DE1076809B

DE1076809B - Electricity meter

Info

Publication number: DE1076809B
Application number: DEL17024A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Froehlich
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1953-10-23
Filing date: 1953-11-03
Publication date: 1960-03-03

Description

Elektrizitätszähler Bei Elektrizitätszählern nach dem Ferrarisprinzip, die für hohe Überlastung, z. B. für eine drei- bis vierfache Nennlast, gebaut sind, treten, wenn das Triebsystem und der Bremsmagnet in der üblichen Weise örtlich getrennt angeordnet sind, bei Überlast infolge des großen Drehmomentes beträchtliche Kräfte an der Ankerscheibe auf, die in der Ebene der Scheibe wirken. Im Unterlager entstehen außer den durch das Gewicht verursachten vertikalen Druckkräften seitlich gerichtete Reaktionskräfte, die unter Umständen in einem besonderen Halslager abgefangen werden müssen, um zu verhindern, daß der Zapfen des Drehsystems aus der Pfanne des Unterlagersteines herausgedrückt wird und die Achse des Systems an der Lagerfassung streift.Electricity meter In the case of electricity meters based on the Ferraris principle, those for high overload, e.g. B. for a three to four times the nominal load, are built, occur when the drive system and the brake magnet are spatially separated in the usual way are arranged, considerable forces in the event of overload due to the high torque on the armature disk, which act in the plane of the disk. Arise in the sub-warehouse apart from the vertical compressive forces caused by the weight, laterally directed Reaction forces that may be absorbed in a special neck bearing must in order to prevent the pin of the rotating system from the socket of the base stone is pushed out and the axis of the system brushes against the bearing mount.

Die örtlich getrennte Anordnung des Triebsystems und des Bremsmagnets macht sich auch bei der stroboskopischen Eichung eines Zählers ungünstig bemerkbar. Bei kleiner Belastung ist die Drehgeschwindigkeit des Rotors in der Regel nicht vollkommen konstant, sondern periodischen Schwankungen unterworfen. Diese Schwankungen hängen zusammen mit geringen örtlichen Unterschieden in der Dicke der Triebscheibe und der Leitfähigkeit des Materials, die hauptsächlich durch den Walzvorgang bei der Herstellung des Scheibenmaterials verursacht werden. The spatially separated arrangement of the drive system and the brake magnet also makes itself unfavorably noticeable in the stroboscopic calibration of a meter. With a small load, the speed of rotation of the rotor is usually not completely constant, but subject to periodic fluctuations. These fluctuations are related to slight local differences in the thickness of the drive pulley and the conductivity of the material, which is mainly due to the rolling process caused by the manufacture of the disc material.

Wenn z. B. die dickere oder besser leitende Seite der Ankerscheibe sich gerade im Luftspalt des Triebsystems befindet, so ist in diesem Augenblick das antreibende Moment ein wenig größer als das bremsende Moment; die Ankerscheibe beschleunigt sich. Befindet sich dagegen dieser Teil der Scheibe im Luftspalt des Bremsmagnets, so überwiegt das bremsende Moment, und die Drehgeschwindigkeit verringert sich ein wenig. Durch diese periodischen Schwankungen wird ein Geschwindigkeitsvergleich zum Zweck der Eichung nach einem stroboskopischen Verfahren sehr er schwert oder sogar unmöglich gemacht. Diese Schwierigkeiten zeigen sich vor allem bei kleiner Belastung.If z. B. the thicker or better conductive side of the armature disk is just in the air gap of the instinctual system, it is at this moment the driving moment a little larger than the braking moment; the armature disk accelerates. If, on the other hand, this part of the disk is in the air gap of the Brake magnet, the braking torque predominates and the rotational speed is reduced yourself a little. These periodic fluctuations enable a speed comparison for the purpose of calibration according to a stroboscopic procedure, it is very difficult or even made impossible. These difficulties are particularly evident with smaller ones Load.

