DE862033C

DE862033C - Indicator working according to the rotary magnet principle

Info

Publication number: DE862033C
Application number: DEB10430A
Authority: DE
Inventors: Max Baermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-09-29
Filing date: 1950-09-29
Publication date: 1953-01-08

Description

Nach dem Drehmagnetprinzip arbeitendes Anzeigegerät Die Erfindung bezieht sich auf ein nach dem Drehmagnetprinzip arbeitendes Anzeigegerät, bei welchem zwischen den freien Schenkelenden eines die Meßspule tragenden ferromagnetischen Joches die Stromstärke anzeigende Dauermagnetkörper drehbar gelagert sind.Display device working according to the rotary magnet principle The invention relates on a display device working according to the rotary magnet principle, in which between the free leg ends of a ferromagnetic yoke carrying the measuring coil Current strength indicating permanent magnet body are rotatably mounted.

Derartige Magnets ys teme, mit welchen. unSmittelbar nur Gleichströme gemessen werden können sind an sich bekannt. Ihr Vorteil besteht darin, daß sie nahezu ebenso empfindlich sind wie Drebspulsysteme und eine geringere Leistumgsaufnahme besitzen als andere bekannte Instrumente, wie z. B. Such magnet systems with which. direct currents only can be measured are known per se. Their advantage is that they are almost as sensitive as three-coil systems and lower power consumption possess than other known instruments such as B.

Dreheisen- oder Hitzdrahtinstrumente, die neben Gleichstrom auch die Messung von Wechselstrom ummittelbar gestatten. Von Drehspulinstrumen,ten unterscheiden sich aber die Drehmagnetsysteme noch durch ihre einfache unld infolgedessen auch billigere Bauweise. Sollen allerdings mit derartigen Drehmagnetsystemen auch Wechseiströme gemessen werden, so ist, wie bei einem Drehspulinlstrument, die Anwendung eines. Gleichrichters erforderlich, durch dessen Empfindlichlseit gegen Überlastung, wie z. B. Spannungsstöße u. dgl., wiederuml Nachteile entstehen. Auch erhöhen sich die Kosten der Apparatur durch die Einschahung des Gleichrichters.Moving iron or hot wire instruments, which in addition to direct current also use the Allow measurement of alternating current immediately. Differentiate from moving coil instruments However, the rotary magnet systems are still characterized by their simplicity and consequently also cheaper construction. However, should alternating currents also be used with such rotary magnet systems are measured, as with a rotating coil instrument, the application of a. Rectifier required, due to its sensitivity to overload, such as z. B. voltage surges and the like, in turn disadvantages arise. They also increase Costs of the equipment due to the inclusion of the rectifier.

Allen bekannten Meßgeräten ist ferner gemeinsam, daß der Ausbau zu einem Sonderinstrument, z. B. einem solchen mit unterdrücktem Nullpunkt, wie sie in der Überwachung von Kraftwerken und in ähnlichen Fällen häufig benötigt werden, erhebliche Schwierigkeiten verursacht, besonders wenn eine sehr weitgehende Nullpunktsunterdrückung verlangt wird. Bei solchen Sonderausführungen sind regelmäßig umständliche Zusatzgeräte, wie Brüclienschaltungen mit spannungs abhängi gen Widerständen u. dgl., erforderlich, durch welche Schwierigkeiten in der Konstruktion entstehen und zudem die Kosten für solche Geräte nicht umerheblich erhöht werden. All known measuring devices also have in common that the expansion to a special instrument, e.g. B. one with suppressed zero point, like them are often required in the monitoring of power plants and in similar cases, causes considerable difficulties, especially if there is a very extensive zero point suppression is required. With such special designs, cumbersome additional devices are regularly like bridge circuits with voltage-dependent Resistors u. Like., Required by what difficulties arise in the construction and In addition, the costs for such devices are not increased significantly.

