DE1441181A1 - UEbertrager mit verbesserter Signalwicklung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Übertrager der einen magnetischen Fluß vom Wert Hull erzeugenden Bauart, und ein Ziel der Erfindung besteht darin, einen Übertrager vorzusehen, bei dem die Signalwicklung so .angeordnet ist, daß im wesentlichen keine Kopplung mit den übrigen Wicklungen des Übertragers stattfindet.

Bei Übertragern der einen magnetischen Fluß vom Wert Hull liefernden Bauart, wie sie in dem Patent (Patentanmeldung Lfdty* ^y ι unser Zeichen 1A-23 466) beschrieben sind, umfassen einen magnetischen Kreis mit einem sättigungsfähigen Kern zugeordneten Polstücken«, Diesen Polstücken sind Mittel zugeordnet, um als Eingangssignal eine magnetomotorische Kraft (MK) sowie einen Ausgangsstrom zu erzeugen? mit Hilfe des Ausgangsstroms wird eine einen erneuten Abgleich bewirkende MMK erzeugte Um eine Ungleichheit dieser magnetomotorischen Kräfte nachzuweisen, ist es erforderlich, eine Signalwicklung zu verwenden· Bei dem Übertrager nach dem erwähnten. Patent sind die Rückkopplungswicklungen und die Signalwicklungen beide auf

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den Polstücken angeordnet. Bei dieser Anordnung ist es jedoch schwierig, unerwünschte, außer Phase befindliche Komponenten _ des Y/echselstromsignals durch einen Abgleich auszuschalten, und die Signalspannung erleidet bei Änderungen der Umgebungstemperatur eine erhebliche Phasenverschiebung, woraus sich eine Änderung des effektiven Verstärkungsgrades des Verstärkers sowie eine Überlastung des Verstärkers ergibt₀ Ferner bewirkt die relative Anordnung der Rückkopplungs- und Signalwicklungen auf den Polstücken eine Änderung der Signalphase, und in manchen Fällen wird ein sehr schwaches Signal erzeugt« Bei der Verwendung von Polstücken aus Metall wird außerdem die ausnutzbare Ausgangsspannung der Signalwicklung erheblich herabgesetzt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die unerwünschte Phasenverschiebung der Signalspannung vermieden, die .auf den geringen Abstand zwischen den Rückkopplungs- und Signalwicklungen zurückzuführen ist, und gemäß der Erfindung wird die Verwendung von Polstücken aus Metall ermöglicht, die einen magnetischen Kreis von sehr hoher Permeabilität bilden, eine höhere mechanische Festigkeit aufweisen und die Herstellung vereinfachen, ohne daß die vorstehend erwähnten Hachteile auftreten.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung einen Übertrager mit einem magnetischen Kreis vor, der eine Ringkonstruktion und zwei sich rechtwinklig zur Ebene der Ringkonstruktion erstreckende Polstücke umfaßt« Mit Hilfe der Polstücke kann ein magnetischer Fluß durch die Ringkonstruktion geleitet werden, und die Ringkonstruktion trägt eine Sättigungswicklung, wobei die Ringkonstruktion den Kern der Sättigungswicklung bildet. Ferner umfaßt der Übertrager eine Signalwicklung mit Mitteln, um die

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Signalwioklung so zu unterstützen, daß sie die Ringkonstruktion umgibt und zwisohen den Polstüoken liegt. Die Sättigungswicklung ist symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten der Ringkonstruktion und symmetrisoh zur Signalwicklung angeordnet, so daß im wesentlichen keine Kopplung mit der Sättigungswicklung stattfindet· Ein Teil der Sättigungswicklung ist durch Widerstandsnittel überbrückt, um eine etwa noch verbleibende Kopplung weiter bis auf Null herabzusetzen· Die Signalwicklung ist gegenüber der Sättigungswicklung elektrostatisch abgeschirmt, um die unerwünschte kapazitive Kopplung zwisohen den beiden Wicklungen zu verringern. Bei der bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung bestehen die Polstücke aus Metall, damit ein magnetischer Kreis von hoher Permeabilität vorhanden ist, und um eine höhere mechanische Festigkeit zu gewährleisten? die Ringkonstruktion besteht aus einem ferromagnetischen Material mit niedrigeren Wirbelstromverlusten als die Polstücke aus metall, z.B· aus Perriti somit umgibt die Signalwicklung einen Teil des mit geringen Verlusten arbeitenden magnetischen Kreises. Derartige Ferrite werden gewöhnlich in der Weise hergestellt, daß man ein Gemisch von Bestandteilen sintert, das eine Eisenverbindung und eine oder mehrere weitere Metallverbindungen, z.B. ein mechanisches Gemisch von Metalloxyden, enthält· Diese magnetischen Teile enthalten keine Metallteilchen und bieten den Vorteil einer geringen elektrischen Leitfälligkeit, wodurch die Wirbelstromverluste auf einen vernachlässigbar kleinen Wert herabgesetzt werden, während die gewünschten magnetisohen Eigenschaften erhalten bleiben.

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Die Erfindung wird.im folgenden an Hand mehrerer sehemati scher Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

1 zeigt schematisch ein mit einem erfindungsgemäßen Übertrager arbeitendes Registriersystem.

Fig. 2 ist eine schematisehe Darstellung zur Erläuterung des Übertragers nach Fig· 1*

Fig. 3 ist ein teilweise als Ansicht gezeichneter senkrechter Schnitt durch den Übertrager nach der Erfindung·

Fig· 4 ist ein Längsschnitt entlang der Linie 4-4 in Figo 3.

Fig» 5 zeigt in einem Teilschnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 3 die Signalwicklung und den sättigungsfähigen Kern.

