AT67580B - Astatischer Wattstundenzähler. - Google Patents

Astatischer Wattstundenzähler.

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 des von dem einen nutzbaren Spulenpaare erzeugten Drehmoments zu dem Widerstande und Gewicht der anderen unwirksamen Spulen nur noch   ungünstiger.   Bei einem   Zähler solcher   Art erhält man daher in jedem Falle, mag man den Anker in geschlossener oder offener Schaltung   ausführen,   mögen die Starkstromwindungen kleinere oder grössere Winkelbreite hinsichtlich der Ankerspulen besitzen, ein ungünstiges Verhältnis zwischen Drehmoment einerseits, dem Ankergewicht, Widerstand, Nebenschlussverbrauch und Bürstenspannung andererseits. 



   Die schädlichen Gegenwirkungen vermeidet man nun nach der vorliegenden Erfindung, wenn man durch zweckmässige Ausführung von Anker und Feld dafür sorgt, dass jede stromdurchflossene Ankerspule stets dem Einflusse zweier Starkstromfelder verschiedener Polarität unterliegt. Dann addieren sich die auf die radialen Leiter jeder Spule ausgeübten Drehmomente. Hiezu ist den nachstehenden Darlegungen gemäss erforderlich, dass die Zahl der Ankerspulen zu der Polzahl, d. h. der Zahl der Felder, deren jedes durch eine oder zwei Wicklungen erregt sein kann, in einem bestimmten Verhältnis steht, nämlich höchstens das Doppelte betragen darf. 



   Für einen Zähler mit zweipoligem Felde ergibt sich daraus, dass der Anker nur aus zwei, drei oder vier Spulen bestehen darf. In der einfachsten Form besteht der Anker nach Fig. 2 aus den beiden halbkreisförmigen Spulen   , , die hintereinander-oder   auch parallelgeschaltet werden können, wenn dabei nur die in der Figur gezeichnete Stromrichtung gewahrt bleibt, d. h. dass der Strom in den geraden in Richtung eines Durchmessers oder Radius fallenden Wicklungsteilen in der einen, in den gekrümmten, den Umfang des Ankers bildenden in der entgegengesetzten Richtung verläuft. Die Stromzuführung erfolgt durch einen zweiteiligen Kollektor und Bürsten. Das ablenkende feste Feld wird durch zwei ähnlich geformte Spulen   AS. 2   gebildet, in denen der Strom ähnlich wie im Anker verläuft. 



   Offenbar besitzt der Anker während jeder Umdrehung zwei tote Punkte, jedesmal nämlich. sobald sich der wirksame Durchmesser des Ankers parallel zu den geraden mittleren Windungsteilen der Feldspulen befindet. In dieser Lage schliessen die Bürsten die beiden Kollektorsegmente kurz. Zur Überwindung der toten Punkte kann man sich nun vorteilhaft folgender Einrichtung bedienen. Man bringt an dem Anker (siehe Fig. 2 und 3) zwei kurze   Eisenstäbehen   EI,   E2   an und ordnet oberhalb dieser eine Wendespule   G   an, und zwar in einer solchen Stellung, dass sie sich in der Nähe eines der Eisenstäbchen befindet, wenn der Anker die Totpunktslage passiert.

   Diese Wendespule besteht nun nach dem Schaltungsschema der Fig. 4 aus den   Differentialspulen      < , ,   die gleiche   Ampèrewindungszahl   besitzen, aber von entgegengesetzt gerichteten Strömen erregt werden. Die Spule gl liegt, nötigenfalls in Reihe mit einem besonderen   Widerstande M*,   parallel 
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 mit dem   Vorschaltwidfrstand W von   dem gesamten Ankerstrom   durchflossen.   Normal tritt daher eine magnetische Wirkung   der Spule (r nach   aussen nicht auf.

   Wird nun der Anker bei Erreichung der Totpunktslage   kurzgeschlossen, so schwindet die Wirkung   der Spule   gl,   und es bleibt   nur   
 EMI2.2 
 des toten Punktes bei Zweispulenankern beschränkt sich offenbar in keiner Weise auf diese Ankertype, sondern ist auch bei anderen Ankerformen anwendbar. 



   Es besitzt den weiteren Vorteil, dass man hiemit ohneweiters einen elektromagnetischen Antrieb des   Zählwerkes verbinden kann,   der den Anker von der ganzen Zählwerksarbeit entlastet. Man bringt zu dem Zweck oberhalb der Wendespule G einen leicht beweglichen und unter dem Einfluss einer Gegenkraft, Feder oder dgl. stehenden Anker an (siehe Fig. 3). Dieser Anker wird bei jeder Umdrehung zweimal angezogen und vermag so ein Zählwerk weiterzuschalten. 



