CH223986A - Induktionszähler. - Google Patents

Description

  



     Induktiouszabler.   



   Auf dem Gebiet der   Zählerfabrikation    haben sich in jüngster Zeit Bestrebungen geltend gemacht, bisher aus Kupferdraht bestehende Wicklungen durch Aluminiumdraht-Wicklungen zu ersetzen.



   Für die Stromspule ist die Verwendung von Aluminiumdraht-Wicklungen kein Problem, während die Verwendung von Aluminiumdraht für die Spannungsspulen bisher von der Fachwelt für praktisch nicht möglich gehalten wurde, weil hierbei unter anderem die für die Wirkverbrauch-Induktionszähler   erforderliche-90  -Abgleichung    zwischen   Spannungstriebfluss    und   Stromtriebfluss    nicht oder nur durch Inkaufnahme anderer schwer  wiegender    Nachteile erreichbar schien.



   Die Erfindung bricht mit diesem Vorurteil und schlägt vor, dass die Wicklung des Spannungspfades aus einem Material mit kleinerer Leitfähigkeit als Kupfer besteht, und dass Mittel vorgesehen sind, welche bewirken, daB der   StromtriebfluB    und Span  nungstr, , bfluss    einen Winkel von   90   ein-    schliessen. So kann durch die Mittel gemäss    B    der Erfindung entweder der Stromtriebfluss gegenüber dem   Verbrauchsstrom    voreilend verschoben oder die ohne die Mittel vorhandene nacheilende Verschiebung des Spannungstriebflusses zur Klemmenspannung ver  gröBert    werden.



   Ausführungsbeispiele des   Erfindungsge-    genstandes und Vektordiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise sind im nachfolgenden an Hand der auf der Zeichnung dargestellten Figuren erläutert. Die
Fig. 1-3 zeigen Diagramme, während die
Fig. 4 und 5 Mittel zum   Vorverschieben    des Stromtriebflusses und die
Fig. 6 und 7 Mittel zur nacheilenden Verschiebung des Spannungstriebflusses darstellen.



   Die erwähnte   90  -Abgleichung zwischen      SpannungstriebfluB    und   StromtriebfluB      muB    bekanntlich erreicht werden, um die Forderung zu erfüllen, daB das treibende Drehmoment proportional der Leistung im Netz ist.

   Hierbei sind zwei Extreme zu   berück-    
Diese Bedingung   lässt sioh    nun bei   spannungsseitiger Kupferwicklung    mittels der üblichen   Abgleichmittel    verhältnismässig leicht erf llen, nicht aber bei aluminiumgewickelten   Spannungsspulen.    Da Aluminium einen grosseren spezifisehen Widerstand bezw. eine kleinere Leitfähigkeit besitzt als Kupfer, so erhält man-wenn man an Stelle einer   kupfergewickelten    Spannungsspule eine aluminiumdrahtgewickelte verwen  det-eine    entsprechend geringere Nacheilung des Spannungstriebflusses   çEk    gegen über   Ek.

   Dieser Umstand    ist für die eingangs erwähnte   Voreingenommenheit    der Fachwelt,   Aluminiumspulen    könnten bei Induktionszählern keine Verwendung finden, mit ma¯gebend.



   Es sind nun verschiedene Mittel möglich, um bei Verwendung von Aluminium die zu geringe Nacheilung des   Spannungstriebflus-    ses im Verhältnis zu einer entsprechenden   Kupferwicklung    auszugleichen, d. h. ebenfalls genau auf   90   gegenüber    dem Strom  triebfluss einstellen    zu können.



   In Fig. 2 ist der Untersehied der Verschiebung des Spannungstriebflusses zwischen Aluminium und Kupfer dargestellt.



  Der Spannungstriebfluss   Ek    (Cu) für   Kup-    fer sei gegen ber der Klemmenspannung Ek um   90   verschoben.    Die der Kupferspan  nungsspule    entsprechende Aluminiumspan  nungsspule    gleichen   Gesamtquerschnittes    erzeugt eine Verschiebung, die geringer als   90      ist und durch den Vektor Ek   (Al)    dargestellt ist.



