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ALLGEMEINE ELEKTRICITÄTS-GESELLSCHAFT m BERLIN.
Motor-Elektrlzität8zähler.
Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Motor-Etektrixitätszähter, welcher an Stelle des bisher gebräuchlichen, aus mehreren Spannungsspulen und Kommutatorsegmenten zusammengesetzten Trommelankers nur eine Spannungsspute besitzt. Die Anwendung nur einer Spannungsspule bezweckt vor allen Dingen eine Vereinfachung des Ankers und eine Verringerung des Gewichtes desselben ;
durch die Vereinfachung des Ankers werden die Herstellungskosten verringert und die Reparatur erleichtert und durch die Verringerung des Gewichtes werden die Empfindlichkeit und die Dauerhaftigkeit des Zählers erhöht. Mit der Verminderung der Anzahl der Ankerspulen ist auch diejenige der Kommutatorsegmente auf zwei und eine entsprechende Verkleinerung des Kommutatordurchmessers verbunden, was eine Verringerung der Bürstenreibung zur Folge hat. Durch die Anwendung nur einer Spannungsspule und zweier Kommutatorsegmente wird aber das Stehenbleiben des Ankers in den bei jeder Stromwendung eintretenden Totpunktes bel geringer Belastung bedingt und es muss ein Mittel vorgesehen werden, welches dies verhindert.
Um nun den oben erwähnten Zweck möglichst vollkommen zu erreichen, ist dieses Mittel nach vorliegender Erfindung ausserordentlich einfach und leicht gemacht ; es besteht nämlich nur aus einem beliebig geformten weichen Eisenstückchen, welches an einem mit dem Anker umlaufenden Teil, z. 13. an der Bremsscheibe angebracht ist, und zwar derart, dass die Anziehungskraft, welche der Brcmsmagnct oder ein besonderer Magnet auf dasselbe ausübt, stets bestrebt ist, den Anker aus den Totpunktlagen zu bringen, welche derselbe in den Augenblicken des Kurzschliessen der Spannungsspule durch die Bürsten des Kommutators einnimmt.
Diese Anordnung ist nicht etwa als eine Hilfsantriebsvorrichtung ? u betrachten ; denn, während beim Umlauf des Ankers das Eisenstuckehen sich einmal dem Magneten nähert und dann wieder von demselben entfernt, ist die Anziehungskraft des Magneten stets gleichgerichtet, d. h. dieselbe wirkt einmal fördernd und einmal hindernd auf den Umlauf ein.
Bei einem Zähler der beschriebenen Art wirken nun während einer vollen Umdrehung des Ankers vier verschiedene Kräfte auf denselben ein, nämlich die elektromotorische Triebkraft, die lebendige Kraft, die magnetische Bremskraft und die magnetische Zugkraft. Die ersten beiden Kräfte sind den zu messenden Strömen proportional, die zweite ausserdem noch der Schwere und der jeweiligen Geschwindigkeit des Ankers ; die letzten beiden Kräfte sind dagegen von den Messgrössen unabhängig ; die vierte Kraft muss deshalb, und weil durch ihre Grösse die Empfindlichkeit des Zählers naturgemäss bedingt ist, im Verhältnis zu den ersten beiden Kräften sehr klein sein, während die dritte
Kraft nur zusammen mit der ersten wirken darf, und zwar aus folgenden Gründen :
Bei grösseren Belastungen wird die lebendige Kraft noch ausreichen. um den Anker durch den
Totwinkel hindurchzutreiben, so dass seine Geschwindigkeit auch im Totwinkel der Trieb- kraft, d. h. den zu messenden Strömen praktisch proportional ist ; bei abnehmender Be- lastung wird aber der Fall eintreten, dass die lebendige Kraft hiozu nicht mehr ausreicht, so dass beim Durchlaufen eines Teiles des Totwinkels die magnetische Zugkraft zu Hilfe genommen werden muss ; letztere darf jedoch, wie gesagt, nur klein bemessen werden, so dass die Geschwindigkeit im Totwinkel in diesem Falle verhältnismässig sehr gering ist.
Es wird demnach Zählerbelastungen geben, bei welchen der Anker zum Durchlaufen des kleinen
Totwinkels bedeutend mehr Zeit braucht als zum Durchlaufen des Ergänzungswinkels ; die
Geschwindigkeit des Durchlaufs durch letzteren ist proportional der Triebkraft, diese wirkt aber nur während einer verschwindend kurzen Zeit, so dass die Dauer einer Umdrehung, welche als Messeinheit dienen soll, sich mit der Zählerbelastung gar nicht oder doch nur wenig ändert. In der Proportionalitätskurve des Zählers wird somit eine Diskontinuität auftreten müssen, und zwar wegen des bei Zählern notwendig möglichst gering zu wählende
Gewichtes des Ankers und der damit verbundenen geringen Schwungmasse bei etwa 10 bis 15/Q der maximalen Belastung, so dass bei allen geringeren Belastungen erhebliche
Minusfehler sich ergeben.
