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ElektHittätetähler für Wechaetatröme.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Elektrizitätszl1hler für Wechselstrom, Er gehört zur Klasse der Induktionszählor, bei denen die Drehung eines scheiben-odnr zylindorförmigon Ankers durch Induktionsströme bewirkt wird, welche durch zwei in ihrer Phase verschobene Felder hervorgebracht werden, von denen das eine der Potentialdifferenz, das andere dem Strom proportional ist. Bekanntlich muss man, um einen Zähler zu erhalten, welcher die verbrauchten Watt bei induktionsfreier und induktiver Belastung genau anzeigt, das NebenschJussfeld um eine Viertelperiode gegenüber dem durch den Hauptstrom erzeugten Felde verschieben, nämlich wenn Strom und Spannung in Phase sind.
Beim vorliegenden Zähler ist eine neue Anordnung getroffen, welche gestattet, dass dies Erfordernis mit Leichtigkeit hergestellt werden kann. Die Anordnung besteht darin, dass ein im Nebenschluss liegender Elektromagnet, der an und für sich und ohne Einschaltung einer Drosselspule hohe Selbstinduktion besitzt, in Verbindung mit einem Differentiatelektromagnet verwendet wird, welcher einerseits im positiven Sinne durch eine Stromkomponente erregt wird, die gleiche Phase mit dem Hauptstrom oder im gegenüber Voreilung hat, und anderseits im negativen Sinne durch eine Stromkomponente, welche dem Hauptstrom gegenüber nacheilt.
Die relativen Phasenverschiebungen der beiden Komponenten des Hauptstromos und ihre absoluten Werte werden derart gewählt und geregelt, dass das resultierende Feld dem Spannungsfelde gegenüber um eine Viertel periode abweicht, wenn die Volt und Ampere gleiche Phase haben. Praktisch verfährt man dabei derart, dass man zwei Wicklungen vereint, von denen die eine entweder vom Gesamtstrom oder einem Teil desselben durchflossen wird und dazu dient, einen wenig Selbstinduktion besitzenden Elektromagnet in positivem Sinne (mit Bezug auf die Drehung des Ankers) zu erregen, während die andere von einer Abzweigung des Hauptstromes durchflossen wird und einen Elektromagnet mit hoher Selbstinduktion erregt, welcher dem ersten entgegenwirkt ; das Ganze bildet dann das Feld des oben erwähnten Differentialelektromagnetes.
Selbstverständlich kann man, statt ein Differentialfeld herzustellen, auch differentiell mit dem Spannungsfolde, zwei
Elektromagnete vereinen, die durch die Komponenten des Hauptstromes erregt und in ihrer Stärke und Phase, wie im ersten Falle, geregelt werden.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Zählers dargestellt, welche das oben gekennzeichnete Prinzip näher veranschaulichen soll. Die Fig. 1 und 1 a der Zeichnung stellen die Anordnung der Stromkreise dar, durch welche die oben erwähnten beiden
Stronkomponenten erhalten werden. Fig. 1 zeigt den allgemeinen Fall, dass eine Wicklung vom gesamten Hauptstrome durchflossen wird, Fig. 1 a einen speziellen Fall, dass die beiden
Wicklungen parallel geschaltet sind. Fig. 2 zeigt die Stromläufe bei einem Zähler, der nach dem Prinzip der Fig. 1 a gebaut ist. Fig. 3 zeigt das Diagramm der Felder, welche für denselben Fall auf den beweglichen Anker einwirken. Fig. 4 ist eine Vorderansicht.
Fig. 5 ist eine Seitenansicht und Fig. 6 gibt eine besondere Darstellung der Spulen und der
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an die Stelle des Widerstandes r treten lassen und die entgegengesetzte Windung cl parallel dazu ableiten kann. Dies zeigt Fig. 1 a.
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Wortes. a ist die Spannungsspule aus dünnem Draht, deren Kern aus unterteiltem Eisen besteht. Sie induziert im beweglichen Anker 2 zusammen mit dem Difforontialelektromaguet Foucaultströme. Der letztere besitzt eine Spule b aus dickem Draht auf dem Eisenkern 3 und eine in entgegengesetztem Sinne verlaufende Wicklung c, die auf einer Verlängerung 1 des Kernes 3 aufgewickelt ist.