   Die in den nachfolgenden Fig. 4   und 5    dargestellten Mittel dienen nun dazu, unter Belassung des Vektors ÏEk (A1) in der dargestellten Winkelstellung, den   Stromtrieb-    fluss gegenüber dem Hauptstrom vorzuverschieben, um die 90¯-Abgleichung gegen ber dem verschobenen Spannungstriebflu¯ ÏEk zu erreichen.



   Die Mittel nach den Fig. 6 und 7 dienen hingegen dazu, unter Belassung des Stromtriebflusses in angenäherter   Phasengleichheit    mit dem Hauptstrom, den   Spannungstrieb-    fluss ÏEk (A1) f r Aluminium von der vorsichtigen : Die   90  -Verschiebung muss    nur bei induktionsfreier Last vorhanden sein, also wenn Hauptstrom I und Klemmenspannung Ek in Phase sind. Sind Klemmenspannung und Hauptstrom um 90   gegeneinander verschoben, so müssen die beiden Flüsse   bEk    und   ,    in Phase sein und der Zähler mu¯ stillstehen.



   Um die erwähnte   90  -Abgleichung    zu erhalten, baut man den Induktionszähler bekanntlich so, da¯ die an die   Klemmenspan-    nung   Ek    gelegte Spannungsspule eine Wicklung von möglichst gro¯er Induktivität und möglichst kleinem Ohmwiderstand besitzt.



  Dann eilt der durch die Klemmenspannung   Ek    bedingte Spannungstriebflu¯   (PEk    annähernd um   90   hinter Ek    nach. Symmetrisch zur Spannungswicklung liegen eine oder mehrere   Stromwicklungen,    welche eine kleine   In-    duktivität und kleinen Ohmwiderstand haben und durch welche der   aufgezwungene, nur    von der Netzbelastung abhängige Hauptstrom I fliesst. Der durch ihn bedingte   Stroin-      triebfluss      çI    ist ihm annähernd proportional und phasengleich. Durch geeignete Wahl hauptsächlich der   Impedanz-Verhältnisse    der Spannungsspule ist somit die prinzipielle Forderung der   90  -Abgleichung annähernd    erfüllt.

   Eine genaue   90  -Abgleichung    wird aber nicht erreicht. Hierzu bedarf es vielmehr der zusätzlichen Verwendung sogenannter   Abgleichmittel,    die zum gro¯en Teil bekannt sind und deren Erwähnung im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu weit f hren würde.



   Fig.   1    zeigt die genaue   90  -Abgleichung    bei induktionsfreier Last, wobei der Spannungstriebflu¯ ÏEk (Cu) f r eine   Kupfer-    wicklung der   Spannungs. spule von bestimm-    tem Gesamtquerschnitt bezw.   Wicklungsraum    dem   Stromtriebfluss    um   90   naeheilt.    Da der   Stromtriebfluss      gEil    infolge der Verluste im Stromeisen und durch die in der Scheibe von ihm induzierten Str¯me gegenüber dem Hauptstrom I etwas zurückbleibt, mu¯ der Spannungstriebfluss   çEk      (Cu)    der Spannung Ek um mehr als   90   nacheilen.    verschobenen Winkelstellung (Fig.

   2) wieder zur ckzuverschieben, bis dieser Flu¯ ÏEk   (Al)    um 90   gegenüber dem Stromtriebfluss verschoben ist (Fig. 3).



   Bei dem Ausf hrungsbeispiel nach Fig. 4, wonach eine   Abgleichung    entsprechend Fig. 2 erhalten werden soll, ist das Stromeisen 1 mit den Stromspulen 2,   3    versehen, die die Impedanz   Z,    und Reaktanz   Xi    besitzen. Parallel zum   Spulenstromkreis    ist eine zweite Impedanz Z2 in Form einer Spule 4 auf einem geschlossenen Eisenkern 5 geschaltet, deren Reaktanz X2 .gr¯¯er gehalten ist als die Reaktanz X1 der Stromspulen 2 und 3, so daB der Stromtriebflu¯ ÏI1 gegen ber dem Hauptstrom vorverschoben wird.