In Fig. 1 erkennt man in schematischer Darstellung ein mit Rückabgleich arbeitendes elektrisches Registriergerät, das einen erfindungsgemäßen Übertrager 10 umfaßt. Der magnetische Kreis des Übertragers umfaßt einen sättigungsfähigen Kern in Form einer endlosen Ringkonstruktion 11 mit zwei.sich rechtwinklig zu deren Ebene erstreckenden Polstücken 13 und 14· Mit Hilfe dieser Polstücke kann ein magnetischer Fluß durch die Ringkonstruktion geleitet werden. Die Ringkonstruktion trägt eine Sättigungswicklung 12 und dient als Kern für diese Wicklung. Gemäß Fig· 1 ist die oättigungswieklung 12 symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten der Ringkonstruktion angeordnet, Sine die Ringkonstruktion 11 umgebende Signalwicklung in Form einer v'/echselstrom-Ausgangswicklung 17 ist zwischen den Polstücken 13 und 14 rechtwinklig zu einer die Stirnflächen der

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Polstüeke verbindenden "Linie so angeordnet, daß im wesentlichen keine Kopplung mit der Sättigungswicklung 12 erfolgt. Als Unterstützung für die Signalwicklung 17 dient eine unmagnetische Tragkonstruktion 63, die weiter unten an Hand von Fig. 3 bis beschrieben wird.

Gemäß Pig. 1 ist der sättigungsfähige Kern 11 als torosförmiger Körper aus Ferrit hergestellt. Es sei bemerkt, daß der Kern zwei Fortsätze oder Vorsprünge 11a mit dem gleichen Querschnitt wie der Ring auf dessen entgegengesetzten Seiten dort aufweist, wo die Enden der Polstacke 13 und 14 an dem Ring 11 angreifen. Die Fortsätze 11a bewirken eine Erhöhung der mechanischen Festigkeit und bilden außerdem nahe den Polstücken eine Fläche, an der eine geringere Flußdichte herrscht als an den übrigen Teilen des Ringes 11, so daß der Fluß ein geringeres Bestreben zeigt, den Luftspalt zu durchqueren und in die benachbarten Enden der Polstücke 13 und 14 einzutreten. Durch diese Konstruktion wird das Eintreten eines störenden Flusses aus dem Ring in die Polstücke auf ein Mindestmaß verringert, und es werden fehlerhafte Reaktionen der Fühleinrichtung ausgeschaltet, die auf Veränderungen des Luftspaltes zwischen den Polstücken und dem Ring 11 zurückzuführen sind und während des normalen Betriebs durch Änderungen der Umgebungstemperatur oder andere Faktoren herbeigeführt werden können. Die Sättigungswicklung ist in zwei auf entgegengesetzten Seiten des Ringes 11 angeordnete Wicklungen 12a und 12b unterteilt. Y/enn die Wicklungen 12a und 12b der Sättigungswicklung gleichartig ausgebildet sind, ergibt sich daher ein resultierender Kopplungsfluß vom Wert Null zwischen der Sättigungswicklung 12 und der Signalwicklung 17„

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ITm unsymmetrische Abweichungen der Permeabilität und/oder der Querschnittsfläohe des Ringes 11 auszugleichen, ist eine Teilwicklung der Sättigungswicklung durch einen Widerstand 3 überbrückt, G-emäß Figo 1 überbrückt der Widerstand 3 den Wicklungsteil 12a» Durch Verstellen des Y/iderstandes 3 kann man die Summe der durch die beiden Wicklungen 12a und 12b in der Wicklung 17 induzierten Spannungen genügend klein machen, so daß sie vernachlässigt werden kann· Der als Fehler zu betrachtende Fluß, der durch die dauermagnetische Sonde 31 erzeugt wird, durchsetzt die beiden Hälften des sättigungsfähigen Kerns 11 mit den Wicklungen 12a und 12b, und der magnetische Widerstand des Kerns 11 wird durch einen hochfrequenten Strom periodisch variiert. Somit wird in der Signalwicklung 17 eine Wechselspannung in der gleichen Weise induziert, als wenn die Signalwicklung direkt auf den Polstücken 13 und 14 angeordnet wäre, jedoch treten hierbei die weiter oben erwähnten Nachteile nicht auf ο

Die Wicklung 17 ist durch Leitungen 18 und 19 mit dem Eingang eines Hochfrequenzverstärkers und eines Synchrongleichrichters verbunden, die gemeinsam durch das Rechteck 20 angedeutet sind. Eine Seite des Ausgangs des Hochfrequenzverstärkers und Synchrongleichrichters 20 ist durch eine leitung 21 mit einem verstellbaren Kontakt 16a eines Bereicheinstellwiderstandes 16 verbunden· Die Polstücke 13 und 14 tragen eine G-leichstrom-Rückkopplungswieklung 23· Der Abstand zwischen der Rückkopplungswicklung 23 und der Signalwicklung 17 ist so gewählt, daß die elektrostatische Kopplung auf ein Mindestmaß herabgesetzt wirä. Die Rückkopplungswicklung 23 ist in vier Teilwicklungen 23a bis 23d unterteilt, von denen sich zwei .auf dem Polstück 13 und die beiden anderen auf dem Polstück 14 befinden. Der Wider—

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stand 16 ist an das obere Ende der Wicklung 23a und das untere Ende der Wicklung 23c angeschlossen, während die anderen Enden der beiden Wicklungen miteinander verbunden sind. Das untere Ende der Wicklung 23c ist an das obere Ende der Wicklung 23d angeschlossen, die ihrerseits mit der Wicklung 23b in Reihe geschaltet ist, welch letztere durch die Leitung 22 mit einer Seite eines Belaetungswiderstandes 24 verbunden ist· Die andere Seite des Belastungswiderstandes 24 ist über eine Leitung 25 an die andere Seite des Ausgangs des Hochfrequenzverstärkers und Synehrongleichrichters 20 angeschlossen· Die Sättigungswicklung 12 ist mit dem Oszillator 27 verbunden, der über Leitungen 28 und 29 an den Synchrongleichrichterteil des Aggregats 20 angeschlossen ist·

Die elektrische Schaltung des Hochfrequenzverstärkers und Synchrongleichrichters. 20 sowie des Oszillators 27 kann in beliebiger geeigneter Weise, z.B. entsprechend dem weiter oben genannten Patent, ausgebildet sein·

