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Vorrichtung zum elektromagnetischen Zählwerksantrieb für Gleichstrommotorzähler.
Da an der in jedem Motorelektrizitätszähler vorhandenen Reibung die in dem Zählwerk entstehende, wie durch neuere Untersuchungen einwandfrei feststeht, einen grossen Anteil hat, so ist man seit längerer Zeit bemüht, diese Fehlerquelle zu beseitigen. Dies ist dadurch möglich. dass man das Zählwerk nicht mechanisch durch Schnecke und Zahnrad, sondern elektromagnetisch antreibt. Bei den Zählern mit oszillierender Bewegung, ferner bei den mit feststehenden Nebenschlussspulen und drehbarem Eisenkern versehenen Wattstundenzählern bietet dies auch keine besondere Schwierigkeit.
Man schaltet hier den Zählwerksmagneten in den feststehenden Teil des Nebenschlusskreises ein, in dem die Richtung des Stromes durch den Umschaltmechanismus des Zählers periodisch gewechselt bzw. der Strom selbst unterbrochen wird. Das damit verbundene abwechselnde Anziehen und Loslassen des Ankers wird zur Weiterschaltung des Zählwerks benutzt.
Dieser Antrieb des Zählwerks ist aber nicht anwendbar bei der üblichen Ausführung des Wattstundenzählers mit umlaufendem Drahtanker, dem der Strom durch Kollektor und Bürsten zugeführt wird. Denn hier wird der Strom in dem feststehenden Teil des Nebenscbtusskreises weder unterbrochen noch in seiner Richtung geändert. Für eine Sonderausführung des dynamometrischen Zählers, nämlich den mit Einspulenanker. ist allerdings in der deutschen Patentschrift Nr. 156624 eine Schaltung angegeben, durch die der beabsichtigte Zweck hier erreicht wird.
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flossen und zieht den Anker an.
In dem Augenblick der Stromwendung jedoch erfolgt Kurzschluss der Ankerwicklung, damit auch der Magnetwicklung, @ so dass der Anker abfällt oder tu seine
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schwankt die Bürstenspannung nichnt mehr zwischen einem Höchstwert und Null. es treten vielmehr geringere Spannungsschwankungen auf, um so kleiner, je höhere Abteilungszahl der Anker besitzt. Dann vereiteln zwei Hindernisse den Erfolg. Die Spannungsschwankungen sind
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Geschwindigkeit, halber oder Vollast entsprechend. Dann ist noch zu berücksichtigen, dass der Zahlwerksantrieb auch bei Schwankungen der Netzspannung von # 10, ja bis zu # 15% sicher arbeiten soll.
Weiter folgen diese Schwankungen zeitlich so schnell aufeinander, dass sie nicht
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mechanischer Trägheit behaftetes Relais.
Nach der vorliegenden Erfindung werden nun die Schwankungen der Bürstenspannung, um den elektromagnetischen Zählwerksantrieb dieser Art auch bei Wattstundenzählern üblicher Bauart, d. h. mit mehreren Ankerabteilungen anwenden zu können, künstlich erzeugt. Sie werden hiebei in solcher Grösse hervorgerufen, d. h. der Unterschied beider Spannungen ist so gross, dass
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Art erfährt, so hat doch die Reihenschaltung ihre grossen praktischen Bedenken.
Denn um genügend grosse Schwankungen der Nebenschtussstromstärke zu erzielen, wie solche zum sicheren Arbeiten des Zählwerkselektromagneten nötig sind, muss man recht erhebliche Widerstand- änderungen in dem Anker, je nach seiner Stellung zu den Bürsten, auftreten lassen.