   Ohne eine besondere Vorrichtung zur Überwindung des toten Punktes kommt man aus, wenn man statt eines Zweispulenankers, wie in Fig. 2 dargestellt, einen Vierspulenanker benutzt, der aus zwei solchen um 90  gegeneinander versetzten Zweispulenankern besteht, deren einzelne Spulen mit einem vierteiligen Kollektor verbunden sind. Auch hier vermeidet man jede Gegen- 
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   Hieran ändert sich auch nichts, wenn man, um die   Ankerkonstruktion räumlich   gedrängter zu gestalten, die beiden um 90  gegeneinander verschobenen   Zweispulenanker   durch vier quadrantenförmige Spulen nach Fig. 5 ersetzt. Befindet sich dieser vierteilige Anker z. B. in der Stellung von Fig. 5, so ist die Wirkung des ganzen Ankers offenbar der eines aus nur zwei halbkreisförmigen Spulen, wie in Fig. 2, bestehenden Ankers mit Parallelschaltung der Spulen gleichwertig, d. h. die Quadranten 1,   IV   und II,   111   wirken zusammen wie je eine halbkreisförmige Spule. Wenn also der Strom in den aneinandergrenzenden radialen Leitern von 1 und   IV,   desgleichen von 11   und/11 entgegengesetzt   verläuft, so bedeutet dies keine Gegenwirkung. 



   Man verwendet nun bekanntlich im neueren Zählerbau überwiegend dreiteilige Anker, mit drei meist in geschlossener Schaltung verbundenen Wicklungen, die an einen aus drei Segmenten gebildeten   Stromwel1der   angeschlossen sind. Dieser dreiteilige Aufbau des Ankers ist auch hier 

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 anwendbar und liefert in seiner einfachsten Ausführung nach Fig. 6 einen aus drei 1200-Splllen bestehenden Anker, wie er für Amperestunden-Motorzahler schon seit längerer Zeit verwendet ist. Auch hier verläuft der Strom zeitweise in den aneinandergrenzenden Leitern zweier Spulen entgegengesetzt, so dass die beiden Ankerspulen während dieser Zeit wie eine einzige wirken. 



   Eine Gegenwirkung tritt erst auf, wenn man den Anker statt wie in Fig. 5 aus vier Spulen in weiterer Erhöhung der Anzahl aus fünf Spulen gleicher Winkelbreite bildet. Dann wirdausser den jeweilig in der Stromwendung begriffenen und daher kurzgeschlossenen Windungenstets noch eine Spule durch die erwähnten Gegenwirkungen vollkommen ausser Kraft gesetzt. Bei sechs Ankerspulen und mehr steigt entsprechend die Zahl der unwirksamen Spulen, d. h. das nützliche Drehmoment wird nur von den beiden in der   Stelluug   maximaler Wirkung befindlichen Spulen oder Spulenpaaren erzeugt, die anderen sind wirkungslos, erhöhen nur Widerstand und Gewicht des Ankers.

   Oder aber, nimmt man eine gewisse Länge und Gewicht des Ankerkupfers als gegeben an und stellt daraus Anker verschiedener Spulenzahl her, mit zwei, drei, vier und mehr Abteilungen, so tritt bei ihrer Kombination mit einem zweipoligen Felde und einer höheren Spulenzahl im Anker als vier sofort ein merklicher Abfall des mittleren Drehmomentes ein, der sich fortsetzt, je höher man   nut   der Zahl der Ankerabteilungen geht. 



   Da in dem Anker lediglich die radialen Leiter elektrodynamisch wirksam sind, während die an dem Umfang gelegenen zu dem nützlichen Drehmoment nichts beitragen, so ist danach zu trachten, dass die ersteren sich in einem möglichst kräftigen magnetischen Felde bewegen, dann dass jede Gegenwirkung an ihnen vermieden wird. Beide Bedingungen sind in der bisher allein betrachteten Feldanordnung (siehe Fig. 2 und 3) nicht ganz erfüllt. Denn das oder die von den festen Spulen, mögen sich diese zu einer oder zu beiden Seiten des Ankers befinden, erzeugten magnetischen Felder durchsetzen wohl in der Hauptsache die wirksamen   Ankerdrähte,   bilden aber ein schwaches schädliches Feld in der Mitte, zwischen den geraden parallelen Leiter- strecken der Feldspulen, wo aus mechanischen Gründen für die Drehachse ein gewisser freier
Raum gelassen werden muss.

   Dieser wirkt nun in mehrfacher Weise unvorteilhaft. Die hier ent- gegengesetzt verlaufenden Kraftlinien beider Feldspulen üben auf die in der Nähe der Achse gelegenen Teile der wirksamen Ankerleiter ein wenn auch geringes Gegenmoment aus. Ferner wird durch diese Anordnung offenbar der wirksame Innenraum jeder Feldspule verkleinert, womit eine Schwächung der von ihr erzeugten magnetischen Strömung, weiter eine Verminderung der Länge der wirksamen radialen Ankerleiter verbunden ist. 



