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Ferromagnetisches Instrument mit festen, auf einem lamellierten, in
sich geschlossenen ringförmigen Eisenkern aufgebrachten Erregerspulen Man kann den
Quotienten von zwei elektrischen Größen vielfach mittels eines einzigen Instrumentes,
des Quotientenmessers, messen. Die häufigste Art des Quotienteninessers ist wohl
ein Meßinstrument zum Messen von elektrischen Widerständen. Bei diesen bekannten
Instrumenten werden zwei Spulenspsteme derart angeordnet, daß sie beim Stromdurchgang
auf eine astatische -Nadel ein Drehmoment im entgegengesetzten Sinne ausüben. Die
Nadel wird je nach der Amperewindungszahl der einen oder der anderen Spule mehr
von dieser oder jener Spule beeinflußt. Bildet man die eine der Spulen als Strom-,
die andere als Spannungsspule aus und schaltet man die Spannungsspule parallel,
die Stromspule in Serie zu einem Widerstand, so kann man, wenn man die Anordnung
am Gleichstrom anschließt, den Zeig erausschlag direkt als Maß für die Größe des
Widerstandes benutzen. Die Anordnung der Spule für dieses Widerstandsmeßinstruinent
ist im allgemeinen so getroffen, daß die Achsen von Strom- und Spannungsspule senkrecht
zueinander liegen, d. h. die Spulen liegen in sich kreuzenden Ebenen. Die Nadel
wird entweder durch Verwendung zweier entgegengesetzter polarisierter Nadeln als
astatisches Nadelpaar ausgeführt, oder sie wird T-förinig ausgeführt, und der als
Schwergewicht dienende Steg der T-förmigen Nadeln wird auf elektrischem Wege magnetisiert,
so daß der Querbalken des T an beiden Enden gleiche Polarität aufweist.
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Für Wechselstrom läßt sich aus dem für Strom- und Spannunsmessungen
mittels Anschaltung an zwei' Widerstände, .die bei Stromdurchgang verschiedene Widerstandswerte
zeigen, bekannten ferromagnetischen Meßinstrument durch geeignete Anordnung und
Wahl von Spulen und deren Amperewindungen ein Quotienten- und Impedanzinesser herstellen.
Das ferrornagnetische Instrument besteht, wie Abb. d. zeigt, aus einem evtl. unterteilten
Eisenkern in Ringform, der mit Wicklungen versehen ist. Im Innern dieses Ringes
kann eine Nadel aus weichem Eisenblech spielen. Wenn, wie in Abb. i, vier Spulen
A, B, C und D unter 9o° zueinander angeordnet sind, kann man die Spulen
A und B
so schalten, daß bei Stromdurchgang bei N ein freier Nordpol,
hei .S' ein Südpol entsteht. Wenn das Spulenpaar C und D ohne Spannung ist, wird
sich daher die Nadel in der Richtung a einstellen. Andererseits kann man die Spulen
C und D so schalten, daß bei n ein Nordpol und bei s ein Südpol entsteht.
Wenn nur die beiden letzteren Spulen von Strom
durchflossen werden,
wird sich die Nadel in der Richtung b einstellen. Wenn beide Spulenpaare von Strom
durchflossen werden, nimmt die Nadel eine Lage zwischen a. und b ein.
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Wie aus Obigem hervorgeht, unterscheidet sich (las ferroinagnetische
Instrument von dein Meßinstrument für Widerstandswerte durch die Verwendung eines
Eisenkerns, einer Nadel aus weichem Eisenblech und in der Anordnung der Spule auf
dem unterteilten Eisenkern in Ringform. Die Unterschiede erklären sich aus dein
Verwendungsgebiet der Instrumente, einmal lediglich zur Messung mit Gleichstrom,
das andere Mal zur Messung von Gleich- und Wechselstrom.
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Das beschriebene ferrornagnetische Instrument kann nur erfindungsgemäß
direkt zur Messung von Impedanzen verwendet werden. In diesem Falle wird das eine
Spulenpaar A, B, dessen Spulen als Spannungsspulen ausgebildet sind, parallel
zu .der messenden Impedanz Z (Abb. 2) gelegt. Das andere Spulenpaar C, D wird als
Stromspulen in Serie zu der Impedanz. gelegt. Der Ausschlag a der Nadel wird dann
direkt abhängig von -der zu messenden Impedanz Z_. Wird beispielsweise die Impedanz
Z unendlich groß, so wird die Nadel durch die Spannungsspulenwirkung in die Richtung
a gebracht. Umgekehrt wird bei einer Impedanz gleich Null die Nadel sich in die
Richtung b einstellen, da jetzt ausschließlich die Stromspulen eine magnetisierende
Wirkung ausüben. Jede Zwischenstellung entspricht dem Quotienten aus Strom und Spannung,
mithin der Größe der Impedanz Z. Das Instrument kann sowohl als Meßgerät als auch
als Relais für wechselnde Impedanz Verwendung finden. Als O_uotienteninstrument
läßt es sich in ähnlicher Weise in allen Fällen, wo es sich um Quotienten handelt,
also z. B. zu Wirkungsgradmessungen usw., verwenden.
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Das Instrument hat vor den heute üblichen den Vorzug, daß keine bewegliche
Wicklung erforderlich ist. Über den eigentlichen Arbeitswicklungen kann noch eine
weitere schwachdrähtige Wicklung hoher Windungszahl angebracht werden, an die Kondensatoren
zur Kompensation des Blindstromes gelegt werden. Man kann auch den Meßbereich des
Instruments durch Vorschaltung oder Parallelschaltung von Impedanzen derart ändern,
däß der Meßbereich dein jeweiligen Verwendungszweck angepaßt wird.
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Das Instrument kann zwei- oder mehrpolig ausgeführt werden. Man erhält
bei letzterer Bauart eine andere Form der Nadel und kleinere Ausschläge.
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Die Wicklungen können auch, wie Abb. 3 zeigt, vom Eisenkern umgeben
sein. Es kann auch eine auf dem Kern angebracht sein, während die andere in der
in Abb. 3 dargestellten Weise im Kern untergebracht wind. Die Wirkung ist die gleiche,
die Herstellung aber vereinfacht. Auch hierbei ist mehrpolige Ausführung möglich,
wie Abb.:I zeigt. Die festen Spulen im Kern sind mit A bezeichnet. Die Nadel trägt
keine Wicklung. Die Wicklung kann auch in Nuten untergebracht werden.