Bei großer Last wird durch die Massenträgheit des Rotors eine gleichförmigere Geschwindigkeit erreicht, so daß ein stroboskopischer Geschwindigkeitsvergleich mit hinreichender Genauigkeit möglich ist.When the load is high, the inertia of the rotor makes it more uniform Speed reached, so that a stroboscopic speed comparison is possible with sufficient accuracy.

Um die seitlich gerichteten Kräfte zu verkleinern oder gänzlich aufzuheben, ist es bekannt, den Bremsmagnet möglichst nahe bei den Polen des Triebsystems anzuordnen. Bei dieser Anordnung greifen die treiben den und bremsenden Kräfte nahezu an der gleichen Stelle der Ankerscheibe an; die seitlichen Reaktionskräfte im Unterlager werden dadurch ganz wesentlich verkleinert, und es ist nicht notwendig, besondere Maßnahmen zu treffen, um zu verhindern, daß die Drehachse bei großer Belastung des Zählers seitlich abgedrängt wird. In order to reduce the lateral forces or to eliminate them entirely, it is known to arrange the brake magnet as close as possible to the poles of the drive system. With this arrangement, the driving and braking forces are applied almost to the same place of armature disk; the lateral reaction forces in the lower bearing are thereby reduced in size quite considerably, and it is not necessary to special Take measures to prevent the axis of rotation from being damaged when the Counter is pushed sideways.

Ordnet man das Triebsystem und die Bremsmagnete nahe beieinander an, so daß die Trieb- und Bremsflüsse nahezu an der gleichen Stelle die Ankerscheibe durchsetzen, so ändern sich außerdem das Trieb- und das Bremsmoment stets im gleichen Sinne und annähernd im gleichen Maße in allen Lagen der Ankerscheibe. Die periodischen Schwankungen der Drehgeschwindigkeit infolge ungleicher Scheibendicke und Leitfähigkeit können auf diese Weise weitgehend zum Verschwinden gebracht werden. If you put the drive system and the brake magnets close together so that the drive and brake flows almost at the same point the armature disk enforce, the driving and braking torque also always change in the same way Sense and approximately to the same extent in all positions of the armature disk. The periodic Fluctuations in the speed of rotation due to unequal disk thickness and conductivity can largely be made to disappear in this way.

Es sind Elektrizitätszähler nach dem Ferrarisprinzip bekannt, bei welchen ein Bremsmagnet direkt neben das Spannungseisen gesetzt ist oder zwei Bremsmagnete symmetrisch unmittelbar neben beiden Seiten des Spannungseisens angeordnet sind. In diesen beiden Fällen sind die Radien von Triebmoment und Bremsmoment gleich groß, werden aber in verschiedeneu vertikalen Ebenen erzeugt. Es ist auch bekannt, einen Bremsmagnet radial vor das Spannungseisen zu setzen, wobei die Radien von Triebmoment und Bremsmoment verschieden groß sind, die beiden Momente jedoch in derselben vertikalen Ebene erzeugt werden. Electricity meters based on the Ferraris principle are known which a brake magnet is placed directly next to the tension iron or two brake magnets are arranged symmetrically immediately next to both sides of the tension iron. In these two cases, the radii of the driving torque and braking torque are the same, but are generated in different vertical planes. It is also known to be a Place the brake magnet radially in front of the tension iron, the radii of the drive torque and braking torque are different, but the two moments in the same vertical Level can be generated.