   Das Verhältnis von   X2    zu   Xi kann nun so    bemessen bezw. eingestellt werden, dass die   Vorver-    schiebung des Stromtriebflusses Il zum SpannungstriebfluB   çEk      (Al)    genau   90   aus-    macht.



   Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 ist das Stromeisen mit einer magnetischen Brücke 6 versehen. Auf der Seite der   Triebscheibe ist die    die Reaktanz   Xi    darstellende Stromwicklung 2,   3    angebracht, während die die Reaktanz   X2    besitzenden Stromspulen 7 und 8 mit gegenüber den Spulen 2 und 3 umgekehrten   Wicklungssinn    auf der ändern Seite der magnetischen Brücke angeordnet und mit den Spulen 2, 3 parallel geschaltet sind.

   Auch bei diesem Beispiel ist es durch geeignete Bemessung bezw.   Einstel-      lung des Verhältnisses    von   X2    zu X, möglich, den   Stromtriebfluss    in die 90  -Verschiebungsstellung gegenüber der durch die Aluminiumspannungsspule gegebenen Stellung des Spannungstriebflusses zu bringen.



   Wird bei den Ausführungsbeispielen ge  mäss    den Fig. 4 und 5 der Stromspule ein Ohmscher   Regulierwiderstand    vorgeschaltet, so kann man nämlich den Stromtriebfluss in beliebige Winkellagen einstellen bezw. genau auf eine   90  -Verschiebung gegenüber    dem   SpannungstriebfluB abgleichen.   



   Die Mittel, um den durch die Verwendung von Aluminium in der Spannungsspule vor  geschobenen Spannungstriebfluss zurüekzu-    schieben, um ihn gegen ber dem mit dem Hauptstrom   annähernd m Phase    befindlichen   Stromtriebfluss    auf   90   Nacheilung    einzustellen, sind in den rein beispielshalber an   geführten Ausführungsformen gemäss den    Fig. 6 und   7    dargestellt.



   Bei dem Beispiel nach Fig. 6 kann die Rückverschiebung des Spannungstriebflusses durch eine auf den Flu¯ einwirkende   Eurz-      schlusswicklung    9 herbeigeführt werden, die den mittleren Schenkel des   Spannungseisens      umschlieBt.    Die   Eurzschlusswieklung    kann auch in Form eines Ringes 10 am Span  nungspol      11    angebracht sein.



   Eine weitere Einwirkung auf die Phase des   Spannungsfluss'es    kann dadurch erfolgen,   dass die gegenüber kupferbewickelten    Spannungseisen bestehenden Luftspalte verkleinert werden. Hierzu wird, ein   Eisenwinkel    12, dessen FlÏche   dem Luftspaltquerschnitt ent-    spricht, eingelegt. Als Abstandhalter wird ein Messingsttokehen   13    verwendet, welches zwischen Winkel und   Spannungseisen einge-    keilt wird   (Fig.    6).



   Eine weitere Möglichkeit, eine beliebige Verstellu, ng der Phase des   Spannungstrieb-      fluasses    zu erreichen, besteht in einer Ausführung   der Spannungsseite    wie in Fig. 7 dargestellt. Am Spannungseisen ist am mittleren Schenkel  ber einer magnetischen Brücke 14 die eigentliche Spannungsspule 15 und unterhalb der magnetischen Brücke eine weitere Spule 16 angebracht. Durch beliebige Einstellung des VerhÏltnisses der Reaktanz   Xi    zu der Reaktanz X2 der beiden Spulen mittels eines   Regulierwiderstandes    kann eine beliebige Verstellung der Phase des Spannungstriebflusses gegen ber der KIemmenspannung bezw. dem Stromtriebflu¯ ÏI und    damit die gewünschte 90  -Verschiebung er-    reicht werden.