Die Eingangsmittel zum Erzeugen einer IvIMK zum Zwecke der Herstellung eines variablen Flußpegels in dem magnetischen Kreis sind in Form einer dauermagnetischen Sonde 31 dargestellt, die zwischen den Enden der Polstücke 13 und 14 angeordnet ist und gemäß einen mechanischen Eingangssignal entlang der Längsachse zwischen den beiden Polstücken bewegt werden kann; das Eingangssignal kann durch ein Federrohr, eine Membran, einen Motor oder andere geeignete Verstellmittel erzeugt werden. Der Fluß der beweglichen dauermagnetischen Sonde 31 wird durch den Fluß ausgeglichen, welcher durch die G-leichstrom-Rückkopplungswieklung 23 erzeugt wird· Damit der Rückkopplungsstrom vom Wert

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lull einer vorbestimmten Bezugsstellung der Dauermagnetsonde 31 entspricht, sind die Polstücke 13 und 14 mit Vorspannmitteln versehen, um eine magnetische Vorspannung zu erzeugen, die dem von der Dauermagnetsonde 31 herrührenden Fluß entgegenwirkt» Man kann verschiedene Vorspannungsanordnungen verwenden, wie sie in dem weiter oben genannten Patent beschrieben sind· Bei einer der Anordnungen nach dem erwähnten Patent wird die magnetische Vorspannung für den Übertrager durch die gleiche Dauermagnetsonde 31 erzeugt, welche auch die Stellungs- oder Eingangsinformation liefert. Mit Hilfe dieses Vorspannverfahrens ist es möglich, die Temperatureffekte auf einen sehr kleinen Wert zu verringern, ohne daß bei dem Dauermagneten 31 ein besonderer Ausgleich vorgesehen zu werden braucht»

Gemäß Fig. 1 trägt jedes der Polstücke 13 und 14 Vorspannmittel in Gestalt schraubenlinienförmiger Verlängerungen 13b und 14b, die aus einem Material von hoher Permeabilität bestehen, z.B· aus dem unter der Handelsbezeichnung HY-MtT-80 erhältlichen Material, bei dem es sich um eine Nickel/Molybdän/Eisen-Legierung handelt, die von der Firma Carpenter Steel Co. hergestellt wird. Dieses Material besitzt bei niedrigen Werten der Flußdichte eine hohe Permeabilität und eine geringe Koerzitivkraft« Die Verlängerungen 13b und 14b erstrecken sich jeweils von den Polstücken 13 und 14 aus über entgegengesetzte Seiten der Längsachse zwischen den Polstücken, wobei die freien Enden der Verlängerungen einander direkt gegenüber stehen und auf. einer Linie mit .dem betreffenden anderen Polstück liegen.

Gemäß Fig. 2 sind die zum Aufbringen der Vorspannung dienenden Verlängerungen 13b und 14b so angeordnet, daß sie eine

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magnetische Brücke bilden, welcher ein Fluß von einem Ende des Dauermagneten 31 und von einem zweiten Punkte des Dauermagneten aus zugeführt wird, welch letzterer sich in einem Abstand von dem erwähnten Ende des Dauermagneten befindete In Fig» 2 ist der Fluß, der in dem Luftspalt zwischen den Verlängerungen 13b und 14b am oberen Teil des Dauermagneten herrscht, mit JZL bezeichnet, während der Fluß in dem Luftspalt zwischen den unteren Enden der Verlängerungen einerseits und den Polstücken andererseits mit 02 bezeichnet ist. Der die Polstücke 13 und 14 und den sättigungsfähigen Ring 11 durchsetzende Fluß ist mit jZL bezeichnet. Die Verlängerungen 13b und 14b sind so geformt, daß die durch den erwähnten Abstand voneinander getrennten Teile des Dauermagneten 31 sich gegenseitig unterstützen und einen zirkulierenden Fluß in den Verlängerungen und den zugehörigen Luftspalten erzeugen. Der Fluß 0^ ^iB"k ^die algebraische Summe des Flusses jZL und des Flusses jZL. Wenn der Fluß j2L gleich dem Fluß 0r> ist, ist jtf, gleich KuIl₀ Die Verlängerungen sind so angeordnet, daß sich dieser Zustand bei der Bezugs- oder Nullstellung der Dauermagnetsonde 31 ergibt. Bei jeder anderen Stellung der Dauermagnetsonde ist JZL entweder größer oder kleiner als 0*_t so daß 0-. eine entsprechende Größe und Richtung erhält.

Gemäß Fig. 2 ist die Dauermagnetsonde erheblich länger als die Länge der Verlängerungen entlang der Achse des Übertragers. Bei dieser Amordnung wird der Fluß 0+ dem mittleren Teil der Dauer· magnetsonde entnommen und ist daher unabhängig von der Stellung des Dauermagneten. Der Fluß J2L wird vom unteren Ende der Dauermagnetsonde abgeleitet und variiert linear mit der Stellung des Dauermagneten« Gemäß Fig. 1 sind Anschlagorgane 34 auf entgegengesetzten Seiten eines Fortsatzes 31p der Sonde 31 angeordnet,

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so daß die Ausläufer der Felder an dem weiter entfernten Ende und dem näher liegenden Ende der Sonde 31 stets in einer gleichmäßigen magnetischen Umgebung zur Wirkung kommen, um die Linearität zu gewährleisten. Die Anschläge 34, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, begrenzen die Bewegung des weiter entfernten Endes der Sonde zwischen den Polstücken 13 und 14 und verhindern, daß sich dieses Ende der Sonde den Enden der Polstücke bis auf einen Abstand nähert, der kleiner ist als die Länge des dazwischen vorhandenen Luftspaltes; ferner kann sich das näher liegende Ende der Sonde den Enden der Verlängerungen 13b und 14b nicht näherno Die Sonde 31 kann mit Polstücken 31t» aus Weicheisen versehen sein, die auf entgegengesetzten Seiten des dauermagnetischen Kerns 31a angeordnet sind und eine gleichmäßige Verteilung des magnetischen Flusses über die Länge der Sonde 31 gewährleisten, wodurch weiter zur Linearität zwischen der Änderung des· x?lusses in den Polstücken und Verlängerungen und der Verlagerung der Sonde 31 beigetragen wird.