Es ist weiterhin ein Elektrizitätszähler bekannt, bei dem zwei Bremsmagnete baulich so mit dem Eisenkörper des Triebsystems vereinigt sind, daß die beiden Schenkel des Eisenkörpers, die je mit einer Hälfte der Stromwicklung bewickelt sind, zugleich auch die Flüsse der Bremsmagnete führen, die, an den freien Enden dieser Schenkel austretend, sich durch die Triebscheibe hindurch schließen. Zu diesem Zweck sind die beiden stabförmigen Bremsmagnete beiderseits der beiden die Stromwicklung tragenden Schen- kel mit gleichnamigen Polen auf Vorsprünge des Stromeisens gesetzt, während ihre anderen Pole an eiserne Jochstücke anschließen, deren freie Enden den Schenkeln des Stromeisens auf der anderen Seite der Triebscheibe gegenüberstehen. Damit ist erreicht, daß die Gebiete, wo der Triebfluß und die Bremsflüsse durch die Scheibe hindurchtreten, weitgehend zusammenfallen. Der bekannten Anordnung haftet jedoch der Nachteil an, daß jeder Bremsmagnet mit einer Hälfte der Stromwicklung magnetisch verkettet ist; dies hat nämlich zur Folge, daß die von den Stromwicklungen bei Stromdurchgang herrührende magnetische Spannung in jeder zweiten Stromhalbwelle eine zusätzliche entmagnetisierende Feldstärke in den Bremsmagneten erzeugt, wodurch diese, insbesondere bei Kurzschlüssen im Verbraucherkreis, bleibend geschwächt werden können, so daß sich die Zählerkonstante ändert. It is also known an electricity meter in which two brake magnets are structurally so united with the iron body of the drive system that the two legs of the iron body, each wound with one half of the current winding, at the same time also lead the fluxes of the brake magnets, which, at the free ends of these legs emerging, close through the drive pulley. To this end are the two rod-shaped brake magnets on both sides of the two carrying the current winding Sch- kel with poles of the same name on protrusions of the river iron while their other poles are connected to pieces of iron yoke, their free ones The ends of the legs of the current iron face on the other side of the drive pulley. This ensures that the areas where the drive flow and the brake flows through pass through the disc, largely collapse. The known arrangement adheres however, the disadvantage that each brake magnet with one half of the current winding is magnetically linked; this has the consequence that the current windings Magnetic voltage resulting from the passage of current in every second current half-wave an additional demagnetizing field strength is generated in the brake magnet, whereby these are permanently weakened, especially in the event of short circuits in the consumer circuit so that the counter constant changes.

Besonders empfindlich hinsichtlich der Schwächung durch Wechselfelder, denen sie namentlich bei Kurzschluß ausgesetzt sind, sind die früher im Zählerbau üblichen Magnete geringer Koerzitivkraft. Es ist bekannt, daß hochkoerzitive Magnete mit kleinen Abmessungen sich für die Fälle, wo sie als Bremsmagnete in Zählern Wechselfeldern ausgesetzt sind, wesentlich besser eignen, weil sie durch die Wechselfelder weniger geschwächt werden. Als Schutz gegen Schwächung können die Magnete mit einer Kupferhülle als Abschirmung umgeben werden. Particularly sensitive to the weakening caused by alternating fields, to which they are exposed, especially in the event of a short circuit, are those used in meter construction common magnets with low coercive force. It is known that high-coercivity magnets with small dimensions are suitable for the cases where they act as braking magnets in counters alternating fields are exposed, much better because they are less due to the alternating fields be weakened. To protect against weakening, the magnets can be covered with a copper sheath be surrounded as a shield.

