DE1231347B

DE1231347B - AC current meters, in particular bill consumption or ampere-hour meters

Info

Publication number: DE1231347B
Application number: DEL31325A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Olaf Grimm
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1958-09-22
Filing date: 1958-09-22
Publication date: 1966-12-29

Description

Wechselstromzähler, insbesondere Scheinverbrauchs- oder Amperestundenzähler Vielfach es es erforderlich, außer dem Wirkverbrauch, der von normalen Elektrizitätszählern gemessen wird, auch den Scheinverbrauch zu messen.AC electricity meters, in particular bill consumption or ampere-hour meters In many cases it is necessary, in addition to the active consumption of normal electricity meters is measured, also to measure the bill consumption.

Zur Messung des Scheinverbrauchs ist eine Einrichtung bekannt, bei der der Strom und die Spannung gleichgerichtet und das Produkt der beiden Größen, die Scheinleistung, mit einem normalen Gleichstromzähler gemessen wird Dem Läufer dieses Zählers muß jedoch der Meßstrom über Schleifbürsten zugeführt werden. Diese Bürsten verteuern den Zähler und machen ihn im Vergleich zu Induktionszählern wegen der größeren Empfindlichkeit störanfälliger.For measuring the bill consumption, a device is known at which rectifies the current and voltage and is the product of the two quantities, the apparent power, measured with a normal direct current meter. The rotor however, the measuring current must be fed to this counter via grinding brushes. These Brushes make the meter more expensive and make it in comparison to induction meters because of the greater sensitivity more susceptible to failure.

Die Erfindung betrifft einen Wechselstromelektrizitätszähler mit einem aus mehreren gleichmäßig über den Ankerumfang verteilten, sich gegenseitig überlappenden Spulen bestehenden drehbaren Anker zur Erzeugung eines leistungs- oder stromproportionalen Drehmomentes. Die erwähnten Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die einzelnen Spulen des Ankers direkt über je einen Gleichrichter kurzgeschlossen sind und der Anker sich zwischen den beiden Triebluftspalten eines Triebmagnetsystems bewegt, das aus einem wechselstromerregten und aus einem gleichstromerregten oder permanenten Magneten besteht, die räumlich derart gegeneinander versetzt sind, daß bei Drehung des Ankers die Flächen jeder Spule nacheinander während solcher Zeitintervalle vom Fluß des wechselstromerregten Magneten durchsetzt werden, in denen jeweils die erste oder jeweils die zweite der beiden senkrecht zur Drehrichtung verlaufenden Seiten der gerade vom Fluß des wechselstromerregten Magneten durchsetzten Spule das Magnetfeld im Luftspalt des gleichstromerregten bzw. permanenten Magneten passiert. The invention relates to an alternating current electricity meter one of several evenly distributed over the anchor circumference, each other overlapping coils existing rotatable armature to generate a powerful or torque proportional to the current. The disadvantages mentioned are according to the invention avoided by having the individual coils of the armature each directly via a rectifier are short-circuited and the armature is located between the two air gaps of the air Drive magnet system moves, which consists of an alternating current excited and a direct current excited or permanent magnets that are spatially offset from one another in such a way that that upon rotation of the armature the surfaces of each coil one after the other during such Time intervals are penetrated by the flux of the alternating current excited magnet, in each of which the first or the second of the two perpendicular to the direction of rotation running sides of the straight through the flow of the alternating current excited magnet Coil the magnetic field in the air gap of the DC excited or permanent magnet happened.

Es ist zwar eine Einrichtung zum Erregen von synchron umlaufenden Maschinen, bei der zum Speisen der umlaufenden Wicklung mit Gleichstrom ein Trockenplatten-Gleichrichter auf dem Läufer angeordnet ist, bekannt, jedoch liegt hierbei nur das Problem der Erregung eines umlaufenden Elektromagneten ohne Schleifbürstenübertragung vor, bei dem keine meßwertproportionale Produktbildung erfolgt. Bei dieser bekannten Anordnung handelt es sich um eine Synchronmaschine, bei der die Drehzahl nicht verändert werden kann. Bestimmend für die Drehzahl ist lediglich die Frequenz. Although it is a device for exciting synchronously circulating Machines in which a dry plate rectifier is used to feed the rotating winding with direct current Is arranged on the runner, known, but here is only the problem of Excitation of a rotating electromagnet without grinding brush transmission before, at where there is no product formation proportional to the measured value. In this known arrangement it is a synchronous machine in which the speed cannot be changed can. Only the frequency is decisive for the speed.

