DE157677C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Elektrizitätszähler für Wechselströme, der sich besonders für Einphasenströme eignet. Er gehört zu der Klasse der Induktionszähler, bei denen die Drehung eines scheiben-. oder zylinderförmigen Ankers durch Induktionsströme bewirkt wird, welche durch zwei in ihrer Phase verschobene Felder hervorgebracht werden, von denen das eine der ίο Netzspannung, das andere dem Strom proportional ist.

Bei solchen Zählern hat man bekanntlich die Phasenverschiebung von 90⁰ dadurch zu erreichen versucht, daß man z. B. den Hauptstrom in zwei Komponenten zerlegt hat, die beide gegeneinander verschobene Phase haben. Diese beiden Stromkomponenten hat man durch die beiden Hälften einer Differentialwicklung auf ein und denselben magnetischen Kreislauf geschickt.

Dieses Verfahren führt nun aber häufig nicht zu dem erstrebten Ziel, indem hierbei eine gegenseitige Induktion zwischen den beiden Hälften der Differentialwicklung auftritt, die zum mindesten die Phasenverschiebung beider Komponenten gegeneinander vermindert, wenn nicht vollständig aufhebt.

Um diese gegenseitige störende Beeinflussung nach Möglichkeit zu vermindern oder zu beseitigen, läßt man nach dieser Er-, findung die beiden Komponenten auf räumlich getrennte Eisenwege einwirken, die aber ihrerseits wieder gemeinsam die Kupferscheibe beeinflussen.

Bei dem vorliegenden Zähler ist demgemäß ein Differentialelektromagnet verwendet, dessen eine Hälfte einerseits im positiven Sinne durch eine Stromkomponente erregt wird, die entweder gleiche Phase mit dem Hauptstrorri oder ihm gegenüber Voreilung hat und dessen andere Hälfte im negativen Sinne durch eine Stromkomponente erregt wird, welche dem Hauptstrom gegenüber nacheilt.

Die relativen Phasenverschiebungen der beiden Komponenten und ihre absoluten Werte werden derart gewählt und geregelt, daß das Gesamtfeld dem abgezweigten Felde gegenüber bei induktionsloser Belastung um eine Viertelperiode abweicht. Praktisch verfährt man dabei derart, daß man den Hauptstrom in zwei Zweige teilt, von denen der eine, welcher übrigens auch den gesamten Strom führen kann, dazu dient, einen wenig Selbstinduktion besitzenden Elektromagneten in positivem Sinne (mit Bezug auf die Drehung des Ankers) zu erregen, während der zweite einen Elektromagneten mit hoher Selbstinduktion erregt, welcher dem ersten entgegenwirkt; das Ganze bildet dann das Feld des oben erwähnten Differentialelektromagneten. Selbstverständlich kann man, anstatt ein Differentialfeld herzustellen, auch differentiell mit dem abgezweigten, durch die Spannung hervorgerufenen Feld zwei Elek-

tromagnete vereinen, die durch die Komponenten des Hauptstromes erregt werden und in ihrer Stärke und Phase übereinstimmen wie im ersten Fall.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Zählers dargestellt, welche das oben gekennzeichnete Prinzip näher veranschaulichen soll.

Die Fig. ι und ι a der Zeichnung stellen ίο schematisch die Anordnung der Stromkreise dar, durch welche die oben erwähnten beiden Stromkomponenten erhalten werden.

Fig. ι zeigt den allgemeinen,

Fig. ι a einen besonderen Fall.
Fig. 2 zeigt die Stromläufe bei einem Zähler, der nach dem Prinzip der Fig. 1 a gebaut ist.

Fig. 3 zeigt das Diagramm der Felder, welche für denselben Fall auf den bewegliehen Anker einwirken.

Fig. 4 ist eine Vorderansicht.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht, und

Fig. 6 gibt eine besondere Darstellung der Spulen und der Magnetkörper.
Gemäß Fig. 1 wird der Differentialelektromagnet durch in entgegengesetztem Sinne geführte Wicklungen b^l c¹ erregt. Durch b^l fließt der Gesamtstrom J, während durch c^l ein Zweigstrom J² fließt, welcher gegenüber J Nacheilung hat und erhalten wird, indem man diese Wicklung mit einem Widerstand r parallel schaltet. Es ist nicht notwendig, daß r ein O hm'scher Widerstand ist, es genügt vielmehr, daß die Zeitkonstante eine solche ist, daß /² gegenüber J'²' Nacheilung besitzt.

Als besonderer Fall sei erwähnt, daß man die Wicklung b^l an die Stelle des Widerstandes r treten lassen kann und die entgegengesetzte Windung c¹ parallel dazu ableiten kann. Dies zeigt Fig. 1 a.