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Elektrizitätszähhler nach dem Ferrarisprinzip mit hochkoerzitivem Bremsmagnet, dessen Lage zu dem Spannungs- und dem Stromtriebeisen derart gewählt ist, daß die an den Lagern der Ankerscheibenwelle auftretenden seitlich gerichteten Reaktionskräfte herabgesetzt sind. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsmagnet zur Verminderung des auf ihn von den Wechselfeldern ausgeübten entmagnetisierenden Einflusses in der Kreuzungszone des Spannungstriebflusses in einer im Spannungstriebeisen senkrecht zu dessen Lamellenebene befindlichen Durchbrechung unter Einhaltung eines allseitigen Luftspaltes derart gehaltert ist, daß seine Magnetisierungsrichtung senkrecht zu den beiden Triebflüssen verläuft. Zweckmäßig wird zur Halterung des Bremsmagnets im Spannungstriebeisen der ihn umgebende Luftspalt mit einer magnetisch nichtleitenden Masse ausgefüllt, insbesondere in der Art, daß der Magnet in ein unmagnetisches, aber elektrisch gut leitendes Material eingespritzt oder eingegossen wird. The invention also relates to an electricity meter according to the Ferraris principle with a high-coercive brake magnet, the position of which in relation to the voltage and the current drive iron is selected such that the on the bearings of the armature disk shaft occurring laterally directed reaction forces are reduced. She is through it characterized in that the brake magnet is used to reduce the alternating fields on it exerted demagnetizing influence in the crossing zone of the voltage drive flux in an opening in the tension drive iron perpendicular to its lamellar plane while maintaining an air gap on all sides is held in such a way that its direction of magnetization runs perpendicular to the two instinctual flows. It is useful to hold the Brake magnet in the tension drive iron the air gap surrounding it with a magnetic non-conductive mass filled, in particular in the way that the magnet in a Non-magnetic, but electrically conductive material, injected or poured in will.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein kombiniertes Trieb- und Bremssystem eines Elektrizitätszählers nach dem Ferrarisprinzip im Aufriß, in Fig. 2 den zugehörigen Seitenriß im Schnitt nach der Linie A-A, in Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie B-B. Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing explained. The drawing shows in Fig. 1 a combined drive and braking system an electricity meter according to the Ferrari principle in elevation, in Fig. 2 the associated Side elevation in section along the line A-A, in Fig. 3 a section along the line B-B.

Im dargestellten Triebsystem besteht das Spannungseisen aus den beiden Teilen 1 und 2. Auf dem Kern sitzt die Spannungspule 3. Die Polpartie von Teil 1 ist mit einer rechteckförmigen OfEnung versehen, die unter Belassung eines allseitigen Spaltes 4 zur Aufnahme eines permanenten Magnets 5 aus hochkoerzitivem Material dient. Der Magnet hat U-förmige Gestalt und setzt sich aus zwei L-förmigen Teilen zusammen, die in der Mitte des aus Blechlamellen geschichteten Spannungspols zusammenstoßen. Zur Befestigung der beiden Magnethälften kann der Spalt 4 z. B. nach dem Gieß- oder Spritzverfahren mit einer elek- trisch gut leitenden Legierung oder auch mit einem isolierenden Material ausgefüllt werden. Das Füllmaterial soll jedenfalls unmagnetisch sein. Der Verlauf der Kraftlinien im Spannungseisen 1, 2, d. h. des Triebflusses, der die Scheibe durchsetzt, und des Nebenschlußflusses ist durch die strichliert eingezeichneten Linien 20 dargestellt. Es tritt praktisch kein magnetischer Wechselfluß in die Fensteröffnung über, in welcher der permanente Magnet eingelassen ist weil die Permeabilität des Luftspaltes 4 gleich 1 und die reversible Permeabilität des hochkoerzitiven Magnetmaterials auch nur etwa 2 bis 6 beträgt, also beide sehr klein sind im Vergleich zur Permeabilität des umschließenden Materials, die in der Größenordnung 1000 liegt. Der permanente Magnet wird daher bei dieser Anordnung durch den Wechselfluß des Spannungseisens nicht entmagnetisiert. Auch im Gegenpol 6 des Spannungseisens, der den Spannungstriebfluß zum Joch des Spannungs eisens zurückführt, kann aus den gleichen Gründen keine so große magnetische Potentialdifferenz entstehen, daß diese eine Entmagnetisierung des Permanentmagnets bewirken könnte. In the drive system shown, the tension iron consists of the two Parts 1 and 2. The voltage coil 3 sits on the core. The pole section of part 1 is provided with a rectangular opening that leaves an all-round opening Gap 4 for receiving a permanent magnet 5 made of hochkoerzitivem material serves. The magnet is U-shaped and consists of two L-shaped parts together, which collide in the middle of the voltage pole layered from sheet metal lamellas. To attach the two magnet halves, the gap 4 z. B. after the casting or Spraying process with an elec- Trisch good conductive alloy or with one insulating material to be filled. The filling material should in any case be non-magnetic be. The course of the lines of force in the tension bar 1, 2, d. H. of the instinctual flow, which passes through the disk, and the bypass flow is dashed through it lines 20 shown. There is practically no alternating magnetic flux into the window opening in which the permanent magnet is embedded because the permeability of the air gap 4 is equal to 1 and the reversible permeability of the high-coercive magnetic material is only about 2 to 6, so both are very small are of the order of magnitude compared to the permeability of the enclosing material 1000 lies. The permanent magnet is therefore in this arrangement by the alternating flux of the tension iron not demagnetized. Also in the opposite pole 6 of the tension iron, who returns the tension drive flow to the yoke of the tension iron, can from the the same reasons do not arise so large a magnetic potential difference that this could cause demagnetization of the permanent magnet.

