-
Induktiver MeBwert-Geber Die Erfindung betrifft einen induktiven Meßwert-Geber,
welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei elektrisch gegeneinander geschaltete
Tauchspulen vorgesehen sind, die an einem gemeinsamen Waagebalken angeordnet gegenläufig
in je zwei Luftspalte eintauchen, wobei die Wicklungsbreite der Tauchspulen größer
als die Polbreite der Luftspalte und die Wicklungsfläche rechteckig ist, deren breite
Seiten in die Luftspalte eintauchen, derart, claß ein möglichst großer Anteil der
Wicklungslänge den Feldänderungen ausgesetzt ist.
-
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
.dargestellt. Es zeigt Fig. i eine Ansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 2 einen Grundriß
zur Fig. i, Fig.3 eine Seitenansicht, Fig.4 einen Grundriß eines in der Fig. i dargestellten
Teiles und Fig; 5 ein Diagramm. In der Fig. i bedeutet i eine linke und 2 eine rechte
Tauchspule, die je über einen isolierenden Träger 3 bzw. 4 an einem Waagebalken
5 befestigt sind, der um eine Achse 6 drehbar gelagert ist. Die Stromzuführung zu
den beiden Tauchspulen findet über zwei Stromzuführungsfedern 7, 8 und die Drahtverbindungen
9, io und i i statt. Jede Tauchspule hat eine rechteckige Querschnittsform und taucht
mit ihren längeren Wicklungsflächen in je einen Luftspalt ein. Diese Luftspalte
werden durch zwei E-förmige Eisenkerne 12, 13 gebildet, die vermittels Schrauben
14 -durch zwei ,parallel liegende Distanzierungsplatten 15, 16 in der dargestellten
gegenseitigen Lage gehalten werden. Die Eisenkerne 12, 13 werden durch je
eine auf dem mittleren Eisenkern angeordneten Erregerspule 17 bzw. 18 erregt, die
miteinander in Reihe liegend an ein weiter nicht dargestelltes Netz geschaltet sind.
Die Achse 6 des Waagebalkens ist in einem besonderen Lagerstück i9, welches durch
zwei Schrauben 2o mit den
Distanzierungsplatten 15, 16
verbunden ist, gelagert. Am gleichen Lagerstück sind die beiden Stromzuführungsfedern
7, 8 unter Zwischenschaltung eines Isolierstückes 21 befestigt. In der Mitte der
Achse 6 ist eine Rolle 22 fest angeordnet, um welche sich ein Metallbändchen 23,
dessen oberes Ende an einer Abflachung der Rolle 22 mittels einer Schraube 24 befestigt
i,st, auf- und abwickeln kann. Das untere Ende des Metallbändchens 23 ist mittels
Plättchen 25 und Schrauben 26 an eine Federplatte 27 festgeklemmt, die vermittels
Schrauben 28 unter Zwischenschaltung von Distanzierscheiben 29 zwi= schen einer
Grundplatte 30 und den beiden Distanzierplatten 15, 16 befestigt
ist. In der Fig.4 ist der Grundriß der Federplatte 27 dargestellt: Zum Schutz der
empfindlichen Tauchspulen i und 2 ist an den Eisenkernen 12 und 13 je ein bügelförmiges
Schutzblech 31, 32 vorgesehen. Ferner ist an jedem Eisenlkern ein vermittels einer
der Schrauben 14 festklemmbares Streublech 33 bzw. 34 vorgesehen. Diese Streubleche
dienen dem nachträglichen Abgleich von geringen Unregelmäßigkeiten in den Wicklungsdaten
und Wicklungsformen der Tauchspulen und Unterschieden in den Dimensionen der Luftspalte.
Zu beachten ist, daß die Luftspalte verhältnismäßig klein sind, was dadurch ermöglicht
wurde, daß die Tauchspulen als freitragende Spulen, d. h. ohne irgendwelchen Spulenkörper,
durch Verkittung der Windungen hergestellt sind.
-
In den Fig. 2 und 3, die einen Grundriß und eine Seitenansicht zur
Fig. i darstellen, wurden die gleichen Bezugszeichen, wie in der Fig. i verwendet,
so daß sich eine besondere Beschreibung dieser Figuren, in denen keine neuen Teile
sichtbar werden, erübrigt.
