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.
Induction electricity meter for three-phase current
In the case of a three-phase single-stage meter, in which three drive systems act on a common carrier, the coupling of the drive flows of different systems in the carrier causes disturbance drive torques that lead to rotational errors. Such disturbance drive torques arise from the mutual influence of the voltage influences on one another, the current flows on one another and the voltage and current flows on one another.
Useful means are already known for eliminating the disturbance drive torques, which are based on the interaction of the voltage flows with one another and the voltage and current flows against one another. Means are also known for eliminating the disturbance drive torques, which are based on the interaction of the current flows with one another, which allow extensive or even complete compensation of these disturbance drive torques.
However, the compensation means known up to now are all still afflicted with this or that deficiency; be it that they are not effective enough or require laborious adjustment, be it that they are still undesirably expensive.
According to a more recent proposal, Swiss Patent Nt. 414 849, the disturbance drive torques of a three-phase single-disk meter are compensated particularly effectively by impressing a partial flow branched off the current flow of at least one of the drive systems into the voltage or current iron of one of the other drive systems. This is done, for example, in such a way that the current iron of one of the drive systems is provided with an auxiliary winding that is interconnected with a second auxiliary winding attached to another current iron to form a closed circuit.
If the current irons are U-shaped, as is usually the case, the mutually facing legs of two adjacent current irons can be provided with split poles and the two auxiliary windings can be arranged on the facing partial poles of the split poles.
These partial poles of the gap poles, which are provided with the F auxiliary windings and generate the compensating drive torque, can to a certain extent be viewed as compensation auxiliary poles in the space between adjacent drive systems.
According to another recent proposal, Swiss Patent No. 1021/67, a particularly effective compensation of the disturbance drive torques of a three-phase single-disc meter with three drive systems offset by 1200 is achieved by providing an auxiliary drive pole symmetrically between two adjacent drive systems, which both is excited by a partial flow of the voltage pole diametrically opposite it as well as by a partial flow of the current iron each of the two drive systems adjacent to it; with such a sense of circuit that the sense of direction of the compensation drive torques generated by the auxiliary drive poles in the carrier disc is opposite to the sense of direction of the disturbance drive torques.
The invention shows a much simpler solution for eliminating the disturbance drive torques which are based on the interaction of the current flows with one another.
Like the second of the two aforementioned proposals in particular, it makes use of the means of auxiliary poles in the space between adjacent drive systems to generate a compensating drive torque, but in a surprisingly simple and yet very effective manner in terms of production. For this purpose, an induction electricity meter for three-phase current with three door systems on a common LäuNersoheiJoe and with means for compensating the disturbance drive torques, which are based on the coupling of the current flows of different drive systems with each other, designed according to the invention,
that in at least one of the spaces between two adjacent current poles of different drive systems in the vicinity of one of these two current poles an ironless auxiliary drive winding in series with the excitation winding of the other current pole is arranged, with such a winding sense that the interaction of the first-mentioned current pole with the Auxiliary drive winding forms a compensation tri, eb- moment that is directed against the disturbance drive torque. To show the special advantages of a sol ten counter,
First of all, it explains its heating method using an exemplary embodiment shown in the drawing.
The three drive systems I, II and III of a meter are each indicated with three circles, of which the middle one indicates the voltage pole and the two outer circles with plus and minus signs indicate the current poles of the drive system. In the case shown, the three drive systems are offset from one another by 1200 each, the flows of the voltage and current poles are indicated on the circumference of the large circle indicating the carrier.
Furthermore, the current excitation winding is shown at the current poles of the drive system II, which, as can be seen from the drawing, has a special design: In series with it there is a small, ironless auxiliary drive winding, one of which is near the Plus current pole of the system I and the other is arranged in the vicinity of the negative current pole of the system III. As a result of the series connection mentioned, these two auxiliary drive windings are excited by a part of the flow tJII j of the current flow of the system II and thus form auxiliary drive poles.
The direction of the winding of the two auxiliary drive windings is, as indicated by the crossover of their leads, chosen so that the auxiliary drive winding on the left in the drawing forms an auxiliary positive pole with the partial flux + t0JII and the auxiliary drive winding on the right in the drawing also forms an auxiliary negative pole the partial river - A Qu.
