Illduktions-Elektrizitätszähler
Bei Induktions-Elektrizitätszählern lassen theoretische Überlegungen und praktische Versuche immer wieder leine Trennung Ider das Drehmoment erzeu- genden Spannungs- und Stromflüsse wünschenswert erscheinen. Eine solche Trennung würde besonders bei Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung eine Verbesserung ergeben.
Die Erfindung zeigt eine einfache Lösung dieser Aufgabe. Sie beruht auf der Überlegung, dass eine vollkommene Trennung Ider beiden Flüsse dann erreichbar sein könnte, wenn der Zähler eine geschlossene Polreihe aufweist, wie es bei den bekannten Induktionszählern mit Trommelanker der Fall ist. Ferner beruht sie auf der Erkenntnis, dass sich in diesem Falle die Trennung sogar bei hoher synchroner Drehzahl des Zählers erreichen lässt. Zur Erläuterung sei angeführt:
Bei einem Induktions-Elektrizitätszähler mit einem Trommelanker befinden sich die Spannungs- und Stromeisen meistens ausserhalb der zylindrischen An kertrommelwandung, während innerhalb des Trommelankers ein Eisenkern angeordnet ist, so dass der Magnettriebfluss der Spannungs- und Stromeisen zum Kern hin die Trommelwandung durchsetzt.
Ferner ist es bekannt, mittels eines Rückschlusseisens zwischen dem Spannungseisen und dem im Inneren des Ankers befindlichen Kern dem Magnettriebfluss je des des Spannungseisens einen mit Ausnahme des Polluftspaltes an der Trommeiwandung geschlossenen Eisenweg zu geben. Bei allen bekannten Zählern mit Trommelanker sind aber stets die Eisenwege des Spannungs-und des Stromeisens mehr oder minder gegenseitig magnetisch verkettet.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Induktions-Elektrizitätszähler mit einem Trommelanker, mit je einem eigenen Spannungs- und Stromeisen für das Spannungs- und das Stromtriebsystem au sserhalb des Ankers mit zur Ankertrommel radial zugekehrten Polen und mit einem Eiseninnenkern innerhalb des Ankers.
Erfindungsgemäss ist aber ein solcher Zähler dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungseisen M-förmig ausgebildet und in einer zur Ankerachse senkrechten Ebene angeordnet ist, dass die beiden Aussenpole des Spannungseisens durch ein einen Ankertrommelrand umgreifendes Rückschlusseisen mit dem Innenkern verbunden sind, und dass das Stromeisen U-förmig ist und zwei Polflächen aufweist, wobei die beiden an der Aussenseite der Ankertrommel befindlichen Polflächen des Stromeisens auf einer zur Symmetrieachse des Spannungseisens senkrechten Diagonale der Ankertrommel angeordnet sind. Hiermit hat jedes Spannungs- und Stromeisen einen auf der ganzen Länge eigenen, in sich geschlossenen Eisenweg. Am besten wird dies an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
Die in Fig. 1 bis 4 der Zeichnung einander entsprechenden Einzelteile sind jeweils mit den Igleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 und 2 ist ein Zähler nach der Erfindung im Aufriss und Grundriss beispielsweise schematisch dargestellt. Er besteht aus den zwei Spannungseisen 1 mit je einer Spannungswicklung 10, dem Stromeisen 2 mit einer Stromwicklung 20, dem Trommelanker 3, dem Eisenkern 4 im Inneren des Trommelankers und den beiden laschenförmigen Rückschlusseisen 5. Die Spannungseisen 2 haben in bekannter Weise M ; Form mit seitlich abstehenden Nebenschlussarmen am Mittelschenkel. Das Stromeisen hat in bekannter Weise U-Form. Das quer zu den Spannungseisen 1 angeordnete e Stromeisen 2 ist von diesen durch äussere Luftspalte getrennt. Die Erregerwicklung 20 des Stromeisens liegt unterhalb des Kernes 3.
