DE75461C - Elektrische Mefsvorrichtung - Google Patents

Description

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Elektrische Nietvorrichtung.

Patentlrt im Deutschen Reiche vom 17. Februar 1891 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Mefsvorrichtung zum Messen elektrischer Ströme von grofser Starke, dessen wesentlichste Merkmale einerseits in der Form und Anordnung des Magneten und der Spulen bestehen, andererseits in den Vorrichtungen zur Uebertragung der Bewegung von der beweglichen Spule auf den Zeiger, wobei durch eine kleine Bewegung der ersteren eine grofse Bewegung des letzteren erzielt wird, und endlich in der Gesammt- : anordnung der Theile, wodurch gröfste Empfindlichkeit der Wirkung, Genauigkeit der Messung ohne Beeinflussung derselben durch Induction von aufsen und die Möglichkeit, Ströme von grofser Stärke ohne Beschädigung der Vorrichtung zu messen, erzielt wird.

Fig. ι ist eine Vorderansicht der Mefsvorrichtung; Fig. 2 ein senkrechter Schnitt nach λγ-λγ, Fig. ι; Fig. 3 ein senkrechter Schnitt nach y-y, Fig. 2; Fig. 4 zeigt Einzelheiten der Zeigerlagerung und Fig. 5 die Theilungen des Magnetpols. Fig. 6 ist ein senkrechter Schnitt nach y-y, Fig. 2, und stellt die Vorrichtung als mit einer Spule von hohem Widerstände versehen dar, um die Vorrichtung als Spannungsmesser gebrauchen zu können. Fig. 7 veranschaulicht eine Abänderung der Mefsvorrichtung, welche hier mit nur einer festen, als Solenoid wirkenden Spule versehen ist. Fig. 8 ist eine Vorderansicht der vorigen. Fig. 9 ist eine Schnittansicht einer Abänderung der Vorrichtung zum Uebertragen von Bewegung von der beweglichen Spule oder dem Anker auf die Nadel. In den Fig. 10 und-η ist diese Vorrichtung im Schnitt gezeigt. Fig. 12 ist eine Seitenansicht der in Fig. 6 veranschaulichten Mefs-- vorrichtung. In Fig. 13 ist dieselbe mit einer zweckmäfsigen Art der Aufhängung gezeigt, während Fig. 14 die Einzelheiten dieser Aufhängung veranschaulicht.

Bei der in Fig. 1 bis 6 veranschaulichten Art der Mefsvorrichtung ist auf der Rückwand A ein cylindrisches Gehäuse B befestigt. Das Zifferblatt ist durch eine Glasscheibe C geschützt. Der Magnet besteht aus den beiden durch Schraubenbolzen /, Fig. 3, verbundenen ringförmigen Scheiben F und G, Fig. 2, und. einer deren Umkreis sich anschliefsenden Wandung H. Das eine Polstück D ist in der mittleren Oeffnung der Scheibe F befestigt, während das andere, E, in einer Hülse des in der mittleren Oeffnung der Scheibe G sitzenden, mit Flantsch versehenen ringförmigen Einsatzes K gehalten wird. Das Polstück E ist concentrisch mit dem dasselbe umgebenden zweiten Polstück D. In dem ringförmigen Zwischenraum L zwischen den beiden Polstücken befindet sich demnach ein starkes mag- C netisches Feld, während der Magnetkörper eine die Mefsvorrichtung vor der Beeinflussung durch äufsere Induction schützende Hülle bildet.

Mist ein von einer Scheide N aus isolirender Masse umgebener Kupferkern. In dem Polstück E befinden sich mit Isolirmasse O, Fig. 3, ausgelegte Oeffnungen, durch welche die Enden der Kupferstreifen P hindurchtreten, um sich mit dem Kupferkern M zu vereinigen, mit welchem sie auf diese Weise elektrisch verbunden sind. Die Kupferstreifen sind parallel mit einander um den Kupferkern M gewickelt und bilden eine das Innere des cylindrischen Magneten fast ausfüllende feste Spule; ihre

