LEYBOLD DIDACTIC GMBH Gebrauchsanweisung 531 24 Modell ...

Physik Chemie ⋅ Biologie Technik LEYBOLD DIDACTIC GMBH
9/97-Sf-
Gebrauchsanweisung 531 24
Modell eines Wattmeters
Fig. 1
Das Gerät dient zur Demonstration der Funktionsweise eines
Meßinstrumentes mit elektrodynamischem Meßwerk, bei dem
die magnetischen Wirkungen des Stromes zur Messung der
elektrischen Leistung in Gleich- und Wechselstromkreisen genutzt
werden.
Das funktionsfähige Modell-Instrument kann bis 4 W (max. 1 A
im Strompfad, max. 4 V im Spannungspfad) belastet werden;
es verträgt jedoch auch kurzzeitig Überlastung, ohne Schaden
zu nehmen.
Die Funktionsteile des Gerätes, das sich für vertikale und horizontale
Gebrauchslage eignet, können unmittelbar beobachtet
oder in Projektion – z.B. auf einem Arbeitsprojektor (452 11) –
demonstriert werden.
1 Sicherheitshinweise
• Maximal zulässige Belastungen von Strom- und Spannungspfad
beachten!
• Auf phasenrichtigen Anschluß von Strom- und Spannungsspulen
achten (Fig. 2)!
2 Beschreibung, technische Daten
Durch die Stromspule (1.1) fließt der Verbraucherstrom, durch
die Spannungsspule (1.2) ein zur Spannung proportionaler
Strom, der durch den im Vergleich zur Stromspule hohen Widerstand
der Spannungsspule klein gegenüber dem Verbraucherstrom
ist. In beiden Spulen entstehen Magnetfelder, deren
Stärke durch die Stromstärke bestimmt wird. Die zwischen beiden
Magnetfeldern wirksame Kraft verursacht eine durch den
Ausschlag des Zeigers 4 angezeigte Bewegung der drehbar
gelagerten Spannungsspule bezüglich der fest montierten
Stromspule.
1 Meßsystem, bestehend aus
(1.1) fest montierter Stromspule mit wenig Windungen aus
dickem CU-Draht (geringer Widerstand)
(1.2) drehbar gelagerte Spannungsspule mit vielen Windungen
aus dünnem Cu-Draht (hoher Widerstand)
2 4-mm-Anschlußbuchsen, verbunden mit Spannungsspule
4
3 4-mm-Anschlußbuchsen, verbunden mit Stromspule 3
4 in der Drehachse der Spannungsspule (1.2) befestigter Zeiger
5 Skalenbogen
Technische Daten
max. zulässige Leistung:
P max =4 W
max. zulässiger Strom für die Stromspule
(Strompfad): I max = 1 A
max. zulässige Spannung für die
Spannungsspule (Spannungspfad): U max = 4 V
Kurzzeitig (max. 1 min) überlastbar im Strom- und Spannungspfad
um ca. 50 %, falls die gegebenen Maximalwerte nicht für
Vollausschlag ausreichen.
Gleichstromwiderstand der Stromspule: R I = ca. 4 Ω
Gleichstromwiderstand der
Spannungsspule:
R U = ca. 12 Ω
Abmessungen:
ca. 20 cm x 13,5 cm x 4,5 cm
Masse:
ca. 0,5 kg

3 Bedienung
Zusätzlich erforderliche Geräte:
Einstellbare Kleinspannungsquelle für Gleich- und Wechselspannung,
z.B. Kleinspannnungsstelltrafo S (521 35)
Verbraucher
Ohmsche Belastung z.B.:
Glühlampen, 3,5 V, 0,7 W (505 12) in Fassung E 10 (505 72)
oder Schiebewiderstand, ca. 42 Ω (537 25)
Induktive Belastung, z.B.:
Spule, 250 Windungen (562 16) mit Joch (562 10)
oder
Kleinspannungsspule (562 18) mit U-Kern und Joch
(562 11).
Zur Kontrolle des Stromes im Strompfad bzw. der Spannung im
Spannungspfad:
2 Vielfachmeßinstrumente, Meßbereich 1 A und 3 V bzw.
10 V, z.B. AV-Meßgerät (531 94)
Zur Projektion bei vertikaler Gebrauchslage:
Lampengehäuse (450 60) mit Glühlampe 6 V, 30 W
(450 51), Kondensor (460 17) und Spannungsversorgung
6 V", 30 W (z.B. 562 73 oder aus 521 35)
Zur Projektion (bei horizontaler Lage):
Arbeitsprojektor (z.B. 452 11)
Auf phasenrichtigen Anschluß der Strom- und Spannungsspule
achten (siehe Fig. 2). Zeigt das Instrument keinen Ausschlag,
obwohl die erforderliche Mindestleistung (siehe unten) sichergestellt
ist, Anschlüsse an der Strom- oder an der Spanungsspule
vertauschen.
Die zum Ansprechen des Zeigers erforderliche Mindestleistung
ist, bedingt durch die Konstruktion des Meßwerkes, bei horizontaler
Gebrauchslage höher als bei vertikaler Gebrauchslage.
Die für die Mindestleistung notwendige Mindestspannung
beträgt bei kurzgeschlossener Stromspule im allgemeinen ca.
1,5 V bis 2 V (vertikal) bzw. 2 V bis 3 V (horizontal). Die Mindestwerte
lassen sich für beide Gebrauchslagen mit einer
Schaltung gemäß Fig. 2 bei kurzgeschlossenem Verbraucher
ermitteln (Spannung U sehr langsam bis zum Ansprechen des
Zeigers erhöhen; Mindestleistung aus dem Produkt U ⋅ I bestimmen).
Spannung bzw. Stromstärke kontinuierlich erhöhen und mit
Meßinstrumenten kontrollieren, um eine Gefährdung des Meßwerkes
(z.B. durch ruckartiges Anschlagen des Zeigers oder
durch unzulässige Überlastung der Spulen) zu vermeiden.
Die für Dauerbetrieb zulässigen Maximalwerte für Spannung
und Strom (s. Abschnitt 2) können kurzzeitig (etwa 1 Minute)
um etwa 50 % überschritten werden, wenn der Zeiger bei der
angegebenen Maximalbelastung von Strom- und Spannungspfad
nicht das Ende des Skalenbogens (Vollausschlag) erreicht.
Zur Skalenbeschriftung nicht kratzendes, wasserlösliches
Schreibmaterial (Faserschreiber) benutzen.
Fig. 2
Schaltung zur Demonstration der Funktionsweise eines Wattmeters
und zur Kalibrierung des Modell-Instruments,
zur Ermittlung der zum Ansprechen des Zeigers erforderlichen
Mindestleistung (siehe oben) Spannung bei kurzgeschlossenem
Verbraucher (gestrichelte Verbindung) langsam erhöhen
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