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Elektrizitätszähler für GleIchstrom mit permanentem Magneten und einem in dessen Felde angeordneten Anker.
Zur Messung des Verbrauches elektrischer Energie werden zur Zeit sehr häufig Apparate benutzt, welche aus einem permanenten Magneten und einem in dem Magnetfelde umlaufenden Anker bestehen. Dieser wird meist parallel zu einem Widerstande, durch welchen der Verbrauchs-
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Man hat nun verschiedentlich vererbt, einen nach obigem Prinzip hergestellten Zähler derart zu vervollkommen, dass die Umdrehungszahl des Ankers dem Produkt aus der Stärke des Verbruuchsstromes und der zwischen den Verbrauchsleitungen herrschenden Spannung proportional ist, damit der Zähler Wattstunden registriert.
Auch sind schon Versuche angestellt worden, solche Zähler nach einem besonderen Verfahren, bei welchem die Elektrizitätsmessung in zwei getrennt registrierbare Teile zerlegt werden sollte, für geringe Schwankungen der Gebrauchsspannung spannungseinpfindlich zu machen.
Es ist aber bis jetzt kein derartiger Apparat bekannt geworden, welcher den Anforderungen der Praxis entsprochen hätte.
Durch nachstehend beschriebene Einrichtung lässt sich jeder nach dem ersten Prinzip hergestellte Amperestundenzähler in einfachster Weise zu einem vollkommenen Wattstundenzähler umwandeln, ohne dass der Aufbau des Zählers irgendwie geändert werden müsste.
Das Drehmoment, welches an dem Anker des sogenannten Amperestundenzählers wirksam ist, entsteht bekanntlich durch das konstante Kraftfeld des permanenten Magneten und durch das mit dem Verbranchsstrome sich ändernde Kraftfeld des Ankers. Um in jedem Falle das maximale Drehmoment zu erreichen, muss die Richtung der Kraftlinien des einen Feldes senkrecht zu derjenigen der Linien des anderen Feldes sein, dagegen entsteht kein Drehmoment, wenn die Linien beider Felder in gleicher Richtung verlaufen.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass durch die zwischen den Verbrauchsleitungen bestehende Spannung die Richtung der Kraftlinien des Anker-Feldes zu der Richtung der Linien des anderen Feldes so geändert wird, dass bei maximaler Spannung auch das Drehmoment ein Maximum erreicht und andererseits, wenn die Spannung gleich Null :'t, auch das Drehmoment des Ankers gleich Null wird.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel zur Erreichung des vorstehenden Zweckes.
M ist ein permanenter Magnet, in dessen Felde der Anker A rotiert : K ist der mit der Wicklung des Ankers in Verbindung stehende Stromwender, dessen einzehie Lamellen in einer bestimmten Schraubenlinie verlai ! Ien, welche so viel Steigung erhalten kann, dass je nach der Wicklung z. B. das obere Ende einer Lamelle um 900 gegen das untere Ende verdreht ist. B sind die Bürsten, welche in der Ruhelage auf dem unteren Ende der Stromwenderstege aufliegen.
Wie aus den Figuren zu ersehen ist, sind die Bürsten nicht fest, sondern beweglich angeordnet, und zwar bilden sie die Verlängerung der einen Seite des aus isolierendem Materiale hergestellten zweiarlnigell Helels H, welcher seinen Drehpunkt in den Spitzenlagern D D hat. Die andere Seite des Hebeln//trägt eine Spule S, in welche das Polhorn P hineinragt. Der Hebel wird durch die Feder F, welche an einer Seite mit dem Pol der Leitung und an der anderen Seite mit der Wicklung der Spule S in Verbinduug steht, im stromlosen Zustande des Zählers in einer Anfangslage erhalten, so dass die Spule S gerade über der Spitze des Polhornes P steht. Der Querschnitt desselben nimmt nach unten etwas zu, wodurch die Spule S bei Stromdurchgang unter Spannung
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als vordem erfolgt.
