Vibrations-Meßwerk

Vibrationsmeßwerk
Abb. 1: Vibrationsmeßwerk (Firmenbild H&B)

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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