Induktions-Elektrizitätszähler für Drehstrom
Bei einem Drehstrom-Einschetbenzähler, bei dem drei Triebsysteme auf eine gemeinsame Läuferscheibe einwirken, entstehen durch die Verkopplung der Triebflüsse verschiedener Systeme in der Läuferscheibe Störtriebmomente, die zu Drehfehlern führen. Solche Störtriebmomente entstehen durch gegenseitige Beeinflussung der Spannungseinflüsse untereinander, der Stromflüsse untereinander und der Spannungs- und der Stromflüsse gegeneinander.
Zur Behebung der Störtriebmomente, die auf der Wechselwirkung der Spannungsflüsse untereinander und der Spannungs- und Stromflüsse gegeneinander beruhen, sind brauchbare Mittel schon bekannt. Auch zur Behebung der Störtriebmomente, die auf der Wechselwirkung der Stromflüsse untereinander beruhen, sind schon Mittel bekannt, die eine weitgehende oder gar vollständige Kompensierung dieser Störtriebmomente ermöglichen.
Die bisher dafür bekannten Kompensationsmittel sind jedoch alle noch mit diesem oder jenem Mangel behaftet; sei es, dass sie nicht wirksam genug sind oder einer mühsamen Justierung bedürfen, sei es, dass sie noch unerwünscht aufwendig sind.
Nach einem neueren Vorschlag, Schweizer Patent Nt. 414 849 werden die Störtriebmomente eines Drehstrom-Einscheibenzählers besonders wirksam dadurch kompensiert, dass ein dem Stromfluss mindestens eines der Triebsysteme abgezweigter Teilfluss dem Spannungsoder dem Stromeisen eines der anderen Triebsysteme eingeprägt wird. Dies geschieht beispielsweise so, dass das Stromeisen eines der Triebsysteme mit einer Hilfs wicklung versehen wird, die mit einer zweiten, an einem anderen Stromeisen angebrachten Hilfswicklung zu einem geschlossenen Stromkreis zusammengeschaltet wird.
Sind die Stromeisen, wie meist üblich, U-förmig, so können die einander zugewandten Schenkel zweier einander benachbarter Stromeisen mit Spaltpolen versehen und die beiden Hilfswicklungen auf den einander zugewandten Teilpolen der Spaltpole angeordnet werden.
Man kann diese mit den F Hilfswicklungen versehenen, das Kompensierungstriebmoment erzeugenden Teilpole der Spaltpole gewissermassen als Kompensierungs-Hilfspole im Zwischenraum einander benachbarter Triebsysteme ansehen.
Nach einem anderen neueren Vorschlag, Schweizer Patent Nr. 1021/67 wird eine besonders wirksame Kompensierung der Störtriebmomente eines Drehstrom-Einscheibenzählers mit drei um 1200 gegeneinander versetzten Triebsystemen dadurch erzielt, dass symmetrisch zwischen je zwei einander benachbarten Trieb systemen ein Hilfstriebpol vorgesehen wird, der sowohl von einem Teilfluss des ihm diametral gegenüberliegenden Spannungspols als auch von je einem Teilfluss des Stromeisens der beiden ihm benachbarten Triebsysteme erregt wird; bei einem solchen Schaltungssinn, dass der Rich- tungssinn der von den Hilfstriebpolen in der Läuferscheibe erzeugten Kompensierungs-Triebmomente dem Richtungssinn der Störtriebmomente entgegengerichtet ist.
Die Erfindung zeigt eine wesentlich einfachere Lösung zur Behebung der Störtriebmomente, die auf der Wechselwirkung der Stromflüsse untereinander beruhen.
Auch sie bedient sich, wie besonders der zweite der beiden vorgenannten Vorschläge, zur Erzeugung eines Kompensierungs-Triebmoments des Mittels von Hilfspolen im Zwischenraum einander benachbarter Triebsysteme, aber in einer fertigungsmässig überraschend einfachen, und doch sehr wirksamen Weise. Hierzu wird ein Induktions-Elektrizitätszähler für Drehstrom mit drei Trtehsystemen an einer gemeinsamen LäuNersoheiJoe und mit Mitteln zur Kompensation der Störtriebmomente, die auf der Verkopplung der Stromflüsse verschiedencr Trieb systeme untereinander beruhen, erfindungsgemäss so ausgebildet,
dass in mindestens einem der Zwischenräume zweier etnandler benachbarter Strompole verschiedener Triebsysteme in der Nähe eines dieser beiden Strompole eine mit der Erregerwicklung des anderen Strompoles in Reihe liegende eisenlose Hilfstriebwick- lung angeordnet ist, bei solchem Wicklungssinn, dass sich durch die Wechselwirkung des erstgenannten Strompoles mit der Hilfstriebwicklung ein dem Stör triebmoment entgegengeriehtetes Kompensations-Tri, eb- moment bildet. Um die besonderen Vorteile eines sol zehen Zählers zu zeigen,
s sie zunädist seineWärlcunsweise anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh- rungsbeispiels erläutert.
