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Drehspulgalvanometer Ein Dnelaspulinstrument ist für Wechselstrom
benutzbar, wenn die Drehspule einem Wechselfelde ausgesetzt wird, das die gleiche
Frequenz hat wie der Spulenstrom und eine definierte Phasenverschiebung gegen das
S:pulcnfeld aufweist. Am einfachsten wird dieses Feld durch den MeBstrom selbst
erzeugt (Elektrodynamometer).
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Derartige Instrumente sind selbst bei ausgiebiger Verwendung von Eisen
(Ferrodynamische Instrumente) ungleich weniger empfindlich als Gleichstrominstrumente.
Die vielen zur Erzeugung des Statorfeldes nötigen Amperewindungen haben eine große
Induktivit.ät zur Folge und machen das I.nstrtunent zum Strommesser ungeeignet.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das erforderliche Wechselfeld
des Stators mit einem starken konstanten Dauermagneten dadurch herzustellen, daß
durch den Meß@stro:m der magnetische Widerstand des Kraftlinienweges moduliert wird.
Der Fluß des Dauermagneten durchfließt also außer der Drehspule einen geeignet gestalteten
Luftspalt, der durch ,einen beweglichen Anker begrenzt wird oder in dem ein benveglicher
Anker angeordnet ist. Der Anker führt mittels einer kleinen Erregerwicklung eine
oszillierende Bewegung synchron zum Meßstrom aus, durch welche eine Modulation des
magnetischen Widerstandes eieng eleitet wird.
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Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß der nutzbare Wechselanteil
des Magnetfeldes gegenüber einer direkten Erzeugung durch den Meßstrom, wie er dem
Elektrodynamometer zugrunde liegt, viel stärker ausfallen kann. Er ist gleich dem
durchsteuerten Bruchteil des konstanten Flusses, welcher durch Wahl -kräftiger Magnete
sehr verstärkt werden kann. Der Modulationsgrad selbst kann recht bedeutend werden,
wenn die Formgebung des Schwingankers geeignet gewählt wird und- gegebenenfalls
seine Bewegung durch Resonanz mit -der Meßfrequenz verstärkt wird. Dank des starken
permanenten Flusses, der den Steueranker durchsetzt, kann die auf ihm angebrachte
Erregerwicklung recht klein und ihre Induktanz daher viel geringer ausfallen als
etwa die Induktanz der Erregerwicklung in einem elektrodynamischen System. Es besteht
daher die gewünschte Möglichkeit, hochempfindliche Galvanometer mit kleinem Eigenwiderstand
herzustellen.
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Eine prinzipielle Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig, i. Die
Dauermagnete i und i' treiben den magnetischen Fluß durch das Dreh spulsystem 2
mit Eisenkern 3 und gleichzeitig durch das Luftspaltsystem q., in welchem sich die
Ankerzunge 5 befindet. Unter der Wirkung ,einer kleinen Erregerwicklung 6, die auf
einem vormagnetisierten Eisenstück 7 aufsitzt, kommt die Ankerzunge 5 ins Schwingen,
da die Wicklung 7 in Serie oder parallel mit der Drehspule von gleichem Meßstrome
durchflossen wird. Die Schwingungen der Ankerzunge 5, welche durch
mechanische
Resonanz verstärkt werden können, steuern den magnetischen Fluß im Querschnitt des
Luftspaltes im Kreise des Dauermagneten und rufen daher in diesem Kreise ein starkes
Wechselfeld hervor. Man erhält daher einen Ausschlag proportional dem Produkte dieses
Wechselfeldes und des Meßstromes.
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Eine andere Ausführungsform zeigt Fig. 2. Der Dauermagnet ist als
Topfmagnet 8 ausgeführt, in dessen mittleren Keare 9 das Drehspulsystem io -eingebettet
ist. Der veränderliche magnetische Widerstand dieses Kreises ist in dem Luftspalt
i i lokalisiert, welcher sich zwischen einer AbschluBmembran 12 aus Eisen und dem
Kernstück von 9 befindet. Die Bewegung der Membran 12 kann am einfachsten durch
ein Telefonantriebssysfiem 13, das auf der freien Seite der Membran liegt und vom
Meßstrom durchflossen wird, erzeugt werden.
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Eine Konstruktion mit Schwinganker ist in Fig. 3 wiedergegeben; die
Konstruktion ähnelt der eines polaxisierten Relais. Der Dauertnagnet i q. trägt
Erregerwicklungen 15 und 16, welche eine schwingende Bewegung der federnden oder
drehbaren Zunge 17 hervorrufen. Zwischen 17 und 18, dem abschlieh.enden Jochstück
des Dauermag teten, geht daher lein Wechselfluß über, der wiederum die Drehspule
i9 durchsetzt.
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Eine auch prinzipiell .wesentliche weitere Ausführungsform der Erfindung
ist in Fig. q. dargestellt. Wiederum ist das stationäre Feld ein Topfmagnet 2o,
wie er z. B. bei dynamischen Lautsprechern Anwendung findet. Zwischen 2 i,
2 i' liegt die Drehspule 22 mit ihrem Eisenkern 23. Im Luftspalt 2q. schwingt
eine Tauchspulenwicklung 25. Die Wicklung selbst ist aus magnetischem Material hergestellt,
so daß mit ihrer Bewegung quer zur Flußrichtung eine Veränderung des magnetischen
Widerstandes im Luftspalte, wie erforderlich, eingeleitet wird.
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Alle vorgenannten Ausführungsformen arbeiten mit schwingenden Steuerankern
im magnetischen Kreis. Fig. 5 gibt im Gegensatz dazu ein Beispiel eines rotierenden
Modulationssystems. Ein synchronisierter Rotor 26, z. B. in Form eines Zahnpolrades
aus magnetischem Material, rotiert zwischen den Polen 27 und 27' im Luftspalt der
Dauermagnete 28 und 28'. Der übrige Vorgang vollzieht sich, wie bei der Ausführungsform
nach der Abb. i im Text beschrieben wurde. Die Synchronisierung kann auch vom gesteuerten
Kreise 28 aus erfolgen. Der Gleichlauf zwischen Rotor und Meßfrequenz kann auch
von Hand reguliert werden; der Antrieb kann von einer unabhängigen Kraftquelle,
z. B. vom Netz aus, erfolgen (z. B. Uhrwerk oder ebenfalls von Hand öder Synchronmotor).