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Induktionswiderstandsmesser Es sind bereits Widerstandsmesser für
Wechselstrom bekannt, bei denen auf Teile einer Triebscheibe mehrere Drehmomente
im entgegengesetzten Sinne einwirken, derart, daß sich ein mit der Triebscheibe
verbundener Zeiger entsprechend dem Widerstand einstellt. Bei diesen bekannten Einrichtungen
muß abgesehen von der besonderen Ausbildung der Triebscheibe auch eine ganz besondere
Ausbildung der Triebmagnete vorgenommen werden. Derartige Einrichtungen sind infolgedessen
unwirtschaftlich. Im übrigen tritt bei den bekannten Einrichtungen auch eine gegenseitige
Beeinflussung der Flüsse bzw. der Drehmomente ein.
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Die neue Einrichtung vermeidet diese Nachteile und ermöglicht eine
einwandfreie und sehr genaue Messung des Widerstandes oder ihm entsprechender Größen
unter Verwendung ganz normaler Triebkerne, wie sie heute für Induktionszähler in
großen Mengen normal und serienmäßig hergestellt werden. In bekannter Weise werden
durch diese Triebsysteme zwei in entgegengesetztem Sinne wirkende Drehmomente auf
eine drehbare Scheibe ausgeübt, die derart ausgebildet ist, daß sie den in ihr erzeugten
Wirbelströmen einen elektrischen Widerstand von der jeweiligen Winkellage entsprechender
verschiedener Größe entgegensetzt. Gemäß der Erfindung werden die beiden Drehmomente
durch zwei getrennte, normale, derart geschaltete Induktionstriebsysteme erzeugt,
daß das Drehmoment. des einen Triebsystems proportional der Wattleistung, das Drehmoment
des anderen Triebsystems proportional dem Quadrat der Spannung des zugeführten Wechsel-Stroms
ist.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt,
und -zwar in Abb. i im Zusammenhang mit einer Meßvorrichtung für eine strömende
Flüssigkeit. Abb. 2 zeigt die Schaltung des einen der beiden Magnetsysteme. Abb.
3 stellt ein Vektordiagramm der Magnetfelder des in Abb. 2 dargestellten Magnetsystems
dar, und Abb. ¢ zeigt die Ausbildung der umlaufenden Scheibe.
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Auf dem Bolzen 25 ist die umlaufende Scheibe =2, auf die die beiden
Magnetsysteme =o und =i einwirken, drehbar gelagert. Das Magnetsystem =o besteht
aus einem Spannungsmagneten 13 mit einer Spannungsspule 15 und einem Strommagneten
=q. mit einer Stromspule 16. Die Wirkung dieses Teiles ist bekannt. Die zusammengesetzten
Felder bilden ein Drehfeld, welches die Scheibe in der Richtung des diesem Magnetsystem
benachbart gezeichneten Pfeiles mitnimmt. Bei konstantem Leistungsfaktor ist dieses
Drehmoment proportional EI, wobei E die Netzspannung, an die die Spannungsspule
angeschlossen ist, und I den Strom, der durch die Stromspule fließt, darstellt.
Das
zweite Magnetsystem besteht auch aus zwei Magneten und ist derart ausgebildet, daß
es ein Drehmoment proportional EZ bildet. Die äußere Form der Magnete 17 und 18
ist ähnlich derjenigen der Magnete 13 und 14. Die Spule ig auf dem Magnet 17 liegt
ebenfalls an der Netzspannung. Gemäß der Erfindung ist auf dem gleichen Magnetkern
noch eine Transformatorwindung 2o angeordnet, die mit der Spule 21 auf dem Magneten
i8 in Verbindung steht.
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Deutlicher ist die Anordnung aus Abb. 2 zu erkennen. Zufolge der angegebenen
Schaltung sind die Felder der Magnete 17 und 18 proportional der Spannung E. Die
Transformatoranordnung erzeugt die notwendige Phasenverschiebung, so daß die beiden
Felder ein Drehfeld bilden, das proportional E2 ist. Um den Strom in der Spule 21
der gewünschten Phase näher zu bringen, wird zweckmäßig ein Widerstand 22 in den
Stromkreis der Spulen 2o und 21 eingeschaltet. Es ist auch vorteilhaft, einen Widerstand
mit einem vernachlässigbar kleinen Temperaturkoeffizienten zu verwenden, um Ungenauigkeiten
zufolge Temperaturschwankungen zu vermeiden.
