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Elektrisches M e ss i n s t r u m e n t.
Die Erfindung, die sich im allgemeinen auf Verbesserungen bei elektrischen Messapparaten bezieht. ist m der nachstehenden Beschreibung und in der Zeichnung als besonders anwendbar und vorteil haft in Verbindung mit Leistungsfaktor- oder Phasenverschiebungswinkel-Messinstrumenten dargestellt.
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Fig. 1 Ist die Darstellung eines Längsschnittes durch ein Leistungsfaktor-Messinstrument mit der neuen Anordnung, die in der Hauptsache auf der linken Seite veranschaulicht ist.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht der arbeitenden Teile des mit der Neuerung versehenen
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der Voraussetzung, dass das Gehäuse und andere Teile entfernt sind, dargestellt.
Fig. 3 ist ein Querschnitt durch Fig. 2 von oben nach unten gesehen.
Fig. 4 ist ein Grundriss in vergrössertem Massstabe und zeigt die Darstellung m Fig. 5 von
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der Stromzuführungsleitungen der beweghehen Spule.
Fit !. 6 zeigt in grösserem Massstabe den oberen Teil der Zeigerachse und veranschaulicht un Schnitt im einzelnen die Art der Vereinigung der Stromzuführungen mit den Verbindungs-
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Fig. 7 Mt eine perspektivische Ansicht einer der vom oberen Ende der Zeigerachse zu der beweglichen Spule laufenden Verbundungsklemmen, wobei auch die Vorkehrung dargestellt ist. die dazu dient, die leitende Verbindung der Spiralleitungen mit der Spule herzustellen.
Fig. 8 ist eine vergrösserte Seitenansicht und zum Teil ein Schnitt der beiden beweglichen Spulen und veranschaulicht die Befestigung dieser Spulen an der Zeigerachse.
Fig. Ü zeigt in grösserem Malassstabe teils im Schnitt, teils in Seitenansicht. das untere Ende
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Unter Bezugnahme auf die Darstellungen in Fig. l bis 1 der Zeichnung ist im nachstehenden die Konstruktion der Vorrichtung ausführlich beschrieben. C veranschaulicht das Gehäuse eines elektrischen Messinstrumentes und A seine Grundplatte, wobei die wesentlichen Teile der Erfindung in entsprechender Verbindung hauptsächlich auf der linken Seite in dem Gehäuse dargestellt sind. R veranschaulicht den gewöhnlichen Plattenwiderstand und Rl und R2 sind die üblichen veränderbaren Widerstände, die mit ersterem und mit den Spulen des Instrumentes in der gewöhnlichen Weise verbunden werden können.
D bezeichnet die unter dem Zeiger I befindliche Skalenscheibe. 1 ist eine mit einer Dämpfungskapsel vereinigte Trageplatte, die aus einem einzigen Stück aus Metall besteht und unter Isolation von der Grundplatte A an dieser mittels Bolzen 2 befestigt ist, die durch Lappen hindurchgehen. 3 sind die festen Spulen, von denen das Induktionsfeld gebildet wird, und 4 sind die Ständer, die an ihrem unteren Ende mit der Trageplatte ver- einigt sind. während die Spulen zwischen diesen Ständern in ihrer genauen Stellung durch ein paar Metallstangen 5 und Bolzen 6 sicher festgehalten werden.
Die erwähnten Ständer sind an ihren inneren Kanten mit gekrümmten Führungsleisten versehen, über die die Spulen geschoben werden, bevor die Befestigungsstangen in der entsprechenden Stellung gesichert werden. 7 und 8 stellen die beweglichen Spulen und 9 die durch sie hindurch sich erstreckende Zeigerachse dar, an der der Zeiger I und die Dämpferftügel in der Dämpfungskapsel befestigt sind.
10 ist eine durch einen Stift 11 am oberen Ende der Zeigerachse befestigte Hülse (Fig. 5).