Der heutige Stand der Zählerfabrikation setzt aber ein Mess- bereich der Zähler von mindestens 5 bis 1000/0 der maximalen Belastung voraus, so dass der Diskontinuitätspunkt der Proportionalitätskurve abwärts verschoben werden muss. Praktisch lässt sich dies nur dadurch ermöglichen, dass die während des Anwachsens der Triebkraft im Anker aufgespeicherte lebendige Kraft im geeigneten Augenblick zur Wirkung gebracht und nicht etwa gerade dann in Wärme umgesetzt wird, wie dies durch die magnetische
Bremsung geschieht ; das einfachste Mittel zu diesem Zwecke besteht darin, die Bremskraft
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im geeigneten Augenblick wirkungslos zu machen, und zwar durch entsprechende Unterbrechung der Bremsscheibe.
Die lebendige Kraft wird alsdann schon bei 8 bis 40/0 der maximalen Belastung den Anker ohne Zuhilfenahme der magnetischen Zugkraft durch den Totwinkel hindurchtreiben und letztere wird somit im eigentlichen Messbereich des Zählers keinen Einfluss ausüben, sondern nur den Anker daran hindern, innerhalb des Totwinkels zur Ruhe zu gelangen.
Bei einem solchen Zähler mit nur einer Spannungsspute muss natürlich die letztere sehr viele Windungen erhalten, so dass ihr Widerstand verhältnismässig gross ausfällt, ein verhältnismässig grosser Teil der Gesamtspannung von den Kommu- tatorbl1rsten kurzgeschlossen wird und daher Funken nicht zu vermeiden sind ; um nun diese Funken von dem eigentlichen Kommutator des Zählers fernzuhalten und an eine andere, ungefährlichere Stelle zu verlegen, wo dieselben ausserdem durch schnelles Abreissen unschädlich gemacht werden können, werden Hilfsbürsten angeordnet, welche die Hauptb Ursten im Augenblick des Umschaltens kurzschliessen.
Ein solcher Zähler ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 denselben im Aufriss, Fig. 2 denselben, aber ohne Umschaltvorrichtung, im Grundriss und Fig. 3 die Umschaltvorrichtung im Grundriss. Auf der oben und unten leicht drehbar gelagerten Achse a sitzen übereinander die ringförmige Spannungsspule b, die Bremsscheibe c, das weiche
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Unbeweglich sind die Hauptstromspule g, der Bremsmagnet dz die Kommutatorbürsten i und die Hilfsbürsten k. Im Hauptstromkreis liegt nur die Spule g, während im Spannungsstromkreis 1-2 ausser der Spule b, den beiden Segmenten des Kommutators e und den
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liegen und an den Punkten und 4 noch die Hilfsbursten k an denselben angeschlossen sind.
Die Windungsebene x der Spannungsspule b ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, um einen Winkel oc zur Mittellinie der Bremsscheibe c verschoben ; der Anker befindet sich in der Totpunktlage, wenn die Windungsebene x parallel zu der Windungsebene y der Hauptstromspule 9 liegt. Das weiche Eisenstückchen (Doppelhäkchen) d ist rechtwinklig zur Mittellinie der Bremsscheibe c angeordnet, also um einen Winkel von 900-1X zur Ebene : r verschoben ; infolgedessen zieht der Magnet h das Eisenstückchen d an, sobald der Anker die gezeichnete Lage überschreitet und bevor derselbe in die Totpunktlage kommt, so dass er die letztere ohne Verzögerung durchläuft.
Bei Eintritt des Ankers in die Totpunlrtlage tritt der eine der beiden symmetrischen, sektorförmigen Ausschnitte der Bremsscheibe c zwischen die Pole des Magneten/', so dass die Bremswirkung des letzteren fast gleich Null wird : hiedurch wird die Geschwindigkeit, mit welcher der Anker den Totwinkel (2 X [90- < x]) durchläuft, derart geregelt, dass der Zähler auch bei geringeren Belastungen noch richtig geht. Die Wirkung des Eisenstückchens d beginnt von neuem, wenn der Anker eine Drehung um 1 80t) vollendet, d. h. die gezeichnete Lage wieder überschreitet.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, befinden die freien Enden der Hi1fsbUrsten (Federn) J (sich innerhalb des von den Enden des Kurzschlussstückes f bei der Drehung des Ankers beschriebenen Kreises ; das Stück f ist rechtwinklig zu dor die beiden Segmente des Kommutators e voneinander trennenden Ebene auf der Achse a befestigt, während die Bürsten k senkrecht zur Ebene (y, Fig. 2) angeordnet sind, so dass sie die Hauptbürsten i während des Umschaltens am Kommutator e infolge der Berührung zwischen dem Stück f und den Hilfsbürsten k kurzgeschlossen halten.
Damit im Augenblick des Umschaltens ein merklicher Strom durch die Hauptbürsten i nicht fliessen kann, wird ausserdem noch der Hilfswiderstand m kurzgeschlossen ; durch eine möglichst radiale Stellung der Bürsten A ; zur Achse a, bezw. zum Knrzschtussstückf wird ein schnelles Abreissen des letzteren von diesen Bürsten bedingt.