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Auf Spannungsabweichung ansprechende Einrichtung.
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damit die Wirkungen der gegeneinander gewickelten Spulen a1 und a2 einander bei der Grundspannung nach Möglichkeit ausgleichen können. Dieser Ausgleich ist aber wegen des Phasenunterschiedes der in den zwei parallel geschalteten Stromzweigen fliessenden Ströme um so weniger möglich, je grösser der Ohmsche Widerstand des die Spule a2 enthaltenden Stromzweig ist.
Die Einschränkung des Stromes der Spule a2 ohne Ohmschen Widerstand erfolgt gemäss dem einen der Hauptkennzeichen der Erfindung mittels des bereits erwähnten, mit der Spule < in Reihe geschalteten Kondensators C2 (Fig. 1), wodurch es ermöglicht wird, die obige Schwierigkeit mit einer wenig umfangreichen und billigen Einrichtung mit linearer Charakteristik zu beseitigen.
Da in diesem Falle der grösste Teil der Betriebsspannung im Stromzweig der Spule a2 vom Kondensator selbst aufgenommen wird, wird der in diesem Zweig fliessende Strom einen kapazitiven Charakter haben und im Verhältnis zu dem im andern Zweige fliessenden, induktiven Strom eine Phasenverschiebung von beinahe 1800 aufweisen, so dass die Spulen al und a2 in diesem Falle bereits in gleichem Sinne zu wickeln sind, damit die durch sie entfalteten Wirkungen einander entgegengesetzt sein können.
Weitere nachfolgend zu beschreibende Schaltanordnungen des für die Erfindung kennzeichnenden Kondensators C2 sind in den Fig. 2-7 dargestellt, von welchen in den Fig-4-7 bereits Beispiele für die Gesamtschaltanordnung des erfindungsgemässen Gerätes gegeben sind.
In der Anordnung gemäss Fig. 2 sind die Spulen al und a,-mit Rücksicht auf ihre gleiche Wicklungseinrichtung-zu einer gemeinsamen Betätigungsspule a vereinigt, die mit dem aus der gesättigten Drosselspule t und aus dem mit dieser parallel geschalteten Kondensator C2 bestehenden resultierenden Kreise in Reihe auf die Betriebsspannung V geschaltet ist ; diese Lösung ist im Vergleich zur bereits beschriebenen, auf demselben Prinzip beruhenden Anordnung nach Fig. 1 von auffallender Einfachheit.
Der in der Spule a fliessende Strom, welcher der resultierende Strom der in der Drosselspule t und im Kondensator C2 fliessenden Ströme ist, wird einen genauen Nullwert selbst bei der Grundspannung nicht erreichen, da die vektorielle Winkelabweichung der zwei Ströme nicht streng 1800 beträgt, und ausserdem der Strom der Spule t auch Oberwellen enthält ; der in der Spule a auf diese Weise auftretende störende Strom kann jedoch durch entsprechende Bemessung von fund e2 auf einen befriedigend kleinen Wert vermindert werden. Dasselbe trifft auch in Zusammenhang mit Fig. 1 in bezug auf die Phasenverhältnisse der in den besonderen Spulen al und a2 fliessenden Ströme zu.
Ein weiterer Vorteil kann dadurch erreicht werden, dass man gemäss Fig. 3 die Induktivität der Spule a durch einen mit ihr in Reihe geschalteten besonderen Kondensator c kompensiert. In diesem Falle ist nämlich die Änderung des Stromes des resultierenden Kreises in Abhängigkeit von der Spannung V steiler, und somit wird die Vorrichtung empfindlicher, da die Induktivität der Spule a die Steilheit nicht mehr verringert.
Die Spulen al, a2 bzw. a werden nun im erfindungsgemässen Gerät so verwendet, dass diese, in einer für die Erfindung gleichfalls kennzeichnenden Kombination mit einem weiteren Spulensystem (bzw. Spule), zu den Betätigungsspulen eines nach dem Schaltungsprinzip der Wattstundenzähler gebauten sehr empfindlichen und leistungsfähigen Spannungsrelais gemacht werden. Die Spulen al, a2 bzw. a, deren Stromkreise das spannungsempfindliche Stromkreissystem des Relais bilden, vertreten dabei die Rolle der Stromquelle des Wattstundenzählers, während das erwähnte weitere Spulensystem des erfindungsgemässen Gerätes, auf diese Weise der Spannungsspule des Wattstundenzählers, in den einfachsten Ausführungsformen der Erfindung auch in diesem Falle auf die zu regelnde Betriebsspannung geschaltet ist.
