DE108601C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21: Elektrische Apparate und Maschinen.CLASS 21: Electrical apparatus and machines.

Oscillirender Elektricitätszähler.Oscillating electricity meter.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 3. Dezember 1897 ab.Patented in the German Empire on December 3, 1897.

BeiElektricitätszählern für Gleichstrom, welche nach dem bekannten System der Motorzähler aus einem treibenden und einem bremsenden System bestehen, verbraucht bekanntlich letzteres die von dem treibenden Motor geleistete Arbeit. Vorliegende Erfindung besteht in der Anordnung eines besonders gestalteten Hülfsankers auf der Achse der schwingenden Ankerspule, zum Zweck, am schwingenden Theil eine mit dem Ausschlag sich ändernde Zusatzkraft zu äufsern, welche annähernd hinreicht, die Reibungswiderstä'nde in den Achsenlagern und die Spannung der Stromzuführungen zur beweglichen Spule zu überwinden und in den beiden Endlagen der Ankerspule sicheren Contact zu gewährleisten.In the case of electricity meters for direct current, which are based on the known system of motor meters consist of a driving and a braking system, as is well known, the latter consumes the work done by the driving engine. The present invention consists in Arrangement of a specially designed auxiliary anchor on the axis of the oscillating Armature coil, for the purpose, on the vibrating part one that changes with the deflection To utter additional force, which is approximately sufficient to reduce the frictional resistance in the Axle bearings and the voltage of the power supplies to overcome the moving coil and to ensure safe contact in the two end positions of the armature coil.

Als Ausführungsbeispiel ist ein Zähler gegewählt, bei welchem die von dem zu registrirenden Strome durchflossene Ankerspule der Einwirkung eines Dauermagneten unterworfen ist, in dessen Feld gleichzeitig eine mit dieser Ankerspule mechanisch verbundene Kupferglocke sich bewegt, welche die erforderliche Dämpfung bewirkt.As an exemplary embodiment, a counter is selected in which the to be registered by the Armature coil through which currents flow is subjected to the action of a permanent magnet, in whose field a with this armature coil mechanically connected copper bell moves, which the required Causes damping.

Auf beiliegender Zeichnung stellt Fig. 1 die Gesammtanordnung eines solchen Zählers und Fig. 2 den Grundrifs der schwingenden Ankerspüle dar. Fig. 3 ist ein Stromschema. In the accompanying drawing, Fig. 1 shows the overall arrangement of such a meter and Fig. 2 shows the outline of the oscillating anchor coil. Fig. 3 is a circuit diagram.

Zwischen den cylindrisch ausgebohrten Polschuhen eines kräftigen Dauermagneten m befindet sich die von einem Theil des Verbrauchsstromes durchflossene Spule s, welche gemeinsam mit der Kupferglocke g an der leicht beweglichen Achse α befestigt ist, derart, dafs die Windungen der Spule s sich in der aus Fig. ι und 2 ersichtlichen Weise um die Glocke g legen. Im Innern der letzteren befindet sich ein feststehender weicher Eisencylinder, welcher den magnetischen Widerstand zwischen den Polen von m vermindert und dadurch ein möglichst kräftiges Magnetfeld zu erzielen gestattet. Between the cylindrically bored pole pieces of a powerful permanent magnet m is the coil s, through which part of the consumption current flows, which is fastened together with the copper bell g on the easily movable axis α , in such a way that the turns of the coil s are in the direction shown in Fig. ι and 2 obvious ways around the bell g . Inside the latter there is a fixed, soft iron cylinder, which reduces the magnetic resistance between the poles of m and thus allows a strong magnetic field to be achieved.

Um die ablenkende Wirkung, welche von dem Magneten m auf die stromdurchflossene Spule s ausgeübt wird, zur Erzeugung einer schwingenden Bewegung verwenden zu können, ist es nöthig, stets, wenn die Spule s ihren gröfsten Ausschlag erreicht hat, den Strom in ihr umzukehren, um dadurch entgegengesetzte Schwingung zu veranlassen, und dies wird unter Verwendung eines Relais in bekannter Weise erreicht.In order to be able to use the deflecting effect exerted by the magnet m on the current-carrying coil s to produce an oscillating movement, it is necessary to reverse the current in it whenever the coil s has reached its greatest deflection thereby causing opposite oscillation and this is accomplished using a relay in a known manner.

