Quelltext der Seite Dreheisenmesswerk

[[Datei:Amperomierz tablicowy.jpg|mini|Dreheisenmessgerät: Einbaumodul zum Anschluss an einen [[Stromwandler]] 200:5&nbsp;Ampere]]
Ein '''Dreheisen-''' oder '''Weicheisenmesswerk''' dient zur [[Messung]] der [[Elektrische Stromstärke|elektrischen Stromstärke]] und wird in analogen [[Strommessgerät]]en eingesetzt. Es wandelt die Stromstärke in eine entsprechende [[Anzeige (Technik)|Anzeige]] um.

Dreheisenmesswerke werden bis heute produziert, wobei sie hauptsächlich zur Kontrolle im Anlagen- und Schaltschrankbau zum Einsatz kommen. In anderen Anwendungen sind sie weitgehend durch digitale Messgeräte wie das [[Digitalmultimeter]] ersetzt worden.

== Aufbau ==
[[Datei:Dreheiseninstrument.PNG|mini|hochkant=1.5|Aufbau eines Dreheisenmesswerks]]
[[Datei:Dreheisenmesswerk - geöffnet und auseinandergenomme beschriftet.png|mini|hochkant=0.7|Innerer Aufbau eines Dreheisenmesswerks]]
Innerhalb einer einzelnen [[Spule (Elektrotechnik)|Spule]] befindet sich ein feststehender [[Eisenkern]] und ein an der Zeigerachse befestigter und mit ihr beweglicher Eisenkern (das ''Dreheisen''). Fließt Strom durch die Spule, so werden beide Eisen gleichsinnig magnetisiert und stoßen sich daher ab. Hierdurch dreht sich der bewegliche Eisenkern vom festen weg und bringt den Zeiger zum Ausschlag. Hierbei wird eine Feder gespannt, bis die Federkraft gleich der magnetischen [[Reluktanzkraft]] ist. Nach Abschalten des Stroms stellt die Feder den Zeiger wieder in die Nullstellung zurück.

Der Ausschlag ist nicht [[proportional]] zur Stromstärke und abhängig vom Abstand zwischen den Eisenkernen, daher ist die [[Skale]] nicht [[Linearität (Physik)|linear]] geteilt. Da die beiden Eisenkerne unabhängig von der Polung immer gleichsinnig magnetisiert werden und sich abstoßen, eignet sich dieses Messwerk für [[Gleichstrom]] ebenso wie für [[Wechselstrom]].

Da die Reluktanzkraft proportional zu <math>I^2</math> ist, zeigt ein Dreheisenmesswerk den [[Effektivwert]] oder [[Quadratischer Mittelwert|quadratischen Mittelwert]] der Stromstärke bei Wechsel- oder Mischstrom an, auch wenn die Kurvenform vom [[Sinus]]verlauf abweicht. Zur Messung von Wechselstrom wird nicht, wie beim [[Drehspulmesswerk]], ein [[Gleichrichter]] benötigt.

Bei Wechselstrommessung hat das Dreheisenmesswerk eine leicht induktive [[Impedanz]], welche von der Frequenz abhängig ist. Ummagnetisierungs- und Wirbelstromverluste in den Eisen- und Metallteilen führen zu geringerem Ausschlag bei höheren Frequenzen. Bei niedrigen [[Frequenz]]en (15…100&nbsp;Hz) ist das ohne Belang – bei höheren Frequenzen bis 2&nbsp;kHz werden die Geräte auf die Arbeitsfrequenz kalibriert.<ref>https://www.alte-messtechnik.de/technik/dreheisen.php Beschreibung incl. Luftdämpfung.</ref>

Dreheisen-Messgeräte besitzen prinzipbedingt eine nichtlineare Skaleneinteilung. Sie benötigen eine Luftdämpfung, da sie mangels eines Magneten keine Eigendämpfung besitzen. Sie sind gegenüber [[Drehspulmesswerk]]en robuster.