   Es können Mittel vorgesehen sein, die sowohl den Stromtriebfluss zum Ver  braucherstrom verschieben,    als auch die ohne die Mittel vorhandene Nacheilung des Spannungstriebflusses zur Klemmenspannung ver  grössern.   



   SchlieBlich besteht noch ein weiteres Mittel zur Verschiebung des   Spannungsflusses  

Claims (1)

1. 5. Induktionszähler nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, mit magnetischem Nebensehluss im Stromeisen, dadurch gekennzeichnet, dass das die Voreilung des Strom triehflusses in bezug zum Verbraucherstrom bewirkende Mittel aus einer Wicklung besteht, die auf der der Stromspule abgekehrten Seite des magnetischen Nebenschlusses die gleichen Schenkel umgibt wie die Stromspule und deren Wicklungssinn zu dem der Stromspule umgekehrt ist.

   6. Induktionszähler nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ohmscher Regulierwiderstand mit der Stromspule in Reihe geschaltet ist.

   7. Induktionszähler nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Nacheilung des Spannungs- triebflusses bewirkende Mittel aus einem am Spannungspol angeordnetem EurzschluBring besteht.

   8. Induktionszähler nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Nacheilung des Spannungs- triebflusses bewirkende Mittel aus einem am Kern der Spannungsspule angebrachten Kurz schlussring besteht.

   9. Induktionszahler nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, mit magnetischem Nebenschluss im Spannungseisen, dadurch gekennzeichnet, dass das die Nacheilung des Spannungstriebflusses bewirkende Mittel aus einer Wicklung besteht, die auf der der Spannungsspule abgekehrten Seite des ma gnetischen Nebenschlusses am Spulenkern angeordnet ist.

   10. Induktionszahler nach Patentanspruch und den Unteransprüehen 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Wick lung parallel zur Stromspule geschaltet ist.

   11. Induktionszäbler nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ohmscher Regulierwiderstand mit der die Naeheilung des Spannungstriebflusses bewirkenden Spule in Reihe geschaltet ist. darin, die Triebscheibe gegenüber ihrem Mass bei kupferbewickelter Spannungsspule zu verstärken.

   Durch die Verwendung von Abgleichmitteln der geschilderten Art kann die genaue 90 -Abgleichung ohne praktisch ins Gewicht fallende Nachteile nunmehr auch bei Zählern erhalten werden, deren Wicklungen nicht aus Kupfer-, sondern aus Aluminiumdraht oder anderem Material von kleinerer Leitfähigkeit als Kupfer bestehen.

   PATENTANSPRUCH : Induktionszähler, dadurch gekennzeich- net, dass die Wicklung des Spannungspfades aus einem Material mit kleinerer Leitfähigkeit als Kupfer besteht, und dass Mittel vorgesehen sind, welche bewirken, dass der Stromtriebfluss und der Spannungstriebfluss einen Winkel von 90 einschliessen.

   UNTEBANSPRUCHE : 1. Induktionszähler nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch Mittel, die ein Voreilen des Stromtriebflusses gegenüber dem Verbrauchsstrom bewirken.

   2. Induktionszähler nach Patentanspruch, gekennzeichnet duroh Mittel, die die ohne diese Mittel vorhandene nacheilende Verschiebung des Spannungstriebflusses zur Klemmenspannung vergrössern.

   3. Induktionszähler nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch Mittel, die zugleich sowohl den Stromtriebfluss zum Verbrauchsstrom vorverschieben, als auch die ohne diese Mittel vorhandene Nacheilung des Spannungstrieb- flusses zur Klemmenspannung vergrössern.

   4. Induktionszähler nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung einer Voreilung des Stromtriebflusses zum Verbrauchsstrom aus einer parallel zur Stromspule ge schalteten Impedanz besteht, deren Reaktanz grosser ist als diejenige der Stromspule.