Zwar, zeigt Fig. 2 eine Dauermagnetsonde 31 > deren Länge erheblich größer ist als die axiale Länge der schraubenlinienförmigen Verlängerungen 13b und 14b, doch sei bemerkt,, daß die Sonde im Gegensatz zu Fig. 2 auch kürzer sein und ihr.oberes Ende auf der gestrichelten Linie 31c liegen kann. Bei dieser Anordnung werden die in den magnetischen Kreis eingeführten Flüsse beiden Enden der Dauermagnetsonde entnommen, und beide werden,, ,_.„ in entgegengesetztem. Sinne linearen Änderungen bezüglich, der Stellung des Magneten ausgesetzt, wie es weiter oben bezüglich des unteren Endes der Dauermagnetsonde beschrieben wurde. Diese letztere Anordnung liefert eine erhöhte Empfindlichkeit des Übertragers 10.

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Bei dem mit Rückausgleich arbeitenden elektrischen Registrier gerät nach Fig. 1 wird ein zu registrie rendes unbekanntes Gleichstromsignal Il einem Vibrator 4-1 von beliebiger geeigneter Konstruktion zugeführt, um den Gleichstrom in einen Wechselstrom zu verwandeln. Der resultierende Wechselstrom wird über einen Transformator 42 einem Wechselstromverstärker 43 zugeführt, dessen Ausgangssignal zu einer Steuerwicklung 44c eines Motors 44 gelangt, der eine Leistungswicklung 44p besitzt, der von einer Wechselstromquelle aus über einen Phaseneinstellkondensator 45 gespeist wird. Der Motor 44 dient zum Verstellen eines Feder- und Zeigeraggregats 46a eines Registriergeräts 46 gegenüber einem Registrierstreifen 46c bzw· einer Skala 46s. Gleichzeitig verstellt der Motor 44 über eine Gewindespindel 47 die Magnetsonde 31 entlang der Längsachse zwischen den beiden Polstücken 13 und 14- entgegen der Kraft einer Vorspannfeder 48, die dazu dient, den toten Gang in dem mechanischen Antrieb zwischen dem Motor 44 und der Sonde 31 auszuschalten.

Bei einer Änderung der axialen Stellung der Sonde 31 durch eine Drehung des Ausgleichsmotors 44, wobei jedoch die Sonde nicht gedreht wird, wird die durch das untere Ende der Sonde in den magnetischen Kreis eingeführte MMK verändert, so daß ein resultierender Fluß erzeugt wird, der sich von Null unterseheiä det und infolge der periodischen Sättigung des Kerns 11 durch die Wicklung 12 ein Wechselstromsignal erzeugt. Das der Wicklung 17 entnommene Wechselstromsignal wird dem Eingang des Hochfrequenzverstärkers und Synchrongleichrichters 20 zugeführt, dessen Ausgang mit der Rückkopplungswicklung 23 und dem Widerstand 24

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verbunden ist, welcher im Eingangskreis des Registriergeräts liegt, um ein den erneuten Ausgleich herbeiführendes elektrisches Rückkopplungssignal zu erzeugen. Wenn dieses Rückkopplungssignal dem unbekannten elektrischen Signal Ε_χ entgegengesetzt gleich ist, kommt der den Rückausgleich bewirkende Motor 44 zum Stillstand, wobei das Feder- und Zeigeraggregat 46a gegenüber dem Registrierstreifen und der Skala entsprechend der Größe des Signals E verstellt wprden ist«,

Der Bereicheinstellwiderstand 16 ermöglicht es,.die Beziehung zwischen der Größe des Eingangssignals E und der entsprechenden Verstellung des Zeiger- und Federaggregats gegenüber der Stellung für das Signal Hull einzustellen. Lit anderen Worten, er ermöglicht bezüglich der Größe von E eine solche Einstellung, daß sich das Zeiger- und Federaggregat über die ganze Skala 46s, d.h. über den vollen Bereich des Registriergeräts bewegt. Das Verstellen des Anzeigebereichs erfolgt durch eine Änderung der Stellung des verstellbaren Kontaktes 16a gegenüber dem Bereicheinstellwiderstand 16, wodurch derjenige Teil des Ausgangsgleichstroms des Synchrondemodulators geändert wird, welcher in den beiden Rückkopplungswicklungen 23a und 23cfließto

Die Wicklungen 23a und 23b sind so geschaltet, daß sie sich in einer Reihenschaltung unterstützen, um einen Fluß in einer Richtung in dem die Polstücke 13 und 14 und den sättigungsfähigen Ringkern 11 umfassenden magnetischen Kreis zu erzeugen. Die Wicklungen 23b und 23d sind so in Reihe geschaltet, daß sie sich unterstützen una einen 71 uß erzeugen, der dem durch die Wicklungen 23a und 23c erzeugten Fluß entgegengesetzt ist. Wenn sich der verstellbare Kontakt 16a am unteren ^nde des Widerstandes.