Alle diese Nachteile werden bei dem erfindungsgemäßen Anzeigegerät, welches sowohl für die Messung von Gleich- als auch von Wechselstrom ohne besondere zesätzliche Anordn,unlgenl oder Schaltelemente geeignet ist und: das, wie eingangs gesagt, nach. dem Drehmagnetprinzip arbeitet und bei dem zwischen den Schenkelenden' eines die Meßspule tragenden Eisenjoches ein Dauermagnet drehbar gelagert ist, dadurch vermieden, daß der von der Meßspule umfaßte Abschnitt des Joches Bestandteil eines magnetischen Kreises ist, in welchem ein Kraftfluß von solcher Stärke aufrechterhalten wird, daß dieser Jochabschnitt zur Festlegung des Arbeits.punktes vollständig oder nahezu vollständig mit Kraftlinien gesättigt ist. Durch diese Sättigung des als Kerns für die Meßspule dienenden Hochabschnittes wird erreicht, daß jeweils nur eine Halbwelle des Wechselstromes für die Messung wirksam ist, während die andere Halbwelle infolge der Sättigung das Meßsystem praktisch nicht beeinflußt. Vorteilhaft verwendet man für das Joch solche ferromagnetische Werkstoffe, bei welchen der Knick in der Magnetisierungskurve sehr ausgeprägt ist, da hierdurch die Gleichrichterwirkung günstig beeinflußt wird. Der Arbeitspunkt wird dann zweckmäßig an diesen Knick verlegt. All these disadvantages are in the display device according to the invention, which for the measurement of direct as well as alternating current without special additional arrangements, additional or switching elements is suitable and: that, as at the beginning said after. the rotary magnet principle works and with the between the leg ends' of an iron yoke carrying the measuring coil, a permanent magnet is rotatably mounted, thereby avoided that the encompassed by the measuring coil portion of the yoke part of a magnetic circuit in which a flow of force of such strength is sustained is that this yoke section to determine the Arbeits.punktes completely or is almost completely saturated with lines of force. This saturation of the as Kerns for the measuring coil serving high section is achieved that only one half cycle of the alternating current is effective for the measurement, while the other Half-wave practically does not affect the measuring system due to saturation. Advantageous such ferromagnetic materials are used for the yoke, in which the kink is very pronounced in the magnetization curve, as this results in the rectifying effect is favorably influenced. The working point is then appropriately relocated to this bend.

In einer vorteilhaften Ausfiihrungsforml gemäß -der Erfindung wird der zur Sättigung erforderliche magnetische Kraftfluß in einem magnetischen Kreis erzeugt, der aus dem von der Meßspule umfaßten Jochabschnitt) zwei Jochschenkeln, die nach der dem Drehmagneten abgewandten Seite verlängert sind, und einem zwischen dent Schenkelenden ant gebrachten Dauermagneten gebildet ist. Man erhält auf diese Weise ein einfaches und einheitliches Gerät, bei welchem die Eisenarmatur etwa A-Form besitzt. Die Anwendung eines Dauermagneten, für die Aufrechterhaltung des rnagnetischen Flusses vermittelt hierbei gegenüber einem Elektromagne ten den Vorteil, daß eine besondere Gleichstromquelle für diesen Zweck entfällt. Um den Arbeitspunkt im Bereich der Sättigung leicht einstellen zu können, ist weiterhin gemäß der Erfindung der Dauermagnet zwischen den als Polschuhe ausgebildeten, nach rückwärts verlängerten Schenkelenden dreh- oder verschiebbar angeordnet. In an advantageous embodiment according to the invention the magnetic flux required for saturation in a magnetic circuit generated, which from the yoke section enclosed by the measuring coil) two yoke legs, which are extended to the side facing away from the rotary magnet, and one between dent leg ends ant brought permanent magnets is formed. One receives on this Way a simple and uniform device in which the iron armature is roughly A-shaped owns. The application of a permanent magnet, for the maintenance of the magnetic Flux gives this advantage over an electromagnet that one no special direct current source for this purpose is required. To the working point in the area To be able to easily adjust the saturation is furthermore according to the invention Permanent magnet between the pole pieces, which are designed as pole shoes and extended backwards Leg ends rotatably or slidably arranged.