Die strichlierten Linien 21 zeigen den Verlauf des Stromtriebflusses, der von den Stromspulen 7, die auf dem Stromeisen 8 angebracht sind, erzeugt werden. The dashed lines 21 show the course of the current drive flow, which are generated by the current coils 7, which are mounted on the current iron 8.

Die Kraftlinien verlaufen im Spannungspol ebenfalls um den permanenten Magnet herum. Der Bremsfluß des permanenten Magnets 5, dessen Pole mit N, S bezeichnet sind, ist durch die strichlierte Linie 22 dargestellt. Es ist nur dafür zu sorgen, daß im Falle eines Kurzschlusses im Hauptstromkreis der Spannungspol durch den Stromtriebfluß nicht zu hoch gesättigt werden kann und die Permeabilität der Eisenlamellen, aus denen sich der Spannungspol zusammensetzt, wesentlich größer als 1 bleibt. Die Magnetisierungseinrichtung des hochkoerzitiven Bremsmagnets 5 liegt senkrecht zur Richtung der Stromeisenkraftlinien; dies ist ein weiterer Umstand, der mithilft, denBremsmagnet gegen Entmagnetisierung bei Kurzschluß im Verbraucherkreis zu schützen, denn bekanntlich sind bei hochkoerzitiven Magneten bedeutend höhere magnetische Feldstärken notwendig, wenn zur Abschwächung ein quer zur Leitlinie des Magnets gerichtetes Feld benutzt wird.The lines of force in the tension pole also run around the permanent one Magnet around. The braking flux of the permanent magnet 5, whose poles are denoted by N, S is shown by the dashed line 22. It is just a matter of making sure that in the event of a short circuit in the main circuit, the voltage pole through the current drive flow can not be saturated too high and the permeability of the iron lamellas which the voltage pole is composed of, remains significantly greater than 1. The magnetization device the hochkoerzitiven brake magnet 5 is perpendicular to the direction of the current iron lines of force; this is another factor that helps to prevent demagnetization of the brake magnet to protect in the event of a short circuit in the consumer circuit, because it is known that they are highly coercive Magnets require significantly higher magnetic field strengths if for attenuation a field directed across the line of the magnet is used.

Im weiteren bildet die elektrisch gut leitende Ausfüllung des Spaltes 4 einen Kurzschlußkreis, in welchem Sekundärströme induziert werden, die ein eindringendes Wechselfeld dämpfen. Als weiterer Schutz können auch die aus dem Spannungspol herausragenden Pole des Permanentmagnets mit einer elektrisch gut leitenden Schicht überzogen werden. Furthermore, the electrically conductive filling of the gap forms 4 shows a short circuit in which secondary currents are induced which cause a penetrating Attenuate the alternating field. The protruding from the voltage pole can also be used as further protection Poles of the permanent magnet are coated with a highly electrically conductive layer.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Bremsmagnets im Pol des Spannungseisens sind die resultierenden=Radien von Triebfluß und Bremsfluß gleich groß, und die beiden Flüsse werden in derselben vertikalen Ebene erzeugt, wodurch erreicht wird, daß auf die Ankerachse keine Reaktionskraft wirkt. The inventive arrangement of the brake magnet in the pole of the The resulting = radii of the drive flow and braking flow are the same for the tension iron large, and the two rivers are created in the same vertical plane, thus creating it is achieved that no reaction force acts on the armature axis.