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16 befindet, fließt der ganze Ausgangsgleichstrom durch die Wicklungen 23b und 23d, so daß die Wicklungen 23a und 23c keine entgegengesetzte MMK erzeugen« Bei dieser Stellung besitzt der Ausgangsgleichatrom seine größte 'Wirksamkeit bezüglich der Erzeugung einer MME zum Ausgleichen der EMK der Magnetsonde 31_β Der Ausgangsstrom, der erforderlich ist, um das elektrische Abgleichsignal an dem Widerstand 24 zu erzeugen, welches durch ein Eingangssignal B bedingt ist, wird somit durch eine relativ große Verstellung der Magnetsonde und des Zeiger- und Feder-Aggregats aus seiner Null- oder Bezugsstellung erzeugt, d_eh. der Anzeigebereich des Registriergeräts ist ein Iinimum. Wenn man den Kontakt 16a längs des Widerstandes 16 nach oben in eine neue Stellung bringt, fließt ein Teil des Ausgangsgleichstroms durch die Wicklungen 23a und 23c, Bei dieser Stellung erzeugen die V/icklungen 23a und 23o eine MMK, die der Abgleich-MMK der Wicklungen 23b und 23d entgegengesetzt ist, so daß die Wirksamkeit des Ausgangsstroms bezüglich des Abgleiche der MMK der Lagnetsonde herabgesetzt wird, worin die Sonde gegenüber ihrer Hull— oder Bezugsstellung verlagert wird» Der Ausgangsstrom, der erforderlich ist, um an dem Widerstand 24 das durch ein Eingangssignal E bedingte elektrische Abgleiciisignal erscheinen 2U lassen, wird jetzt durch eine relativ kleinere Verlagerung der Sonde 31 erzeugt, wobei das Zeiger- und Federaggregat 46a ebenfalls gegenüber seiner Null- odor B-^zugüstjllung verutellt ist, d.h. der Anzeigoboraich des Regiat-riorgoräts ist vargx-ößert wordene !.lit HiMe des Bardicheinstellwiü-jrStandes 16 kann man leicht Änderungen des Anzeigebereichs im Verhältnis von 4:1 bewirken. I'an kann auch andere Verfahren zum Verändern des Anzeigebereichs anwenden, die darauf berufen, daß die Wirksamkeit des AusgangsStroms bezüglich der Erzeugung der Abgleiohs-MMK geregelt wird. Bei einem BM)ORIQINM. 809811/0338

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solchen Verfahren kann man die Rückkopplungswicklungen einfach durch einen regelbaren Widerstand überbrücken; jedoch ist es bei diesem Verfahren nicht so leicht möglich, Änderungen in einem Verhältnis bis zu 4:1 zu erzielen. Ferner kann man den Anzeigebereich mit Hilfe magnetischer Brücken in dem magnetischen Kreis des Übertragers verändern,. Große Änderungen des Anzeigebereichs lassen 'sich ferner mit Hilfe eines Verfahrens erzielen, bei dem der Y/iderstand 24 regelbar ist„ Die Verstellung des Anzeigebereichs bewirkt keine Beeinflussung der Full- oder Bezugsstellung der Magnetsonde 31 und des Feder- und Zeigeraggregats 46a.

Man kann dem Bereicheinstellwiderstand 16 Widerstandsmittel zuordnen, um den Anzeigebereich der Fühleinrichtung in Abhängigkeit von Änderungen der Umgebungstemperatur zu variieren und so den Einfluß von Umgebungstemperaturänderungen auf andere Teile des Systems auszugleichen. Bei dem System nach Figo 3 ist ein ITebenschlußwiderstand 15 vorgesehen, der einen solchen Temperatuerkoeffizienten aufweisen kann, daß die gewünschte Temperaturkompensation erzielt wird.

Eine Verlagerung des Zeiger- und Federaggregats 46a gegenüber dem Registrierstreifen 46c und der Skala 46s für das Eingangssignal WuIl kann dadurch erreicht werden, daß man einen zweiten Dauermagneten vorsieht, der gegenüber dem die Polstücke 13 und 14 umfassenden magnetischen Kreis verstellbar ist» In Fig. 3 ist zum Verstellen des ITullpunktes ein Magnet 77 vorgesehen. Dieser Dauermagnet ist mit seinem TTordpol und seinem Südpol in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise angeordnet und wird durch eine Schraube 78 unterstützt, die in ein ortsfestes

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Tragorgan 79 eingeschraubt ist, so daß der Magnet 77 axial verstellt werden kann. Die MMK des Magneten 77 erzeugt einen relativ kleinen Fluß in den Polverlängerungen 13b und 14b, der den durch die Magnetsonde 31 in den Polverlängerungen erzeugten Fluß je nach der Stellung der Schraube 78 unterstützen oder ihm entgegenwirken kann. Der in den Polverlängerungen 13b und 14b durch den Magneten 77 hervorgerufene relativ kleine Fluß kann daher die Vorspannwirkung des Magneten 31 vergrößern oder verkleinern, welche in der oben beschriebenen Weise die TIuIl- oder Bezugsstellung der Magnetsonde bestimmte Wenn die Schraube 78 weiter nach vorn gedreht wird, kommt der !Mordpol des Magneten 77 in einen kleineren Abstand von der Polverlängerung 14b. Außerdem nähert er sich der Polverlängerung 13b, doch bleibt er während des ersten Teils seiner Bewegung in einem relativ großen Abstand von der Polverlängerung 13b. Somit wird durch den Magneten 77 in der Polverlängerung 14b ein Fluß erzeugt, der in der gleichen Richtung wirkt wie der durch den Magneten 31 erzeugte Fluß, so daß die Vorspannwirkung vergrößert wird. Dies bedingt, daß das untere Ende des Magneten 31 weiter nach unten zwischen die Polstücke 13 und 14 bewegt wird, um den resultierenden Fluß Null in diesen Polstiicken zu erzeugen, din. die Mull- oder Bezugsstellung des Magneten 31 und des Zeiger- und Federaggregats 46a ist längs der Skala nach oben vex-lagert worden. Beim weiteren Herausdrehen der Schraube 78, wobei der liagnet 77 der Achse des Übertragers weiter genähert wird, vergrößert sich die Verschiebung der Null- oder Bezugsstellung längs der Skala nach oben, bis diese Verlagerung bei einer bestimmten Stellung des l.agneten 77 ein Maximum erreicht.