Jedes der beiden Rückschlusseisen 5 besteht aus einem etwa V-förmigen Eisenblech und liegt mit seinen beiden V-Enden an den beiden Aussenschenkeln eines der Spannungseisen an, während seine Mitte an der Unterseite des Kernes 3 anliegt. Die Rückschluss eisen können dabei an ihren vorgenannten Anliegestellen angenietet sein. Es ist also, im Gegensatz zu bekannten Zählern mit Trommelanker und mit zwei Spannungseisen, kein ge meint james Rückschlusseisen der beiden Spannungseisen vorgesehen, sondern für jedes Spannungseisen ein eigenes Rückschlusseisen.
Wie sich an der Zeichnung verfolgen lässt, hat jedes der beiden Spannungseisen sowie auch das Stromeisen einen mit Ausnahme des Polluftspaltes geschlossenen Eisenweg im Triebflusspfad, und jeder Eisenweg ist allein für sich geschlossen, ohne dass eine gegenseitige Verkettung dieser Magnettriebflusswege vorliegt. Selbst in dem von den Spannungsflüssen und vom Stromtriebfiuss gemeinsam durchlaufenen Kern 3 kreuzen sich die Wege der Magnettriebflüsse nicht, sondern sie laufen aneinander vorbei.
Ein besonderes Kennzeichen des in Fig. 1 und 2 gezeigten Beispiels ist auch, dass die Längsrichtung des bzw. der Spannungseisen einerseits und die Polrichtung des Stromeisens anderseits auf zwei zueinander senkrechten Radialrichtungen des Ankers angeordnet sind, wobei sich im Falle zweier Spannungseisen diese aufeinander entgegengesetzten Um fangsseiten des Ankers befinden. Ferner sind bei diesem Beispiel das bzw. die Spannungseisen in einer zur Ankerachse senkrechten Ebene, das Stromeisen dagegen in einer dazu senkrechten, durch die Ankerachse führenden Ebene angeordnet. Die beiden Spannungseisen in Fig. 1 und 2 sind ferner so angeordnet, dass die Hauptausbreitungsebene jedes der beiden Eisen senkrecht zur Ankerachse steht; sie haben sogar eine gemeinsame Hauptausbreitungsebene. Das Stromeisen dagegen umgreift den Anker stirnseitig.
Gemäss einer Weiterbildung der Anordnung nach Fig. 1 und 2 ist es sogar möglich, von der geschlossenen Pofreihe mit vier Polen - d. h. einem Polpaar, das die höchste synchrone Drehzahl ergibt auf drei Pole überzugehen, indem man eines der beiden Spannungseisen 1 samt seinem Rückschlusseisen fortlässt. Bei einer solchen Ausbildung des Zählers ist der Eigenverbrauch im Spannungskreis wesentlich kleiner.
Die durch das Fortlassen eines Spannungseisens freiwerdende Seite des Tronimelankers kann noch zu einem weiteren Vorteil nutzbar gemacht werden, beispielsweise durch ihre Verwendung zum Anbrin- gen einer Wirbelstromdämpfung mittels eines Dauermagneten. Ein Beispiel hiefür ist in Fig. 3 gezeigt, der Dauermagnet 6 liegt hier dem Spannungsmagneten 1 gegenüber. Teile des Brems-Magneten, auch aktive Teile, können gewünschtenfalls auch innerhalb des Ankers 3 angeordnet sein, indem dafür ein dem Bremsmagnet zugewandter Teil des Kerns 4, soweit dieser Kernteil nicht für die Triebflüsse benötigt wird, fortgelassen wird.
Der Bremsmagnet kann in diesem Falle beispielsweise ein an sich bekannter Doppelspur-Bremsmagnet sein.
Eine andere Möglichkeit, die durch das Fortlassen eines der beiden Spannungseisen freiwerdende Seite des Trommelankers vorteilhaft auszunützen, ist noch in Fig. 4 gezeigt. Hier ist das Stromeisen 2 in der gleichen Ebene wie das Spannungs eisen 1 angeordnet. Diese Ausbildung eines Zählers zeichnet sich auch durch eine besonders niedrige Bauhöhe aus.