Nach welcher der im folgenden beschriebenen Methoden man daher auch diese Widerstandsänderungen hervorruft, stets wird mit ihnen bei Reihenschaltung des Zählwerksmagneten eine relative grosse Schwankung der Bürstenspannung vorhanden sein, die wegen der dadurch begünstigten Funkenbildung am Kollektor als nachteilig zu bezeichnen ist. Wesentlich günstigere Verhältnisse ergeben sich bei paralleler Anordnung des Zählwerksmagneten zu den Bürsten, weshalb diese Schaltung auch in der nachstehenden Beschreibung ausschliesslich berücksichtigt ist.
Der Erläuterung der Erfindung ist nachstehend ein Zähler mit Flachspulenanker zugrundegelegt. Die Anwendung der Erfindung ist jedoch, wie sich aus den nachstehenden Darlegungen ergibt, in keiner Weise auf diese Zählertype beschränkt, sie lässt sich vielmehr auch ohneweiters auf Gleichstromwattstundenzähler mit anderen Ankerformen übertragen.
Um diese zum periodischen Ansprechen des Zählwerks erforderlichen Schwankungen der Bürstenspannung hervorzurufen, kann man in verschiedener Weise verfahren. Zunächst entstehen schon bei jedem gewöhnlichen Zähleranker, insbesondere bei dem in letzter Zeit zumeist verwendeten dreiteiligen Anker, bestimmte Änderungen der Bürstenspannun, je nach der Stellung des Ankers zu den Bürsten. Diese Schwankungen sind jedoch meistens zu gering, folgen weiter namentlich bei Vollbelastung des Zählers zu schnell aufeinander, um ein Zählwerk zum sicheren Ansprechen zu bringen. Die normale Ausführung der heutigen Zählanker eignet sich daher für das vorliegende Verfahren ohneweiters nicht.
In beiderlei Hinsicht, um diese Schwankungen grösser auszubilden und sie nicht so oft aufeinander folgen zu lassen, ist es von Vorteil, wenn man eine offene Ankerschaltung wählt und den Ankerspulen durch entsprechende Ausführung verschiedenen Widerstand gibt. Dies geschieht zweifellos am einfachsten, indem man die Ankerwicklungen wohl in praktisch gleicher Form und mit derselben Ampèrewindungszahl aber aus verschiedenem Draht herstellt. Man führt sie also zum Teil aus Draht von geringerem Querschnitt oder mit höherem Widerstandskoeffizienten aus.
Oder aber man stellt die Ankerspulen wohl aus derselben Drahtsorte her, gibt ihnen auch die gleiche Amperewindungszahl, führt sie aber in verschiedener Grosse aus. So stellt Fig. 1 einen Zweispulenanker dar. der aus den ungleich grossen Spulen s1, s2 einerseits, s3, s4 andererseits zusammengesetzt ist. Die grösseren Spulen s1, s2 sind hintereinandergeschaltet, desgleichen die
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Segmenten K1, K2 des des Kollektors verbunden. das kleinere Spulenpaar mit den schmäleren Segmenten K3'Kt.
Unter diesen Umständen erhält man praktisch eine gleiche Rotation des Ankers mit nicht
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ob das eine oder andere Spulenpaar eingeschaltet ist oder in einzelnen Augenblicken Parallelschaltung beider vorbanden i8t. erle\det der Nebenschlussstrom im Anker einen mehr oder minder grossen Spannungsabfall.
Legt man nun parallel zn den Bürsten nach Fig. 2 einen mit sehr feinem Draht bewickelten Elektromagneten ill, so wird dieser je nach der Ankerstellung von einer verschieden grossen Spannung erregt. Seine Wicklung wählt man, nötigenfalls unter Vorschaltung eines besondere)) Widerstandes, so, dass der Widerstand dieses Nebenschlusses, d. h. der Magnetwicklung samt Vorschaitwiderstand. ein Vipifitche @ von dem Widerstande der Ankerspulen beträgt.