Der Kern 3 ist mit Ansätzen 6, 6 versehen, so dass der Strom. f2 gegenüber J1 in der Phase beträchtlich verschoben wird. Die magnetisierende Wirkung von 12 auf den gemeinsamen Kern 3, 4 ist schwach im Vergleich zu derjenigen
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wird durch ein Widerstand 7, 7 vorgenommen, der in dem Stromkreis J, eingeschaltet ist und durch Verschiebung einer Brücke 8 geregelt werden kann. Die Scheibe 2 ist der bremsenden Einwirkung des Magnets 9 unterworfen, so dass ihre Geschwindigkeit der Wattzahl stets proportional ist.
In den Fig. 4, 5 und 6 ist die Anordnung der Elektromagnete in etwas anderer
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die beiden Pole des im Nebenschluss liegenden Elektromagnots nahe an die Scheibe zusammengeführt, die in verschiedenem Sinne verlaufenden Kraftlinien Fe, Fie werden auf der Scheibe 2 durch den Kern 4 konzentriert. Der Eisenkern J ist in besonderer Weise gestaltet. Seine unteren Teile 10, 10 sind eingebogen und so einander genähert, dass ein kleiner Zwischenraum 11 zwischen ihnen bleibt.
Diese Anordnung'bezweckt einmal, die Selbstinduktion der Spulen a, a im Nebenschlusse sehr zu vermehren, indem sie in dem
Kerne einen starken Kraftfluss induziert und doch die von den Spannungselektromagneten auf der Scheibe erzeugte Bremsung klcinbilt (der grösste Teil Fe'des Kraftflusses, welcher den Kern a, a durchfliesst, geht direkt durch den Luftzwischenraum 11 von einem zum anderen Pol über, ohne in die Scheibe einzutreten) ; zweitens erlaubt sie die Hauptstrom- wicklung b direkt auf den Pol des Spannungselektromagneten anzubringen, ohne dass er zu gross wird, wodurch die Kräfte nahe am Umfange der Scheibe, also an der Stelle dos Maximumeffektes angreifen.
Die zweite Differentialspule c ist auf dem Verbindungsstück zwischen den Schenkeln 4,4 des unter dem Anker 2 liegenden Elektromagnete angeordnet ; die Ansätze 13, 13 bewirken, dass die Zeitkonstante der Spule c einen bedeutend grösseren
Wert hat, als die der Spule b, wie oben schon auseinandergesetzt wurde.
Die verschiedenen Elektromagnete sind ebenso wie der Bremsmagnet 9 und die Lager des Ankers auf einer Platte 14 befestigt, so dass die ganze Anordnung ein starres Ganzes bildet, welches durch Bolzen an der Grundplatte 15 des Zählers befestigt wird. Wie er- wähnt, wird die Zeitkonstante durch die Widerstände 7,7 und die Brücke 8 geregelt.
Ausserdem ist das Verbindungsstück 4 gegenüber 10 fein zu verschiebeo, wozu Löcher 16, 16 mit grösserem Diameter als der der Schrauben dienen.
Indem man den Zwischenraum
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doppelten Vorteil ; erstens erhält man durch die Unsymmetrie des Nebenschlnssfeldes ein leichtes, das Angehen beförderndes Kräftepaar, welches nötig ist, um die Reibung zu überwinden und zweitens erhält man durch dieselbe Unsymmetrie des Hauptstromfeldes ein dem Quadrat der Stromstärke proportionales Hilfsdrebmoment, welches den Vorteil hat,
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dem Quadrate des Hauptstromfeldes proportionalen Bremsung. PATENT-ANSPRÜCHE :
1.
Elektrizitätszähler für Wechselströme, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Spannungselektromagnoten zwei Elektromagnete entgegengesetzt zusammenwirken, von denen der eine durch den gesamten Hauptstrom oder durch einen Teil desselben erregt wird und schwache Selbstinduktion besitzt, während der andere durch eine Komponente des Hauptstromes erregt wird und hohe Selbstinduktion besitzt, wodurch das aus diesen beiden Feldkomponenten resultierende Uauptstromfeld um 900 gegen das Spannungsfeld verschoben wird, wenn Strom und Spannung in Phase sind.
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Electricity meter for alternate currents.
The subject of the present invention is an electricity meter for alternating current, It belongs to the class of induction counters, in which the rotation of a disk-shaped or cylindrical armature is caused by induction currents, which are produced by two fields shifted in their phase, one of which is the potential difference, the other is proportional to the current. As is well known, in order to obtain a counter that shows the exact watts consumed with non-inductive and inductive loads, one has to shift the secondary field by a quarter of a period compared to the field generated by the main current, namely when the current and voltage are in phase.