Bei dem erfindungsgemäßen Wechselstromelektrizitätszähler sind die Spulen zweckmäßigerweise mit ihren Flächen in zur Ankerwelle annähernd senkrechten Ebenen konzentrisch um die Ankerwelle auf einem scheibenförmigen Träger angeordnet, oder sie bilden selbst eine Scheibe. Die Spulen können auch in Form einer mehrschichtigen Trommelwicklung ausgeführt sein. Bei Verwendung des Zählers zur Messung des Scheinverbrauchs besteht das Triebmagnetsystem aus einem von der Verbraucherspannung erregten Wechselstrommagneten und einem zweiten, vom gleichgerichteten und geglätteten Verbraucherstrom erregten Elektromagneten. Zur Messung der Wechselstromamperestunden weist das Triebmagnetsystem einen vom Verbraucherstrom erregten Wechselstrommagneten und einen Permanentmagneten auf. In the alternating current electricity meter according to the invention, the The coils expediently have their surfaces approximately perpendicular to the armature shaft Planes arranged concentrically around the armature shaft on a disk-shaped carrier, or they form a disc themselves. The coils can also be in Form a multilayer Drum winding be carried out. When using the meter to measure bill consumption the drive magnet system consists of an alternating current magnet excited by the consumer voltage and a second, excited by the rectified and smoothed consumer current Electromagnets. To measure the alternating current ampere-hours, the drive magnet system an alternating current magnet excited by the consumer current and a permanent magnet on.

An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert. The invention is explained in more detail with reference to the drawing.

Fig. 1 zeigt das Prinzip der Erfindung mit einer einzigen Läuferspule, während in F i g. 2 die Anordnung bei einem Scheinverbrauchszähler wiedergegeben ist. Fig. 1 shows the principle of the invention with a single armature coil, while in FIG. 2 shows the arrangement in the case of a bill consumption meter is.

In F i g. 1 ist mit 1 eine senkrecht stehende Achse bezeichnet, auf der eine Spule 2 fest angeordnet ist. In Fig. 1 is denoted by 1 a perpendicular axis on which a coil 2 is fixedly arranged.

In der Spule 2 ist ein Gleichrichter 3 eingebaut, der den durch den Wechselstrommagneten 4 in der Spule 2 induzierten Strom gleichrichtet. Der Wechselstrommagnet4 wird durch die Spannung U erregt.In the coil 2, a rectifier 3 is built into the through the AC magnets 4 in the coil 2 rectifies induced current. The AC magnet 4 is excited by the voltage U.

Gegenüber dem Wechselstrommagneten ist ein Gleichstrommagnet 5 angeordnet, der ebenfalls einen Teil der Spule umfaßt. Das Feld zwischen den Polen des Gleichstrommagneten 5 übt auf die Spule, wenn sie von einem Strom durchflossen wird, eine Kraft in Richtung des Pfeiles 6 aus. Die Spule erhält dadurch ein Drehmoment in Richtung des Pfeiles 7. Sobald die Spulenseite mit dem Gleichrichter in das Feld des Magneten 5 eintritt, verläßt das gegenüberliegende Schleifenteil der Spule 2 das Feld des Wechselstrommagneten 4, und der Stromfluß in der Spule 2 ist so lange unterbrochen, bis nach einer halben Umdrehung eine Stellung erreicht wird, die der in der Zeichnung dargestellten Stellung entspricht.A direct current magnet 5 is arranged opposite the alternating current magnet, which also includes part of the coil. The field between the poles of the DC magnet 5 exerts a force in the direction of the coil when a current flows through it of arrow 6. This gives the coil a torque in the direction of the arrow 7. As soon as the coil side with the rectifier enters the field of magnet 5, the opposite loop part of the coil 2 leaves the field of the alternating current magnet 4, and the flow of current in the coil 2 is interrupted until after half a Revolution a position is reached, which is the position shown in the drawing is equivalent to.

Um ein gleichmäßiges Drehmoment zu erreichen, sind in der praktischen Ausführung mehrere Spulen jeweils um einen bestimmten Winkel versetzt angeordnet. Das Drehmoment einer solchen Anordnung ist, wenn man eine konstante Frequenz der Erregerspannung des Wechselstrommagneten voraussetzt, von der Anordnung selbst und von der Stärke des magnetischen Wechsel- und Gleichfeldes abhängig. In order to achieve an even torque, are practical Execution of multiple coils each offset by a certain angle arranged. The torque of such an arrangement is if one has a constant Frequency of the excitation voltage of the AC magnet assumes the arrangement itself and depends on the strength of the alternating and direct magnetic field.

