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Vorrichtung zum Beeinflussen des Skalenverlaufs bei einem Drehmagnetmeßwerk
Die Erfindung bezieht sich auf Drehmagnettneßgeräte zum Messen von Gleichstromgrößen
mit einem im Felde einer Meßwicklung drehbar gelagerten, unter dem Einfluß eines
magnetischen Richtfeldes stehenden Dauermagneten, der vorzugsweise als eine längs
eines :Durchmessers magnetisierte Kreisscheibe ausgebildet wird und innerhalb eines
als Kraftlinienrückschluß und zugleich zum Abschirmen von Fremdfeldern dienenden
zylindrischen, die Meßwicklung umgebenden Eisenmantels zentrisch gelagert ist.
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Derartige ;Drehmagnetmeßgeräte werden in der Regel mit einem Ausschlagwin'kel
von etwa ± 45° gebaut. Dabei verläuft die Skalenteilung von der Mitte aus nach einem
Arctg-Gesetz, so daß sich eine gegenüber der Skalenmitte symmetrische Teilung ergibt,
die nach den Enden hin ein wenig gedrängt ist. Es ist aber in manchen Fällen erwünscht,
eine unsymmetrische Skalenteilung zu erhalten, d. h. eine solche, die auf der einen
Seite stark gedrängt und dementsprechend auf der anderen Seite erweitert ist.
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Es ist bekannt, daß man den Skalenverlauf bei Drehmagnetmeßwerken
durch eine von der kreiszylindrischen abweichende Gestaltung des den Kraftlinienrückschluß
bildenden Eisenmantels beeinflussen kann. ,So kann man eine unsymmetrische Skalenteilung
durch einen elliptischen Eisenmantel erreichen.
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Die Erfindung betrifft nun eine Vorrichtung zum Beeinflussen des Skalenverlaufs
bei einem elektrischen Gleichstrommeß;gerät mit einem im Felde
einer
Meßwicklung gelagerten, unter dem Einfluß eines magnetischen Richtfeldes stehenden
Drehmagneten, die den Vorzug aufweist, daß die übliche Bauart mit einem zylindrischen
Eisenmantel unverändert beibehalten werden kann. Dabei wird eine unsymmetrische
Skalenteilung gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Zeiger gegenüber der
Kraftlinienrichtung des Drehmagneten oder die Wicklungsebene der Meßwicklung gegenüber
der Skalenmittellinie um einen spitzen Winkel y gedreht angeordnet wird. Je mehr
der Winkel 7 sich dem Grenzwert von go° nähert, desto stärker wird die Skala einseitig
verzerrt.
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Das Wesen der Erfindung wird durch die Fig. i erläutert. In deren
mittlerem Teil ist der Fall dargestellt, .daß, wie üblich, der Zeiger in Richtung
der Kraftlinien des Drehmagneten mit diesem verbunden und die Meßwicklung symmetrisch
zur Skala so angeordnet ist, daß ihre Wicklungsrichtung mit der Skalenmittellinie
0,11 zusammenfällt. Dann verläuft der FeldvektorAB der Meßwicklung rechtwinklig
zur Skalenmittellinie 0M. Wenn nun die Skala einen Winkel von ± a/2 umfassen und
der Nullpunkt am Skalenanfang liegen soll, so muß der Feldvektor 0A des Richtfeldes
die aus Fig. i ersichtliche Richtung und Größe haben, damit der für den Endausschlag
maßgebende Vektor OB des resultierenden Feldes die entsprechende Richtung
hat. Dabei ergibt sich die von der Mitte aus nach einer Arctg - Funktion geteilte
symmetrische Skala S, wenn man AB in gleich große Teile zerlegt und die Teilpunkte
mit dem Drehpunkt 0 verbindet.
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Um nun einen am Anfang gedrängten Skalenverlauf zu erhalten, muß man
den den Winkel a umfassenden Skalenausschnitt gewissermaßen um einen Winkel ± "
verschieben je nach der gewünschten (Größe und Richtung der Unsymmetrie. Dabei verschieben
sich die betreffenden Feldvektoren A'B' bzw. <4"B" der Meßwi@cklting in
der Richtung AB, während die entsprechenden Feldvektoren 0A' bzw. 0A" des
Richtfeldes und OB'
bzw. OB" des resultierenden Feldes ihre Richtung
ändern. In der Zeichnung sind die Vektoren 0A', A'B' und OB' durch Punkt-Strich-Linien
und die Vektoren 0A", A"B" und OB" durch Doppelpunkt-Strich-Linien angedeutet,
wobei die entsprechenden Skalenteilungen S' bzw. S" wieder dadurch entstanden sind,
daß die Vektoren A'B' bzw. A"B" in gleiche Teile zerlegt und die betreffenden Teilpunkte
mit dem Mittelpunkt 0 verbunden sind.