Diese Hülse ist mit einer Schulter als Widerlager des Zeigers I versehen und hat an ihrem oberen Ende ein Schraubengewinde zur Befestigung einer Sicherungsmutter zum Andrücken des Zeigers auf der Hülse. 12 sind dünne Metallplatten, die an den Spulen 7 und 8 an ihrem oberen und unteren Ende durch Zement und an der Zeigerachse 9 durch Stifte befestigt werden können, die durch Augen in den Platten und Bohrungen der Achse hindurch ragen. 13 sind drei Leitungsktemmen zur Überleitung des zugeführten Stromes in. die Windungen der Spulen 7 und 8 durch ihre abwärtsgerichteten Verlängerungen 14, 15 sind gabelförmigen Enden zur Sicherung der inneren Enden der SpiraHeitungen an den Klemmen. wie weiter unten beschrieben ist.
16 ist der obere Drehzapfen, der durch Reibung im oberen Ende der Zeigerachse festgehalten wird (Fig. 6). während der untere Drehzapfen in genau derselben Weise angebracht ist und beide in Steinen gelagert sind, von denen der eine in der Dämpfungskapsel 1 des Instrumentes und der andere in einem Steinlager J in der Mitte der Brücke B befestigt ist (Fig. 1, 2 und 5). 17 bezeichnet Schrauben zur Sicherung der Brücke mit ihren beiden gegenüberliegenden Enden auf den oberen Enden der Ständer 4. 18, 19. 20 und 21 bezeichnen Isolierhülsen zur Isolation der leitenden Teile und der auf den oberen Enden der Ständer hefestiv ;
ten Brücke B. 22 sind Leitungsstücke zur Oberleitung des Stromes von den Zufühmngsdrähten in die bewegliche Spule. 23 und 24 sind rohrförmige Isolierstücke. die auf dem oberen Ende der Zeigerachse angeordnet sind (Fig. 6) und zur Isolierung der Leitungsklemmen 13 voneinander und von der Achse dienen, wie weiter unten ausführlicher beschrieben werden wird. 2. 5 sind spiralförmig angeordnete Leitungsstreifen.
zweckmässig aus hartgezogenem Silber oder Kupfer oder irgend einer gut leitenden Legleruug Sie sind an ihren inneren Enden durch die gabelförmigen Enden 15 der Klemmen13 befestigt und an ihren äusseren Enden mit den inneren Enden der festen, von den Ständern 4 getragenen Leitungsstücke 22 verbunden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 ist zu bemerken, dass die unteren erweiterten Enden der Isolierhülsen 18 in ihren Umfangsflächen mit Schlitzen versehen sind, deren Zweck darin besteht, die Leitungsstreifen 22 in bestimmten Winkeln zueinander zu sichern, wenn die Teile vereinigt sind. so dass die inncren Enden derselben, wie bei Vergleichung der Fig. 4 deutlich erkannt werden kann, in genauen Abständen voneinander das obere Ende der Zeigerachac 9 umgaben. damit die äusseren Enden der spiralförmigen Leitungen 25 in der dargestellten Art an sie herangeführt und mit ihnen vereinigt werden können.
Die unteren Flächen der Hülsen 18 sind mit Schlitzen versehen, die sich gegen die Seiten der oberen Enden der Ständer 4 stützen können. so dass sie die Winkelstellung der Leitungsstücke in bestimmte)'Weise und in solcher Beziehung festlegen können, dass sie auf die äusseren Enden der spiralförmigen Leitungen treffen. Durch
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förmigen Durchbrechung in ihrem wagerechten Teil versehen (Fig. 7). Diese Durchbrechungen in den Verbindungsklemmen sind sehr wenig grösser als der engere zylindrische Teil der Isolerhülse 23. Der untere Teil der Isolierhülse 23 von grösserem Durchmesser bildet eine Schulter, auf der der ringförmige Teil der unteren Verbindungsklemme 13 ruht.
Auf dieser Klemme ist eine der Isolierhülsen 24 gelagert, deren untere Fläche auf der oberen Fläche des ringförmigen Teiles der erwähnten unteren Klemme anliegt. Die zweite der Verbindungsklemmen 13 wird alsdann auf die Tsolierhülse 23 gestreift, worauf eine zweite Isolierhülse 24 auf sie aufgesetzt wird. Schliesslich wird die verbleibende Verbindungsklemme 13 in derselben Weise auf die Isolierhülse 23 geschoben und oberhalb dieser Klemme wird auf die Isolierhülse 23 eine weitere Isolierhülse 24 gestreift, idle zweckmässig etwas kürzer ist als die anderen beiden ähnlichen Hülsen.