Die biegsamen Leitungen, durch welche der Strom der Spule s zugeführt wird, sind mit den Contacten eines Umschalters u leitend verbunden; auf letzterem gleiten die an dem Relaisanker r befestigten, aber gegen diesen, wie auch gegen einander isolirten Federn /_τ/₂, welche mit den Enden des in der Hauptleitung liegenden Widerstandes w in leitender Verbindung stehen. Da bei der ruckweisen Pendelbewegung des Relaisankers die Federn fjfz abwechselnd mit den beiden Contactklötzen des Umschalters u in Berührung kommen, so hat jede Umlegung des Relaisankers die Stromumkehr in der Spule s und damit die Aenderung ihrer Drehrichtung zur Folge. Die hierbei erforderliche Bewegung des Relaisankers wird dadurch erzielt, dafs die Wickelungen der beiden Relaiselektromagnete T₁ r₂, welche gemeinsam mit einem Vorschaltwiderstand ν in einem zwischen denThe flexible lines through which the current is fed to the coil s are conductively connected to the contacts of a changeover switch u; on the latter slide the springs / _τ / ₂ fastened to the relay armature r , but insulated against it as well as against each other , which are in conductive connection with the ends of the resistor w in the main line. Since the springs fjfz alternately come into contact with the two contact blocks of the switch u during the jerky pendulum movement of the relay armature, every change of the relay armature results in a current reversal in the coil s and thus a change in its direction of rotation. The required movement of the relay armature is achieved by the fact that the windings of the two relay electromagnets T ₁ r ₂ , which together with a series resistor ν in one between the

beiden Hauptleitungen liegenden Stromkreis hinter einander geschaltet, sind, abwechselnd kurz geschlossen werden, wenn die schwingende Spule jeweils ihre äufserste Lage erreicht, so dafs nur ein Relaiselektromagnet erregt ist und den Anker r anzieht, wodurch in der vorher angedeuteten Weise der Strom in s umgekehrt, wird. Um die Relaiswickelungen kurz zu schliefsen, ist auf der Achse a ein Contactarm c befestigt, welcher mit der Verbindungsleitung der Bewickelungen der beiden Relaiselektromagnete leitend verbunden ist, während die Contacte A₁ A₂, gegen welche c beiderseits trifft, mit den anderen Enden der Relaiswickelungen in leitender Verbindung stehen.two main lines connected one behind the other, are alternately short-circuited when the oscillating coil reaches its outermost position, so that only one relay electromagnet is excited and attracts the armature r, whereby the current in s is reversed in the manner indicated above, will. In order to short-circuit the relay windings , a contact arm c is attached to the axis a, which is conductively connected to the connecting line of the windings of the two relay electromagnets, while the contacts A ₁ A ₂ , against which c meets on both sides, with the other ends of the relay windings are in a leading position.

