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Abb. 1: Vibrationsmeßwerk (Firmenbild H&B)
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Im Wechselfeld einer langgezogenen Spule, durch die der Meßstrom
fließt, sind eine Reihe Stahlzungen schwingungsfähig eingespannt.
Das Magnetfeld übt auf die Zungen schwache, mit der doppelten Frequenz
des Wechselstromes pulsierende, Kräfte aus.
Dadurch wird jeweils die Zunge zum Mitschwingen angeregt, deren Eigenfrequenz mit
der doppelten Stromfrequenz übereinstimmt. Wenn die Eigenfrequenzen
der einzelnen Stahlzungen im steigenden Sinne variieren und auf einer Skala
der zu jeder Zunge zugehörige Frequenzwert vermerkt wird, zeigt der
Schwingungszustand der Zungen die Frequenz des Wechselstromes an. Ist der
Frequenzabstand der Zungen hinreichend klein, z.B. 1/2 Hz bei der Nennfrequenz
50 Hz, so schwingen die benachbarten Zungen infolge ihrer Dämpfung
mit kleinerer Amplitude mit. Es entstehen dann charakteristische Schwingungsbilder,
die auch Zwischenwerte der Frequenz abzuschätzen gestatten.
Erfahrungsgemäß zeigen sich bei einem Frequenzabstand
der Zungen von 1%, bezogen auf die Nennfrequenz, die deutlichsten Schwingungsbilder. Bei zu kleinem Frequenzabstand läßt sich nicht mehr
eindeutig erkennen, welche Zunge mit der größten Amplitude schwingt.
Bei zu großem Abstand können die Zwischenwerte nicht mehr sicher
ermittelt werden oder es kann sogar der Fall eintreten, daß überhaupt
keine Zunge schwingt. Der Frequenzabstand der Zungen sollte auf jeden Fall
zwischen 0,5 und 2 % der Nennfrequenz liegen. Die Zungen werden um so kürzer
je höher ihre Eigenfrequenz ist. Die Schwingungsamplitude wird dabei
kleiner.
Die Verhältnisse werden wesentlich günstiger, wenn der
Elektromagnet durch Überlagerung eines Gleichfeldes, das mindestens
so groß wie der Scheitelwert des Wechselfeldes ist, vormagnetisiert
wird. Die auf die Zungen wirkenden Kräfte pulsieren dann nur mit der
Frequenz des Wechselstromes selbst. Die Stahlzungen können länger
ausgeführt werden und ihre Schwingungsamplitude wird größer.
Der Eigenverbrauch des Meßwerkes wird erheblich kleiner. Schwankungen
der erregenden Wechselspannung gehen theoretisch in die Messung nicht ein.
Praktisch wirken sich größere Spannungsänderungen im wesentlichen
aus mechanischen Gründen nachteilig aus, so daß größere
Schwankungen als 10 % vermieden werden müssen.
Vibrations-Meßwerke können für Frequenzen von etwa 10 ... 1200 Hz gebaut werden.
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