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Durch eine weitere Verstellung des Magneten 77 in Richtung auf die Achse des Übertragers wird der Tiordpol des Magneten- 77 in eine Stellung nahe demjenigen Teil der Polverlängerung 14t» gebracht, welcher sich parallel zur Bewegung des Magneten 77 erstreckt. Wenn sich der Kagnet 77 dieser Stellung nähert, wird der Abstand seines Uorüpols von der Polverlängerung 14b relativ unabhängig von der Stellung des Magneten, während sich der Abstand seines ITordpols von der Polverlängerung 13b noch in starkem Maße nach der Stellung des Magneten richtet. Wenn der Magnet 77 in Richtung auf die Achse des Übertragers bewegt wird, und zwar jenseits des Punktes, an dem die maximale Verlagerung der Hull- oder Bezugsstellung längs der Skala nach oben erreicht war, nimmt der von dem Nordpol N in die Polverlängerung 13b eintretende IPluß schneller zu als der in die Polverlängerung 14b eintretende_o Somit wird der auf den Magneten 77 zurückzuführende resultierende Fluß in den Polverlängerungen 13b und 14-b verringert, so daß auch die Vorspannwirkung herabgesetzt wird. Die Hull- oder Bezugsstellung bewegt sich jetzt von ihrem höchsten Punkte auf der Skala längs derselben nach unten. Eine noch weitere Verstellung des IJagneten 77 in Richtung auf die Übertrager achse bewirkt, daß sich der Llagnet 77 einer Stellung nähert, bei welcher sein Südpol S der Polverlängerung 14b näher benachbart ist als sein ITordpol IT, während sein Nordpol der Polverlängerung 13b näher benachbart ist als sein Südpol. Wenn diese Stellung erreicht ist, bewirkt der Magnet 77 eine Verringerung der wirksamen Vorspannkraft durch das Ξinführen eines Flusses in die Polverlängerungen 13b und 14b, welcher dem Fluß des Magneten 31 entgegenwirkt« Wenn die wirksame Vorspannkraft durch weiteres Verstellen des Ilagne-ten 77 in der gleichen Richtung

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verringert wird, verlagert sich die Stellung des unteren Endes der Magnetsonde 31 zwischen den Polstücken 13 und 14 für den resultierenden Fluß Null weiter nach oben. Auf diese Weise kann man die Hull- oder Bezugsstellung des Zeiger- und Federaggregats 46a längs der Skala nach unten über denjenigen Punkt hinaus verlagern, den sie einnehmen würde, wenn der TCullpunkt-Einstellmagnet 77 nicht vorhanden wäre.

Man kann eine Verstellung des Nullpunktes auch mit Hilfe anderer Verfahren bewirken, z_eB. dadurch, daß man einen stabilen einstellbaren Strom durch eine Wicklung auf den Polstücken 13 und 14 leitete Diese Verfahren zum Verstellen des !Tullpunktes haben keine Wirkung auf den Anzeigebereiche

In Fig. 3 und 4 ist eine praktisch brauchbare Ausbildungsform des Übertragers 10 dargestellt, dessen Arbeitsprinzip in Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist. Gemäß Fig. 3 ¹^d 4 besitzt der Übertrager 10 ein Gehäuse 50, das an seinem unteren Ende durch ein Organ 51 unterstützt werden kann. Am anderen Ende des Gehäuses 50 ist eine Platte 52 durch Schrauben 53 *ait dem Gehäuse verbunden» Diese Platte trägt eine daran mit Hilfe von Säulenteilen 55 aufgehängte Scheibe 54» an der eine untere Scheibe 57 tragende Stangen 56 befestigt sind. Die Scheiben 54 und 57 bilden zusammen eine Unterstützung für die beiden Polstücke 13 und deren obere Enden die schraubenlinienforma^er« Verlängerungen 13b und 14b nach ?ig. 3 tragen,, äel der bevorzugten Ausbildungsform der Erfinauag sind die Polstücke 13 unu. 14 und die augehörigen Verlängerungen 13b und 14b jeweils einteilig aus einejji Metall hergestellt, das bei niedriger ilußdichte eir.e hohe Permeabilität besitzt, z.B. aus dem schon erwähnten j aturial HY-Fw⁷U-SO. Diese Konstruktion wird dy.x*jtmigen vorgezogen, bei welcher die

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Polstücke aus Ferrit und die Verlängerungen aus Metall bestehen, denn im letzteren Falle ergeben sich beim Zusammenbau sowie infolge von Änderungen der Umgebungstemperatur mechanische Spannungen, die häufig zum Bruch der Polstücke aus Ferrit führen_β Wenn man die Signalwicklung 17 gemäß der Erfindung so anordnet, daß sie einen Teil des magnetischen Kreises umgibt, der den verlustarmen sättigungsfälligen Kern 11 aus Ferrit umfaßt, werden unerwünschte Phasenverschiebungen der Signalspannung vermieden, die anderenfalls durch den geringen Abstand zwischen den Rückkopplungs- und Signalwicklungen verursacht wurden, und gleichzeitig bietet die Konstruktion die Vorteile der Verwendung von Polstücken aus Metall.

Gemäß Fig. 3 und 4 werden die Portsätze 11a des sättigungsfähigen Ferritrings 11, der die Sättigungswicklung 12 trägt, in Anlage an den unteren Enden der Polstücke 13 und 14 aus Metall

gehalten? dies geschieht durch ein Tragorgan 59» das durch ein an der Scheibe 57 mittels Schrauben 61 befestigtes Halteorgan in seiner Lage gehalten wird. Die Unterstützung 59 trägt auoh den Wicklungskern 63 für die mit einer elektrostatischen Abschirmung 62 versehene Wechselstrom-Ausgangswicklung 17. Gemäß Fig. 5 besteht der Wicklungsträger 63 vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material, z.B. einem Kunststoff, dem sich leicht die aus Figo 3 ersichtliche rechteckige Form geben läßt. Der Wicklungsträger 63 aus Kunststoff wird dann mit einer Schicht 62 aus Metallfolie balegt, die als innere elektrostatische Abschirmung für die v/ioklung 17 wirkt. Die Folie 62 wird von einer elektrisch isolierenden Schicht überdeckt, z»B· aus Isolierband 64, und auf dieser Schicht ist in Form einer einzigen Schicht eine Wicklung angeordnet, die mehrere V/indungen umfaßt

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und die Ausgangswicklung 17 "bildet. Die Wicklung Yl ist an ihrer Außenseite mit einer weiteren Schicht 64 aus Isolierband überdeckt, und auf diese Schicht ist eine äußere Schicht 62 aus Metallfolie als äußere elektrostatische Abschirmung aufgebracht. Das die Wicklung 17 und den Wicklungsträger 63 umfassende Ausgangswicklungsaggregat kann zwischen den Polstücken 13 und 14 durch mehrere Klammern 58 und Nieten 69 in seiner Lage gehalten werden» Die Wicklung 17 ist symmetrisch zu den Teilen der Sättigungswicklung 12 auf dem sättigungsfähigen Kern 11 angeordnet.