Außerdem kann der Sättigungspunkt in dem von der Meßspule umfaßten Jochabschnitt auch noch dadurch eingestellt werden, daß der Querschnitt dieses Jocl:labschnittes verändert wird. Diese Veräriderung kann z. B. dadurch bewirkt werden, dåß der von der Meßspule umfaßte Jochabschnitt eine Bohrung besitzt, in welche ein ferromagnetischer Kern bis zu der gewünschten Tiefe hineingeschoben wi.rd. In addition, the saturation point in that comprised by the measuring coil Yoke section can also be adjusted in that the cross-section of this Jocl: labschnittes is changed. This annoyance can e.g. B. caused by the fact that of the measuring coil comprised yoke section has a bore in which a ferromagnetic The core is pushed in to the desired depth.

Das erfindungsgemäße Anzeigegerät eignet sich außerdem. auch für den Fall, daß ein Instrument mit weitgehend unterdrücktem Nullpunkt herzustellen ist. Diese Nullpunktsunterdrückung wird in einfachster Weise durch Verlegung des Arbeitispunktes weit über den Sättigungspunkt des von der Meßspule umfaßten Jochabschn,ittes erreicht. The display device according to the invention is also suitable. also for in the event that an instrument should be produced with a largely suppressed zero point is. This zero point suppression is achieved in the simplest way by relocating the Working point far above the saturation point of the yoke section encompassed by the measuring coil achieved.

Die Wirkungsweise dieser Nullpunktsunterdrückung besteht darin, daß bei zusätzlicher Magnetisierung mit dem zu messenden Wechselstrom die die Vormagnetisierung vermindernde Halbwelle nur mit dem gewünschten Spitzenwert über den Knick der Magnetisierungskurve hinausreicht und dadurch die zur Anzeige benötigte Flußänderung hervorruft, während der zu unterdrückende Teil für die Anzeige unwirksam bleibt, da er im Sättigungsbereich der Magnetisierungskurve liegt Mit Hilfe des einstellbaren Dauermagneten ist es leicht möglich, durch entsprechende Vormagnetisierung des von der Spule umfaßten Jochabschntittes den Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskurve so weit zu verschieben, daß der Unterdrüekungsbereidh den gewünschten Wert annimmt. In der gleichen Weise kann natürlich auch die Nulipunktsunterdrückung bei Gleichstrommessungen durchgeführt werden, wobei lediglich die Stromrichtung so zu wählen ist, daß die Vormagnetisierung des Jochabschnittes vermindert wird. The effect of this zero point suppression is that in the case of additional magnetization with the alternating current to be measured, the premagnetization reducing half-wave only with the desired peak value over the kink of the magnetization curve reaches out and thereby causes the flow change required for the display, while the part to be suppressed remains ineffective for the display because it is in the saturation range the magnetization curve lies With the help of the adjustable permanent magnet it is easily possible by appropriate biasing of the included by the coil Yoke section to shift the working point on the magnetization curve so far, that the suppression area assumes the desired value. In the same way The zero point suppression can of course also be carried out for direct current measurements only the direction of the current has to be chosen so that the bias of the yoke section is reduced.

Für die praktische Anwendung wird es zweckmäßig sein, eine Doppelanordnung des Joches zu wählen, da hierdurch die Empfindlichkeit für Wechselstrom der für Gleichstrom angenähert wird. For practical use it will be appropriate to use a double arrangement of the yoke, as this increases the sensitivity for alternating current of the for Direct current is approximated.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß; der Erfindung und ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise dargestellt, und zwar zeigt Abb. I eine schematische Darstellung des Anzeigegerätes, Abb. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise. In the drawing is an embodiment according to; the invention and shows a diagram to illustrate the mode of operation Fig. I a schematic representation of the display device, Fig. 2 a diagram for Explanation of the mode of operation.

In der Zeichnung (vgl. Ab. I) bedeutet I das Eisenjoch, welches aus den Schenkeln 2 und dem die Meßspule 3 tragenden Jochabschnitt 4 besteht. In the drawing (cf. Ab. I), I means the iron yoke, which consists of the legs 2 and the yoke section 4 carrying the measuring coil 3.

