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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

-M 232132-KLASSE 21 e. GRUPPE -M 232132-CLASS 21 e. GROUP

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

Präzisionsstrommesser für Hochfrequenzströme. Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. Oktober 1909 ab. Precision ammeter for high frequency currents. Patented in the German Empire on October 19, 1909.

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 desThe hot wire instruments commonly used in AC technology for current measurements essentially have two disadvantages when used for high-frequency currents. Once it is their too great inertia in setting that they are unsuitable for very precise measurements power. On the other hand, they are. with the mostly existing parallel connection of a self-induction to the hot wire of the period number of the

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.ίο dependent on the current to be measured; because at This parallel connection of ohmic resistance and self-induction is the current distribution also different in the two branches with different numbers of periods. But there is an instrument for high frequency technology desired, its details even if the number of periods deviates significantly from one another the currents to be measured are still reliable.

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.Now other instruments based on the dynamic principle have become known, in which a secondary coil has a coil through which the current to be measured flows Short-circuit coil is rotatably arranged so that its plane in the rest position with the plane the primary coil forms an angle of 45 °, which is then under the mutual effect of the primary and secondary coil currents occurring deflection of the secondary coil, the seeks to adjust itself to the level of the primary field, a measure of the strength of the current forms. Such instruments do not have the errors mentioned above, but they do show in practical operations the great disadvantage that their information is provided by strangers Fields that, such as in the wireless telegraphic stations, are due to nearby high-frequency lines (antennas, earth connections, etc.) are caused, be influenced by these fields also induce the short-circuit coil and thereby changing their position in the primary coil. Because of this, they were able to have not yet introduced these instruments into the practice of high-frequency technology.

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 anThe subject of the invention is an ammeter suitable for precision measurements, which is, in principle, an instrument of the second genre, the censured evil the influence of foreign fields, however, in a simple manner by a special one peculiar design of the instrument completely eliminated or at least on one This is limited to the extent that the effect of foreign fields is practically no longer considered. For this purpose, the secondary short-circuit coil is composed of two similar parts, which are influenced by foreign fields in the same way as possible. These two Coil parts can either be switched so that those from foreign fields currents induced in them counteract and cancel one another, or they can also be electrically independent of one another in primary fields composed in this way be arranged that although currents induced by foreign fields come about in them come, but that their shares

dem Gesamtdrehmoment des beweglichen Systems sich gegenseitig aufheben.the total torque of the moving system cancel each other out.

Auf der Zeichnung ist der Erfmdungsgegenstand in mehreren Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulicht.The subject matter of the invention is shown schematically in several exemplary embodiments in the drawing illustrated.

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.In the embodiment according to FIG. 1, the secondary coil is for example composed of a self-contained 8-shaped conductor a _v a _% or of two corresponding coils a _x and a lying in one plane. _z formed, which are connected one behind the other in such a way that a current flows through them in opposite directions. Of these two coil parts, only one a _{2 is located} in the field of the primary coil b, which can be an ordinary coil as in the known older instruments. In order not to expose the primary coil to the total current in the case of stronger currents, a shunt can be arranged to this coil in a known manner. The effect of an external field on this arrangement is as follows: If the elements of the two coil parts U ₁ and a ₂ , on which the magnitude of the electromotive forces induced in them depends, are equal to one another, then. External fields, which can be regarded as homogeneous at the location of the coil, cannot cause any currents in the entire coil, since the induced electromotive forces in the two coil parts are directed equally and in opposite directions. The primary field of the coil b can of course induce the secondary coil unhindered, so that a deflection of the movable system can occur. As can be seen, the effects of external fields on the measurement result of the instrument are completely eliminated if the external fields can be considered homogeneous.

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.In the second embodiment of the instrument illustrated in FIG. 2, the two parts j and a _{2 of} the secondary system are electrically independent of one another and each form a short-circuited coil, both lying in one plane and expediently mechanically rigidly connected to one another. The primary coil in this embodiment also consists of two parts O ₁ and b ₂ , which are connected in such a way that both parts produce fields from opposite directions. If a current to be measured now flows through this primary system, both coil parts J ₁ and b ₂ exert a torque in the same sense on the corresponding moving parts Ci ₁ and a ₂ , since it is well known that such dynamic instruments are independent of the direction of the current. Now enters a foreign box to so arise other than from the coil parts O ₁ or b ₂ induced in the secondary coil currents or currents i k that are each other in equal proportions of both coil parts equal and algebraic addition to the currents i in a Coil a total current i - \ - k, in the other, however, a total current - i - \ - k . The torque is known to be proportional to the square of the current, i.e. for one short-circuit coil proportional to an expression i ^% + A ² + 2 ik and for the other proportional to an expression i ' ² + k ² - 2 ik. As can be seen, those parts of the individual torques which are proportional to the simple value of k cancel each other out in the total torque, and only those parts which correspond to k ^{2 remain.} However, since the current induced by the external field generally only makes up a fraction of the current i to be measured, these are all the more so small that they can practically be neglected.

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.Accordingly, in this embodiment the elimination of the errors by external fields is not as complete as in the first case, but the errors are at least so small that this arrangement also perfectly satisfies the practical need. Is z. B. the current k V ₁₀₀ of i, the error is already reduced to V _{10000 of} the information given by the instrument, and even if k = V10 i , the error is only 1 percent.

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.Finally, a further embodiment, as illustrated in FIG. 3, is possible, with both the primary and the secondary system consisting of two parts O ₁ , b ₂ and α _Λ , α ₂ , so that this embodiment is a combination the previous two can be viewed. The coil systems are arranged in relation to one another in such a way that each part of the secondary coil is located in the field of each part j of the primary system. Here, too, j finds, as in the first case, a complete; Elimination of the influences of external fields takes place, while the torques caused by the current to be measured on the two coil parts of the secondary 'system also interact here, as can easily be seen *.

Claims

Patent Claims:

i. Precision ammeter for high frequency currents with a primary, of which to be measured current flowing through the coil and a secondary movable in its field Short-circuit coil, characterized in that the movable system is composed of two parts which are related to the induction effects on the part of external fields are as equal as possible, and which are either connected to one another in this way are that the currents induced in them by external fields cancel each other out or are combined in such a way primary fields that are arranged by the induction on the part of foreign

The torques generated in the two coil parts cancel each other out Purpose to eliminate the influence of foreign fields on the information of the instrument.

2. Ammeter according to claim i, characterized characterized in that the two parts of the secondary short-circuit coil against each other are connected so that they form a single current path and only one part in the field of a primary. Current coil is located. ^

3. Ammeter according to claim 1, characterized in that each of the two electrically independent secondary coil parts in the field each with a primary coil is arranged and the two primary coils are connected so that they are opposite generate directed fields.

4. Ammeter according to claim 1, characterized in that one of two against each other switched parts existing secondary coil with a primary double coil is combined with oppositely directed fields in such a way that each part of the former is in the field of one part each the latter is located.

1 sheet of drawings.