== Messung hoher Stromstärken ==
[[Datei:Moving Iron Instrument Symbol.svg|mini|hochkant=0.4|Symbol für ein Dreheisen&shy;messwerk]]
Dreheisenmesswerke können im Prinzip zur Messung hoher Stromstärken (bis ca. 200&nbsp;A) ausgelegt werden, indem die Wicklung aus entsprechend dickem Draht gefertigt wird. Üblich ist auch die Verwendung von [[Stromwandler]]n, welche den Messstrom üblicherweise herab in den Bereich um 5&nbsp;A transformiert. [[Shunt (Elektrotechnik)|Nebenschlusswiderstände]] (Shunts) sind aufgrund der schwierigen Temperatur- und Frequenzkompensation unüblich. Zur Messung geringer Stromstärken unter etwa 20&nbsp;mA sind Dreheisenmesswerke ungeeignet.

Dreheisenmesswerke sind tendenziell zu großen Stromstärken hin anderen Messverfahren hinsichtlich Spannungsabfall und Verlustleistung überlegen – bei deren Messprinzip ist theoretisch kein Spannungsabfall zur Messung nötig. So hat zum Beispiel ein 60-A-Messgerät<ref>Tafeleinbauinstrument, 60&nbsp;A Vollausschlag, Baujahr ca. 1995.</ref> bei 60&nbsp;A einen Spannungsabfall von lediglich 20&nbsp;mV, was geringer als der übliche Wert von 60&nbsp;mV eines [[Shunt (Elektrotechnik)|Shunts]] und viel geringer als die bei einem digitalen Multimeter bei Bereichsende üblicherweise abfallenden 200&nbsp;mV ist.

== Spannungsmessung ==
Soll ein Dreheisenmesswerk zur Spannungsmessung eingesetzt werden, fertigt man dessen Spule aus dünnem Draht mit vielen Windungen. Dadurch entsteht eine hohe Induktivität und der Strom und somit die Anzeige wird stark frequenzabhängig. Um diesen Einfluss zu verringern und auch um Kupfer zu sparen, wird oft ein Vorwiderstand verwendet. Beispiel ist ein Messgerät, welches zur Messung der Netzspannung konstruiert ist<ref>Tafeleinbaugerät 65&nbsp;mm × 65&nbsp;mm, Vollausschlag 250&nbsp;V, Baujahr ca. 1970.</ref> und bei der Anzeige 220&nbsp;[[V]]olt 10&nbsp;mA benötigt. Es besitzt einen Vorwiderstand von 20&nbsp;kΩ, an welchem bei dieser Messspannung 200&nbsp;V abfällt und eine Verlustleistung von 2&nbsp;W entsteht.

Zur Messung hoher Wechselspannungen ([[Mittelspannung]]) werden Messwandler ([[Spannungswandler (Energietechnik)|Spannungswandler]]) vorgeschaltet, die die Messspannung meist auf das Niveau um 100&nbsp;V herabtransformieren.

Drehspulmessgeräte benötigen üblicherweise etwa 50&nbsp;µA zur Spannungsmessung und liegen damit in ihrer Stromaufnahme etwa 2½ bis 3 Größenordnungen unter der von Dreheisenmessgeräten. Elektronische Spannungsmesser (auch analoge) haben nochmals um 2 Größenordnungen geringere Stromaufnahmen.

== Geschichte ==

Das Dreheisenmesswerk wurde vom österreichischen Ingenieur [[Friedrich Drexler]] im Jahr 1884 erfunden.<ref>{{cite web|url=http://www.technischesmuseum.at/objekt/fragebogen-aus-der-personenmappe-friedrich-drexler-1858-1945|title=Fragebogen aus der Personenmappe Friedrich Drexler (1858 - 1945)|publisher=Technisches Museum Wien|accessdate=2013-07-10}}</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />


[[Kategorie:Elektrotechnisches Messgerät]]
[[Kategorie:Anzeige]]

[[en:Moving-iron meter]]