Die drei Klemmen 13, die Isolierhülsen 24 und die Isolierhülse 2. 3 werden nach dem Zusammensetzen sämtlich mittels eines Zements zusammengeklebt, so dass sie ein einheitliches Stück bilden. und die ganze Verbindung wird alsdann an der Achse 9 durch eine Mutter N festgeklemmt. Der
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verbunden, so dass, wenn die Spulen 3 in eine der Hauptleitungen eingeschaltet und die beweglichen Spulen im Nebenschluss damit durch die Klemmschrauben M bzw. M1. M2. M3 in der Weise eingeschaltet sind, wie in den schematischen Darstellungen in Fig. 16, 17 und ! 8 veranschaulicht ist. das Instrument gebrauchsfertig ist.
Diese besondere konstruktive Anordnung der Leitungsstücke. die in ihrer in bestimmter Winkelbeziehung zu den Instrumentständern festgelegten Stellung gesichert sind, und der von der Zeigerachse getragenen leitungsklemmen. die in ähnlicher Weise gesichert und in gleicher Winkelbeziehung derart festgelegt sind. dass sämtliche Teile rasch zusammengesetzt und auseinandergenommen werden können. und dass. wenn sie einmal zusammengesetzt sind, sie in keiner Weise ihre Stellung verändern können, bildet eines der wesentlichen Kennzeichen der Erfindung.
Die neue Gestalt der Spule. die ebenfalls eines der besonderen Kennzeichen der Erfindung
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semer unteren ebenen Fläche mit einem Führungsstift p versehen ist, dessen Aufgabe weiter unten beschrieben wird. In der Mitte der Fig. 15 sind weitere lösbare Teile f dargestellt, deren äussere Flächen ebenfalls zylindrisch sind und die Fortsetzung der gleichen Zylinderflächen der Teile d bilden, so dass die äusseren Flächen der Teile d. f und g nach ihrer Vereinigung die Grund- flächen von zwei rechtwinkeligen Nuten von zylindrischer Form bilden, die einander unter rechtem Winkel durchschneiden.
Alle die verschiedenen Teile der vorstehend beschriebenen Wickelvorrichtun sind auf der einen Fläche mit Sicherungsstiften versehen. die in entsprechende Bohrungen in den gegen-
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wähnten Sektoren eingreifen, und dass sämtliche Teile durch die Schrauben A zusammengehalten werden, so dass zwei gekrümmte Nuten entstehen, die zwischen den im Winkel angeordneten Flächen der Teile b und ausserhalb der zylindrischen Flächen der Teile fund 9 sich befinden, während die beiden Führungsstifte p in den senkrechten Achsen dieser zylindrischen Teile liegen.
Infolgedessen stellen die erwähnten Nuten vertiefte Führungen zum Wickeln zweier Spulen auf dieser Vorrichtung in solcher Weise dar, dass, wenn die Spulen fertig sind, sie in allen ihren Teilen vollständig symmetrisch sind und an jenen Punkten, wo sie miteinander verflochten sind, wie bei der Beschreibung der Herstellung der Spule auseinandergesetzt werden wird, mit achsialen Öffnungen zum Einsetzen und Sichern der Zeigerachse an den Spulen versehen sind. e sind Drahtklemmschrauben, die an den gegenüberliegenden Enden der vier Eckblöcke a angebracht sind, und k bezeichnen Druckschrauben zur Sicherung der Drähte, die in den betreffenden Nuten der Vorrichtung aufgewickelt werden sollen. Eine dieser Spulen läuft immer mit der Vorrichtung um, wenn die andere den Draht für die zu wickelnde Spule liefert.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 9, 10 und 11 soll die Art der Herstellung der neuen Gestalt der Spule beschrieben werden. In Fig. 10 ist ein Futter c dargestellt, das in der üblichen Weise auf einer von Hand oder durch Kraftantrieb in Drehung zu versetzenden Welle 8 befestigt werden kann. Dieses Futter ist an zwei Stellen, die um 900 gegeneinander versetzt liegen. wie in der Zeichnung ersichtlich, zu dem Zwecke ausgeschnitten. dem bedienenden Arbeiter die Möglichkeit zu geben, die Vorrichtung in der richtigen Stellung im Futter mit Hilfe einer Druckschraube s zu sichern.
