DE147981C

DE147981C -

Info

Publication number: DE147981C
Application number: DE1902147981D
Authority: DE
Filing date: 1902-08-16
Anticipated expiration: 1922-08-17

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

M 147981 KLASSE 21 e.

Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, bei Elektrizitätszählern, welche den Konsum von Wechselstromanlagen registrieren sollen, ein Drehfeld durch verschobene Ströme zu erzeugen, welche bei sehr kompendiöser Dimensionierung der Spulenkörper und leichtem Gewicht des beweglichen Systems sowie des ganzen Apparates eine hohe Zugkraft bei geringem Eigenverbrauche des durch den

ίο eisernen Drehkörper selbst magnetisch geschlossenen Nebenschlußkreises und verhältnismäßig geringem Spannungsabfall im Hauptstromfeld erzielen.

Bei dem vorliegenden Wechselstromzähler dient, wie bei einem anderen bekannten Wechselstromzähler, ein eiserner Drehkörper als magnetisches Schlußstück für das feststehende Nebenschlußfeld, während das Hauptstromfeld senkrecht zur Drehungsachse des Drehkörpers gerichtet ist. Der eiserne Drehkörper ist hier aber nicht in Form einer vollen Scheibe, wie bei dem älteren bekannten , Wechselstromzähler, ausgeführt, sondern er ist ringförmig gestaltet; dies hat den Zweck, die Kraftlinien des Nebenschlußfeldes .peripherisch in mehreren voneinander getrennten Bahnen von Pol zu Pol zu führen. Ferner ist der Drehkörper nicht in die Hauptstromwickelung selbst eingeschoben, sondern die Hauptstromspulen sind seitlich neben dem Drehkörper angeordnet; der Eisenring liegt also im Streufelde dieser Hauptstromspulen und bewirkt daher keine nennenswerte Phasenverzögerung des Hauptstromfeldes und infolgedessen auch einen verhältnismäßig geringen Spannungsabfall in den Hauptstromspulen. \

Fig. ι und 2 zeigen eine Ausführungsform in Vorderansicht und Grundriß.

Im Felde der feststehenden Hauptstromspulen 1, 1 befindet, sich der auf der Achse 3 befestigte Drehkörper (Anker) 2 bezw. 4. Derselbe ist ringförmig gestaltet und aus unterteiltem Eisen 4 hergestellt, von den Speichen 6 gehalten und mit einer zweckmäßig dimensionierten Kurzschlußwickelung 5, ζ. B. aus blankem Kupfer draht von etwa ¹Z₂ mm Dicke versehen.

Das Nebenschlußfeld 7,8 steht senkrecht zum Hauptstromfelde und besitzt in der dargestellten Ausführungsform einen hufeisenförmigen Eisenkern 7. Dieses Nebenschlußmagnetfeld ist so angeorndet, daß die Kraftlinien desselben mit möglichst kleinem Luftabstand in den den beiden Polen gegenüber befindlichen eisernen Drehkörper 2 bezw. 4 eintreten können und letzterer somit gleichzeitig den Kraftlinienweg schließt.

Eingehende Versuche haben gezeigt, daß zwar ein Eisenring als Drehkörper bereits '60 eine ziemlich günstige Kraftwirkung unter dem Einflüsse des Hauptstrom- und Nebenschlußfeldes ergibt.

Diese Wirkung wird jedoch ganz bedeutend gesteigert, wenn der eiserne Drehkörper noch mit einem gut leitenden, kurzschließenden Mantel oder einer am besten ohne jegliche Isolation in sich kurzgeschlossenen. Wickelung umgeben ist.

Hierzu kann auch eine metallische Büchse

(2. Auflage, ausgegeben am 27. Oktober igo6.)

(ζ. B. Kupfer) dienen, welche den Eisenring vollständig umschließt, oder eine größere Zahl von Wickelungsabteilungen aus blankem Metalldraht, deren jede in sich geschlossen ist, benutzt werden.

Es genügt auch eine einzelne kurzgeschlossene Windung für jede Wickelungsabteilung. Am kräftigsten und" praktisch zweckmäßigsten ergab sich in der Regel eine

ίο aus blankem Kupferdraht von ^x/₂ mm bestehende Wickelung, welche in sich geschlossen ist und deren Windungen sich vollständig oder größtenteils miteinander und mit dem Eisenkörper in metallischer Berührung befinden.

An der Vertikalachse 3 ist in üblicher Weise eine zwischen feststehenden Magneten rotierende metallische Scheibe angebracht.

Das Eisen hat neben dem Zwecke, ein magnetisches Schlußstück des Nebenstromfeldes zu bilden, vor allem die Aufgabe, den Kraftlinien dieses Feldes eine bestimmte Richtung zu geben, wobei dieselben Spulen aus metallischen Leitern kreuzen,. in diesen bezw.

im Eisen selbst Induktionsströme erzeugen und wobei erst diese wieder vom Hauptstromfelde ihr Drehmoment erhalten.

Ein deutlicher Beweis dafür ist die Tatsache, daß eine Bewegung überhaupt nicht eintritt, wenn der Drehkörper aus einer vollen Eisenscheibe besteht.

Es handelt sich hier nicht um eine bloße Vereinigung der Wirkungen einer Eisenscheibe, welche mit Hilfe von in der Phase gegeneinander verschobenen Haupt- und Spannungsstromfeldern in Rotation versetzt wird und der Kupferscheibe der sogenannten Ferrarisinstrumente, da sich weder eine volle Eisenscheibe noch eine Kupferscheibe als Drehkörper bei der vorliegenden Erfindung überhaupt drehen. Auch bringt ein Kupferring keine Drehung hervor.