Hiedurch erhält man ein Spannungsrelais, welches, zufolge der Wechselwirkung der Spulen a2 bzw. a und der Spannungsspule, im Falle einer Abweichung der Spannung von ihrem
Grundwert, d. h. falls z. B. in der Spule a der Schaltanordnung nach Fig. 2 oder 3 ein Strom fliesst, genau so wie ein Wattstundenzähler in Drehung kommt.
Dabei ist das Relais dieser Type zufolge seines beschriebenen spannungsempfindlichen Stromkreissystems, besonders im Falle der Ausbildung desselben gemäss Fig. 3, derart empfindlich und leistungsfähig, dass dasselbe nicht nur zu Steuerungzwecken, sondern ohne jede weitere Energiezufuhr, allein unter der Wirkung der in den Relaisspulen verbrachten Energie, zu Betätigungszwecken, u. zw. hauptsächlich zur unmittelbaren Betätigung von
Spannungsreglern benutzt, und dadurch ein besonderes, gewöhnlich durch das Relais gesteuertes Antriebsorgan erspart werden kann.
Die Fig. 4-5 stellen beispielsweise einige derartige Schaltungen dar, welche einfach aus den obigen Fig. 2 bzw. 3 abgeleitet werden können dadurch, dass man der Spule a auch noch die auf die Spannung geschaltete Spule b hinzufügt, wobei der zur Kompensierung der
Induktivität der Spule a dienende Kondensator c mit dieser Spule a nach Fig. 4 parallel und nach Fig. 5 in Reihe geschaltet ist.
Die Schaltungen der am vorteilhaftesten den Ferrariszählern ähnlich ausgebildeten Einrichtungen sind ausser den Fig. 4 und 5 noch in den Fig. 6 und 7 dargestellt, in welchen letzteren Einrichtungen, abweichend von den Fig. 4 und 5, wieder zwei besondere selbständige Betätigungsspulen a1 und a2 ersichtlich sind, u. zw. so, dass die mit dem Kondensator C2 in Reihe geschaltete Spule im Falle der Fig. 6 von der Betriebsspannung, im Falle der Fig. 7 dagegen von den Klemmen der gesättigten Drossel- spule t als von den Polen einer sich mit der Betriebsspannung viel weniger ändernden Spannung abgezweigt ist.
In diesen Beispielen ist mit der Spannungsspule b, zur Einstellung der Grösse und Phase des in derselben fliessenden Stromes, auch ein Kondensator c parallel und eine Drosselspule 1-1 in Reihe
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geschaltet. Den Spulen a1 und a2 könnte aber in diesen Fällen auch je eine (nicht dargestellte) Spannungsspule b1 bzw. b2 auf die Weise zugeordnet werden, dass die Spulenpaare -b1 bzw. a2-b2 je ein besonderes, einander entgegenwirkendes Drehmoment auf den Läufer des Relais ausüben, so dass das Relais unter der resultierenden Wirkung der zwei Drehmomente in Drehung gesetzt wird.
Die Kapazität des in den Anordnungen gemäss Fig. 1 und 6 angewendeten Kondensators, und so auch der Raumbedarf desselben, kann selbst unter die übrigens erforderlichen Werte herabgesetzt werden dadurch, dass man den Kondensator C2 und die mit ihm in Reihe geschaltete Spule (Spule a2 in Fig. 1 bzw. a1 in Fig. 6) nicht unmittelbar an die Betriebsspannung V, sondern mittelbar mit Hilfe eines entsprechend bemessenen, auf die Spannung V oder auf eine sich bei der Änderung der letzteren nur in geringerem Masse verändernde Spannung geschalteten Transformators oder Autotransformators, auf eine grössere Spannung als die Betriebsspannung schaltet. In diesem Falle vermindert sich die Kapazität der zur Verwendung gelangenden Kondensatoren in Quadrat der Spannungserhöhung.