Die Stärke der Magnetfelder ist jedoch eine Funktion der Erregung der Magneten bzw. der Stärke des Permanentmagneten. Das Drehmoment der Anordnung errechnet sich also aus einer Konstanten mal dem Produkt der durch die Magnetfelder hervorgerufenen Flüsse. Wird nun der Wechselstrommagnet in Abhängigkeit eines Verbraucherstroms gespeist, so ist das Drehmoment proportional diesem Strom. Die Anordnung kann also, mit einer entsprechenden Zähleinrichtung versehen, als Amperestundenzähler benutzt werden.However, the strength of the magnetic fields is a function of the excitation the magnet or the strength of the permanent magnet. The torque of the arrangement is calculated from a constant times the product of the magnetic fields evoked rivers. The AC magnet is now dependent on a consumer current fed, the torque is proportional to this current. The arrangement can therefore, Equipped with an appropriate counter, used as an ampere-hour meter will.

Wird dagegen der Wechselstrommagnet an die Netzspannung angeschlossen und wird statt des Permanentmagneten ein gleichstromgespeister Elektromagnet benutzt, der durch einen gleichgerichteten und geglätteten Verbraucherstrom erregt wird, so ist das Drehmoment dieser Anordnung proportional dem Produkt von Spannung und Strom, d. h. proportional der Scheinleistung des Verbrauchers. If, on the other hand, the AC magnet is connected to the mains voltage and a DC-fed electromagnet is used instead of the permanent magnet, which is excited by a rectified and smoothed consumer current, so the torque of this arrangement is proportional to the product of voltage and Electricity, d. H. proportional to the apparent power of the consumer.

Das in F i g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt das Prinzip eines solchen Scheinverbrauchszählers. Der Läufer 8, der an der Achse 1 befestigt ist, besteht aus einer Folge von Einzelspulen 9 mit Gleichrichtern 10. Der Wechselstrommagnet4 und die Gleichstrommagnete 11 und 12 sind nur einseitig dargestellt. Der um den Spulenrand greifende Rückschluß ist der Ubersichtlichkeit halber fortgelassen. The in Fig. 2 illustrated embodiment shows the principle such a bogus consumption meter. The rotor 8, which is attached to the axis 1 consists of a sequence of individual coils 9 with rectifiers 10. The alternating current magnet4 and the DC magnets 11 and 12 are only shown on one side. The one around the Conclusion reaching across the coil edge has been omitted for the sake of clarity.

Der Wechselstrommagnet 4 wird durch die Spannung U erregt und induziert in den darüberliegenden Spulen Wechselströme, die durch Gleichrichter 10 gleichgerichtet werden. Da sich jeweils ein Teil der Spule in dem Feld eines Gleichstrommagneten, der durch einen Gleichstromfluß in der Pfeilrichtung 13 erregt wird, befindet, wird auf die Spule eine Kraft m Richtung des Pfeiles 14 ausgeübt, so daß sich bei der gezeichneten Anordnung der Spulen ein kontinuierliches Drehmoment in Pfeilrichtung 14 ergibt.The alternating current magnet 4 is excited and induced by the voltage U. alternating currents in the coils above, which are rectified by rectifier 10 will. Since a part of the coil is in the field of a direct current magnet, which is excited by a direct current flow in the direction of arrow 13 is located exerted on the coil a force m in the direction of arrow 14, so that in the The arrangement of the coils shown in the drawing shows a continuous torque in the direction of the arrow 14 results.

Claims

Claims: 1. AC electricity meter with one off several evenly over the anchor circumference distributed, mutually overlapping Coils existing rotatable armature to generate a power or current proportional Torque, characterized in that the individual coils of the armature directly are short-circuited via a rectifier and the armature is between the both drive air gaps of a drive magnet system, which consists of an alternating current and consists of a direct current or permanent magnet that is spatially are offset from one another in such a way that when the armature is rotated, the surfaces of each Coil one after the other during such time intervals from the flux of the ac excited Magnets are penetrated, in each of which the first or in each case the second of both sides perpendicular to the direction of rotation of the current excited by the flow of the alternating current Magnets penetrated the magnetic field in the coil. Air gap of the DC excited or permanent magnets.

2. AC electricity meter according to claim 1, characterized in that that the coils with their surfaces in planes approximately perpendicular to the armature shaft are arranged concentrically around the armature shaft on a disk-shaped carrier or form a disc yourself.

3. AC electricity meter according to claim 1, characterized in that that the coils are designed in the form of a multilayer drum winding.

4. Electricity meter according to claim 1 to 3 for measuring the bill consumption, characterized in that the drive magnet system consists of one of the consumer voltage excited alternating current magnets and one of the rectified and smoothed consumer current energized electromagnet.

5. Electricity meter according to claim 1 to 3 for measuring the alternating current amp erestunden, characterized in that the drive magnet system consists of one of the consumer current excited AC magnets and a permanent magnet.

Considered publications: German Patent Specifications No. 502 811, 532 317, 566 100, 595 651, 670 821, 892 157.