Wir betonen ausdrücklich, daß eine reine Ferrariswirkung hier nicht auftritt, denn bei diesem Phänomen zirkulieren Kraftlinien von periodisch veränderlicher Intensität und Richtung in einem beliebigen metallischen, also auch antimagnetischen Drehkörper, welchen sie senkrecht zu seiner Drehungsebene durchdringen. Sie rufen in denselben Kreisströme hervor, welche in Wechselwirkung mit den sie erzeugenden Strömen die Drehung bewirken.

Es müßte sich also eine Kupferscheibe oder wenigstens ein Kupferring, in dem Magnet- bezw. Spulensystem der vorliegenden Erfindung als Drehkörper eingefügt, drehen. Dies ist aber, wie bereits oben bemerkt und durch Versuche bestätigt wurde, nicht der Fall.

Durch die Bewickelung des Ringes wird die polarisierende Wirkung des Hauptstromfeldes auf den als magnetisches Schlußstück der Nebenschlußspule verwendeten Eisenring vermieden, denn ein Ring mit vier bewickelten Abteilungen zeigt während einer Umdrehung vier tote Punkte, an welchen kein Drehmoment, also Gleichgewicht, der den Ring beeinflussenden Kräfte herrscht und stellt sich der Ring demgemäß ein.

Für die intensive Wirkung der Bewickelung, des Ringes und der Eigenart derselben führen wir hier einige Versuchsresultate an:

Ein einfacher Kupferflachring von etwa 0,5 mm Stärke dreht sich bei iio° Wattmeterausschlag überhaupt nicht; ein Eisenflachring von 0,3 mm Stärke brauchte bei iio° Wattmeterausschlag für 20 Umdrehungen 270 Sekunden;

ein solcher, mit einer in sich geschlossenen Kupferwickelung umgeben, brauchte bei iio° Wattmeterausschlag für 20 Umdrehungen 70 Sekunden;

vier solche Eisenringe, mit einer Kupferwickelung umgeben, brauchten bei iio° Wattmeterausschlag für 20 Umdrehungen 19 Sekunden.

Nach einer anderen Versuchsreihe braucht ein mit einer isolierten Kupferwickelung umgebener Eisenring bei iio° Wattmeterausschlag zu 20 Umdrehungen 60 Sekunden;

als diese isolierte Wickelung an einer Stelle metallischen Schluß mit dem Eisenring erhielt, brauchte er bei iio° Wattmeterausschlag zu 20 Umdrehungen 63 Sekunden;

als die Wickelung an zwei gegenüberliegenden Stellen mit dem Eisenring metallischen Schluß erhielt, verminderte sich die Sekundenzahl bei 110° Wattmeterausschlag für 20 Umdrehungen auf 23 Sekunden;

mit metallischem Schluß an drei Stellen brauchte er zur gleichen Wirkung 18 Sekunden;

als die Wickelung dann an vier, an acht und schließlich an 16 Stellen metallischen Schluß mit dem Eisenring erhielt, brauchte derselbe zur gleichen Kraftäußerung in allen drei Fällen 17. Sekunden.

Ein Eisenring aus vier Lamellen von je 0,3 mm Stärke, umkleidet mit einer Kupferbüchse, machte bei 110° Wattmeterausschlag in einer Minute 74 Umdrehungen;

ein solcher Eisenring, mit 30 einzelnen, in sich geschlossenen oder, wie bemerkt, gesonderten Kupferringen besetzt, machte 40 Umdrehungen;

ein solcher ohne alle Kupferumkleidung 17 Umdrehungen;

derselbe Ring, mit einer in sich geschlossenen blanken Kupferwickelung von 0,7 mm Draht, machte unter gleichen Bedingungen 140 Umdrehungen;

als der Bewickelungsdraht 0,35 mm stark genommen wurde, reduzierte sich die Umdrehungszahl auf 106 Umdrehungen.

Die vorstehenden Versuchsdaten beweisen die Wirkung unserer Anordnung, welche eine neuartige Kombination der beweglichen und festen Magnetfelder enthält und wobei die in Anspruch 2 gekennzeichnete Spezialarmatur ein wesentliches Mittel zur Erreichung der Kraftwirkung darstellt.

Um die Angaben des Zählers auch bei induktiver Belastung richtig zu erhalten, wird das durch die Nebenschlußwickelung erzeugte Magnetfeld annähernd 90 ° gegen die Spannung verschoben.

Claims

Pate nt-An Sprüche:

i. Ein Wechselstrommotorzähler, bei welchem ein eiserner Drehkörper als magnetisches Schlußstück für das feststehende Nebenschlußfeld dient, während das Hauptstromfeld senkrecht zur Drehungsachse des Drehkörpers gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstromspulen seitlich neben dem Drehkörper angeordnet sind, letzterer also im Streufelde zwischen den Hauptstromspulen liegt, und· daß ferner der Drehkörper ringförmig gestaltet ist, zum Zwecke, die Kraftlinien des Nebenschlußfeldes peripherisch in mehreren voneinander getrennten Bahnen zu führen,
2. Eine Ausführungsform des Wechselstrommotorzählers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung des Drehmomentes der eiserne Drehkörper mit einer geeigneten, gut leitenden Kurzschlußwickelung (z. B. aus blankem Kupferdraht) versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.