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Publication number: DE232132C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-M 232132-KLASSE 21 e. GRUPPE

Dr. MANDELSTAM und Dr. PAPALEXI in STRASZBURG i. E.

Präzisionsstrommesser für Hochfrequenzströme. Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. Oktober 1909 ab.

Die in der Wechselstromtechnik für Strommessungen gebräuchlichen Hitzdrahtinstrumente haben bei Anwendung für Hochfrequenzströme im wesentlichen zwei Nachteile. Einmal ist es ihre zu große Trägheit in der Einstellung, die sie zu sehr genauen Messungen ungeeignet macht. Andererseits sind sie. bei der meist vorhandenen Parallelschaltung einer Selbstinduktion zum Hitzdraht von der Periodenzahl des

ίο zu messenden Stromes abhängig; denn bei dieser Parallelschaltung von Ohmschem Widerstand und Selbstinduktion ist die Stromverteilung in den beiden Zweigen bei verschiedenen Periodenzahlen auch verschieden. Für die Hochfrequenztechnik ist aber ein Instrument erwünscht, dessen Angaben selbst bei erheblich voneinander abweichenden Periodenzahlen der zu messenden Ströme noch zuverlässig sind.

Nun sind andere, auf dem dynamischen Prinzip beruhende Instrumente bekannt geworden, bei denen in einer von dem zu messenden Strom durchflossenen Spule eine sekundäre Kurzschlußspule drehbar derart angeordnet ist, daß ihre Ebene in der Ruhelage mit der Ebene der Primärspule einen Winkel von 45 ° bildet, wobei dann die unter der gegenseitigen Wirkung der primären und sekundären Spulenströme erfolgende Ablenkung der Sekundärspule, die sich in die Ebene des primären Feldes einzustellen sucht, ein Maß für die Stromstärke bildet. Derartige Instrumente haben zwar die oben erwähnten Fehler nicht, zeigen aber im praktischen Betriebe wieder den großen Nachteil, daß ihre Angaben durch fremde Felder, die, wie beispielsweise in den Stationen für drahtlose Telegraphic, durch in der Nähe befindliche Hochfrequenzleitungen (Antennen, Erdverbindungen u. dgl.) hervorgerufen werden, beeinflußt werden, indem diese Felder ebenfalls die Kurzschlußspule induzieren und dadurch ihre Stellung in der primären Spule verändern. Aus diesem Grunde konnten sich diese Instrumente bisher in die Praxis der Hochfrequenztechnik noch nicht einführen.

Die Erfindung hat nun einen zu Präzisionsmessungen geeigneten Strommesser zum Gegenstande, der dem Prinzip nach ein Instrument der zweiten Gattung ist, den gerügten Übelstand der Beeinflussung durch fremde Felder jedoch in einfacher Weise durch eine besondere eigenartige Ausbildung des Instrumentes ganz beseitigt oder doch wenigstens auf ein solches Maß beschränkt, daß die Wirkung fremder Felder praktisch nicht mehr in Betracht kommt. Zu diesem Zweck ist die sekundäre Kurzschlußspule aus zwei gleichartigen Teilen zusammengesetzt, die von fremden Feldern in möglichst gleicher Weise beeinflußt werden. Diese beiden Spulenteile können dabei entweder so geschaltet werden, daß die von fremden Feldern in ihnen induzierten Ströme sich entgegenwirken und gegenseitig aufheben, oder sie können auch elektrisch unabhängig voneinander in derartig zusammengesetzten primären FeI-dem angeordnet werden, daß zwar von fremden Feldern induzierte Ströme in ihnen zustande kommen, daß aber deren Anteile an

dem Gesamtdrehmoment des beweglichen Systems sich gegenseitig aufheben.

Auf der Zeichnung ist der Erfmdungsgegenstand in mehreren Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulicht.

Bei der Ausführungsform nach Fig. ι ist die sekundäre Spule beispielsweise aus einem in sich geschlossenen 8-förmigen Leiter a_v a_% oder aus zwei in einer Ebene liegenden entsprechenden Spulen a_x und a._z gebildet, die so hintereiander geschaltet sind, daß ein Strom sie in entgegengesetztem Sinne durchläuft. Von diesen beiden Spulenteilen befindet sich nur der eine a₂ im Felde der primären Spule b, die eine gewöhnliche Spule wie bei den bekannten älteren Instrumenten sein kann. Um bei stärkeren Strömen die Primärspule nicht dem Gesamtstrom auszusetzen, kann in bekannter Weise ein Nebenschluß zu dieser Spule angeordnet sein. Die Wirkung eines fremden Feldes auf diese Anordnung ist folgende : Sind die Elemente der beiden Spulenteile U₁ und a₂, von denen die Größe der in ihnen induzierten elektromotorischen Kräfte abhängt, einander gleich, so. können von fremden Feldern, die am Ort der Spule praktisch als homogen angesehen werden können, keine Ströme in der Gesamtspule hervorgerufen werden, da die induzierten elektromotorischen Kräfte in den beiden Spulenteilen gleich und entgegengesetzt gerichtet sind. Das primäre Feld der Spule b kann natürlich ungehindert die Sekundärspule induzieren, so daß ein Ausschlag des beweglichen Systems zustande kommen kann. Wie ersichtlich, sind also hierbei die Einwirkungen fremder Felder auf das Meßresultat des Instrumentes vollkommen eliminiert, wenn die fremden Felder als homogen gelten können.

