Technische encyclopedie

Winkler Prins (1975)

Gepubliceerd op 23-01-2025

DRAAISPOELMETER

betekenis & definitie

(Fr.: compteur à cadre mobile; Du.: Drehspulmesser; Eng.: moving-coil meter), een elektrisch meetinstrument dat in eerste instantie geschikt is voor het meten van een gelijkstroom.

Het bevat een op een raampje gewikkeld spoeltje van dun, geïsoleerd koperdraad, dat draaibaar is opgesteld en zich kan bewegen in het veld van een permanente magneet. Het raampje wordt in zijn evenwichtsstand gehouden door een paar spiraalveertjes, die tevens als stroomtoevoer en -afvoer dienst doen. Wanneer er stroom door het spoeltje vloeit, ontstaat een koppel dat aan het spoeltje tegen de spiraalveren in een uitwijking uit de evenwichtsstand geeft. Het moment van dit koppel wordt

t = nBAI,

waarin n het aantal windingen van het spoeltje is, B de magnetische inductie in de luchtspleet van de magneet; A de oppervlakte van het spoeltje; en I de stroom.

Het koppel wordt in de ruststand gecompenseerd door het veerkoppel S𝜗, waarin S de stijfheid van de veer is en 𝜗 de uitslag (draaiing) van het spoeltje. Voor deze uitslag geldt dus 𝜗 = nBAI/S. Deze uitslag is, mits B overal even groot is, lineair met de stroom en keert van teken om bij verandering van stroomrichting (lineaire schaal).

Dynamisch gedrag.

Wanneer een gelijkstroom op zeker tijdstip wordt ingeschakeld of van waarde verandert, dient de uitslag snel en zonder slingeren bereikt te worden (aperiodisch); hiertoe dient het meetsysteem in de juiste mate gedempt te zijn. Wanneer wisselstromen aan het instrument worden toegevoegd, wordt een koppel opgewekt, dat met de frequentie van de stroom van teken wisselt. Het spoeltje kan deze wisselingen slechts volgen, als de eigen frequentie van het meetsysteem boven de aangeboden frequentie ligt. Aangezien de eigen frequentie van het meetsysteem bij draaispoelmeters gewoonlijk bij ca. 1 Hz ligt, reageert het instrument slechts op frequenties beneden 1 Hz, dus zeer lage frequenties inclusief gelijkstroom. Wisselstroom van 50 Hz, dus ver boven deze eigen frequentie, geeft geen reactie van het instrument. Wisselstromen van deze frequentie worden gemeten na eerst gelijkrichten; er resulteert dan een stroom in één richting, waarvan de gemiddelde waarde door de draaispoelmeter wordt aangegeven.

De gelijkrichting kan bijv. worden uitgevoerd met de in de afb. 3 getoonde gelijkrichting met de zgn. graetzschakeling met vier gelijkrichtcellen. De door de meter aangewezen gemiddelde stroom is gelijk aan 2/𝜋; de amplitude van de wisselstroom is 0,90 maal de effectieve waarde.

De nauwkeurigheid van de aanwijzing van de draaispoelmeters kan tot 0,1% van de volle uitslag bedragen. De gevoeligheid van de instrumenten kan binnen wijde grenzen worden ingesteld en kan zeer groot zijn, bijv. 10−10 A per schaaldeel voor die uitvoeringen die als galvanometer met een veersysteem met zeer kleine stijfheid worden uitgevoerd. Een gebruikelijke waarde is 0,1...1 mA voor een volle schaaluitslag. De gevoeligheid kan voor een bepaald instrument worden verminderd door een deel van de stroom parallel aan het instrument door een shunt te voeren.

Door toevoeging van serieweerstanden kan de draaispoelmeter ook als voltmeter gebruikt worden. Een draaispoelmeter met een aantal shunt- en serieweerstanden en gelijkrichtcellen, die naar behoefte ingeschakeld kunnen worden en daardoor voor vele stroom- en spanningswaarden, zowel gelijkstroom als wisselstroom bruikbaar is, noemt men een universeelmeter.

< >