a'ufseren Enden sind, wie bei Q, Fig. 3, mit einer Metallstange R verbunden, welche ihrerseits mit der Polklemme 1 (in Fig. 2 durch punktirte Linien angedeutet) in Verbindung ist. An seinem äufseren Ende schliefst sich an den Kupferkern M ebenfalls eine kupferne Stange S, welche mit der Polklemme 2 verbunden ist. Der entweder bei der Polklemme 1 oder bei 2 eintretende Strom durchfliefst zunächst die Spule P und gelangt von dort nach der anderen Polklemme. Der in den ringförmigen Raum zwischen den Polstücken D und E eintretende, an einem Ende geschlossene kupferne Cylinder T trägt eine Spule U von feinem Draht und sitzt an einem mit Flantsch versehenen Kopfstück V auf einer Röhre Wvon Kupfer oder Aluminium, welche durch den Kern M hindurchreicht und an ihrem anderen Ende die Verschlufskappe a hat. An dieser Verschlufskappe befindet sich eine Blattfeder b, während an dem Kopfstück V, jedoch von diesem durch ein Band c isolirt, eine Feder d angeordnet ist. Beide Federn d und b sitzen an den oben auf dem Magnetgehäuse befestigten, aber von diesem bei g isolirten Stangen e bezw. f. Durch das Rohr W reicht eine Schraubenfeder w, welche an ihrem einen Ende in einer mit Schraubengewinde versehenen Stange endigt, der aufserhalb der Verschlufskappe α eine Mutter j aufgeschraubt ist, während das andere Ende der Schraubenfeder an dem Joch k befestigt ist. Die Feder d ruht, wie Fig. 4 zeigt, in einer Vertiefung des Isolirbandes c und die Vorderseite des Cylinders T zwischen dem Band c und einem Flantsch Z des Kopfstückes V. Das äufsere Ende der Feder w trägt eine mit Schraubengewinde versehene Stange, welche durch den einen Arm des Joches k hindurchreicht und in einem spitzen Zapfen η endigt; durch den anderen Arm des Joches k reicht ebenfalls ein mit Schraubengewinde versehener zugespitzter Zapfen o, welcher den Zeiger ρ zwischen diesem Arm des Joches und einer Scheibe q festklemmt. Zwischen den Zapfen η und ο befindet sich am Ende eines festen Armes s ein cylindrischer Block r. Der Zeigerp hat bei t ein Gegengewicht und bewegt sich über eine Theilungsplatte, die an Trägern ν der Magnetplatte F befestigt ist.

Wenn nun die Röhre W sich in den Magneten hineinbewegt, so wird dadurch die Schraubenfeder gespannt und infolge dessen gedreht, wobei das Joch k mitgenommen wird und sich auf dem Block r zwischen den Zapfen η und ο ebenfalls dreht. Dadurch wird auch der Zeiger/? über die Scala hinwegbewegt. Durch die Federn d und b ist der Röhre W das Bestreben gegeben, wieder in ihre frühere Ruhelage zurückzugehen. Bei der beschriebenen Anordnung genügt eine ganz geringe Bewegung der Röhre W, um eine grofse Drehung des Zeigers hervorzurufen. '

Wenn die Mefsvorrichtung als Ammeter Verwendung finden soll, so wird ein Nebenschlufs von der Polklemme 1 durch den Draht a' nach der Stange /, Feder b, Röhre W, durch den Cylinder T und die isolirte Spule U auf letzterem nach der Feder J, Stange e und durch den Draht b' nach der Polklemme 2 geführt.

Die Wirkungsweise der Mefsvorrichtung ist dann wie folgt: Wenn der zu messende Strom die Spule P durchfliefst, so entsteht in dem ringförmigen Raum zwischen den Polstücken ein starkes magnetisches Feld, gleichzeitig erzeugt der die Spule U durchfliefsende Strom um diese ein Feld. Nach allgemein bekannten physikalischen Gesetzen hat die gegenseitige Wirkung dieser beiden Felder zur Folge, dafs die hängende Spule W in den obenerwähnten röhrenförmigen Raum hineingezogen wird, wobei die Gröfse der dieser Spule mitgetlicilten Bewegung zu der Differenz des Potentials zwischen den Polen der Mefsvorrichtung und dem durch die Spulen fliefsenden Strom in einem bestimmten Verhältnisse steht. Indem die Spule U und mit ihr der Cylinder T sich nach innen bewegen, dehnt sich die Schraubenfeder, wobei sie sich dreht und den Zeiger über die Theilungsplatte bewegt. Die Gröfse der Bewegung des Zeigers ρ wird dabei von der Gröfse der Entfernung abhängen, um welche sich die Spule U bewegt hat. Die Gradtheilung 'der Platte ist so eingerichtet, dafs die Stromstärke in Ampere zum Ausdruck gebracht wird.

Soll die Mefsvorrichtung als Spannungsmesser oder als Ammeter für sehr schwache Ströme verwendet werden, so wird an Stelle der starken vierfachen Kupferstreifen P eine einzelne Spule eines dünnen Kupferstreifens P', Fig. 6, von 0,05 bis 0,075 mm Stärke angewendet, dessen Pol, wie in Fig. 6 bei P", mit dem Kupferkern verbunden ist. Der Strom würde dann die Mefsvorrichtung in folgender Weise durchlaufen: Von der Polklemme 1 (Fig. 6) nach dem Draht c', der Spule P', dem Kupferkern M, der Feder b, Röhre W, Spule U, Feder d, Stange e und von dort durch den Draht d', Fig. 6, nach der Polklemme 2. Bei^ dieser Ausführungsart der Vorrichtung bewirkt der hohe Widerstand der Spule P\ dafs die hängende Spule i/eine solche Stellung zwischen den Polen des Magneten einnimmt, wie solche dem Unterschiede des Potentials zwischen den Polen der Vorrichtung entspricht. Selbstredend ist für diesen Zweck die Gradtheilung so eingerichtet, dafs sie diese Differenz in Volts anzeigt.