Zwischen den Enden 5 der Schenkel ist der Drehmagnet 6 mit dem Zeiger 7 in bekannter Weise angeordnet. An der dem Drehmagneten abgewandten Seite des Joches ist der Dauermagnet 8 derart drehbar zwischen den Polschuhen9 g angeordnet, daß er in der gewünschten Weise zwecks Verminderung des Kraftflusses aus dem-Polschuhbereich heraus- bzw. zur Vergrößerung des Kraftflusses in diesen hineinbewegt werden kann,. Der Meßspule3 wird der Gleich- oder Wechselstrom durch die Leitungen 10. zugeführt. The rotary magnet 6 with the pointer is located between the ends 5 of the legs 7 arranged in a known manner. On the side of the yoke facing away from the rotary magnet the permanent magnet 8 is so rotatably arranged between the pole pieces 9 g that it in the desired manner in order to reduce the flow of force from the pole piece area can be moved out or into this to increase the flow of force. The measuring coil 3 is supplied with the direct or alternating current through the lines 10.

Bei dem in Abb. 2 dargestellten Diagramm ist zwischen der Abszisse II, auf der die Feldstärke H aufgetragen i.st, und der die Induktion B anzeigenden Ordinate 12 eine Magnetisierungskurve I3 einer bestimmten Weicheisensorte gezeichnet, welche in dem von der Meßspule umfaßten Jochabschnitt Verwendung findet. Durch die Verschiehnug des zur Vormagnetisierung dienenden Magneten 8 wird der Fluß in dem von der Meßspule umfaßten Jochabschnitt so einreguliert, Idgaß der Arbeits- punkt im Punkt 14 der Magnetisierungskurve I3 liegt. Soll nun! z.B-. der durch die Sinuslin,ie I5 dargestellte Wechselstrom gemessen werden, so ist aus dem Diagramm ersichtlich, daß der nach dem flach ansteigenden Ast der Magnetisierungskurve hinweisende Halbwert der Wechselspannung infolge des flachen Verlaufs. von Punkt 14 der Kurve bis zum Punkt 16 nur eine geringe In,duktionsäderung zur Folge hat, wie sie durch die Größe I7 dargestellt ist. Dagegen bewirkt die andere Halbwelle, die nur im steilen Bereich der Magnetisierungskurve bis etwa Punkt I8 zur Wirkung kommt, eine wesentlich größere Induktionsänderung, die etwa durch die Strecke 19 dargestellt ist. Da die Strecke 19 wesentlich. größer ist als die Strecke I7, erhält also der Drehmagnet ein stark nach einer Drehrichtung überwiegendes Moment. Soll bei dem Drehmagnetsystem der Nullpunkt unterdrückt werden, dann wird überwiegend auf dem flachen Teil der Magnetisierungskurve gearbeitet. Wenn z. B. eine Wechsel'spannung entsprechend der Sinuslinie 20 der Meßspule zugeführt wird, dann. wird durch Verschiebung des Dauermagneten ein Arbeitspunkt auf der Magnetisierungslinie eingestellt, der etwa dem Punkt 21 entspricht. Die nach dem flachen Teil der Kurve gerichtete Halbwelle erzeugt nur eine ganz geringe Induktionsänderung, die dem Wert 22 entspricht. Die andere Halbwelle erzeugt insgesamt eine Induktionsänderung, die durch die Strecke 2.3 dargestellt ist. Da aber ein Teil dieser Halbwelle, und zwar bei dem dargestellten Fall der kleinere Teil, in: den' stark gekrümmten Teil der Magnetisierungskurve fällt, zerlegt sich! der Wert 23 in zwei Werte, nämlich den Wert der Induktionsänderung zwischen Punkt 21 und Punkt I4, der dem Wert 24 entspricht, und in den Wert zwischen Punkt 14 und Punkt 18, der dem .Wert 19 entspricht. Die wirksame Induktionlsän,derung ist also gleich dem Wert 23, vermindert um den in entgegengesetzter Richtung wirksamen: Wert 22. In the diagram shown in Fig. 2 is between the abscissa II, on which the field strength H is plotted, and the one indicating the induction B. Ordinate 12 shows a magnetization curve I3 of a certain type of soft iron, which is used in the yoke section encompassed by the measuring coil. Through the Displacement of the magnet 8 serving for the premagnetization, the flux in the yoke section encompassed by the measuring coil adjusted so that Idgass the working Point lies at point 14 of the magnetization curve I3. Should now! e.g.-. the through the Sinuslin, ie I5 are measured, it can be seen from the diagram, that the half-value pointing to the gently rising branch of the magnetization curve the alternating voltage due to the flat curve. from point 14 of the curve to Point 16 has only a slight induction veining as a result of the size I7 is shown. In contrast, the other half-wave causes that only in the steep area of the magnetization curve up to about point 18 comes into effect, a much larger one Induction change, which is represented approximately by the distance 19. Because the route 19 essential. is greater than the distance I7, so the rotary magnet receives a strong moment prevailing after one direction of rotation. If in the rotary magnet system the Zero point are suppressed, then it is predominantly on the flat part of the magnetization curve worked. If z. B. an alternating voltage corresponding to the sine curve 20 of the Measuring coil is supplied, then. becomes an operating point by moving the permanent magnet is set on the magnetization line, which corresponds approximately to point 21. the half-wave directed towards the flat part of the curve produces only a very small one Induction change corresponding to the value 22. The other half-wave generates a total of a change in induction, which is represented by the distance 2.3. But there one Part of this half-wave, namely the smaller part in the case shown, in: falls over the strongly curved part of the magnetization curve, it disintegrates! the value 23 into two values, namely the value of the change in induction between point 21 and Point I4, which corresponds to the value 24, and the value between point 14 and point 18, which corresponds to the value 19. The effective induction change is therefore the same the value 23, reduced by the one effective in the opposite direction: value 22.