Die drei Trieb systeme I, II und III eines Zählers sind mit je drei Kreisen angedeutet, von denen jeweils der mittlere den Spannungspol und die beiden äusseren, mit Plus- und Minuszeichen versehenen Kreise die Strompole des Trieb systems andeuten. Die drei Triebsysteme sind im dargestellten Falle um je 1200 gegeneinander versetzt angeordnet, die Flüsse der Spannungsund Strompole sind am Umfang des die Läuferscheibe andeutenden grossen Kreises angegeben.
Weiterhin ist an den Strompolen des Trieb systems II noch die Strom-Erregerwicklung eingezeichnet, die, wie aus der Zeichnung ersichtlich, eine besondere Ausbildung aufweist: In Reihe mit ihr liegt noch je eine kleine, eisenlose Hilfstriebwicklung, von denen die eine in der Nähe des Plus-Strompoles des Systems I und die andere in der Nähe des Minus-Strompoles des Systems III angeordnet ist. Durch die genannte Reihenschaltung werden diese beiden Hilfstriebwicklungen von einem Teil fluss tJII j des Stromflusses -des Systems II erregt und bilden somit Hilfstriebpole.
Der Wicklungssinn der beiden Hilfstriebwicklungen ist, wie es mit der Uberkreuz- führung ihrer Zuleitungen angedeutet ist, so gewählt, dass die in der Zeichnung linke Hilfstriebwicklung einen Hilfs-Pluspol mit dem Teilfluss +t0JII bildet und die in der Zeichnung rechte Hilfstriebwicklung einen Hilfs Minuspol mit dem Teilfluss - A Qu.
Schliesslich sind in der Zeichnung noch die Triebmomente M1 bis M5 mit grossen und kleinen Pfeilen eingezeichnet. Die ausgezogen gezeichneten Pfeile beziehen sich jeweils auf den Anschluss des Zählers mit normaler Phasenfolge RST, die gestrichelt gezeichneten Pfeile auf den Anschluss mit vertauschter Phasenfolge RTS. Die Triebmomente Mi, M2 und M3 deuten die Störtriebmomente an, die sich zwischen den jeweils einander benachbarten Strompolen verschiedener Triebsysteme bilden, während die Triebmomente M4 und M5 die Kompensations-Triebmomente andeuten, die sich zwischen jedem der von den beiden Hilfstriebwicklungen gebildeten Hilfspole und dem jeweils benachbarten Strompol des Trieb systems I bzw. III bilden.
Die eingezeichnete Pfeilrichtung der Pfeile ergibt sich auf Grund der Polarität der jeweils in WechselwiTrkung miteinander tretenden Pole und kann in bekannter Weise anhand eines Zeigerbildes ermittelt werden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wirken die Störtriebmomente Mi bis M3 im Falle der normalen Phasenfolge alle entgegen dem Uhrzeigersinn, während die Kompensations-Triebmomente M4 und M5 im Uhrzeigersinn wirken. Bei vertauschter Phasenfolge wirken sie alle im umgekehrten Drehsinn.
In jedem Falle wirken also die Kompensations-Triebmomente den Störtriebmomenten entgegen, und durch entsprechende Bemessung der Hilfstriebwicklungen hinsichtlich ihrer Windungszahl und ihres Abstandes sowohl von dem ihnen benachbarten Strompol als auch von der Läuferscheibe lässt sich leicht erreichen, dass die Kompensations-Triebmomente die Störtriebmomente bei gleichzeitiger Last vollkommen kompensieren. Da der Abstand der Hilfstriebwicklungen vom benachbarten Strompol bedeutend kleiner ist als der gegenseitige Abstand der die Störtriebmomente verursachenden Strompole, so sind die Kompensations Triebmomente M4 und M5 bedeutend kräftiger als die Störtriebmomente M1 bis M3, so dass die Hilfstrieb- wicklungen nur wenige Windungen benötigen.