Um die magnetische Thätigkeit der Vorrichtung zu sichern, können die Pole des Magneten, wie in Fig. 5, radical getheilt und die Zwischenräume der abgeflachten Theilungen e^f e" mit Streifen einer Isolirmasse ausgefüllt sein.

Bei der in Fig. 7 gezeigten veränderten Ausführungsart der Mefsvorrichtung ist A² die Grundplatte, B² ein Gehäuse und C² eine über dem Zifferblatt befindliche Glasplatte. Die einen Kern bildende Messingröhre D² ist mit der isolirten Spule E² umwickelt, welche ganz in dem eisernen Cylinder F² eingeschlossen ist. Ein eiserner, röhrenförmiger Anker G² wird an seinem einen Ende von der senkrecht angeordneten Feder//² und am anderen Ende von einer zweiten Feder I- gehalten, von denen die letztere mit der Röhre G² durch eine mit Schraubengewinde versehene Stange J² verbunden ist. durch welche die Spannung der Federn geregelt werden kann. Die oberen • Enden derFedernsindandenMetallstangenÄT²L² befestigt, welche ihrerseits auf dem aus Isolirmasse bestehenden, auf dem Cylinder F- anangebrachten Block M² befestigt sind. Die Schraubenfeder N² endigt einerseits in einer am Ende derRöhreG² befestigten, mitSchraubengewinde versehenen Stange und andererseits in einem ebenfalls mit Schraubengewinde versehenen, an dem Joch O² befindlichen Zapfen P². Durch den gegenüberliegenden Arm des Joches O² tritt der den Zeiger Q² an dem Joch befestigende,, mit Schraubengewinde geformte Zapfen p². Beide Zapfen treten in entgegengesetzte Enden des in dem Arm S² starr befestigten Blockes R² ein. Diese Einrichtung ist demnach die gleiche wie in Fig. 1 bis 6. T² ist die an den Stützen U² befestigte Theilungsplatte. Der Strom durchfliefst die Mefsvorrichtung von der einen Polklemme ι durch die Spule E² nach der anderen Polklemme 2, wobei alsdann die Spule wieder als Solenoid auf die ihren Anker bildende Röhre G² wirkt, welche nach bekannten physikalischen Gesetzen in die Spule auf eine gewisse, zu der Stromstärke in einem bestimmten Verhältnisse stehende Entfernung hineingezogen wird, wobei der Zeiger sich in der vorerwähnten Weise über der Gradtheilung dreht.

Wie ersichtlich, bildet der aus magnetischem Material bestehende Cylinder .F² für die Mefsvorrichtung einen magnetischen Schild; da ferner der Anker in waagrechter Lage angeordnet ist, so kann die Wirkung der Schwerkraft seine Bewegung weder beschleunigen, noch verlangsamen.

Bei der in Fig. 9, 1 ο und 11 gezeigten Ausführungsart ist eine andere Einrichtung getroffen, um die geradlinige Bewegung des Ankers oder der Spule in der Mefsvorrichtung in eine Drehbewegung des Zeigers über der Gradtheilung zu übersetzen; im Uebrigen sind die' Theile der Mefsvorrichtungen die gleichen wie in Fig. ι bis 6. Das durch die Muffe Fhindurchtretende Ende der Röhre W hat zwei schraubenförmige Schlitze d³ zur Aufnahme der Führungsstifte des gabelförmig auslaufenden Endes e³' der an einem Arm des Joches k befindlichen Stange m³. An einem am Arm s⁸ sitzenden Stift s⁴ ist das eine Ende einer Spiralfeder i³ befestigt, deren anderes Ende an der Stange m^a befestigt ist.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist wie folgt: Wenn die Spule U in dem ringförmigen Zwischenraum der Polstlicke D und E sich nach innen und aufscn und damit auch die Röhre W sich in der Richtung ihrer Längsachse bewegt, so werden die Führungsstifte an der Gabel e^;t gezwungen, den mit starker Steigung angeordneten Führungsschlitzen d³ zu folgen, wodurch die Gabel nebst der Stange m^% und dem Joch Ic auf den Zapfen η und ο gedreht und damit auch der Zeiger ρ über die Gradtheilung hinwegbewegt wird. Die Gröfse der von den den Zeiger führenden Theilen und mithin auch vom Zeiger selbst ausgeführten Drehbewegung wird der Gröfse der von der Röhre W und Spule U in ihrer Achsenrichtung ausgeführten Bewegung entsprechen; mithin ist hier die Bewegung in der Achsenrichtung der Spule in eine Drehbewegung des Zeigers übersetzt. Die Richtung der Windung der Spirale t³ ist eine derartige, dafs diese das Bestreben hat, der Drehbewegung der verschiedenan Theile entgegen zu wirken, wenn die Spule in das magnetische Feld zwischen den Polstücken kommt; hört der Strom wieder auf, so hilft die Feder, den Zeiger wieder in seine Ruhelage auf Null zurückzudrehen.

