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Induktions-Elektrizitätszähler mit Trommelanker Bei Induktions-Elektrizitätszählern
lassen theoretische Überlegungen und praktische Versuche immer wieder eine Trennung
der das Drehmoment erzeugenden Spannungs- und Stromfiüsse wünschenswert erscheinen.
Eine solche Trennung würde besonders bei Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung
eine Verbesserung ergeben.
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Die Erfindung zeigt eine einfache Lösung dieser Aufgabe. Sie beruht
auf der Überlegung, daß eine vollkommene Trennung der 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 in diesem Fall 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 Ankertrommelwandung, während innerhalb des Trommelankers ein Eisenkern
angeordnet ist, so daß der Magnettriebfluß der Spannungs- und Stromeisen zum Kern
hin die Trommelwandung durchsetzt.
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Es ist bekannt, dabei das Spannungseisen M-förmig und das Stromeisen
U-förmig auszubilden und so anzuordnen, daß sie ihre Pole der Ankertrommel radial
zukehren. Ferner ist es bekannt, mittels eines Rückschlußeisens zwischen dem Spannungseisen
und dem im Inneren des Ankers befindlichen Kern dem Magnettriebfluß jedes der Trieb
eisen einen mit Ausnahme des Polluftspaltes an der Trommelwandung 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.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Induktions-Elektrizitätszähler
mit einem Trommelanker, mit je einem eigenen, außerhalb des Ankers angeordneten
Spannungs- und Stromeisen für das Spannungs- und das Stromtriebsystem mit der Ankertrommel
radial zugekehrten Polen und mit einem innerhalb des Ankers angeordneten Eisenkern.
Erfindungsgemäß ist ein solcher Elektrizitätszähler dadurch gekennzeichnet, daß
das Spannungseisen in bekannter Weise M-förmig ausgebildet und in einer zur Ankerachse
senkrechten Ebene angeordnet ist, die beiden Außenpole des Spannungseisens durch
ein den Rand der Ankertrommel auf deren offener Seite umgreifendes Rückschluß eisen
mit dem Innenkern verbunden sind und die beiden Polflächen des in bekannter Weise
U-förmig ausgebildeten Stromeisens an zwei
einander diametral gegenüberliegenden,
gegen die Symmetrieachse des Spannungseisens räumlich um 900 versetzten Stellen
der Außenwand der Ankertrommel angeordnet sind. Durch eine solche Ausbildung und
Zueinanderordnung der magneflußführenden Eisenteile ist dem Magnettriebfluß jedes
Spannungs- und Stromeisens ein auf der ganzen Länge eigener, in sich geschlossener
Eisenweg gegeben. Zur Durchführung dieses Erfindungsgedankens gibt es verschiedene
Möglichkeiten.
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An Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird
der Erfindungsgegenstand näher erläutert. Die in Fig. 1 bis 4 der Zeichnung einander
entsprechenden Einzelteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen-versehen.
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In F i g. 1 und 2 ist ein Zähler nach der Erfindung im Aufriß und
Grundriß 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 10 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 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 Rückschlußeisen
können dabei an ihren vorgenannten Anliegestellen angenietet sein. Es ist also,
im Gegensatz zu bekannten Zählem mit Trommelanker und mit zwei
Spannungseisen,
kein gemeinsames Rückschlußeisen der beiden Spannungs eisen vorgesehen, sondern
für jedes Spannungseisen ein eigenes Rückschlußeisen.
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Wie sich in 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 Stromtriebfluß gemeinsam durchlaufenden Kern 3 kreuzen
sich die Wege der Magnettriebflüsse nicht, sondern sie laufen aneinander vorbei.
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Ein besonderes Kennzeichen des in Fig. 1 und 2 gezeigten Beispiels
ist auch, daß die Symmetrieachse des bzw. der Spannungseisen einerseits und die
Polachse des Stromeisens andererseits senkrecht zueinander und in Richtung radial
zum Anker angeordnet sind, wobei sich im Fall zweier Spannungseisen diese auf diametral
gegenüberliegenden Umfangsseiten 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 F i g. 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.