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In den Fig. 2 bis 5 sind nun als Beispiele einige Ausführungsformen
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar beziehen
sich die Fig. 2 und 3 auf ein Drehmagnetmeßwerk mit Richtmagnet und die Fig.4 und
5 auf ein solches mit Richtspule. Dabei besteht das Meßwerlt aus einem kreisscheibenförmigen,
längs eines Durchmessers magnetisierten Drehmagneten i, der von einer Meßwicklung
2 umgeben ist. Der zum Rückschluß der Kraftlinien und als Abschirmung dienende zylindrische
Eisenmantel ist nicht gezeichnet. Bei der in Fig.2 und 3 dargestellten Ausführungsform
wird das Richtfeld durch einen stabförmig gezeichneten Richtmagneten 3 erzeugt,
der zentrisch zur Drehachse des einen Zeiger 4 tragenden Drehmagneten i in eine
gewünschte Richtung einstellbar ist. Dagegen wird bei der in den Fig. ,4 und 5 dargestellten
Bauart das Richtfeld durch den Strom in einer Richtspule 5 erzeugt, die ebenfalls
den Drehmagneten i umgibt und gegenüber der Meßwicklung 2 um go° versetzt angeordnet
ist.
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In Fig. 2 ist der .Fall dargestellt, daß, um eine am Anfang gedrängte
Skala zu erhalten, der Zeiger 4 gegenüber der Kraftlinienrichtung 0A' des Drehmagneten
i um einen spitzen Winkel -1- y gedreht angeordnet ist. Dabei muß der Richtmagnet
3 so eingestellt werden, daß in der Nullage des Zeigers .4 die Kraftlinienrichtung
des Richtmagneten der des Drehmagneten i entgegengesetzt verläuft, so daß die in
Fig. 2 angedeutete Lage der Pole entsteht. Dabei ergibt sich eine Skala 6', die
der in Fig. i mit S' bezeichneten entspricht und lediglich um den Winkel ;1 dagegen
verdreht ist.
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Die gleiche Wirkung würde man erhalten, wenn man den Zeiger ,4 so
mit dem Drehmagneten i verbindet, daß er in der ,Kraftlinienrichtung liegt, dafür
aber die Meßwicklung gegenüber der Skala so anordnet, daß ihre Wicklungsrichtung
um den gleichen Winkel -I-- ,, gegenüber der Skalenmittellinien gedreht ist. Bei
dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß eine am Ende
gedrängte Skalenteilung gewünscht wird. Infolgedessen ist die Meßwicklung 2 so angeordnet,
daß ihre Wicklungsebene OH, um einen Winkel - y gegenüber der Skalenmittellinie
0M gedreht ist. Dadurch dreht sich gewissermaßen das ganze Dreieck OA"B" in die
gezeichnete Lage, wobei der Punkt M1 dem mit l1 bezeichneten Punkt in Fig. i entspricht,
und man erhält eine Skala 6", die der in Fig. i mit S" bezeichneten entspricht.
Im übrigen ist der Richtmagnet 3 wieder so einzustellen, daß der Zeiger 4 im Ruhezustand
die gewünschte. Nullage hat.
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In Fig. 4. ist nun als weiteres Ausführungsbeispiel eine Anordnung
gemäß der Erfindung dargestellt, wobei eine am Anfang gedrängte Skala 6' gefordert
wird. Zu diesem Zweck ist wie bei der Anordnung nach Fig. 2 der Zeiger 4 gegenüber
der Kraftlinienrichtung des Drehmagneten i um den Winkel -f- y gedreht angeordnet.
Damit dreht sich auch das Dreieck OA'B' in die gezeichnete Lage, wobei der in der
Zeigerrichtung liegende Punkt ill dem Punkt M in Fig. i entspricht. Im übrigen kann
die gewünschte Nullage des Zeigers wieder durch entsprechende iBemessung der betreffenden
Brückenschaltung erreicht werden.
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Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel, ist zum Erreichen
einer am Ende gedrängten Skala 6" ähnlich wie bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung
der Zeiger 4 gegenüber der Kraftlinienriahtung des Drehmagneten i nicht gedreht
und statt dessen die Wicklungsrichtung 03,1, der Meßwicklung 2 gegenüber der Skalenmittellinie
Oill um den Winkel - y versetzt, um dadurch
das Dreieck
OA"B" in die gewünschte Lage zu bringen. Auch hier ist angenommen, daß die Meßwicklung
2 im Diagonalzweig einer Brückenschaltung liegt, die so bemessen ist, daß der Zeiger
d. bei der Meßgröße 0 in der gewünschten Nullage steht.