Bei Vorrichtungen dieser Art ist es zweckmäfsig, einem Ueberkippen derselben in der Längsrichtung vorzubeugen, welches vielleicht die Wirkung haben könnte, dafs die Spule des Cylinders T infolge der Schwerkraft in den Magneten hinein- oder aus demselben herausbewegt und dadurch durch die Feder n> der Zeiger gedreht wird und unrichtige Angaben macht. Um nun die Mefsvorrichtung richtig aufstellen zu können, kann dieselbe auf einer Unterlage (A¹, Fig. 6) mit Dreifufs B' C D¹ stehen, wobei der eine Fufs D', wie in Fig. 12, senkrecht verstellbar ist; oder die Mefsvorrichtung kann wie in Fig. 13 aufgehängt werden. In letzterem Falle sind die Pole E¹ F² auf der aus Isolirmasse bestehenden Stange G befestigt, welche auf den beiden mit den parallelen Theilen J¹K versehenen gebogenen Armen//¹/¹ ruht. Die Flächen der Pole E¹F' befindensich in Berührung mit den parallelen Theilen J'K der Arme, an denen Polklemmen 3, 4 vorgesehen sein können, um jeden der Arme mit einem Draht zu verbinden. Durch die Anordnung der beiden zweckmäfsig biegsamen Stäbe E' F' zum Aufhängen der Mefsvorrichtung wird einem wesentlichen Ueberneigen der letzteren in ihrer Längsrichtung vorgebeugt.

Als wesentliche Merkmale der beschriebenen Mefsvorrichtung sind folgende zu erwähnen: Der Magnet bildet gewissermafsen eine geschlossene

Claims (2)

1. au!
   eir

   P«!
   Ai

   Umhüllung und dadurch einen Schutz gegen die Einflüsse einer aufseren Induction. Die Schraubenfeder tv oder N'² kann so eingestellt werden, dafs sie eine Anfangsspannung nicht hat, d. h. dafs sie einen Zug gegen die Wirkung der sie haltenden Blattfedern nicht ausübt. Hierdurch wird die Empfindlichkeit der Wirkung der Mefsvorrichtung wesentlich erhöht. Die Einrichtung zur Uebertragung der Bewegung von der beweglichen Spule oder dem Anker auf den Zeiger ist eine derartige, dafs eine geringe Bewegung der Spule eine grofse Bewegung des Zeigers über die Gradtheilung bewirkt. Bei der in Fig. ι bis 6 gezeigten Ausführungsart bietet die Spule P einen Leitungsweg von grofsem Querschnitt und damit die Möglichkeit, sehr starke Ströme durch die Mefsvorrichtung zu führen, ohne dafs ein Verbrennen oder eine sonstige Beschädigung der Vorrichtung zu befürchten ware. Es lassen sich mithin derartige Vorrichtungen für Ströme von fast beliebiger Stärke einrichten und zweckmäfsig für Stations-Amperemesser bei elektrischen Lampen verwenden.

   Pa τ ε ν τ - A ν s ρ η 0 c η ε :

   ι. Elektrische Mefsvorrichtung, bei welcher die axiale Bewegung eines mit seinen beiden aus einem Solenoid herausragenden Enden an Blattfedern (b d bczw. I²H'²) hangenden Ankers (TW bezw. G²) durch eine darin in dessen Achsenrichtung angeordnete Spiralfeder als Drehbewegung auf den Zeiger der Mefsvorrichtung durch ein drehbares Joch (k bezw. O²J übertragen wird, welches zwischen Centrirstiften in der Achscnlinie der Spiralfeder gelagert ist und den Zeiger trügt.
2. 2. Eine Ausfuhrungsform der unter i. gekennzeichneten Vorrichtung, bei welcher die Spiralfeder durch eine Röhre (W) ersetzt ist, in deren spiralförmigen Schlitzen (d³) die Zapfen einer gabelförmigen Verlängerung (e³) des Joches eintreten.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.