Die Richtung der Kraftlinien des Ankers und der des Magneten ist nun senkrecht zu einander, und das Drehmoment des Ankers erreicht das Maximum. Solange durch den Widerstand W kein Strom fliesst, kann der Anker trotz der günstigen Lage der Magnetfelder nicht umlaufen, denn das Kraftfeld des Ankers ist gleich Null, wenn der Widerstand W stromlos ist. Erst wenn Stromverbrauch durch Lampen usw. eintritt, entsteht das Ankerkraftfeld und der Anker beginnt sich zu drehen mit einer Geschwindigkeit, welche abhängig ist von dem Verbrauchsstrome und der jeweiligen Stellung der Bürsten B auf dem Stromwender bezw. von der Richtung der Kraftlinien beider Magnetfelder zu einander.
Ändert sich im Betriebe die Spannung, während der Verbrauchsstrom konstant bleibt, so stellt die Spule S die Bürsten sofort derart auf dem Stromwender ein, dass die Geschwindigkeit des Ankers stets genau proportional dem Produkt aus Spannung und Stromstärke = Watt ist.
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grössere oder geringere Steigung der schraubenförmigen'roM Wenderstege eine genaue Einstellung in der Lage, welche der normalen Spannung entspricht, zu erzielen. Die Form der Strom- wenderstegf braucht nur einmal entweder durch Rechnung oder durch Versuche ermittelt zu werden und ist dann für alle Zählergrössell festgelegt. Die Regelung kann bequem durch Verstellen des Polhornes P oder der Spule erfolgen.
Ebenso kann die Feder F zur Einstellung auf einebestimmte Spannung gebraucht werden.
Die Bürsten mit dem Hebel H und der Spule S lassen sich-sehr gering im Gewicht herstellen ; infolgedessen ist auch die Reibung in den Spitzenlagern sehr klein, und die Vorrichtung spricht schon auf Änderungen der Spannung an, die weniger als 1 Prozent betragen. Durch entsprechende Abmessung der Stromwenderstege und durch geeignete Ausführung der beweglichen Spule S lässt sich das Spannungsmessbereich des Zählers von Null bis zum Maximum und darüber hinaus vollständig proportional gestalten.
Anstatt den Anker A parallel zu dem Widerstande zu schalten, wie Fig. 3 schematisch zeigt, kann man mit Vorteil auch die Spule S an den Widerstand W legen, wie aus Fig. 4 zu ersehen ist. In diesem Falle fliesst durch den Anker dauernd ein von der Netzspannung abhängiger
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nommen wird. Die gegenseitige Wirkung des vom Anker erzeugten Kraftfeldes und des Kraftfeldes vom permanenten Magneten aufeinander ist dieselbe als nach Schaltung Fig. 3. Ein Unterschied besteht nur insofern, als auch das vom Anker erzeugte Feld bei normaler Spannung in den Verbrauchsleitungen immer in maximaler Stärke vorhanden ist ; jedoch verlaufen die Kraft-
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findet. Erst wenn dieser Fall eintritt, wird das Aukerfeld durch die Spule S entsprechend gedreht. so dass der Anker umzulaufen heginnt.
Ausser der in Fig. 1 und 2 angegebenen Einrichtung sind noch andere Möglichkeiten vor-
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Stromwender auf der Achse drehbar und mit der Ankerwicklung beweglich verbunden anordnen ; eine von der Spannung erregte Spule kann hierbei die Verschiebung des Stromwenders, welcher parallel zur Achse laufende Schlitze besitzt, lewirken, indem dieselbe eine mit dem Stromwender verbundene Bremsscheibe zurückzuhalten sucht, so dass sich die Umschaltlage ändert.
Auch
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PATENTANSPRÜCHE : ]. Elektrizitätszähler für Gleichstrom mit permanentem Magneten und einem in dessen Felde angeordneten Anker, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Ankerfeldes durch eine von dem Verbrauchsstrome, einem Teile desselben oder einem von den Verbrauchsleitungen abgezweigten Nebenschlussstromc durchssossene Spule derart verändert wird, dass die Umdrehungen des Ankers dem Produkt aus Spannung und Stärke des Verbrauchsstrumes direkt proportional werden.