übereinstimmt. Wenn sich nun dieser Teil im Bereich des Magnetsystems ix bewegt, so wächst der den Wirbelströmen entgegengesetzte Widerstand der Scheibe von einem kleinsten Wert in der einen extremen Stellung der Scheibe bis zu einem größten Wert in der anderen extremen Lage der Scheibe. In der einen Stellung findet das magnetische Feld einen großen Widerstand im Teil 23 der Scheibe, und das erzeugte Drehfeld ist für eine gegebene Spannung E verhältnismäßig klein. In der anderen Lage der Scheibe sind die Verhältnisse umgekehrt. In den Mittelstellungen entspricht die Größe des erzeugten Drehfeldes der jeweiligen Breite des Teiles 23. Auf diese Weise ändert sich das Drehmoment außer mit dem Quadrat der Spannung E auch mit dem Drehungswinkel der Scheibe. Das Magnetsystem io wirkt immer auf den gleichförmigen Teil und sein Drehmoment bleibt bei jeder Stellung der Scheibe proportional EI. Die beiden Drehmomente wirken einander entgegen, und Gleichgewicht tritt dann ein, wenn das eine Drehmoment E2 D - wobei D eine Veränderliche in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Scheibe darstellt - gleich ist dem Drehmoment EI des Magnetsystems io. Der Drehwinkel der Scheibe D ist sonach proportional dem Verhältnis Dasselbe Ergebnis kann auch erzielt werden, wenn man die beiden Magnetsysteme miteinander in bezug auf die Scheibe vertauscht. Es sind bereits Instrumente bekannt, die auf demselben Prinzip beruhen, wie das eben geschilderte. Doch war, um ein mit dem Drehungswinkel veränderliches Moment zu erhalten, ein Teil der Kreisscheibe - ähnlich dem Teile 23 - fortgelassen. Die Anordnung, die Kreisscheibe als volle Scheibe auszuführen und die Änderung des Widerstandes durch die Anordnung des hornförmigen Teiles 23 zu erzielen, hat den Vorteil, daß die Platte in jeder Stellung ausbalanciert und die Drehung viel gleichmäßiger ist; zumal auch die ganze wirksame Oberfläche der Pole des Magnetsystems ii immer über der Scheibe und immer wirksam ist. Die Erfindung kann somit auch überall dort Verwendung finden, wo in Abhängigkeit von i einer Drehbewegung ein Widerstand zu- bzw. abnehmen soll.An expedient design of the disk 12 can be seen clearly from FIG. It consists of two unevenly shaped parts that are connected to one another to form a whole. The part 23 is made of a metal with a larger ohmic resistance - z. B. made of a nickel silver alloy -, the part 24 made of a metal with low ohmic resistance - z. B. Copper - manufactured. The arrangement is such that during the movement of the circular disk its part 23 moves in the area of the magnet system ii and its part 24 moves in the area of the magnet system io. The part of the disk with greater resistance has the shape of a horn, the outer edge of which corresponds to the boundary circle of the disk. If this part now moves in the area of the magnet system ix, the resistance of the disk to the eddy currents increases from a smallest value in one extreme position of the disk to a largest value in the other extreme position of the disk. In one position, the magnetic field has a great resistance in part 23 of the disk, and the rotating field generated is relatively small for a given voltage E. In the other position of the disk the situation is reversed. In the middle positions the size of the rotating field generated corresponds to the respective width of the part 23. In this way, the torque changes not only with the square of the voltage E but also with the angle of rotation of the disk. The magnet system io always acts on the uniform part and its torque remains proportional to EI in every position of the disc. The two torques counteract each other, and equilibrium occurs when the one torque E2 D - where D represents a variable depending on the angle of rotation of the disk - is equal to the torque EI of the magnet system io. The angle of rotation of the disk D is therefore proportional to the ratio The same result can also be achieved if the two magnet systems are interchanged with respect to the disk. Instruments are already known which are based on the same principle as the one just described. However, in order to obtain a moment that changes with the angle of rotation, a part of the circular disk - similar to part 23 - was omitted. The arrangement to make the circular disk as a full disk and to achieve the change in resistance by the arrangement of the horn-shaped part 23, has the advantage that the plate is balanced in every position and the rotation is much more uniform; especially since the entire effective surface of the poles of the magnet system ii is always above the disk and always effective. The invention can thus also be used wherever a resistance is to increase or decrease as a function of a rotational movement.