Bei zweiseitiger Last der Triebsysteme I und III, also bei Ausfall des Trieb systems II, sind die Hilfstriebwicklungen unwirksam. Da aber in diesem Falle gleichzeitig auch die Störtriebsomenbe M1 und M2 wegfallen, so bleibt nur das Störtriebmoment M3 übrig, das allein für sich als vernachlässigbar angesehen werden kann. Bei zweiseitiger Last von I und II oder II und III fallen ebenfalls zwei der drei Störtriebmomente weg, während die Hilfstriebwicklungen beide wirksam bleiben; in diesem Falle überwiegen die Kompensations-Triebmomente das verbleibende Störtriebmoment, so dass eine Über- kompensation erfolgt, die aber ebenfalls vernachlässigbar gering ist.
Die bei zweiseitiger Last verbleibenden Störtriebfehler lassen sich in jedem Falle unter etwa 0,2... 0,3 O/o halten.
Bei einseitiger Last aber können weder Störtriebmomente noch Kompensations-Triebmomente entstehen, da in diesem Falle nur ein einziger Stromfluss vorhanden ist.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die drei Triebsysteme, wie erwähnt, um je 1200 gegeneinander versetzt angeordnet. Die vorstehende Beschreibung der Wirkungsweise der Hiltstriebwicklungen lässt aber erkennen, dass bei dem Zähler nach der Erfindung die Trieb systeme auch beliebige andere gegenseitige Winkelversetzungen aufweisen können. Ferner besteht die Möglichkeit, abweichend von dem dargestellten Beispiel nicht nur an eine der drei Triebsysteme Hilfsbetriebswicklungen anzukoppeln, sondern gewünschtenfalls in der gleichen Weise auch an zwei Trieb systeme oder gar an alle drei Triebsysteme. In der Regel ist es aber vollkommen ausreichend, nur an einem der drei Trieb systeme zwei Hilfstriebwicklungen vorzusehen.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt, dass nicht nur der bauliche, sondern auch der fertigungsmäs liste Aufwand zur Kompensierung der Strom-Störtriebmomente ausserordentlich gering ist. Es genügen zwei kleine, eisenlose, also als Luftwicklung ausgebildete Hilf swicklungen, die entweder an Anzapfungen der Stromerregerwicklung eines der Triebsysteme angeschlossen werden oder aber auch einfach ohne Leitungsunterbrechung als Schleife aus der Stromerregerwicklung herausgeführt werden können. Die Montage der Hilfstriebwicklungen ist einfach, denn der Abstand der Wicklungen von der Läuferscheibe ist nicht besonders akritilsch ; da die Hilfstilebwicklungen als Luftspulen ausgebildet sein können, ist ihr Luftspalt zur Läuferscheibe hin ohnehin gross.
Durch unterschiedliche Bemessung des Luftspaltes der Ili1istriebwicklungen kann auch die Abhängigkeit ihrer Kompensationswirkung von der Nennstromstärke des Zählers berücksichtigt werden.
Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass es für die Wirkungsweise der beim Zähler vorgesehenen Mittel zur Behebung der Stromfluss-Störmomente belanglos ist, mit welchen an sich bekannten Mitteln der Zähler gegebenenfalls zur Behebung der Spannungsfluss Störmomente und der Spannungsfluss-Stromfluss-Störmomente versehen wird. Zur Behebung der Störmomeute, die auf der Wechselwirkung der Spannungsflüsse untereinander beruhen, kann beispielsweise, wie es bekannt ist, eine mit einem Ringschlitz in zwei konzentrische Teile unterteilte Läuferscheibe vorgesehen werden.
Zur Behebung der Spannungsfluss-Stromfluss-Störmomente dagegen sind, wenn die drei Triebsysteme in üblicher Weise um je 1200 gegeneinander versetzt sind, besondere Mittel entbehrlich, da diese Störmomente bei der 1200-Aaordnung keine Drehmomente ergeben und schon von vornherein einjustierbar sind.
Der erforderliche Abstand der Hilfstriebwicklungen kann je nach der Zählertype schon bei der Fertigung des Zählers festgelegt werden, so dass beim fertigen Zähler jegliche Notwendigkeit zu einer Justierung der Störtriebmoment-Kompensationsmittel entfällt.