.Dieser Wert entspricht etwa dem Teil 25 der Sinuskurve 20, der im steilen Bereich der Magnetisierungskurve liegt. Die Wirkungsweise der Gleichstrommessun g bei dem erfindungsgemäßen Anzeigegerät entspricht dem Vorgang, wie er bei der Messung von Wechselströmen für die wirksame Halbwelle beschrieben ist.This value corresponds approximately to the part 25 of the sine curve 20, which in the steep area of the magnetization curve. The mode of operation of the direct current measurement g in the display device according to the invention corresponds to the process as in the Measurement of alternating currents for the effective half-wave is described.

PATENTANSPROCHE: I. Nach dem Drehmagnetprinzip arbeitendes Anzeigegerät für Gleich- und Wechselstrom, bei welchem zwischen den freien: Schenkelend,en eines die Meßspule tragenden Eiseujoches die Stromstärke anzeigende Dauermagnetkörper drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Meßspule umfaßte Abschnitt des Joches Bestandteil eines magnetischen Kreises ist, in welchem ein Kraftfluß von solcher Stärke aufrechterhalten wird, daß dieser Jochbestandteil zur Festlegung des Arbeitspunktes vollständig oder nahezu vollständig mit Kraftlinien, gesättigt ist. PATENT CLAIM: I. Display device working according to the rotary magnet principle for direct and alternating current, in which between the free: leg end, en one Eiseujoches carrying the measuring coil, permanent magnet bodies indicating the current intensity are rotatably mounted, characterized in that the encompassed by the measuring coil Section of the yoke is part of a magnetic circuit in which a Power flow of such strength is maintained that this yoke component to Determination of the working point completely or almost completely with lines of force, is saturated.

Claims

2. Display device according to claim 1 ', characterized in that the m.agnetic flux of force in a magnetic circuit generates wind, which is generated from the by the measuring coil comprised the yoke part on the side facing away from the rotary magnet extended yoke legs and a permanent magnet attached between the leg ends. is formed.

3. Display device according to claim I uad 2, characterized in that the permanent magnet between the extended leg ends designed as pole shoes' is arranged rotatably or displaceably.

4. Display device according to claim I to 3, characterized in that the yoke component comprised by the measuring coil is kept changeable in cross section is.

5. A method for operating the display device according to claim 1, characterized characterized in that by moving the operating point far above the saturation point of the yoke component encompassed by the measuring coil suppresses the zero point is brought about.

6. Display device according to claim I to 4, characterized in that more than one yoke system is used simultaneously for display purposes.