Das Regulierorgan für die Abgleichung der 90°-Phasenverschiebung am Spannungseisen ist am oberen Joch 2 angeordnet. Dieses Joch ist durch zwei Luftspalte 9, 10 von den vertikalen Schenkeln getrennt. The regulating element for the adjustment of the 90 ° phase shift the tension iron is arranged on the upper yoke 2. This yoke is through two air gaps 9, 10 separated from the vertical legs.

Das Regulierorgan besteht aus zwei Kupferflügeln 11, 12, die fest auf einer drehbaren Achsel3 sitzen und in die beiden Nebenschlußluftspalte 9 und 10 eintauchen. Durch die Anordnung dieser Nebenschlußluftspalte an dem der Ankerscheibe abgekehrten Joch des Spannungseisens wird der Pol des Spannungseisens frei für die Einfügung des Bremsmagnets, und die Zugänglichkeit des Regulierorgans für den Phasenabgleich wird durch den Bremsmagnet in keiner Weise behindert. The regulating organ consists of two copper wings 11, 12, which are fixed sit on a rotatable armpit 3 and in the two shunt air gaps 9 and 10 immerse. Due to the arrangement of these shunt air gaps on that of the armature disk facing away from the yoke of the tension iron, the pole of the tension iron is free for the Insertion of the brake magnet, and the accessibility of the regulator for the phase adjustment will in no way hindered by the brake magnet.

PATENTANSPROCHE: 1. Elektrizitätszähler nach dem Ferrarisprinzip mit hochkoerzitivem Bremsmagnet, dessen Lage zu dem Spannungstriebeisen und dem Stromtriebeisen derart gewählt ist, daß die an den Lagern der Ankerscheibenwelle auftretenden seitlich gerichteten Reaktionskräfte herabgesetzt sind, da durch gekennzeichnet, daß der Bremsmagnet zur Verminderung des auf ihn von den Wechselfeldern ausgeübten entmagnetisierenden Einflusses in der Kreuzungszone des Spannungstriebflusses mit dem Stromtriebfluß in einer im Spannungs eisen senkrecht zu dessen Lamellenebene befindlichen Durchbrechung unter Einhaltung eines allseitigen Luftspaltes derart gehaltert ist, daß seine Magnetisierungseinrichtung senkrecht zu den beiden Triebflüssen verläuft. PATENT CLAIM: 1. Electricity meter based on the Ferraris principle with hochkoerzitivem brake magnet, its position to the tension drive and the Current drive iron is chosen so that the on the bearings of the armature disk shaft occurring laterally directed reaction forces are reduced, as characterized by that the brake magnet to reduce the exerted on him by the alternating fields demagnetizing influence in the crossing zone of the voltage drive flux the current drive flow in an iron in the tension perpendicular to its lamellar plane located opening while maintaining an air gap on all sides in such a way is held that its magnetizing device is perpendicular to the two drive fluxes runs.

Claims

2. Electricity meter according to claim 1, characterized in that the permanent magnet of the armature disk has poles facing and the yoke iron of the tension iron also the Receives return flow of the brake magnet, the Brake flow penetrates the armature disk twice.

3. Electricity meter according to claim 2, characterized in that to hold the permanent magnet in the tension pole of the driving iron of the magnet surrounding air gap is filled with a magnetically non-conductive mass.

4. Electricity meter according to claim 3, characterized in that the permanent magnet consists of two halves joined together and the butt joint lies in the center plane of the tension iron.

5. Electricity meter according to claim 3, characterized in that the permanent magnet in a material with good electrical conductivity in the air gap surrounding it injected or poured in.

6. Electricity meter according to claims 1 to 5, characterized in that that the shunt air gaps for the 900 phase alignment and the associated regulating device are arranged on the yoke of the tensioning iron facing away from the armature disk.

Documents considered: British Patent No. 549746.