Die in Abb. i dargestellte Meßvorrichtung dient zum Messen der Menge einer durch das Rohr 26 strömenden Flüssigkeit. Das Rohr 26 i enthält eine Drosselstelle 27. Vor und hinter dieser Drosselstelle sind Rohre z8 und 29 angeschlossen, die zu einem U-förmigen, mit Quecksilber gefüllten Gefäß 3o führen. Fließt nun ein Flüssigkeitsstrom durch die Leitung 26 i und die Drosselstelle 27, so entsteht ein Druckunterschied, der proportional der Geschwindigkeit der Flüssigkeit ist. Der Schenkel, der dem größeren Druck ausgesetzt ist, besitzt eine größere Oberfläche und ist niedriger als der i, zweite Schenkel. Steigt der Druck in der Rohrleitung vor der Drosselstelle gegenüber dem Druck hinter der Drosselstelle, so sinkt die Quecksilberoberfläche im breiteren Schenkel und steigt im schmäleren Schenkel. Der unter dem geringeren Druck stehende Schenkel besitzt eine Widerstandsspule 32, die in Reihe geschaltet ist mit den Windungen der Spule =q.. Findet kein Strömen statt, so stehen die Oberflächen in beiden Schenkeln in derselben Höhe und die Anordnung ist so getroffen, daß für diesen Zustand das Quecksilber die unterste der Widerstandswindungen berührt und das Instrument sich besonders unter Einwirkung des Magnetsystems =i in eine Nullage stellt. Steigt die Quecksilberoberfläche in dem Schenkel mit kleinerem Querschnitt, so werden immer mehr Widerstandswindungen ausgeschaltet, der durch die Spule 16 fließende Strom I aus der Stromquelle 33 wird immer größer und mit ihm das vom Magnetsystem =o ausgeübte Drehmoment. Der Strom I ist also der durch die Leitung 26 fließenden Flüssigkeitsmenge proportional. Es kann nun vorkommen, daß die Spannung der Stromquelle sich aus irgendeinem Grunde ändert. Demzufolge müßte sich auch der Strom ändern, und die Meßvorrichtung wäre unzuverlässig. Aus diesem Grunde ist die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß die Meßgröße vom Verhältnis E abhängig ist. Sinkt die Spannung, so sinkt wohl auch der Strom, aber das Verhältnis bleibt immer dasselbe. Das Meßgerät ist somit von Spannungsschwankungen des Netzes unabhängig. Es ist ferner mit einer Anzeige- und Registriervorrichtung versehen, die einerseits den Momentanwert auf einer Skala 38 anzeigt, andererseits die veränderlichen Werte auf einem abrollenden Band aufzeichnet. Auf der Welle 25 ist ein Zeiger befestigt, der über der Skala 38 spielt. Er besitzt eine Feder, die auf dem Band 37 gleitet. Durch eine Kapillarröhre 35 wird die Feder 36 aus einem Gefäß 39 mit Tinte versorgt. Im Gefäß 39 reicht in die Tinte ein Zapfen q.o hinein, der einerseits eine zusätzliche Dämpfung bewirkt, andererseits den Ausschlagwinkel des Instrumentes begrenzt. Zweckmäßig ist auch ein einstellbares Gegengewicht 41 in zum Zeiger 35 entgegengesetzter Richtung vorgesehen, um das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten.The measuring device shown in Fig. I is used to measure the amount a liquid flowing through the tube 26. The pipe 26 i contains a throttle point 27. Pipes z8 and 29 are connected in front of and behind this throttle point, which lead to a U-shaped vessel 3o filled with mercury. A stream of liquid now flows through the line 26 i and the throttle point 27, a pressure difference arises, which is proportional to the speed of the liquid. The thigh that the exposed to greater pressure, has a larger surface area and is lower than the i, second leg. If the pressure rises in the pipeline upstream of the throttle point compared to the Pressure behind the throttle point, the mercury surface drops in the wider thigh and rises in the narrower thigh. The one under the lesser Pressurized leg has a resistance coil 32 connected in series is with the turns of the coil = q .. If there is no current, the surfaces are stationary in both legs at the same height and the arrangement is made so that for this condition the mercury touches the lowest of the resistance windings and the instrument moves into a zero position, especially under the influence of the magnet system = i represents. If the mercury surface rises in the leg with the smaller cross-section, in this way, more and more resistance turns are switched off, the one through the coil 16 The current I flowing from the current source 33 is always greater, and with it that from the magnet system = o applied torque. The current I is therefore the one flowing through the line 26 Proportional amount of liquid. It can now happen that the voltage of the power source changes for some reason. As a result, the current would also have to change, and the measuring device would be unreliable. For this reason, the arrangement is appropriate so made that the measurand depends on the ratio E. If the tension drops so the current will probably also decrease, but the ratio always remains the same. The measuring device is therefore independent of voltage fluctuations in the network. It is also with a Provided display and registration device, on the one hand the instantaneous value a scale 38 indicates, on the other hand the variable values on a rolling Tape records. On the shaft 25 a pointer is attached, which is above the scale 38 plays. It has a spring that slides on the belt 37. Through a capillary tube 35, the pen 36 is supplied with ink from a vessel 39. In the vessel 39 in the ink a pin q.o into it, which on the one hand causes additional damping, on the other hand, limits the deflection angle of the instrument. Is also expedient an adjustable counterweight 41 is provided in the opposite direction to the pointer 35, to maintain balance.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Induction resistance meter with rotating disc, which is designed in such a way that it corresponds to the eddy currents generated in it opposes different electrical resistance to their respective angular position, and act on the two torques in the opposite sense, characterized in that that of the two separate normal induction drive systems acting on the disc the torque of the one drive system proportional to the wattage and the torque of the other drive system proportional to the square of the voltage of the supplied alternating current is.

2. Resistance meter according to claim i, characterized in that the one Magnet system (zo) consists of two interacting magnets, one of which Magnet (i3) from a voltage coil (i5), the other magnet (i4) from a current coil (i6) is excited and the other magnet system (= i) also consists of two interacting There are magnets, of which one magnet (= 7) is excited by a voltage coil (= g) is, which also has a second coil (2o) sitting on the same core Transformer forms, and the second magnet (i8) gets its energy from a coil (2i) which is connected in series with the coil (2o) and - between the coil (2o) and the coil (2i) has a resistor (22) with the lowest possible temperature coefficient is switched on.

3. Resistance meter according to claim i and 2, characterized in that that the rotating disc consists of two parts (23 and 2q.) different specific Ohmic resistance is composed in such a way that the rotating field of a magnet system according to the position of the disk a different one and with the rotation of the Increasing resistance. q .. ohmmeter according to claim i to 3 for measuring amounts of liquid by means of a Venturi tube, characterized in that that the size of a resistor (32) changed by the variable pressure difference and the circuit is set up to measure the variable resistance this is connected in series with the current coil (i6) and together with it on the same Voltage is like the voltage coil (i5).