In Fig. 5 schliesslich ist noch eine weitere Ab wandlungsmöglichkeit zu Fig. 1 und d 2 gezeigt. Fig. 5 entspricht im wesentlichen Fig. 1, unterscheidet sich aber dadurch, dass hier der in Fig. 1 gezeigte Eisenkern 4 in zwei Teilkerne 40 unterteilt ist, die an den beiden Rückschlusseisen 5 befestigt sind. Hier ist also der Kern 4 von Fig. 1 gewissermassen durch je einen den Ankerrand armartig umgreifenden Fortsatz des bzw. jedes Rückschlusseisens gebildet. Die Teilkerne 40 können daher mit dem Rückschluss eisen auch aus einem Stück hergestellt sein. Auch hier hat jedes Spannungseisen ein eigenes Rückschlusseisen, und dem Magnetfluss jedes Spannungseisens sowie auch des Stromeislens ist ein auf der ganzen Länge eigener, in sich geschlossener Eisenweg gegeben.
Der Eisenweg des Stromflusses teilt sich dabei je hälftig über die beiden Teilkerne 40.
Eine sinngemäss gleiche Abwandlungsist auch in Fig. 3, bei nur einen Spannungseisen, möglich.
Das Stromeisen, der im Anker befindliche Kern und das Spannungseisen können auch aus einem anderen ferromagnetischen Werkstoff als Elektroblechen bestehen, z. B. aus weichmagnetischen Fem- ten, die sich wegen ihrer hohen Anfangspermeabilität und der annähernd konstanten Permeabilität besonders für das Stromeisen gut eignen. Solche Werkstoffe ermöglichen sogar besonders gut die vorteilhafte Trennung der Triebpfade, weil man bisher auf eine sogenannte Vormagnetisierung des Stromeisens durch zum mindesten eiiaen Teil des Spannungsflüsses ange- wiesen war, um geringe Fehler bei kleinen Strom lasten zu bekommen. Der Rückschluss des Spannungseisens kann dann z. B. aus. einem gemeinsamen Pressteil bestehen, auch der Kern kann mit eingeschlossen sein.
Illduction electricity meter
In the case of induction electricity meters, theoretical considerations and practical experiments repeatedly make it appear desirable that the voltage and current flows that generate the torque should not be separated. Such a separation would result in an improvement especially in the case of a phase shift between current and voltage.
The invention shows a simple solution to this problem. It is based on the idea that a complete separation of the two flows could be achieved if the meter has a closed row of poles, as is the case with the known induction meters with drum armatures. Furthermore, it is based on the knowledge that in this case the separation can be achieved even at a high synchronous speed of the counter. The following is provided for explanation:
In an induction electricity meter with a drum armature, the voltage and current irons are usually located outside the cylindrical drum wall, while an iron core is arranged inside the drum armature so that the magnetic drive flux of the voltage and current irons to the core penetrates the drum wall.
It is also known to use a return iron between the tension iron and the core located inside the armature to give the magnetic drive flux of each of the tension iron a closed iron path with the exception of the pole air gap on the drum wall. In all known meters with drum armature, however, the iron paths of the voltage and current iron are more or less magnetically linked to one another.
The invention relates to an induction electricity meter with a drum armature, each with its own voltage and current iron for the voltage and current drive system outside the armature with poles facing the armature drum radially and with an iron core inside the armature.
According to the invention, however, such a meter is characterized in that the tension iron is M-shaped and arranged in a plane perpendicular to the armature axis, that the two outer poles of the tension iron are connected to the inner core by a return iron that encompasses an armature drum edge, and that the current iron U- is shaped and has two pole faces, the two pole faces of the current iron located on the outside of the armature drum being arranged on a diagonal of the armature drum that is perpendicular to the axis of symmetry of the tensioning iron. Every tension and current iron has its own closed iron path along its entire length. This is best explained using some of the exemplary embodiments shown in the drawing.
The individual parts corresponding to one another in FIGS. 1 to 4 of the drawing are each provided with the same reference numerals.
