DE209756C

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Publication number: DE209756C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 e. GRUPPE

Zusatz zum Patente 114565 vom 21. März 1900.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Oktober 1908 ab. Längste Dauer: 20. März 1915.

In der Patentschrift 114565 wurde bereits darauf hingewiesen, daß die als Anker in einem Wechselstrommagnetfeld schwingende Zunge im allgemeinen nur dann anspricht, wenn sie während einer Periode des magnetischen Impulses eine ganze Schwingung zurücklegen kann. Bei sinusförmigem Wechselstrom kommt daher die Zunge bei konsonanten Polwechseln in Resonanz.

Daß die Resonanz aber auch bei einer doppelt so hohen Wechselzahl eintreten kann, mithin in Konsonanz mit der Polwechselzahl des Wechselstroms ist, ist ebenfalls in dieser Patentschrift und auch anderen Ortes beschrieben und begründet worden. Es ist hierzu nur notwendig, daß eine der beiden Kraftlinienimpulse — z. B. die positiven ·— ein Übergewicht erhalten. Weiterhin wird in Patentschrift 114565 ein zweckmäßiges Mittel zur absichtlichen Herbeiführung dieser Resonanz bei halber Schwingungszahl erstmalig angegeben, das im Hinzufügen eines gleichgerichteten Magnetfeldes besteht. Hierdurch ist nicht nur die Möglichkeit geschaffen worden, die Resonanzwirkung bei den um eine Oktave tiefer gelegenen Zungen absichtlich und je nach Wunsch herbeizuführen und die Erfindung bei rein optischer Anwendung der Resonanzwirkung durch Erzielen bedeutend größerer Schwingungsbilder zu vervollkommnen, sondern es konnten auch die Grenzen des Meßbereiches auf das Doppelte erweitert werden.

Diese Erweiterungsmöglichkeit hat Sich in immer steigendem Maße als ein bedeutender technischer und wirtschaftlicher Vorteil erwiesen. Insbesondere macht man hiervon bei Frequenzmessern zur Anzeige bestimmter, weit auseinanderliegender Frequenzen Gebrauch, wie ' sie z. B. beim wahlweisen Anruf von Telephonstationen mittels abgestimmter elektrischer Stromkreise oder mechanischer Resonanzsysteme zur Anwendung kommen.

An einen solchen Frequenzmesser wird etwa die Anforderung gestellt, daß er für mehrere Hauptwerte besondere Gruppen von Zungen enthalten soll, z. B. je drei Zungen für die Werte. 40, 50, 60, 80, 100 und 120 Polwechsel, wovon jeweils eine Zunge tiefer und eine höher gestimmt ist (ähnlich wie bei Fig. 4 der Patentschrift 114565).

Fig. ι und 2 stellen eine Ausführungsmöglichkeit dar, wie sie angesichts der heutzutage bekannten Bauarten zweckmäßig erscheint. Der Elektromagnet e im Querschnitt eines Doppel-T wirkt nach beiden Seiten.

Beim Anlaufen einer Wechselstrommaschine, etwa eines Magnetinduktors m, ist ferner zu bedenken, daß die Spannung mit der Frequenz anwächst.

In normaler Weise sollte nun jede Frequenz am Frequenzmesser in eindeutiger Weise ab-

lesbar erscheinen, abgesehen von der bekannten Erscheinung, daß die Partialresonanz auf dem zweiten Oberton ein kleines, nicht mißzuverstehendes Schwingungsbild hervorruft. Bei einigermaßen unstetiger Frequenz beobachtet man auch stets nur an einer einzigen Stelle ein Schwingungsbild bzw. die

. Bilder mehrerer benachbarter Zungen, die entsprechend dem jeweiligen Grad der Konsonanz

to zwischen diesen auf ganze Schwingungszahlen abgestimmten Zungen und der irgendeinen dazwischenliegenden Wert (z. B. 99,7) innehabenden Frequenz des Wechselstromes auftreten.

Sobald jedoch die Frequenz längere Zeit in voller Konsonanz stetig anhält, kann es vorkommen, daß die eingangs dieser Beschreibung erwähnte Resonanz auf Perioden ebenfalls, und zwar gänzlich unerwünscht eintritt, d. h.

bei der Frequenz 100 Polwechsel schwingt die Zunge 2₁₀₀ und die Zunge Z₅₀. Letztere ungewollte Resonanz überwiegt sogar diejenige der für den Wert 100 Polwechsel vorgesehenen Zunge derart, daß es den Anschein hat, der wahre Frequenzwert betrage 50 und nicht 100 Polwechsel.