In the present meter, a new arrangement has been made which allows this requirement to be made with ease. The arrangement is that a shunted electromagnet, which in and of itself and without the activation of a choke coil has high self-induction, is used in connection with a differential electromagnet, which is excited on the one hand in the positive sense by a current component, the same phase with the Main stream or has lead in relation to it, and on the other hand in the negative sense by a current component which lags behind the main stream.
The relative phase shifts of the two components of the main current and their absolute values are selected and controlled in such a way that the resulting field deviates from the voltage field by a quarter of a period if the volts and amps have the same phase. In practice, one proceeds in such a way that one combines two windings, one of which is traversed either by the total current or a part of it and serves to excite an electromagnet with little self-induction in a positive sense (with reference to the rotation of the armature) while the other is traversed by a branch of the main current and energizes an electromagnet with high self-induction, which counteracts the first; the whole then forms the field of the differential electromagnet mentioned above.
Of course, instead of creating a differential field, you can also use the voltage sequence differentially to create two
Unite electromagnets that are excited by the components of the main current and regulated in their strength and phase, as in the first case.
In the drawing, an embodiment of the counter is shown, which is intended to illustrate the principle identified above in more detail. 1 and 1a of the drawing illustrate the arrangement of the circuits through which the above-mentioned two
Stron components are obtained. FIG. 1 shows the general case in which the entire main current flows through one winding, FIG. 1 a shows a special case in which the two
Windings are connected in parallel. FIG. 2 shows the current flows in a counter which is built according to the principle of FIG. 1 a. Fig. 3 shows the diagram of the fields which act on the movable armature in the same case. Fig. 4 is a front view.
Fig. 5 is a side view and Fig. 6 is a particular illustration of the coils and the
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can take the place of the resistor r and derive the opposite turn cl parallel to it. This is shown in FIG. 1 a.
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Word. a is the tension coil made of thin wire, the core of which is made of divided iron. It induces Foucault currents in the movable armature 2 together with the difforontialelectromaguet. The latter has a coil b of thick wire on the iron core 3 and a winding c running in the opposite direction, which is wound on an extension 1 of the core 3.
The core 3 is provided with lugs 6, 6 so that the current. f2 is shifted considerably in phase with respect to J1. The magnetizing effect of 12 on the common core 3, 4 is weak compared to that
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is made by a resistor 7, 7, which is switched on in the circuit J and can be controlled by moving a bridge 8. The disc 2 is subjected to the braking action of the magnet 9, so that its speed is always proportional to the wattage.
4, 5 and 6, the arrangement of the electromagnets is somewhat different
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the two poles of the shunted electromagnet are brought together close to the disk, the lines of force Fe, Fie, which run in different directions, are concentrated on disk 2 by core 4. The iron core J is designed in a special way. Its lower parts 10, 10 are bent and so approached that a small space 11 remains between them.
The purpose of this arrangement is to increase the self-induction of the coils a, a in the shunt very much by
Cores induces a strong flow of force and yet the braking produced by the voltage electromagnets on the disc is klcinbilt (most of the force flow which flows through the core a, a passes directly through the air gap 11 from one to the other pole, without into the Disk to enter); secondly, it allows the main current winding b to be attached directly to the pole of the voltage electromagnet without it becoming too large, whereby the forces act close to the circumference of the disk, i.e. at the point of the maximum effect.
The second differential coil c is arranged on the connecting piece between the legs 4,4 of the electromagnet located under the armature 2; the approaches 13, 13 have the effect that the time constant of the coil c is significantly greater
Has value than that of coil b, as has already been explained above.
The various electromagnets, like the brake magnet 9 and the armature bearings, are fastened on a plate 14 so that the entire arrangement forms a rigid whole which is fastened to the base plate 15 of the meter by bolts. As mentioned, the time constant is controlled by the resistors 7, 7 and the bridge 8.
In addition, the connecting piece 4 can be finely displaced with respect to 10, for which purpose holes 16, 16 with a larger diameter than the screws are used.
By getting the space in between
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double advantage; Firstly, through the asymmetry of the secondary field, one obtains a light couple of forces that promote the attack, which is necessary to overcome the friction and, secondly, through the same asymmetry of the main current field, one obtains an auxiliary torque proportional to the square of the current strength, which has the advantage of
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Braking proportional to the square of the main current field. PATENT CLAIMS:
1.
Electricity meter for alternating currents, characterized in that two electromagnets interact in opposite directions with the voltage electromagnet, one of which is excited by the entire main current or by part of it and has weak self-induction, while the other is excited by a component of the main current and has high self-induction , whereby the main current field resulting from these two field components is shifted by 900 against the voltage field when current and voltage are in phase.