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Die Phasenverschiebung der durch die Spulen ig und 21 erzeugten Felder
ist aus Abb. 3 deutlich erkennbar. In dieser Abbildung stellt E die Netzspannung
und cp das Feld der Spule ig dar. Die durch Transformatorwirkung in der Spule 2o
erzeugte Spannung El ist annähernd um i8o ° gegenüber E verschoben und, da der Stromkreis
dieser Spulen einen verhältnismäßig kleinen induktiven und großen Ohmschen Widerstand
besitzt, ist das erzeugte Feld näher der Phase der Spannung El. Auf diese Weise
besitzen die Felder p und p, einen Phasenwinkel von ungefähr go °, wodurch das größtmöglichste
Drehmoment erzeugt wird. Dieses Drehmoment, das proportional E2 ist, wirkt in entgegengesetzter
Richtung wie das Drehmoment des Magnetsystems io.
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Eine zweckmäßige Ausbildung der Scheibe 12 ist aus Abb. 4 deutlich
zu ersehen. Sie besteht aus zwei ungleich geformten Teilen, die miteinander zu einem
Ganzen verbunden sind. Der Teil 23 ist aus einem Metall mit größerem Ohmschen
Widerstand - z. B. aus einer Nickelsilberlegierung -, der Teil 24 aus einem Metall
mit geringem Ohmschen Widerstand - z. B. Kupfer - hergestellt. Die Anordnung ist
so getroffen, daß während der Bewegung der Kreisscheibe ihr Teil 23 sich im Bereich
des Magnet-Systems ii und ihr Teil 24 sich im Bereich des Magnetsystems io bewegt.
Der Teil der Scheibe mit größerem Widerstand hat die Gestalt eines Hornes, dessen
äußerer Rand mit dem Begrenzungskreis der Scheibe übereinstimmt. Wenn sich nun dieser
Teil im Bereich des Magnetsystems ix bewegt, so wächst der den Wirbelströmen entgegengesetzte
Widerstand der Scheibe von einem kleinsten Wert in der einen extremen Stellung der
Scheibe bis zu einem größten Wert in der anderen extremen Lage der Scheibe. In der
einen Stellung findet das magnetische Feld einen großen Widerstand im Teil 23 der
Scheibe, und das erzeugte Drehfeld ist für eine gegebene Spannung E verhältnismäßig
klein. In der anderen Lage der Scheibe sind die Verhältnisse umgekehrt. In den Mittelstellungen
entspricht die Größe des erzeugten Drehfeldes der jeweiligen Breite des Teiles 23.
Auf diese Weise ändert sich das Drehmoment außer mit dem Quadrat der Spannung E
auch mit dem Drehungswinkel der Scheibe. Das Magnetsystem io wirkt immer auf den
gleichförmigen Teil und sein Drehmoment bleibt bei jeder Stellung der Scheibe proportional
EI. Die beiden Drehmomente wirken einander entgegen, und Gleichgewicht tritt
dann ein, wenn das eine Drehmoment E2 D - wobei D eine Veränderliche
in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Scheibe darstellt - gleich ist dem Drehmoment
EI des Magnetsystems io. Der Drehwinkel der Scheibe D ist sonach proportional
dem Verhältnis
Dasselbe Ergebnis kann auch erzielt werden, wenn man die beiden Magnetsysteme miteinander
in bezug auf die Scheibe vertauscht. Es sind bereits Instrumente bekannt, die auf
demselben Prinzip beruhen, wie das eben geschilderte. Doch war, um ein mit dem Drehungswinkel
veränderliches Moment zu erhalten, ein Teil der Kreisscheibe - ähnlich dem Teile
23 - fortgelassen. Die Anordnung, die Kreisscheibe als volle Scheibe auszuführen
und die Änderung des Widerstandes durch die Anordnung des hornförmigen Teiles 23
zu erzielen, hat den Vorteil, daß die Platte in jeder Stellung ausbalanciert und
die Drehung viel gleichmäßiger ist; zumal auch die ganze wirksame Oberfläche der
Pole des Magnetsystems ii immer über der Scheibe und immer wirksam ist. Die Erfindung
kann somit auch überall dort Verwendung finden, wo in Abhängigkeit von i einer Drehbewegung
ein Widerstand zu- bzw. abnehmen soll.