   Von diesen Übelständen Ist die in Fig. 7 und 8 dargestellte Feldanordnung frei. Hier liegen die festen Spulen   iS'     ; nd 82 mit iluen   geraden Wicklungsteilen vollkommen aneinander, so dass das sonst zwischen ihnen entstehende schädliche Feld ganz verschwindet. Dafür unterstützen sich beide Starkstromspulen gegenseitig in der Weise, dass der von ihren geraden parallelen Leitern erzeugte Kraftlinienwirbel   nunmehr   ungeteilt um beide gememsam verläuft, d. h. dass er die beiden nutzbaren Felder beider Starkstromspulen verstärkt.

   Der Anker wird hiebei in der aus
Fig. 7 ersichtlichen Weise gelagert Die jetzt viel kürzere Achse endigt mit ihrem in einer Edel- steiipfanne laufenden unteren   8purzapfen   dicht unter oder innerhalb der die Ankerspulen tragenden Armatur   ion',   die zu dem Zwecke hohl ausgebildet ist, und in die von oben der Spurzapfen, von unten der Stein samt Fassung hineinragt. Letztere kann entweder, wie in der Figur dargestellt, fest auf dem Feldkörper, oder auch leicht federnd auf einem passend geformten Winkelstück angebracht werden. 



   Diese. Anordnung besitzt ausser der beschriebenen grossen elektrodynamischen Wirksamkeit noch andere Vorteile. Feld und Anker, also das Triebsystem des   Zählers, nehmen sehr   geringen Raum ein, der ganze Apparat fällt daher in seinem Aufbau sehr gedrängt aus. Infolge des kräftigen Drehmomentes in Verbindung mit der kurzen Ankerachse kommt man mit einem sehr leichten beweglichen System aus, kann daher auch von einer Arretierung Abstand nehmen. Die Befestigung der Feldspulen lässt sich, ohne alle Distanzstücke, auf einem einzigen Haltekörper, der gleichzeitig den Stützpunkt für das Unterlager abgibt, einfach und bequem ausführen. 



  Hiedurch werden die Zahl der Einzelteile und die Kosten der Montage des Zählers wesentlich vermindert, der   gesamte Herstellungspreis also verhilligt.   



   Zum Schluss sei noch darauf hingewiesen, dass die gesamten vorstehenden Darlegungen über die zweipolige   Ausführung   des Zählers auch in sinngemässer Abänderung für beliebige mehrpolige gelten. Zwar hat man bisher fast ausschliesslich die zweipolige Anordnung aus Gründen der Einfachheit und Billigkeit benutzt, doch kann eine mehrpolige, z. B. eine   via-odeur   sechspolige Ausführung des Zählers in Anker und Feld in gewisser Hinsicht vorteilhafter als die zweipolige werden, indem   man   hiemit vor allem eine'bessere Ausnutzung des Feld- und Ankerkupfers erzielt. 
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**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.

Claims (1)

  1. <Desc/Clms Page number 4> wirksamen radialen Leitern je von einem Felde verschiedener Polarität im nützlichen Sinne angetrieben wird, oder doch mindestens mit dem einen radialen Leiter seitens des einen Feldes, während die sonst von dem anderen radialen Leiter ausgehende Gegenwirkung durch die einen Strom gleicher Stärke aber entgegengesetzter Richtung führende anliegende Seite der benachbarten Ankerspule aufgehoben wird, um praktisch jede Gegenwirkung im Anker zu vermeiden und bei gegebenen Ampèrewindungen, Kupfergewicht und Widerstand im Anker wie Feld das grösst- mögliche Drehmoment zu erhalten.
    2. Ausführungsform des Wattstundenzählers nach Anspruch 1 mit gleicher Zahl der Felder und Ankerspulen, gekennzeichnet durch eine Wendespule (G), die aus zwei sich entgegenwirkenden Teilen , < gleicher Amperewindungszahl besteht, von denen der eine (g.) vom vollen Neben- schlussstrom, der andere ( !/1) dagegen nur von einem geringen Bruchteil des Ankerstromes durchflossen wird, so dass bei Kurzschluss der Ankerwicklung durch die Bürsten die Wendespule zur Wirkung kommt und den Anker mittels Anziehung oder Abstossung von an ihm angebrachter Eisenteile über den toten Punkt hinwegbringt.
    3. Ausführungsform des Wattstundenzählers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendespule zum Antrieb des Zählwerkes benutzt wird.
    4. Ausführungsform des Wattstundenzählers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einer Seite, z. B. unterhalb des Ankers angeordneten Feldspulen mit ihren geraden radialen Wicklungsteilen dicht aneinandergelegt und in dieser Stellung befestigt werden, um jede Bildung eines schädlichen Feldes zwischen ihnen zu vermeiden, das Feld jeder einzelnen Starkstromspule sich möglichst kräftig entwickeln zu lassen und eine gegenseitige unterstützende Wirkung der Feldspulen zu erzielen.
AT67580D 1913-03-12 1913-03-12 Astatischer Wattstundenzähler. AT67580B (de)

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