Die Polstücke 13 und 14 tragen die zugehörigen Wicklungen 23a bis 23d. Auf der Längsachse des Übertragers ist zwischen den Polstücken 13 und 14 ein becherförmiges Bauteil 65 zum Aufnehmen der Dauermagnetsonde 31 angeordnet, die entsprechend einer das Eingangssignal darstellenden Bewegung entlang der Längsachse bewegt werden kann, sich jedoch nicht dreht, sondern nur eine Bewegung nach Art eines Kolbens ausführt. Wenn die Sonde 31. entsprechend einer primären Größe bewegt werden soll, kann man sie in eine Umhüllung 66 einschließen, die unter Druck gesetzt werden kann, um die Notwendigkeit zu vermeiden, eine mechanische Bewegung durch eine einem Druck ausgesetzte Y/and hindurch zu übertragen. Das obere Ende der Umhüllung 66 ist bei 66a mit Außengewinde versehen und kann in eine dazu passende Gewindebohrung eines Gehäuses 67 der die primäre Bewegung erzeugenden Vorrichtung eingeschraubt werden. Man kann das Gehäuse 50 des Übertragers 10 an dem Gehäuse 67 zusätzlich durch eine Schraube befestigen.

Das untere Ende des Übertragers 10 ist mit einem Anschlußklotz 70 versehen, der durch mehrere Schrauben 71 mit dem Gehäuse 50 verbunden ist, aus elektrisch isolierendem Material "b33te¹.t BAD ORIGINAL 8 0 9 8 ^U. 0,3 3 8.

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und mehrere über seinen Umfang verteilte Kontaktorgane 72 trägt. Die Kontaktorgane 72 sind voneinander durch sich vom .Mittelpunki; des Anschlußstücks 70 aus radial nach außen erstreckende Vor- , Sprünge oder Rippen 70a getrennt. Ein Ende jedes Kontaktorgans ragt in das Gehäuse 50 hinein, damit leitende Verbindungen zu den Wicklungen 23a bis 23d, 12 und 17 hergestellt werden können« Die unteren Enden der Kontaktorgane besitzen Gewindebohrungen zum Aufnehmen von Gewindeteilen J3, die gemäß Fig. 3 zum Anschließen der äußeren Zuleitungen dienen. Letztere sind mit anderen Teilen der in Fig. 1 als Blockdiagramm dargestellten elektrischen Schaltung verbunden.

Gemäß Fig. 3 erstreckt sich ein Halter 76 durch die Seitenwand des Übertragergehäuses 50 und unterstützt innerhalb des Gehäuses den Dauermagneten 77» der relativ kurz ist und oberhalb der schraubenlinienförmigen Verlängerung 14b so angeordnet ist, daß sein ITordpol dem Becherteil 65 zum Aufnehmeil der Sonde 31 benachbart ist» Gemäß Fig. 4 ist der Magnet 77 rechtwinklig zur Achse der Dauermagnetsonde 31 angeordnet» Der Magnet 77 kann mit Hilfe des Halters 76 verstellt werden und dient dazu, die Uull- oder Bezugsstellung der Sonde 31 des Übertragers zft.verstellen oder den Ausgangsstrom für eine bestimmte Stellung der Sonde 31 einzuregeln. Der verstellbare Magnet 77 ermöglicht die Berichtigung kleiner Abweichungen von der Bezugsstellung, die sich aus den Herstellungstoleranzen sowohl bei dem Übertrager als auch bei der das Eingangssignal erzeugenden Vorrichtung ergeben·

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß es dadurch, daß die Signalwicklung den sättigungsfähigen Kern umgibt, und daß sie in einem Abstand von den die Siickkopplungs-

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wicklung tragenden Polstucken angeordnet ist, möglich wird, unerwünschte, nicht in der richtigen Phase befindliche Komponenten des Wechselstromsignals relativ leicht abzugleichen, Ferner wurde die erhebliehe Phasenverschiebung der Signalspannung ausgeschaltet, die sich bei Änderungen der Umgebungstemperatur ergibt, wenn die Rüekkopplungswicklung 23 und die Signalwicklung 17 nahe beieinander angeordnet sind. Die Erfindung ermöglicht ferner die Verwendung von Polstüeken aus Metall, die mit den sohraubenlinienförmigen Verlängerungen aus einem Stück bestehen können, so daß die Herstellung erleichtert wird und gleichzeitig die Bruchgefahr fortfällt, die bei der Verwendung von Polstücken aus Ferrit besteht· Bei Polstücken aus Metall ist es nicht möglich, die Signalwicklung auf ihnen anzuordnen, denn hierbei wird die ausnutzbare Ausgangsspannung der Signalwicklung sehr klein, und bei einem so niedrigen, praktisch nicht brauchbaren Pegel sind die Wirbelstromverluste in den eine relativ leitfähigkeit aufweisenden Polstücken aus Metall so groß, daß im wesentlichen die ganze Energie des induzierten Signals aufgezehrt wird.