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Die in Abb. i dargestellte Meßvorrichtung dient zum Messen der Menge
einer durch das Rohr 26 strömenden Flüssigkeit. Das Rohr 26 i enthält eine Drosselstelle
27. Vor und hinter dieser Drosselstelle sind Rohre z8 und 29 angeschlossen, die
zu einem U-förmigen, mit Quecksilber gefüllten Gefäß 3o führen. Fließt nun ein Flüssigkeitsstrom
durch die Leitung 26 i und die Drosselstelle 27, so entsteht ein Druckunterschied,
der proportional der Geschwindigkeit der Flüssigkeit ist. Der Schenkel, der dem
größeren Druck ausgesetzt ist, besitzt eine größere Oberfläche und ist niedriger
als der i, zweite Schenkel. Steigt der Druck in der Rohrleitung vor der Drosselstelle
gegenüber dem
Druck hinter der Drosselstelle, so sinkt die Quecksilberoberfläche
im breiteren Schenkel und steigt im schmäleren Schenkel. Der unter dem geringeren
Druck stehende Schenkel besitzt eine Widerstandsspule 32, die in Reihe geschaltet
ist mit den Windungen der Spule =q.. Findet kein Strömen statt, so stehen die Oberflächen
in beiden Schenkeln in derselben Höhe und die Anordnung ist so getroffen, daß für
diesen Zustand das Quecksilber die unterste der Widerstandswindungen berührt und
das Instrument sich besonders unter Einwirkung des Magnetsystems =i in eine Nullage
stellt. Steigt die Quecksilberoberfläche in dem Schenkel mit kleinerem Querschnitt,
so werden immer mehr Widerstandswindungen ausgeschaltet, der durch die Spule 16
fließende Strom I aus der Stromquelle 33 wird immer größer und mit ihm das vom Magnetsystem
=o ausgeübte Drehmoment. Der Strom I ist also der durch die Leitung 26 fließenden
Flüssigkeitsmenge proportional. Es kann nun vorkommen, daß die Spannung der Stromquelle
sich aus irgendeinem Grunde ändert. Demzufolge müßte sich auch der Strom ändern,
und die Meßvorrichtung wäre unzuverlässig. Aus diesem Grunde ist die Anordnung zweckmäßig
so getroffen, daß die Meßgröße vom Verhältnis E abhängig ist. Sinkt die Spannung,
so sinkt wohl auch der Strom, aber das Verhältnis bleibt immer dasselbe. Das Meßgerät
ist somit von Spannungsschwankungen des Netzes unabhängig. Es ist ferner mit einer
Anzeige- und Registriervorrichtung versehen, die einerseits den Momentanwert auf
einer Skala 38 anzeigt, andererseits die veränderlichen Werte auf einem abrollenden
Band aufzeichnet. Auf der Welle 25 ist ein Zeiger befestigt, der über der Skala
38 spielt. Er besitzt eine Feder, die auf dem Band 37 gleitet. Durch eine Kapillarröhre
35 wird die Feder 36 aus einem Gefäß 39 mit Tinte versorgt. Im Gefäß 39 reicht in
die Tinte ein Zapfen q.o hinein, der einerseits eine zusätzliche Dämpfung bewirkt,
andererseits den Ausschlagwinkel des Instrumentes begrenzt. Zweckmäßig ist auch
ein einstellbares Gegengewicht 41 in zum Zeiger 35 entgegengesetzter Richtung vorgesehen,
um das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten.