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Anordnung zur Umwandlung eines durch ein Drehmoment darstellbaren
Meßwertes in einen elektrischen Strom mit Hilfe einer Kompensationseinrichtung
Zur
Umxvan(llung eines durch einen Drehmoment darstellbaren Meßwertes in einen elektrischen
Strom mit Hilfe einer Kompensationseinrichtung hat man l)isher im allgemeinen für
die Herstellung des Meßdrehmomentes ein dynamometrisches oder Drehspulmeßgerät verwendet
und für die Erzeugung des Kompensationsdrehmomentes ein Drehspulmeßgerät. Die beiden
Meßgeräte werden auf einer Achse befestigt, so daß ihre Drehmomente gegeneinander
wirken. Diese Aleßwertumformer arheiten zwar einwandfrei, jedoch nehmen die verschiedenen
für den Meßumformer notwendigen Apparate einen so großen Raum ein, daß diese Apparate
nur in einem anomal großen Gehäuse untergehracht werden können. Hierdurch sowie
durch den in der Meßtechnik ebenfalls nicht normalen Zusammenbau mehrerer Meßinstrumente
wird eine wesentliche Erhöhung des Herstellungspreises herbeigeführt.
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Die Erfindung zeigt demgegenüber einen Meßwertumformer, der sich
in wesentlich einfacherer
Weise herstellen läßt. Gemäß der Erfindung
dient für die Erzeugung des Meß- und Kompensationsdrehmomentes ein Zähler, auf desseni
Dämpfungsscheibe im Feld .eines Dämpfungsmagneten die Kompensationsspule befestigt
ist. Bei einer derartigen Ausbildung des Meßwertumformers ist es möglich, normale,
in der Zählertechnik seit Jahren erprobte und in der Massenherstellung bereits ausgeführte
Teile zu verwenden sowie auch den Meßwertumformer in einem normalen Zählergehäuse
unterzubringen. Da es sich in den meisten Fällen um die Messung von Wechselstromgrößen
handelt, kann man als Meßwertumformer einen normalen Ferrariszähler verwenden.
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In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Der in der Figur gezeigte Meßwertumformer besteht aus einem Ferrariszähler mit der
Ferraristriebscheibe I, der Dämpfungsscheibe 2 und der Achse 3. Zur Erzeugung des
Meßdrehmomentes der Triebscheibe I dienen die auf den schematisch angedeuteten Eisenkernen
4 angebrachten Wicklungen, denen die zu messenden Größen zugeführt werden. Auf die
Dämpfungsscheibe wirken die beiden Dämpfungsmagnete 5 und 6 ein, welche permanente
Magnete sind. Auf der Dämpfungsscheibe befestigt ist eine kleine Rahmenwicklung
7, die sich in dem Feld des Dämpfungsmagneten 6 befindet. Durch das Zusammenwirken
des Dämpfungsmagneten 6 und der Rähmchenwicklung 7 wird das Kompensationsdrehmoment
erzeugt. Anstatt der in der Figur gezeichneten quadratisch gewickelten Spule kann
man auch jede andere Art von Spulen auf der Dämpfungsscheibe anbringen, beispielsweise
eine unmittelbar auf der Dämpfungsscheibe befestigte Flachspule.
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Wichtig ist lediglich, daß sich die Kompensationsspule in dem Feld
eines der Dämpfungsmagnete befindet.
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An der Achse des Zählers, auf den sonst keine Richtkräfte einwirken,
ist der Arm 8 befestigt, welcher an dem Widerstand g je nach der Stellung des Zählers
bestimmte Widerstandswerte einstellt.
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Der aus dem Arm 8 und dem Widerstand g bestehende Stromregler, welcher
den Kompensationsstrom einstellt, ist hier lediglich schematisch dargestellt. An
seiner Stelle werden zweckmäßigerweise die bekannten Stromregler verwendet, welche
reibungslos verstellbar sind. Derartige Stromregler sind beispielsweise die bekannten
Röhrenschaltungen, bei denen mit Hilfe einer an dem Arm 8 befestigten Fahne der
Rückkopplungsgrad einer Röhre verändert wird oder di.e ebenfalls bekannten Fotozellenschaltungen,
bei denen je nach der Verstellung des Zählers die Belichtung der Fotozelle geändert
wird und hierdurch ein durch die Verstellung des Zählers änderbarer Strom erzeugt
wird.
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Der Kompensationsstrom wird der Stromquelle IO entnommen. In Reihe
mit dem Meßrähmchen 7 liegt der Verbraucher 1 1. Dieser kann ein beliebiges anzeigendes
oder schreibendes Meßgerät oder irgendeine Regeleinrichtung oder ein Fernmeßsender
oder -empfänger sein. Der Verbraucher II braucht nicht unmittelbar nehen dem Meßwertumformer
angeordnet zu sein. Er kann sich auch in beliebiger, allein durch den Widerstand
der Zuleitung begrenzter Entfernung von dem Meßumformer befinden.
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Bei den bekannten Ferrariszählern treten Temperatureinflüsse auf,
die sich schon im Zähler wieder aufheben. Bei Verwendung von Kupferscheiben beispielsweise
tritt für je 100 Temperaturerhöhung eine Drehmomentänderung von 40/0 auf. Da jedoch
diese Änderung sowohl in der Triehscheibe I als auch in der Dämpferscheibe 2 auftritt
führt sie zu keinem Meßfehler. Bei der Verwendung eines derartigen Zählers als Meßwertumformer
können sich jedoch die Temperaturfehler nicht mehr aufheben, da das Kompensationsdrehmoment
nicht unter der Einwirkung der Dämpferscheile, sondern lediglich durch die Wechselwirkung
der Kompensationsspule 7 und des Dämpfermagneten 6 erzeugt wird.
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Aus diesem Grunde müssen noch besondere Hilfsmittel zur Beseitigung
des Temperaturfehlers vorgesehen werden. Diese bestehen in der Verwendung von Scheiben
aus Material mit kleinerem Temperaturkoeffizienten an Stelle von Kupfer oder Aluminium,
z. B. aus Hydronalium, die einen Temperaturfehler von nur 20/0 für 100 haben. Der
noch verbleibende Temperaturfehler kann z. B. dadurch ausgeglichen werden, daß man
in bekannter Weise parallel zu dem Kompensationsrähmchen 7, das aus Kupferdraht
besteht, einen eichbaren Nebenwiderstand aus temperaturunabhängigem Material anbringt.
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Die Wirkungsweise des Meßumformers ist folgendermaßen: Solange der
an dem Widerstand 9 eingeregelte Strom, beziehungsweise das von ihm durch das Kompensationsrähmchen
7 erzeugte Drehmoment, dem Drehmoment der Triebsysteme 4 gleich ist, bleibt der
Zähler in Ruhe. Ändert sich die auf die Triebsysteme 4 einwirkende Meßgröße, so
wird das Gleichgewicht gestört, und es wird infolgedessen der Zähler verstellt.
Hierbei wird aber durch den Hebel8 der Widerstandswert des Widerstandes g verändert,
so daß sich auch der durch das Kompensationsrähmchen 7 und den Verbraucher 1 1 fließende
Strom ändert. Dieser Vorgang dauert so lange, bis das durch den Kompensationsstrom
erzeugte Drehmoment gerade wieder die gleiche Größe hat wie das Drehmoment des Meßsystems.
In diesem Augenblick kommt der Zähler wieder zur Ruhe, und der eingestellte, durch
den Verbraucher 1 1 fließende Kompensationsstrom ist wiederum genau dem auf die
Triebsysteme 4 einwirkenden Meßwert proportional.