Bei der Herstellung der Spule befestigt der Arbeiter ein Ende der Spulen von isoliertem Draht unter der Klemmschraube e auf der linken Seite in Fig. 10, und nachdem die
Spule w gelöst und auf irgend einem Träger gegenüber der Nut gelagert worden ist, wird die Welle 8 in Drehung versetzt, so dass sie die Wickelvorrichtung und die andere an dieser befestigte
Spule in Richtung von dem Arbeiter wegdreht. Die Drehung wird so langsam ausgeführt. dass der Arbeiter imstande ist, den Draht in einer einzigen Lage genau aufzuwickeln, die in der Nut von links nach rechts verläuft, bis diese Lage deren mittleren Teil erreicht, wo der Stift eine Vorkehrung bildet, mit Hilfe deren ein Schlitz oder eine Öffnung in jeder Lage gelassen werden kann, wenn die Wicklung fortschreitet,
und es ist ersichtlich, dass jede Windung nach Erreichung des mittleren Teiles der Nut auf der rechten Seite des erwähnten Stiftes zu liegen kommt.
Schliesslich befestigt der Arbeiter den Draht unmittelbar unter der entsprechenden Klemm- schraube e und befestigt die Spule m. von der der Draht abgewickelt worden ist, wieder in der in Fig. 10 dargestellten Lage, wobei die Bildung einer Schleife vermieden wird und die Teile sicher befestigt werden. Das Futter wird dann geöffnet, indem die Druckschraube s gelockert wird und die Spulenwickelvorrichtung wird alsdann um einpn Winkel von 9 (P von links nach rechts gedreht und alsdann in dieser Lage wieder gesichert.
Nachdem die andere Spule w von der
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sorgfältig von links nach rechts wie vorher wickelt, bis die zweite Lage fertiggestellt ist. worauf der Draht unter der entsprechenden Klemmschraube, wie dies vorher geschehen, eingeklemmt und die Spule wieder in ihrer vorherigen Stellung befestigt wird. Die Wicklung wird alsdann fortgesetzt, diesmal jedoch von rechts nach links. Es ist ferner zu bemerken, dass ein Zement zwischen jeder der aufeinanderfolgenden Lagen der Windungen aufgetragen wird, wenn die Spulen gewickelt werden oder auch, nachdem die Spulen fertiggewickelt sind, eine Durchtränkung durch Eintauchen vorgenommen wird, wenn dies vorgezogen wird.
Diese abwechselnden Lagen werden auf diese Weise in gegenseitiger Vernichtung in der in Fig. 9 dargestellten Art gewickelt und miteinander verbunden. so dass jeder Teil 6mer jeden der beiden Spulen nach der Fertigstellung vollständig symmetrisch in bezug auf jeden gleichen Teil der anderen Spule ist. Nachdem die Verbundspule in dieser Weise fertiggestellt ist, werden dip Klemmschrauben gelöst und die Enden der Leitungsdrähte vorübergehend miteinander vereinigt. worauf die Schrauben h, die die Wickelvorrichtung zusammenhalten, herausgeschraubt,
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einandei geschoben werden, was wegen des zwischen ihnen vorhandenen Raumes möglich ist. worauf sie seitwärts aus den Spulen herausgezogen werden können.
Alsdann können auch die Teile f/abwärts bzw. aufwärts gegeneinanderbewegt und aus den Spulen entfernt werden, nachdem
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diese werden durch Vermittlung von Platten 12 an der Spindel gesichert. indem Stifte durch Vorsprüngein den Platten und durch die Zeigerspindel hindurchgesteckt werden, wie oben beschieben ist. Die Drähte der beiden Spulen werden hierauf miteinander in einer der in den
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Fig. 16,17 und 18 dargestellten Schaltungen verbunden, je nachdem wo das Instrument benutzt werden soll. Die Enden der Drähte werden dabei mit den Enden der Klemmen 14 vereinigt. wie aus Fig. 4 hervorgeht.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten besonderen Einzelheiten beschränkt, da eine Anzahl derselben in ihrem Wesen davon abweichen und trotzdem in den Bereich der nachstehenden Ansprüche fallen können. Beispielsweise kann eine in dieser Weise ausgeführte Verbundspule aus jeder beliebigen Anzahl von miteinander verflochtenen Spulen bestehen, so dass sie für die Anwendung bei elektromotorischen Vorrichtungen der elektrotechnischen Industrie allgemein geeignet ist, wo Rotoren unter der Induktionswirkung von Statoren angewendet werden.