Diese Erscheinung ist schon frühzeitig beobachtet und u. a. in der Physik. Zeitschrift, 2. Jahrgang, S. 546 bis 550 ausführlich beschrieben worden. Soweit sie bei den Frequenzmessern mit ausgedehntem Meßbereich auftrat, konnte meistens festgestellt werden, in welcher Größenordnung die herrschende Frequenz sich tatsächlich bewegte; auch bietet neben sonstigen Erkennungszeichen noch der Umstand, daß die Nachbarzungen der um eine Oktave tiefer gelegenen, fälschlich ansprechenden Zunge fast keine Schwingungen ausführen, ein Mittel, um sich .vor Täuschungen zu bewahren. Indessen darf das Beachten derartiger Merkmale nur dem theoretisch geschulten Fachmann zugemutet werden, und es unterliegt keinem Zweifel, daß das Auftreten von Schwingungsbildern an zwei um eine Oktave verschiedenen Stellen unter Umständen zu verhängsnisvollen Irrtümern führt; z. B. kann ein Maschinenwärter, der sich des Frequenzmessers zur Angabe der Umlaufsgeschwindigkeit einer mit Fernsteuerung versehenen Maschine bedient, solchen Irrtümern anheimfallen.

Dieser Mißstand läßt sich indessen durch Anwendung nachstehender Erfindung beheben. Gemäß dieser werden die auf niedere Frequenz abgestimmten Zungen in einem gesonderten Stromkreise erregt, dessen scheinbarer Widerstand sich mit steigender Frequenz stärker ändert als der Stromkreis, worin die für höhere Frequenzen abgestimmten Zungen liegen.

Fig. 3 und 4' zeigen eine Ausführungsform nach diesem Erfindungsgedanken. Der Strom des Induktors m teilt sich bei α und b in die Widerstandsschleife, die einerseits (I) über die Magnetspule e_x und die mit- starker Selbstinduktion behaftete Drosselspule d, andererseits (II) über die Spule e₂ und den induktionslosen Widerstand r geschlossen ist. Die Widerstandsverhältnisse seien etwa so bestimmt, daß bei 50 Polwechsel W₁ = , dagegen bei 100 Polwechsel w_} = 2 W_n wird. Da nun die Spannung des Induktors bei 100 Wechseln ebenfalls nahezu die doppelte ist, ' so gilt für die Stromstärke in den beiden Kreisen folgendes:

Bei 50 Wechseln verzweigt sich der Strom / in I₁ = ²/₃ / und in i_n = ¹J₃ J. Die Stromstärke i[ genügt, um die · Zunge 50 in der durch Fig. 5 veranschaulichten Stärke zur Resonanz zu bringen; dagegen vermag i_n in der Gruppe 100 nur ganz geringe Schwingungsbilder als Partialdifferenz hervorzubringen. Bei der Frequenz 100 dagegen hat sich zwar die Stromstärke / nur unwesentlich geändert, da die Drosselwirkung von d den Schleifenwiderstand nahezu in gleichem Maße mit der Frequenz erhöht, als die Spannung mit der Frequenz anwächst. Jedoch haben sich die Stromverhältnisse zugunsten von i_n und zuungunsten von I₁ geändert. Die Zungengruppe für den Wert 100 erhält jetzt starke Erregung, während die Erregung von e_x so schwach bleibt, daß die ungewollte Resonanzerscheinung höchstens die in der Fig. 3 und 4 dargestellte Größe annimmt und mithin gegenüber der eindeutigen, vollen Resonanz übersehen wird.

Der Gedanke, mit wachsender Frequenz eine selbsttätige Verschiebung der Stärkeverhältnisse in den einzelnen Stromkreisen herbeizuführen, ließe sich — allerdings unter der Voraussetzung einer mit der Frequenz in gegebener Größe anwachsenden Spannung — noch derart erweitern, daß zur Schwächung des Stromkreises I besondere Vorschalt widerstände selbsttätig eingeschaltet werden, etwa mit Hilfe eines von Strom erwärmten Hitzdrahtes o. dgl. Auch kann die Drosselspule so eingerichtet werden, daß sie bei niederer Polwechselzahl wenig Eisen, dagegen bei höherer Frequenz viel Eisen enthält, z. B. durch allmähliche Einführung eines Eisenkernes, ähnlich wie es bei den Induktionsapparaten älterer Bauart geschieht.

Claims

115 Patent-Ansprüche:

i. Frequenzmesser für wellenförmige Ströme nach Patent 114565, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Abschnitte der

Zungenskala in getrennten, jedoch an dem nämlichen wellenförmigen Strom in Form einer Stromschleife angeschlossenen Stromkreisen erregt werden, wobei die Einrichtung derart getroffen .ist, daß der Strom bei wachsender Frequenz die tiefer gestimmten Zungen verhältnismäßig schwächer erregt als die Zungen für höhere Frequenzen.

2. Eine Ausführung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis der Zungen für tiefere Frequenzen stark wirkende Drosselspulen eingeschaltet werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.