1 and 2, a counter according to the invention is shown schematically, for example, in elevation and plan. It consists of the two tension irons 1 each with a tension winding 10, the current iron 2 with a current winding 20, the drum armature 3, the iron core 4 inside the drum armature and the two tab-shaped return irons 5. The tension irons 2 have in a known manner M; Shape with side arms protruding from the middle leg. The current iron has a U-shape in a known manner. The electric iron 2 arranged transversely to the tension iron 1 is separated from them by external air gaps. The excitation winding 20 of the current iron lies below the core 3.
Each of the two return irons 5 consists of an approximately V-shaped iron sheet and its two V ends lie against the two outer legs of one of the tension irons, while its center lies against the underside of the core 3. The iron back can be riveted to their abutment points mentioned above. In contrast to known meters with drum armatures and two tension irons, there is no intended james return iron of the two tension irons, but a separate return iron for each tension iron.
As can be seen from the drawing, each of the two tension irons as well as the current iron has a closed iron path in the drive flow path, with the exception of the pole air gap, and each iron path is closed on its own, without any mutual interlinking of these magnetic drive flow paths. Even in the core 3 traversed jointly by the voltage flows and the current drive flow, the paths of the magnetic drive flows do not cross, but rather they run past one another.
A special feature of the example shown in Fig. 1 and 2 is also that the longitudinal direction of the tension iron (s) on the one hand and the pole direction of the current iron on the other hand are arranged on two mutually perpendicular radial directions of the armature, in the case of two tension iron these mutually opposite order sides of the anchor. Furthermore, in this example, the tension iron or bars are arranged in a plane perpendicular to the armature axis, whereas the current iron is arranged in a plane perpendicular thereto and through the armature axis. The two tension bars in FIGS. 1 and 2 are also arranged so that the main plane of propagation of each of the two bars is perpendicular to the anchor axis; they even have a common main plane of spread. The current iron, on the other hand, surrounds the armature on the front side.
According to a further development of the arrangement according to FIGS. 1 and 2, it is even possible to use the closed row of poles with four poles - d. H. a pair of poles that gives the highest synchronous speed to switch to three poles by leaving out one of the two tension irons 1 together with its return iron. With such a design of the meter, the internal consumption in the voltage circuit is significantly lower.
The side of the Tronimel anchor released by the omission of a tension iron can be made usable for a further advantage, for example by using it to apply eddy current damping by means of a permanent magnet. An example of this is shown in FIG. 3, the permanent magnet 6 is opposite the tension magnet 1 here. Parts of the brake magnet, including active parts, can, if desired, also be arranged inside the armature 3, in that a part of the core 4 facing the brake magnet is omitted if this core part is not required for the drive flows.
In this case, the brake magnet can be, for example, a double-track brake magnet known per se.
Another possibility of taking advantage of the side of the drum anchor that is released by omitting one of the two tension irons is also shown in FIG. Here the current iron 2 is arranged in the same plane as the voltage iron 1. This design of a meter is also characterized by a particularly low overall height.
In Fig. 5, finally, a further modification from Fig. 1 and d 2 is shown. FIG. 5 essentially corresponds to FIG. 1, but differs in that here the iron core 4 shown in FIG. 1 is divided into two partial cores 40 which are attached to the two return irons 5. Here, the core 4 of FIG. 1 is, to a certain extent, formed by an extension of the or each return iron that encompasses the anchor edge like an arm. The partial cores 40 can therefore also be made in one piece with the yoke iron. Here, too, each tension iron has its own return iron, and the magnetic flux of each tension iron as well as the current iron has its own, self-contained iron path over its entire length.
The iron path of the current flow is divided in half over the two partial cores 40.
A similarly analogous modification is also possible in FIG. 3, with only one tension iron.
The current iron, the core located in the armature and the tension iron can also consist of a ferromagnetic material other than electrical steel, e.g. B. from soft magnetic fem- th, which are particularly well suited for the current iron because of their high initial permeability and the almost constant permeability. Such materials even enable the advantageous separation of the drive paths, because up to now one had to rely on a so-called pre-magnetization of the current iron by at least one part of the voltage fluid in order to get small errors with small current loads. The conclusion of the tension iron can then z. B. off. consist of a common pressed part, the core can also be included.