Da der Energiebedarf des Kondensators und der mit ihm in Reihe geschalteten Spule gering ist, kann durch Verwendung eines verhältnismässig kleinen und billigen Transformators eine beträchtliche Ersparnis im Kondensator gesichert werden. Der besondere Transformator kann sogar auch erspart werden, wenn man in den erwähnten Fig. 1 und 6 die gesättigte Drosselspule t durch einen gesättigten Transformator ersetzt, dessen Sekundärstromkreis den Kondensator C2 und die mit ihm in Reihe geschaltete
Spule a2 (bzw. a1 in Fig 6) enthält.
In Fig. 7 kann der kleinere Wert der auf die Betätigungsspule a1 entfallenden Spannung ohne den mit ihr in Reihe geschalteten Kondensator C2 übrigens auch so gesichert werden, dass man diese Spule nicht auf die Endklemmen der Drosselspule t, sondern auf zwei entsprechende mittlere Windungen derselben schaltet, so dass die Drosselspule t in diesem Falle als ein die Spule a1 mit Strom speisender Autotransformator betrachtet werden kann. Derselbe Fall besteht auch, wenn man an Stelle des Autotransformators einen mit besonderer Primär-und Sekundärwicklung versehenen normalen Transformator verwendet, bei dem die Sekundärwicklung nur eine kleine Windungszahl besitzt.
Zum Zwecke, die gegeneinander wirkenden Komponenten bei der Grundspannung miteinander genau ins Gleichgewicht bringen zu können, muss wenigstens eine der Komponenten regelbar sein.
Wenn die Anordnungen gemäss den Fig. 1-7 zugrunde gelegt werden, so kann die Regelung entweder durch die Änderung der Kapazität des Kondensators C2 oder durch Änderung der Induktivität der Drosselspule t erfolgen. Die Regelung kann am zweckmässigsten mittels entweder am Kondensator C2 oder an der Wicklung der Drosselspule t angebrachter Unterteilungen vorgenommen werden, was aber den Nachteil hat, dass die Regelung nur stufenweise, in den der Grösse der Unterteilung entsprechenden Abschnitten erfolgen kann, ferner dass bei der Regelung die Schaltung des Gerätes geändert werden muss. Dieser Nachteil kann dadurch beseitigt werden, dass man die Regelung durch Nebenschlüsse der Drosselspule t vornimmt, zu welchem Zwecke entweder elektrische, oder magnetische Nebenschlüsse verwendet werden können.
Im Falle eines elektrischen Nebenschlusses wird ein stetig veränderlicher Ohmscher oder induktiver Widerstand mit den Klemmen der Drosselspule parallel geschaltet, welcher ein kleiner Schiebewiderstand von einfacher Konstruktion, oder eine ähnliche Vorrichtung wie das in der Starkstromtechnik gebräuchliche Potentiometer sein kann. Im Falle eines magnetischen Nebenschlusses bringt man im Eisenkern (z.
B. durch Verengung oder Unterbrechung des Querschnittes an einer Stelle) in den Blechen einen besonders gesättigten Teil hervor, den man dann mit Hilfe eines aus entsprechend geformten magnetischem Material verfertigten Konstruktionselementes magnetisch überbrückt. Das Brückenstück wird zu den Zwecken der Regelung verschiebbar ausgebildet und kann der die Verschiebung bewirkende Handgriff, Arm, Hebel (oder Schraube) zweckmässig derart geformt werden, dass er sich mit einem Zeiger vor einer Skala verschiebend, auf der Skala das Mass der Verschiebung und somit die mit ihm eindeutig bestimmte Grundspannung anzeigt. Die Einstellung kann ein für allemal bei der Eichung des Gerätes erfolgen, die Lösung kann aber auch eine derartige sein, dass das Einstellorgan zu jeder Zeit, z.
B. auch auf dem plombierten Gerät, auf leicht zugängliche Art nach Belieben verstellt, und die Grundspannung hiedureh zwischen gewissen Grenzen je nach Bedarf geändert werden kann.
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