Bei der in Fig. 2 veranschaulichten zweiten Ausführungsform des Instrumentes sind die beiden Teile «j und a₂ des sekundären Systems elektrisch voneinander unabhängig und bilden je für sich eine kurzgeschlossene Spule, wobei beide in einer Ebene liegen und zweckmäßig miteinander mechanisch starr verbunden werden. Die Primärspule besteht bei dieser Ausführung ebenfalls aus zwei Teilen O₁ und b₂, die so geschaltet sind, daß beide Teile Felder von entgegengesetzter Richtung hervorbringen. Durchfließt nun ein zu messender Strom dieses primäre System, so üben beide Spulenteile J₁ und b₂ auf die entsprechenden beweglichen Teile Ci₁ und a₂ ein Drehmoment in gleichem Sinne aus, da ja bekanntlich derartige dynamische Instrumente von der Stromrichtung unabhängig sind. Tritt nun ein fremdes Feld hinzu, so entstehen außer den von den Spulenteilen O₁ oder b₂ in den sekundären Spulen induzierten Strömen i noch Ströme k, die bei gleichen Verhältnissen beider Spulenteile einander gleich sind und bei algebraischer Addition zu den Strömen i in der einen Spule einen Gesamtstrom i-\- k, in der anderen dagegen einen Gesamtstrom — i-\- k hervorrufen. Das Drehmoment ist aber bekanntlich proportional dem Quadrat des Stromes, also für die eine Kurzschlußspule proportional einem Ausdruck i^% + A² + 2 ik und für die andere proportional einem Ausdruck i'² + k² — 2 ik. Wie ersiehtlieh, heben sich also diejenigen Anteile der Einzeldrehmomente, die dem einfachen Wert von k proportional sind, im Gesamtdrehmoment auf, und nur die Anteile, die k² entsprechen, bleiben bestehen. Diese sind aber, da schon der vom fremden Feld induzierte Strom im allgemeinen nur einen Bruchteil des zu messenden Stromes i ausmacht, erst recht so klein, daß sie praktisch vernachlässigt werden können.

Es ist demnach zwar bei dieser Ausführung die Beseitigung der Fehler durch fremde Felder nicht so vollkommen wie im ersten Falle, immerhin sind aber die Fehler so klein, daß auch diese Anordnung dem praktischen Bedürfnis vollkommen genügt. Ist z. B. der Strom k V₁₀₀ von i, so ist der Fehler schon auf V₁₀₀₀₀ der Angaben des Instrumentes reduziert, und selbst, wenn k= V10 i ist, beträgt der Fehler doch nur 1 Prozent.

Schließlich ist noch eine weitere Ausführungsform, wie sie in Fig. 3 veranschaulicht ist, möglich, wobei sowohl das Primär- wie das Sekundärsystem aus zwei Teilen O₁, b₂ bzw. α_Λ, α₂ bestehen, so daß diese Ausführung als eine Kombination der beiden vorigen angesehen werden kann. Die Spulensysteme sind hierbei so zueinander angeordnet, daß je ein Teil der Sekundärspule sich im Felde je eines Teiles j des Primärsystems befindet. Auch hierbei j findet, wie im ersten Falle, eine vollständige ; Beseitigung der Einflüsse fremder Felder statt, während die durch den zu messenden Strom auf die beiden Spulenteile des Sekundär- ' systems hervorgerufenen Drehmomente auch hier, wie leicht ersichtlich* zusammenwirken.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Präzisionsstrommesser für Hochfrequenzströme mit einer primären, von dem zu messenden Strom durchflossenen Spule und einer in deren Felde beweglichen sekundären Kurzschlußspule, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche System aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, die bezüglich der Induktionswirkungen seitens fremder Felder möglichst gleich sind, und die entweder miteinander derartig verbunden sind, daß die in ihnen durch fremde Felder induzierten Ströme sich gegenseitig aufheben oder in derartig zusammengesetzten primären Feldern angeordnet sind, daß die durch die Induktion seitens fremder

Felder in den beiden Spulenteilen hervorgerufenen Drehmomente sich aufheben, zum Zweck, den Einfluß fremder Felder auf die Angaben des Instrumentes zu beseitigen.
2. Strommesser nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile der sekundären Kurzschlußspule gegeneinander geschaltet sind, so daß sie eine einzige Strombahn bilden und dabei nur der eine Teil im Felde einer primären . Stromspule sich befindet. ^
3. Strommesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden elektrisch voneinander unabhängigen sekundären Spulenteile in dem Felde je einer Primärspule angeordnet ist und die beiden Primärspulen so geschaltet sind, daß sie entgegengesetzt gerichtete Felder erzeugen.
4. Strommesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus zwei gegeneinander geschalteten Teilen bestehende Sekundärspule mit einer primären Doppelspule mit entgegengesetzt gerichteten Feldern so kombiniert ist, daß sich je ein Teil der ersteren im Felde je eines Teiles der letzteren befindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.