Es sei bemerkt, daß man bei dem vorstehend.beschriebenen Ausführungsbeispiel die verschiedensten Abänderungen und Abwandlungen vorsehen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen»

λ λ _{λ A} μ * Patentansprüche» 809811/0338 —~ ^κ

Claims (12)

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1. Übertrager mit einem magnetischen Kreis, gekennzeichnet durch eine endlose Ringkonstruktion und zwei sich rechtwinklig zur Ebene der Ringkonstruktion, erstreckende

•Polstücke, mittels deren ein magnetischer Fluß durch die Ringkonstruktion geleitet werden kann, eine auf die Ringkonstruktion gewickelte Sättigungswicklung, wobei die Ringkonstruktion den Kern der Sättigungswicklung bildet, eine Signalwicklung und Mittel, um die Signalwieklung so zu unterstützen, daß sie die Ringkonstruktion umgibt und zwischen den Polstücken angeordnet ist, damit sich gegenüber der Sättigungswicklung eine Kopplungswirkung ergibt, die im wesentlichen gleich Null ist.

2. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Widerstandsmittel einen Teil der Sättigungswicklung überbrücken, um die Kopplung auf Null herabzusetzen·

3. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigungswicklung symmetrisch zu der Signalwieklung angeordnet ist·

4. Übertrager nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigungswicklung auf entgegengesetzten Seiten der Ringkonstruktion angeordnet ist.

5· Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwieklung gegenüber der Sättigungewicklung elektrostatisch abgeschirmt ist·

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6· Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ι daß die Ringkonstruktion aus "Ferrit besteht₀

7. Übertrager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke aus Metall bestehen·

8· Übertrager, gekennzeichnet durch einen magnetischen Kreis mit zwei Polstücken aus Metall, einen nahe einem Ende der beiden Polstücke in einer zur Achse der Polstücke rechtwinkligen Ebene angeordneten sättigungsfälligen ringförmigen Kern aus einem Material, dessen Wirbelstromverluste kleiner sind als diejenigen der Polstüoke aus Metall, eine auf dem eättigungsfähigen ringförmigen Kern angeordnete Sättigungswicklung, eine den ringförmigen Kern umgebende Signalwicklung sowie Mittel, um die Signalwicklung in einem Abstand von dem ringförmigen Kern und rechtwinklig zu einer durch die Polstücke verlaufenden linie zu unterstützen, so daß die resultierende Flußkopplung zwischen den erwähnten Wicklungen gleich Null ist.

9. Übertrager nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η - seiohn et, daß die Signalwicklung eine einzige Wicklungs-Bohioht mit mehreren Windungen auf einem unmagnetisohen Wiok-1 längsträger umfaßt und sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite elektrostatisch abgeschirmt ist, und daß die Signalwicklung symmetrisch zu der Sättigungswicklung angeordnet iet.

10· Übertrager nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η eelchnet , daß der sättigungsfähige ringförmige Kern Teile von größerem Querschnitt nahe einem Ende der beiden PoI-atüoke .aufweist, um das Hindurchtreten eines störenden Flusses von dem Ring zu den Polstücken auf ein I'indestmaß zu verringern

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und falsche Reaktionen des Übertragers auszuschalten, die auf Änderungen des Luftspaltes zwischen den Polstücken und dem Ring, zurückzuführen sein würden.

11·- Übertrager, gekennzeichnet durch einen magnetischen Kreis mit einer endlosen RingkonBtruktion und zwei sich rechtwinklig zur Ebene der Ringkonstruktion erstreckenden Polstücken, durch die ein magnetischer Fluß in der Ringkonstruktj*. on erzeugt werden kann, Eingangsmittel zum Erzeugen einer magnetomotorischen Kraft derart, daß ein variabler Flußpegel in dem magnetischen Kreis hervorgerufen wird, eine Sättigungswicklung, die auf die Ringkonstruktion gewickelt ist, wobei die Ringkonstruktion den Kern der Sättigungswicklung bildet, eine auf die beiden Polstücke gewickelte Rückkopplungswicklung, eine Signalwicklung, Verstärkermittel, deren Eingangskreis an die Signalwicklung angeschlossen ist, und deren Ausgang mit der Rückkopplungswicklung verbunden ist, sowie Mittel, um die Signalwicklung so zu unterstützen, daß sie die Ringkonstruktion umgibt und zwischen den Polstücken in einem Abstand von der Rückkopplungswicklung derart angeordnet ist, daß gegenüber der Sättigungswicklung im wesentlichen die Kopplungswirkung Ivüll besteht, und daß eine verringerte elektrostatische Kopplung mit der Rückkopplungswicklung gegeben ist·

12. Übertrager, gekennzeichnet durch einen magnetischen Kreis mit zwei Polstücken aus iletall, einem nahe einem Ende der beiden Polstücke in einer zur Achse der Polstüeke rechtwinkligen Ebene angeordneten sättigungsfähigen ringförmigen Kern aus einem L'aterial, dessen Y/irbolstromverluste niedriger

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sind gis diejenigen der Polstücke aus Ketall, und der Portsätze aufweist, welche an den Enden der Polstücke angreifen, um die Flußdichte in dem ringförmigen Kern in der Tähe der Polstücke zu verringern_} eine auf dem sättigungsfähigen ringförmigen Kern zwischen den Fortsätzen angeordnete Sättigungswicklung, eine auf den beiden Polstücken angeordnete Rückkopplungswicklung, eine den ringförmigen Kern umgebende Signalwicklung, Verstärkermittel, deren Eingangskreis an die Signalwicklung angeschlossen ist, und deren Ausgang mit der Rückkopplungswicklung verbunden ist, den entgegengesetzten Enden der beiden Polstücke benachbarte Eingangsmittel zum Erzeugen einer magnetomotorischen Kraft derart, daß ein variabler Flußpegel in dem magnetischen Kreis hervorgerufen wird, sowie Ilittel, um die Signalwicklung in einem Abstand von dem ringförmigen Kern und rechtwinklig zu einer durch die Polstücke verlaufenden Linie so zu unterstützen, daß die resultierende Flußkopplung zwischen der Signalwicklung und der Sättigungswicklung gleich ITuIl ist·

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