Die Erfindung ist auch nicht auf irgend eine besondere Gestalt der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur Herstellung derartiger Spulen beschränkt. da offenbar die Spulenwickelvorrichtung in verschiedener Weise ausgeführt sein kann und trotzdem zum Wickeln oder Zusammenflechten mehrerer Spulen in der angegebenen Weise geeignet ist. Zum Beispiel kann die Spulenwicketvorrichtung anstatt aus zerlegbaren Teilen aus einer Metallegierung hergestellt sein, die bei verhältnismässig niedriger Temperatur, z. B. in siedendem Wasser oder bei solchen Temperaturen schmilzt, die beim Erwärmen der Spule zwecks Trocknens des Zements oder eines anderen Klebemittels angewendet werden.
In diesem Falle hat die Spulenwickelvorrichtung die Gestalt einer Kugel, die rechtwinkelig gestaltete Winkelnuten hat. die in Hauptkreisen der Kugel eingedreht oder eingeschnitten sind und an der die Führungsstifte p in solcher Weise befestigt sind, dass sie mit den Achsen aller dieser sich schneidenden Nuten zusammenfallen, während die erforderlichen Klemmschrauben e und die Druckschrauben t zum Festhalten des Drahtes und der Spulen durch Gewindelöcher in der Kugel oder in beliebiger sonstiger Weise befestigt sind. Bei einer solchen Sputenwicketvorrichtung ist es jedoch notwendig. ein zweiteiliges Futter anzuwenden. das gekrümmte Flächen bat. die den Kugelflächen der Wickelvorrichtung ao genau angepasst sind, als für zweckmässig erachtet wird.
Nachdem die Spulen in den Nuten dieser Vorrichtung in der beschriebenen Weise gewickelt worden sind und der Ver- bindungs-oder Klebestoff genügend eingezogen ist, können sie kochendem Wasser oder solchen Temperaturen ausgesetzt werden, durch die die Spulenwickelvorrichtung zum Schmelzen gebracht wird, während die Spulen unbeschädigt bleiben. Die Wickelvorrichtung könnte aber auch bei der Trocknungstemperatur herausgeschmolzen werden, wie schon oben erwähnt.
Obgleich es vorzuziehen ist, die beiden Wicklungen einer solchen Spule in der oben beschriebenen Weise in besonderen einzelnen Lagen herzustellen, weil mit einer solchen Verbundspute die besten Ergebnisse erhalten werden, ist die Erfindung nicht auf eine solche besondere Ausführung der Spulen be- 8l ; hr nkt, da offensichtlich bei Anwendung sehr feinen Drahtes zwei oder mehr Lagen auf jeder Spute in abwechselnd verflochtener Beziehung gewickelt werden können, da das Wesen der Erfindung ganz allgemein in einem derartigen Verfechten mehrerer Spulen, wie dies vorstehend auseinandergesetzt ist, und in den angegebenen vorteilhaften Zwecken besteht.
Die Ernndung) st hauptsächlich ats besonders anwendbar bei Leistungsfaktor-Mess- instrumenten beschrieben worden, weil bei dieser Art von Messinstrumenten es besonders wichtig ist, dass der Zeiger und seine Achse nicht durch irgend eine hemmende oder entgegenwirkende Kraft heeinnusst werden. Da die in solchen Instrumenten gewöhnlich angewendeten spiralförmigen Leiter von kleinem Durchmesser sind und es wichtig ist, dass der Zeiger bei Null stehen soll, wenn der
Leistungsfaktor die Einheit beträgt, so gibt die neue Anordnung bei ihrer Anwendung in In- strumenten dieser Art die Möglichkeit einer genauen Ablesung des Zeigers auf der Skalenscheibe.
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Aus einer Anzahl von'n "Hehigem Winkel zueinander angeordneten Windungen bestehendes, bewegliches Spulensystem für Messinstrumente und dgl., dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen Spulen bilden, welche in bezug auf ihre Drehachse symmetrisch gebaut sind und zueinander so liegen, dass einer Lage der Windungen der einen Spule eine zu dieser gekreuzt liegende Lage der Windungen einer zweiten Spule folgt usw.