-
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist nun die folgende:
Die Erregerspulen 17, 18 der beiden Eisenkörper 12, 13 liegen an der Netzspannung
und erzeugen in den vier Luftspalten je ein magnetisches Feld. In diese Luftspalte
tauchen die vier Längsseiten der Windungsflächen der Tauchspulen i und 2 ein, und
zwar sind die Verhältnisse so gewählt, daß in der Ruhelage des Waagebalkens 5 die
Tauchspule i stark in die Luftspalte eintaucht, während die Tauchspule 2 aus den
entsprechenden Luftspalten stark hervorragt. Diese Stellung der Tauchspulen ist
durch die einander entgegengesetzte Wirkung einerseits der Stromzuführungsfedern7,
8 und anderseits der Federplatte 27 bedingt und so gewählt, daß die Tauchspulen
auch in den Endlagen nicht aus dem Bereich der Polbreiten herauskommen andernfalls
die in den Spulen i und 2 induzierte Spannungen keinen linearen Zusammenhang mit
der Verdrehung des Waagebalkens aufweisen würden. Im Diagramm der Fig. 5, die die
in .deal Tauchspulen i und 2 induzierte Spannung U in Funktion des Verdrehungswinkels
p des Waagebalkens 5 darstellt, sind die Verhältnisse näher erläutert. Nähert sich
eine Tauchspule den entsprechenden Luftspalten, so steigt die induzierte Spannung
U vorerst mehr als proportional an. Im Punkt A der Kurve hat diese Tauchspule dann
etwa die in der Fig. i ,durch die Tauchspule 2 eingenommene Lage erreicht. Ein weiteres
Eintauchen der Tauchspule läßt den Arbeitspunkt über C nach B wandern. Der BereidhA-B
ist linear. Wird die Tauehspule weiterbewegt, so daß sie sich langsam aus den Luftspalten
entfernt, so biegt die Kurve wieder stark ab. Falls die beiden Tauchspulen einander
elektrisch entgegengeschaltet sind, so heben sich die induzierten Spannungen in
denselben bei einer waagerechten Lage des Waagebalkens 5 gerade auf. Der Arbeitsruhepunkt
liegt dann in C. Die beiden Tauchspulen können in Nullstromschaltung mit den beiden
Stromspulen eines wattmetrischen Relais, beispielsweise nach der Ferraristype, verbunden
sein. Bei waagerechtem Waagebalken fließt dann durch diese Stromspulen kein Strom,
und die Ferrarisscheibe mit einem Mittelkontakt bleibt in einer Mittellage liegen.
Verdreht sich der Waagebalken in der einen oder anderen Richtung, so fließt ein
entsprechend gerichteter Strom durch die Stromspulen und verdreht die Ferrarisscheibe
nach links oder rechts bis zum Anschlag des Mittelkontaktes mit entsprechenden Außenkontakten.
Über diese Kontakte können dann in bekannter Weise Regeleinrichtungen usw. gesteuert
werden.
-
Der beschriebene induktive Meßwert-Geber arbeitet natürlich mit einem
Fühler zusammen. Letzterer kann grundsätzlich beliebiger Art sein. Die Übertragung
der Fühlerbewegung auf die Tauchspulen erfolgt, bei translatorischer Bewegung des
Fühlers, in Richtung des in der Fig. i angegebenen Pfeiles auf die Federplatte 27
oder, wenn der Fühler eine Drehbewegung ausführt, durch Kupplung mit der Drehachse
6. Da der Geber kein Eisen am beweglichen Teil aufweist, so bleiben außer allfälligen
Reibungs- und Federkräften nur noch diejenigen Kräfte durch den Fühler zu überwinden,
die das Erregerfeld auf die Tauchspulen ausübt. Da in den Tauchspulen mit äußerst
kleinen induzierten Leistungen gearbeitet wird, so ist auch die nötige Verstellkraft
für den Waagebalken entsprechend klein. Die besonders günstige Form der gewählten
Anordnung geht aus der Überlegung hervor, daß die j Meßleistung einerseits von der
in den Tauchspulen induzierten Spannung und anderseits von den Ohmschen Verlusten
der Spulen abhängt. Bei gegebener maximaler Luftspaltinduktion.und gegebener Polfläche
wird durch die gewählte rechteckige Spulenform, mit Wicklungsflächen die breiter
als die Polbreite sind, erreicht, daß ein möglichst hoher Anteil der Wicklungslänge
der Tauchspulen den Feldänderungen ausgesetzt wird.