Aufser der von der Dämpfung verbrauchten Arbeit sind bei der Bewegung der Ankerspule noch die Reibungswiderstände in den Achsenlagern und die Spannung der Stromzuführungen zur beweglichen Spule s zu überwinden , und aufserdem ist noch dafür zu sorgen, dafs in den Endlagen der Arm c mit genügender Kraft gegen die Anschläge A₁ bezw. A₂ geprefst wird, um sichere Contactbildung zu erreichen. Sollten auch diese Bewegungswiderstände lediglich durch die infolge Wechselwirkung zwischen Spule s und Magnet m auftretende Zugkraft überwunden werden, so wäre zum Anlaufen des Zählers bereits eine verhältnifsmäfsig hohe Stromstärke in der Spule s erforderlich, und zudem würden bei geringerer Belastung diese Widerstände gegenüber der Dämpfung derart in den Vordergrund treten, dafs es unmöglich wäre, die gewünschte Proportionalität zwischen Stro'mverbrauch und Schwingungszahl der Ankerspule zu erzielen. Dazu kommt noch, dafs die von dem constanten Magnetfeld auf die Spule s ausgeübte Zugkraft keineswegs constant bleibt während der ganzen Schwingung, sondern mit dem Sinus des Ausschlagswinkels sich ändert. Nutzt man also einen Schwingungsweg von i8o° voll aus, so mufs notwendigerweise in den beiden Endlagen die treibende Kraft gleich Null sein, so dafs insbesondere bei geringerem Stromverbrauch der Anschlag des Contactarmes can A₁ bezw. A₂ gar nicht oder nicht genügend sicher erfolgt. Es würde also unter Umständen der für das Arbeiten des Zählers erforderliche Kurzschlufs eines Theiles der Relaiswickelung unterbleiben.In addition to the work consumed by the damping, the frictional resistances in the axle bearings and the voltage of the power supply lines to the moving coil s have to be overcome during the movement of the armature coil, and it must also be ensured that the arm c with sufficient force against it in the end positions the attacks A ₁ respectively. A _{2 is} checked in order to achieve reliable contact formation. If these movement resistances were only to be overcome by the tensile force occurring as a result of the interaction between coil s and magnet m , a relatively high current in coil s would already be required to start the counter, and in addition, with a lower load, these resistances would be in such a way in relation to the damping come to the fore that it would be impossible to achieve the desired proportionality between current consumption and the number of oscillations of the armature coil. In addition, the tensile force exerted by the constant magnetic field on the coil s in no way remains constant during the entire oscillation, but changes with the sine of the deflection angle. If one uses an oscillation path of 80 ° to the full, the driving force must necessarily be zero in the two end positions so that the stop of the contact arm can A ₁ or A ₂ did not take place at all or not with sufficient certainty. Under certain circumstances, the short circuit of part of the relay winding, which is necessary for the operation of the counter, would therefore not occur.

Dies zu verhindern und gleichzeitig den Einflufs der schädlichen Bewegungswiderstände auszugleichen, so dafs der Zähler schon den geringsten Stromverbrauch zu messen gestattet, dient ein auf der Achse α der schwingenden Ankerspule sitzender Anker, welcher der Einwirkung eines constanten Magnetfeldes unterworfen und derart geformt ist, dafs die gröfste Kraftäufserung nicht wie bei der Spule s in die Mittelstellung fällt, sondern erst gegen Ende des Schwingungsweges auftritt, also unmittelbar bevor der Contactarm c gegen A₁ bezw. A₂ trifft.To prevent this and at the same time to compensate for the influence of the damaging resistance to movement, so that the meter allows even the smallest power consumption to be measured, an armature, which is seated on the axis α of the oscillating armature coil, is subject to the action of a constant magnetic field and is shaped in such a way that the The largest generation of force does not fall into the middle position as in the case of the coil s , but only occurs towards the end of the oscillation path, i.e. immediately before the contact arm c against A ₁ or. A ₂ hits.

In Fig. ι und 2 ist dieser Hülfsanker in einfachster Weise als weicher Eisenstab h ausgeführt, welcher senkrecht zur Wickelungsebene -der Spule s steht. Das erwähnte constante Magnetfeld wird hierbei erzeugt durch die beiden Stiftepp, welche als Ansätze der Polschuhe des Magneten m durch diese polarisirt werden.In Fig. 1 and 2 this auxiliary anchor is designed in the simplest way as a soft iron rod h , which is perpendicular to the winding plane -the coil s . The constant magnetic field mentioned is here generated by the two pins pp which, as attachments to the pole shoes of the magnet m, are polarized by them.

An Stelle der Stifte ρ ρ kann natürlich auch ein von dem Magneten m vollkommen unabhängiger Dauermagnet treten oder ein Elektromagnet, dessen Wickelung in einem besonderen Nebenschlüsse liegt, also constant erregt wird.Instead of the pins ρ ρ , a permanent magnet completely independent of the magnet m or an electromagnet whose winding is in a special shunt, that is to say is constantly excited, can of course also be used.

Claims

Patent claim:

Oscillating direct current meter, characterized by one on the axis of the oscillating Armature seated soft iron rod, which is exposed to the action of a constant magnetic field is subject, for the purpose, on the oscillating part to an additional force which varies with the deflection to utter, which is approximately sufficient that exerted by the power supply lines to eliminate disruptive effects and to ensure safe contacting in the end position.

1 sheet of drawings.