Finally, the drive torques M1 to M5 are shown with large and small arrows in the drawing. The arrows drawn in solid lines relate to the connection of the meter with normal phase sequence RST, the arrows drawn in broken lines to the connection with reversed phase sequence RTS. The drive torques Mi, M2 and M3 indicate the disturbance drive torques that form between the respective adjacent current poles of different drive systems, while the drive torques M4 and M5 indicate the compensation drive torques that are between each of the auxiliary poles formed by the two auxiliary drive windings and the respective Form the adjacent current pole of the drive system I or III.
The arrow direction of the arrows drawn is based on the polarity of the respective alternating poles and can be determined in a known manner using a pointer image. As can be seen from the drawing, the disturbance drive torques Mi to M3 all act counterclockwise in the case of the normal phase sequence, while the compensation drive torques M4 and M5 act clockwise. If the phase sequence is reversed, they all work in the opposite direction of rotation.
In any case, the compensation drive torques counteract the disturbance drive torques, and by appropriately dimensioning the auxiliary drive windings with regard to their number of turns and their distance from the adjacent current pole as well as from the carrier disc, it can easily be achieved that the compensation drive torques simultaneously increase the disturbance drive torques Compensate the load completely. Since the distance between the auxiliary drive windings and the neighboring current pole is significantly smaller than the mutual distance between the current poles causing the disturbance drive torques, the compensation drive torques M4 and M5 are significantly stronger than the disturbance drive torques M1 to M3, so that the auxiliary drive windings only need a few turns.
If the drive systems I and III are loaded on both sides, i.e. if the drive system II fails, the auxiliary drive windings are ineffective. However, since in this case the disturbance drive components M1 and M2 are omitted at the same time, only the disturbance drive torque M3 remains, which alone can be viewed as negligible. If I and II or II and III are loaded on both sides, two of the three disturbance drive torques are also omitted, while the auxiliary drive windings both remain effective; in this case, the compensation drive torques outweigh the remaining disturbance drive torque, so that overcompensation takes place, but this is also negligibly small.
The disturbance drive errors remaining with bilateral load can in any case be kept below about 0.2 ... 0.3 o / o.
With one-sided load, however, neither disturbance drive torques nor compensation drive torques can arise, since in this case only a single current flow is present.
In the embodiment described, the three drive systems are, as mentioned, arranged offset from one another by 1200 each. The above description of the mode of operation of the auxiliary drive windings shows, however, that in the case of the counter according to the invention, the drive systems can also have any other mutual angular displacements. There is also the possibility, in a departure from the example shown, not only to couple auxiliary operating windings to one of the three drive systems, but, if desired, in the same way to two drive systems or even to all three drive systems. As a rule, however, it is completely sufficient to provide two auxiliary drive windings on only one of the three drive systems.
The exemplary embodiment described shows that not only the structural, but also the manufacturing costs for compensating the current disturbance drive torques are extremely low. Two small, ironless auxiliary windings designed as air windings are sufficient, which are either connected to taps of the current excitation winding of one of the drive systems or can simply be led out of the current excitation winding as a loop without any line interruption. The assembly of the auxiliary drive windings is easy, because the distance between the windings and the carrier is not particularly critical; since the auxiliary style windings can be designed as air-core coils, their air gap to the carrier is large anyway.
By dimensioning the air gap of the iliac drive windings differently, the dependency of their compensation effect on the nominal current of the meter can also be taken into account.
It is a particular advantage of the invention that it is irrelevant for the operation of the means provided in the meter for eliminating the current flow disturbance torques, with which means known per se the counter is provided, if necessary, for correcting the voltage flow disturbance torques and the voltage flow current flow disturbance torques . As is known, a carrier plate divided into two concentric parts with an annular slot can be provided, for example, in order to eliminate the disturbance that is based on the interaction of the voltage flows with one another.
To eliminate the voltage flow / current flow disturbance torques, however, if the three drive systems are offset by 1200 each in the usual way, special means are unnecessary, since these disturbance torques do not result in any torques with the 1200 Aa arrangement and can be adjusted from the start.
The required distance between the auxiliary drive windings can already be determined when the meter is manufactured, depending on the type of meter, so that in the finished meter there is no need to adjust the disturbance drive torque compensation means.