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Eisengeschlossenes wattmetrisches Elektrodynamometer Die Erfindung
bezieht sich auf eisengeschlossene Elektrodynamometer. Die Erfindung ist bei Wattmetern
und bei wattmetrische Elemente enthaltenden Geräten anwendbar, deren magnetischer
Kreis zwei Pole besitzt, wobei das Ende des einen Pols das Ende des anderen Pols
teilweise umgibt und beide Pole durch einen Luftspalt getrennt sind, in welchem
sich der aktive Teil der beweglichen Spule verschiebt.
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Die Erfindung bezweckt, eine praktisch gleichförmige Skala auch am
Anfang und Ende zu erhalten und die störenden Drehrnomente vernachlässigbar zu machen,
welche von der Einwirkung des magnetischen Kreises auf den die bewegliche Wicklung
durchfließenden Strom herrühren.
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Fig. i und 2 der Zeichnung zeigen beispielsweise zwei bekannteAusführungen
von ferrodynamischen Geräten.
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In diesen Figuren sind i und 2, Teile des aus Eisenblechen bestehenden
magnetischen Kreises, dessen Pole durch den Hauptluftspalt3 getrennt sind. Die Hilfsluftspalte4
und 5 ermöglichen den Einbau des beweglichen Systems in seine Arbeitslage.
Mit 6 ist eine feste Wicklung bezeichnet,
welche gewöhnlich
als Strompfad dient, während 7
eine bewegliche Spule bezeichnet, die sich
um die Achse 8 drehen kann und einen Teil des Spannungskreises bildet.
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Die Form des magnetischen Kreises der Fig. i ist für Geräte geeignet,
deren Gesamtatisschlag ungefähr go' beträgt. Die Form der Fig. 2 ermöglicht es,
eine viel ausgedehntere Skala zu erreichen, die bis_ zu 25o' und sogar darüber gehen
kann.
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Wenn man die feste Spule 6 auf dem Kern i' des magnetischen
Teils i anordnet, wie in Fig. 2 gezeigt, muß man in diesem Falle, um die Spule
6
leicht einführen und herausnehmen zu können, dem Kern i' eine Breite geben,
die in keinem Punkt die innere Breite der Spule überschreitet. In Fig. :2 ist ersichtlich,
daß der magnetische Kreis natürlich zwei Einschnürungen i" und i"' besitzt, deren
magnetischer Widerstand gegenüber demjenigen des Luftspaltes nicht vernachlässigbar
sein kann, wenigstens bei geringen Induktionswerten im Eisen, denerf die Anfangspermeabilität
des Eisens entspricht, und bei hohen Werten der Induktion, bei denen das Eisen gesättigt
ist. Als praktisches Ergebnis ist festzustellen, daß die Skala des Wattmeters im
Anfangs- und im Endbereich nicht gleichförmig ist.
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Uni den Anfang und das Ende der Skala zu verbessern, wird erfindungsgemäß
die festeWicklung6 auf dem Teil 2 des magnehschen Kreises angeordnet und dem Querschnitt
des Kernes Y die für eine gute Skala am besten geeignete Form gegeben.
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Fig. 6 zeigt als_ Beispiel eine erfindungsgemäße Anordnung
des magnetischen Kreises und der Spulen 6 und 7, wobei entsprechende
Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. i und 2.
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Zur Erleichterung des Zusammenbaties kann n#an die Spule
6- von dem Teil i des magnetischen Kreises tragen lassen und wenigstens die
eine der Stirnverbindungen umschlagen, so daß das Eisen2 leicht eingebaut werden
kann. Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer solchen Anordnung. In dieser Figur
haben die Bezugszeichen dieselben Bedeutungen wie in Fig. 1, 2 und 6.
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Man kann in Weiterbildung der Erfindung den Anfangsbereich der Skala
noch verbessern, indem man für den Teil i des magnetischen Kreises Bleche mit großerAnfangspermeabilität
verwendet.
