Ratgeber
Ein Drehspulmesswerk wird zur Messung von Gleichstrom oder Gleichspannung verwendet. Es ist Herzstück vieler elektromechanischer Messgeräte und bietet im Vergleich zu einem Dreheisenmesswerk einige Vorteile. In unserem Ratgeber erfahren Sie, wie ein Drehspulmesswerk arbeitet und worauf es beim Kauf zu achten gilt.
Ein Drehspulmesswerk macht Ströme sichtbar, indem es die Stromstärke in einen Zeigerausschlag umwandelt. Es verfügt in der Regel über eine drehbare Spule mit Eisenkern, die sich im magnetischen Feld eines Dauermagneten befindet und mit einem Zeiger zur Anzeige verbunden ist. Des Weiteren sind zwei Spiralfedern integriert. Sie dienen dazu, der Drehspule den Strom zuzuführen, und fungieren als Rückstellfedern, um den Zeiger später wieder in Ruhelage zu versetzen. Wird ein Messstrom angelegt, erzeugt die Spule ein weiteres Magnetfeld, das den Eisenkern magnetisiert. Dem Dauermagneten steht nun ein Elektromagnet gegenüber. Durch Abstoßung der Magnetpole entsteht eine Kraft, die die Spule aus ihrer Ruhelage bewegt und dafür sorgt, dass sie sich um ihre Achse dreht. Dem Drehmoment wirkt die Kraft der Spiralfeldern entgegen. Lässt die Federkraft keine weitere Bewegung mehr zu, bleiben die Spule und der mit ihr verbundene Zeiger stehen. Der Zeiger ist dann in einer stabilen Lage und gibt einen Messwert auf der Skala an.
Drehspul- und Dreheisenmesswerke dienen der Messung von Strom und Spannung und werden vorrangig in Schalttafeln eingesetzt. Sie unterscheiden sich jedoch in ihrem Aufbau und ihren individuellen Eigenschaften. Ein Drehspulmesswerk zeichnet sich im Gegensatz zu einem Dreheisenmesswerk durch einen linearen Skalenverlauf aus, was eine bessere Ablesbarkeit ermöglicht. Dass die Skala bei einem Drehspulmesswerk gleichmäßig unterteilt werden kann, liegt darin begründet, dass der Zeigerausschlag proportional zur Stromstärke ist. Zudem hängt von der Richtung des Stromflusses ab, in welche Richtung der Zeiger ausschlägt.
Des Weiteren erfasst ein Drehspulmesswerk keine Wechselgrößen, sondern misst ausschließlich Gleichstrom. Soll es zur Messung von Wechselstrom eingesetzt werden, muss ein Gleichrichter vorgeschaltet werden. Bei einem Dreheisenmesswerk ist das nicht der Fall. Es misst ohne Umwege die echten Effektivwerte eines Wechselstroms oder einer Wechselspannung. Ein Drehspulmesswerk erfasst hingegen den arithmetischen Mittelwert.
Drehspulmesswerke ermöglichen zwar genauere Messungen als Dreheisenmesswerke, sind aufgrund des integrierten Permanentmagneten aber auch empfindlicher. Dreheisenmesswerke halten aufgrund ihrer robusten Konstruktion kurzzeitigen Belastungsspitzen meist problemlos stand. Ein weiterer Unterschied besteht im Eigenverbrauch, der bei Drehspulmessgeräten gering und bei Dreheiseninstrumenten hoch ausfällt. Drehspulmessgeräte eignen sich daher auch für die Messung geringer Spannungen und Ströme.
Drehspulinstrumente zählen zu den am häufigsten eingesetzten, analogen Strommessern. Sie sind nicht nur als Drehspulamperemeter und Drehspulvoltmeter ausgeführt, sondern werden auch zur Bestimmung anderer Werte wie Leistung, Widerstand oder Temperatur genutzt. Sie werden heute noch in analogen Multimetern verbaut, die allerdings zunehmend von digitalen Messgeräten verdrängt werden.
Abhängig davon, ob sie zum Messen von Spannung oder Strom Verwendung finden, sind Drehspulmesswerke unterschiedlich aufgebaut. Wählen Sie ein Modell, dessen Messfunktion zum Einsatzzweck passt. Ebenso wichtig ist, dass das Drehspulmesswerk für die vorliegende Strom- oder Spannungsart geeignet ist. Moderne Ausführungen sind zwar im Regelfall mit einem Gleichrichter zum Messen von Wechselstrom ausgestattet. Manche Drehspulmesswerke sind jedoch nach wie vor ausschließlich für Gleichstrom verwendbar.
Der Messbereich spielt bei der Auswahl eines Drehspulenmesswerks eine große Rolle und sollte passend zum Anwendungsbereich gewählt werden. Es ist darauf zu achten, das Messwerk nicht zu überlasten. Fließt ein zu hoher Strom durch die Spule, dreht sie sich so weit, dass der Ausschlag nicht mehr proportional zur Stromstärke verläuft. Das hat fehlerhafte Messergebnisse und schlimmstenfalls eine beschädigte Spule zur Folge. Manche Drehspulmesswerke sind mit Grenzwertkontakten zum Zweck der Überwachung versehen. Die Auswahl der Skala richtet sich nach dem Messbereich. Wird eine Skala genutzt, deren Einteilung nicht zum Messbereich passt, sind die abgelesenen Messwerte hinfällig.
Drehspulmesswerke sind im Regelfall für den Einbau in Schalttafeln vorgesehen, daher gilt es unbedingt auf die konkreten Abmessungen zu achten. Es gibt Ausführungen in quadratischer und rechteckiger Bauform. Üblicherweise werden Modelle für den Fronttafeleinbau oder die Hutschienenmontage angeboten.
Unser Praxistipp: Null-Stellung auf der Skala beachten
Die Skala eines Messwerks gibt Aufschluss darüber, ob Ströme beider Polaritäten oder nur einer Polarität angezeigt werden können. Befindet sich die Null, also die Ruheposition von Zeiger und Drehspule, in der Mitte der Skala, kann das Messwerk beide Polaritäten abbilden. Der Zeiger kann sich also nach links oder rechts bewegen. Befindet sich die Null am Rand, ist nur eine Polarität anzeigbar. Diese gilt es dann zwingend zu beachten.
Kann man den Messbereich eines Drehspulmesswerks erweitern?
Zwar ist ein Drehspulenmesswerk immer nur für einen spezifischen Messbereich konzipiert, es besteht aber die Möglichkeit, den Messbereich mithilfe von vorgeschalteten Messwiderständen zu erweitern.
Was ist ein Drehspulrelais?
Ein Drehspulrelais ist eine Sonderform des Drehspulmesswerks. Es handelt sich um ein Spezialrelais für kleine Leistungen, das über eine Drehspule, einen Permanentmagneten und eine Rückzugfeder verfügt. Allerdings sind Zeiger und Skala als elektrische Kontakte realisiert, die abhängig von der Spulenposition geöffnet oder geschlossen werden.
Was versteht man unter Fehlergrenzen?
Fehlergrenzen, auch Grenzabweichungen genannt, sind vereinbarte oder garantierte Maximalwerte. Sie geben an, wie weit die Anzeige eines Messgeräts vom richtigen Wert in positiver und negativer Richtung abweicht.