Hitzdraht-Meßwerk

Die prinzipielle Konstruktion eines Hitzdraht-Instrumentes ist in Abbildung 1 dargestellt. Der Hitzdraht, der vom Meßstrom I durchflossen wird und eine Länge von etwa 17 cm hat, ist zwischen zwei auf einer Metallplatte befestigten Böcken eingespannt.

Von der Mitte des Hitzdrahtes führt ein nicht vom Meßstrom durchflossener Draht, der sog. Brückendraht, nach dem ebenfalls auf der Metallplatte befestigten Bock; weiter führt von der Mitte des Brückendrahtes ein ganz feiner Kokonfaden über eine Rolle auf der Zeigerachse nach einer Blattfeder. Letztere hält das ganze Drahtsystem in Spannung und den Zeiger in seiner Nullstellung.

Hitzdraht-Messwerk
Konstruktion
Abb. 1: Hitzdraht-Messwerk (Firmenbild H&B)
Abb. 2: Mechanische Konstruktion eines Hitzdraht-Voltmeters [59]

Der Hitzdraht ist leicht durchgebogen, ebenso der Brückendraht. Erwärmt sich der Hitzdraht durch den zu messenden Strom, so wird er länger; er biegt sich unter der Kraft der Feder weiter durch, ebenso der Brückendraht. Diese Durchbiegungen sind, wie sich rechnerisch nachweisen läßt, um ein Vielfaches größer als die unmittelbare Verlängerung des Drahtes. So ist es möglich, mit der einer Temperaturerhöhung von 120° C entsprechenden Verlängerung des Meßdrahtes von etwa 0,16 mm den Zeiger über die Skala zu führen. Wenn man die Rolle auf der Zeigerachse exzentrisch lagert, kann man auch den von Natur aus quadratischen Skalenverlauf beeinflussen.
Die Bewegung der hier sehr kleinen Massen wird durch eine auf der Achse befestigte, im Feld eines Dauermagnets frei bewegliche Aluminiumscheibe gedämpft.

Hitzdraht-Messwerk
Abb. 3: Technische Ausführung Hitzdraht-Messwerk (H&B)

Es scheint zunächst naheliegend, für den Hitzdraht ein Metall mit hohem Ausdehnungskoeffizienten, z. B. Zink oder Eisen, zu wählen. Die Erfahrung hat aber gelehrt, daß es besser ist, ein Metall mit hohem Schmelzpunkt zu verwenden. Hartmann & Braun verwendete schon früh einen Hitzdraht aus Platin-Iridium mit verhältnismäßig kleinem Ausdehnungskoeffizienten aus folgenden Gründen:
Ist die Drahttemperatur hoch, so haben Änderungen der Raumtemperatur nur geringen Einfluß auf die Anzeige bzw. auf die Nullstellung des Zeigers, oder aber: liegt der Schmelzpunkt hoch und die normale Drahttemperatur niedrig, so steigt die Überlastbarkeit. Außerdem tritt bei Edelmetallen keine Querschnittsveränderung durch Oxydation im Laufe der Zeit auf.

Der Einspannbock ist auf Metallstreifen (sog. Kompensationsstreifen) auf der Metallplatte befestigt, die einen praktisch vernachlässigbaren Temperaturkoeffizienten besitzt. Der Werkstoff und die Länge der Kompensationsstreifen sind so gewählt, daß bei Schwankungen der Raumtemperatur die Entfernungsänderung der beiden Einspannstellen der Längenänderung des stromlosen Meßdrahtes gleich ist. Durch diese Maßnahme wird die Zeigerstellung praktisch unabhängig von der Raumtemperatur. Kleine Änderungen, wie sie durch thermische oder mechanische Überlastung auftreten, können bei stromlosem Hitzdraht durch den Nullsteller berichtigt werden.


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