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Gemäß einer Weiterbildung der Anordnung nach F i g. 1 und 2 ist es
sogar möglich, von der geschlossenen Polreihe 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 Rückschluß eisen wegläßt. Bei einer
solchen Ausbildung des Zählers ist der Eigenverbrauch im Spannungskreis wesentlich
kleiner.
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Die durch das Weglassen eines Spannungseisens frei werdende Seite
des Trommelankers kann noch zu einem weiteren Vorteil nutzbar gemacht werden, beispielsweise
durch ihre Verwendung zum Anbringen einer Wirbelstromdämpfung eines Dauermagneten.
Ein Beispiel hierfür ist in F i g. 3 gezeigt, der Dauermagnet 6 liegt hier dem Spannungsmagneten
1 gegenüber. Teile des Bremsmagneten, auch aktive Teile, können gewünschtenfalls
auch innerhalb des Ankers 3 angeordnet sein, indem dafür ein dem Bremsmagnet zugewandter
Teil des Kernes 4, soweit dieser Kernteil nicht für die Triebflüsse benötigt wird,
weggelassen wird. Der Bremsmagnet kann in diesem Fall beispielsweise ein an sich
bekannter Doppelspurbremsmagnet sein.
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Eine andere Möglichkeit, die durch das Weglassen eines der beiden
Spannungseisen frei werdende Seite des Trommelankers vorteilhaft auszunutzen, ist
noch in F i g. 4 gezeigt. Hier ist das Stromeisen 2 in der gleichen Ebene wie das
Spannungseisen 1 angeordnet. Diese Ausbildung eines Zählers zeichnet sich auch durch
eine besonders niedrige Bauhöhe aus.
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In F i g. 5 schließlich ist noch eine weitere Abwandlungsmöglichkeit
zu Fig. 1 und 2 gezeigt.
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F i g. 5 entspricht im wesentlichen F i g. 1, unterscheidet sich aber
dadurch, daß hier der in F i g. 1 gezeigte Eisenkern 4 in zwei Teilkerne 40 unterteilt
ist,
die an den beiden Rückschlußeisen5 befestigt sind. Hier ist also der Kern 4 von
F i g. 1 gewissermaßen durch je einen den Ankerrand armartig umgreifenden Fortsatz
des bzw. jedes Rückschlußeisens gebildet. Die Teilkerne 40 können daher mit dem
Rückschlußeisen auch aus einem Stück hergestellt sein. Die Bedingungen der Erfindung
sind auch hier gewahrt: Jedes Spannungseisen hat ein eigenes Rückschlußeisen, und
den Magnetfluß jedes Spannung eisens sowie auch des Stromeisens 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.
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Eine sinngemäß gleiche Abwandlung ist auch in F i g. 3, bei nur einem
Spannungseisen, möglich.
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Das Stromeisen, der im Anker befindliche Kern und das Spannungseisen
können auch aus einem anderen ferromagnetischen Werkstoff als Elektroblechen bestehen,
z. B. aus weichmagnetischen Ferriten, die sich wegen ihrer hohen Anfangspermeabilität
und der annähernd konstanten Permeabilität besonders für das Stromeisen gut eignen.
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Solche Werkstoffe ermöglichen sogar besonders gut die vorteilhafte
Trennung der Triebpfade, weil man bisher auf eine sogenannte Vormagnetisierung des
Stromeisens durch zum mindesten einen Teil des Spannungsflusses angewiesen war,
um geringe Fehler bei kleinen Stromlasten zu bekommen. Der Rückschluß des Spannungseisens
kann dann z. B. aus einem gemeinsamen Preßteil bestehen; auch der Kern kann mit
eingeschlossen sein.