Es fliesst
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Schaltung und ist zunächst wie bei der zweipoligen Ausführung mit den drei aufeinanderfolgenden Segmenten c, d, e des sechsteiligen Kollektors verbunden, der weiter in sich paratlelgeachaltet ist. Man hat nun hiebei nur nötig, eines der vorhandenen sechs Segmente, z. B. das letzte der schematischen Darstellung, in die beiden voneinander isolierten Hälften 11 A, zu unterteilen, um die zum Antrieb des Zählwerks nötige Überspannung während einer Umdrehung nur einmal auftreten zu lassen. Der Winderstand w liegt hiebei aber nicht wie in Fig. 4 zwischen den beiden Halbsegmenten, vielmehr zwischen einem von ihnen und dem mit dem anderen leitend verbundenen Segment e.
Dies bildet in jedem Falle die leitende Verbindung, sei es mit dem einen Ende von w, sei es mit dem oberen Halbsegment h2 (Fig. 5). Man kommt also ohne eine besondere leitende Verbindung im Innern des Kollektors aus. wie eine solche bei der Anordnung gemäss Fig. 4 unerlässlich ist.
Bei diesem ganzen Verfahren der elektromagnetischen Zählwerksbetätigung ohne besonderen Kontakt ist nun der Umstand nicht zu vernachlässigen, dass dadurch nicht nur bestimmte Schwankungen der Bürstenspannung. sondern auch solche, wenn auch geringerer Stärke, des Nebenschlussstromes auftreten, indem die Stromstärke bei Einschaltung von w etwas sinkt.
Der die Ankerwicklung während dieser Zeit durchfliessende Teil des Gesamtnebenschlussstromes nimmt aber in höherem Masse ab, als dieser Verringerung des Nebenschlussstromes entspricht, nämlich infolge der noch hinzukommenden Verschiebung m den Widerstandsverhältnissen der beiden Zweige, der Ankerwicklung samt Widerstand M einerseits, der Magnetwicklung andererseits. Infolge dieser zeitweiligen Abnahme des Ankerstromes fällt auch das nützliche Drehmoment entsprechend, was namentlich für die Anlaufsempnndlichkeit des Zählers von Bedeutung ist. Dem lässt sich nun dadurch abhelfen, dass man einen Teil des Widerstandes K zur Verstärkung des Drehmoments ausnutzt.
Man fügt der AnkerW1cklung eine Hilfswicklung ah zu, die nach Fig. 6 mit dem verbleibenden Teil von w in Reihe geschaltet ist, bei im übrigen, unveränderter Schaltung wie in Fig. 5. Bei einem Flachspulenanker wird man aus Symmetne- gründen die Hilfswicklung ab in zwei Hälften, zu beiden Seiten des Ankers verteilt, ausführen.
Da diese Wicklung ab den gesamten Ankerstrom führt, ist man leicht in der Lage, die der Ab-
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auszugleichen. Man könnte sogar dem Anker ein höheres Drehmoment erteilen, wofür allerdings kein Interesse vorhanden ist.
Man wird sogar die Windungszahl von ah meistens so wählen. dass der Anker an dieser Steile ein etwas schwächeres Drehmoment als während der übrigen Drehung entwickelt. Man kann nämlich auf diese Weise, sei es hiedurch n. uein oder in Verbindung mit irgend einer besonderen Leerlaufsverhütung dem Anker eine solche Ruhelage geben, dass er bel offenem Verbrauchsstromkreise in dieser Stellung bestimmt stehen bleibt. Ausserdem erzielt man auf diese Weise
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Stromlosigkeit der Anlage einen geringeren Nebeuschlussverbrauch aufweist als während der Zeit der Stromentnahme.
PATENT-ANSPRÜCHE:
1. Vorrichtung zum elektromagnetischen Zählwerksantrieb für Gleischstrommotorzähler dynamometrischer Bauart nut mehreren Ankerabteilungen. gekennzeichnet durch die Erzeugung von synchron mit den Ankerumdrehungen erfolgenden Schwankungen der Bürstenspannung oder der Stromstärke im Nebenschlusskreise zwischen dem normalen Werte und einem höheren
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stärke im Nebenschlusskreise anzuziehen vermag.