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Wenn man für den Teil 2 des magnetischen Kreises, der die bew'egliche
Spule 7 trägt, dieselbe Blechqualität wie für den äußeren Teil i verwendet,
ist, besonders bei den Geräten mit einer Skala von 250', eine Deformation
der Skala im Bereich ihrer Höchstwerte festzustellen. Zur Vermeidung dieses Fehltrs
kann man für den inneren Teil 2 des magnetischen Kreises Bleche mit anderer Qualität
verwenden wie für den äußeren Teil i, nämlich solche, die eine geringe Anfangspermeabilität
und das Maximum der Permeabilität bei einer größeren Induktion haben. Mit anderen
Worten, man verwendet für den Teil 2 des magnetischen Kreises Bleche, die sich weniger
schnell sättigen, als die für den mit i bezeichneten Teil verwendeten Bleche. Es
kann außerdem vorteilhaft sein, den inagnetischen Widerstand der Hilfsluftspalte
. 4 und 5
einstellbar zu machen. Diese Luftspalte, welche den Zusammenbau
des Gerätes erleichtern, spielen eine wichtige Rolle für die Verminderung der störenden
Drehmoniente, welche von der Einwirkung des magnetischen Kreises auf den in der
beweglichen Wicklung fließenden Strom herrühren.
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Dies ist auf Grund folgender Überlegungen ohne weiteres verständlich:
Die von den Ampere-Windungen der beweglichen Spule erzeugten Kraftlinien durchsetzen
hauptsächlich zwei parallele Kreise, einerseits den Ha.uptluftspalt in Querrichtung
und andererseits den die beiden Luftspalte 4 und 5 enthaltenden magnetischen
Kreis in Längsrichtung. Diese magnetisierten magnetischen Kreise üben auf den Strom
in der Wicklung elektromagnetische Wirkungen aus, woraus sich ein Störmoment ergibt,
indem die Wicklung 7 die Lage einzunehmen sucht, für die der resultierende
magnetische - Widerstand der beiden magnetischen Kreise durch ein Minimum
geht. Dieser magnetische Widerstand, der von der Lage der Spule 7
abhängt,
wird natürlich von dem magnetischen Widerstand der Luftspalte 4 und 5 beeinflußt.
Dasselbe gilt für das elektromagnetische Störmoment, das durch den Durchgang des
Stromes durch die Spule 7 erzeugt wird., Die Kurven der Fig. 3, die
aus mit einem Instrument nach Art der Fig. 6 vorgenommenen Versuchen hervorgegangen
sind, zeigen deutlich den Einfluß des magnetischen Widerstandes der praktisch symmetrischen
Luftspalte 4 und 5 auf das elektromagnetische Störmoment. In dieser Figur
sind als Abszissen -der Ausschlag der beweglichen Spule 7 in Bezug auf eine
feste Stellung und als Ordinaten die Größe des Stördrehmomentes in geeigneten Einheiten
aufgetragen. Die Kurve eo entspricht einem Kreis ohne Luftspalte 4 und
5. Die Kurven ei, e.' e. entsprechen Luftspalten mit zunehmdnden Werten
des magnetischen Widerstandes. Wie ersichtlich, ist für einen gewissen Wert des
magnetischen Widerstandes (Kurve ei) das Störmoment für den ganzen nutzbaren Ausschlag
praktisch Null.
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Indem man den magnetischen Widerstand der Luftspalte einstellbar macht,
kann man sie also auf die Werte einstellen, welche dem kleinsten Stördrehmoment
entsprechen. Insbesondere kann man diesen Luftspatten magnetische Widerstände' verleihen,
welche größer sind als diejenigen, welche dem vernachlässigbaren Stördrehmoment
entsprechen, wobei man diese magn8tischen Widerstände im Sinne ihrer Verkleinerung
einregelt.
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Fig. 4 und 5 zeigen als Ausführungsbeispiele zwei mögliche
Bauarten. In -diesen Figuren sind i, i und :2, :2 die Enden der Teile i und 2 des
magnetischen Kreises der Fig. 6, bei dem nach Annahme die Einstellvorrichtungen
angewendet werden. 4 und 5 sind die Luftspalte, 9 und io, i i und
12 sind Teile aus magnetischen Stoffen. 1-3 und 14 sind Vorrichtungen mit Gewindebolzen
und Muttern, die es ermöglirhen, die Lage der Teile 9
und
i o oder i i und 1:2 in bezug auf die Luftspalte zu verändern.
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In Fig. 4 wird, wenn man die Teile 9 und io hineinbewegt, der
magnetische Widerstand der Luftspalte vermindert. In Fig. 5 erhält man ein
entsprechendes Ergebnis, indem man die Teile ii und 1:2 den Luftspalten nähert.
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Man kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Luftspalte
bei den Geräten nach Fig. 6 und 7 auch in einer Lage anordnen, wie
sie bei 4' und 5" in Fig. i gestrichelt angedeutet sind, und eine leicht
vorzustellende Vorkehrung vorsehen, z. B. mit Mikrometerschra'Übe, die es ermöglicht,
die Dicke dieser Luftspalte zu verändern.