Fig. 2 bezieht sich auf einen Differentialelektromagneten im eigentlichen Sinne des Wortes; α ist die im Nebenschluß liegende Spule aus dünnem Draht, deren aus unterteiltem Eisen bestehender Kern 1 ist. Sie induziert im beweglichen Anker 2 zusammen mit dem Differentialelektromagneten Wirbelströme. Der letztere besitzt eine Spule b aus dickem Draht auf dem Eisenkern 3 und eine in entgegengesetztem Sinne verlaufende Wicklung c, die auf einer Verlängerung 4 des Kernes 3 aufgewickelt ist. Der Kern 3 ist mit Ansätzen 6, 6 versehen, so daß der Strom J'² gegenüber J¹ in der Phase beträchtlich verschoben wird.

Die magnetisierende Wirkung von J² auf den gemeinsamen Kern 3,4 ist schwach im Vergleich zu derjenigen des Stromes J¹, wie das Diagramm Fig. 3 zeigt.

Aus diesem Diagramm ist ersichtlich, daß man nur eine schwache Komponente J'² mit J¹ zu verbinden braucht, um das resultierende Kraftlinienfeld (Kraftlinienfluß) Fi gegenüber Fe um 90 ° zum Voreilen zu bringen.

Die genaue Einstellung der Phasenverschiebung der Kraftlinienfelder wird durch einen Widerstand 7, 7 vorgenommen, der in den Stromkreis J¹ eingeschaltet -ist und durch Verschiebung einer Brücke 8 geregelt werden kann. Die Scheibe 2 ist der bremsenden Einwirkung des Magneten 9 unterworfen, so daß ihre Geschwindigkeit der Wattzahl stets proportional ist.

In den Fig. 4, 5 und 6 ist die Anordnung der Elektromagnete in etwas anderer Weise getroffen; die Wirkungsweise bleibt genau dieselbe.

Wie ersichtlich, sind die beiden Pole des im Nebenschluß liegenden Elektromagneten 1 nach der Scheibe hin zusammengeführt, die in. verschiedenem Sinne verlaufenden Kraftlinien Fe, Fi werden auf der Scheibe 2 durch den Kern 4 konzentriert.

Bei der Gestaltung des Eisenkernes 1 ist von der bekannten und schon früher verwendeten Erscheinung Gebrauch gemacht, daß durch das Zusammenbiegen der Pole eines Elektromagneten, welche auf einen go Scheibenanker einwirken, dem Magneten eine sehr große Selbstinduktion erteilt wird, während zugleich ein Teil der Kraftlinien vom Durchsetzen des Ankers abgelenkt wird.

Demgemäß sind die unteren Teile 10, 10 des Eisenkernes 1 nach innen gebogen und einander so genähert, daß nur ein kleiner Zwischenraum 11 zwischen ihnen verbleibt. Auf diese zusammengebogenen Pole ist alsdann bei dem neuen Zähler die Hauptspule b aufgesetzt.

Die Anordnung der Pole bietet den Vorteil, daß dieselben ganz an den Rand der Ankerscheibe gesetzt werden können, wo ihre Wirkung am stärksten ist.

Die zweite Differentialspule c ist auf dem Verbindungsstück zwischen den Schenkeln 4,4 des unter dem Anker 2 liegenden Elektromagneten angeordnet; die Ansätze 13, 13 bewirken , daß die Zeitkonstante der Spule C einen bedeutend größeren Wert hat als die der Spule b, wie oben schon auseinandergesetzt wurde.

Die verschiedenen Elektromagnete sind ebenso wie der Bremsmagnet 9 und die Lager des Ankers auf einer Platte 14 befestigt, so daß die ganze Anordnung ein starres Ganzes bildet, welches durch Bolzen an der Grundplatte 15 des Zählers befestigt wird.

Wie erwähnt, wird die Zeitkonstante durch die Widerstände 7, 7 und die Brücke 8 geregelt. Außerdem ist der Eisenkern 4 gegenüber 10 fein zu verschieben, wozu Löcher 16, 16 dienen.

Indem man den Zwischenraum zwischen Anker und Polschuhoberflächen ein wenig unsymmetrisch macht, erhält man einen doppelten Vorteil. Erstens erhält man ein leichtes, das Angehen beförderndes Kräftepaar, welches nötig ist, um die Reibung zu überwinden, und zweitens erhält man ein dem Quadrat der Stromstärke proportionales Hilfskräftepaar, welches den Vorteil hat, die Kurve nf (EJ) zu erheben (wobei η die Zahl der Touren in der Sekunde ist). Diese Kurve strebt bei allen derartigen Apparaten danach, sich zu senken, wegen des bedeutenden Verbrauchs aus dem Bremskräftepaar, welches J'² proportional ist, und infolge der Sättigung des Eisens.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Ein Elektrizitätszähler nach Ferrarisschem Prinzip, bei dem ein oder mehrere Nebenschlußmagnete mit einem oder mehreren Hauptschlußmagneten zusammenwirken und bei dem eine Phasenverschiebung von 90⁰ zwischen den beiden Feldern dadurch erzielt wird, daß der eine Strom in zwei Komponenten zerlegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Hauptstrommagnete aus den beiden Teilen eines Differentialmagneten gebildet werden, dessen einer mit schwacher Selbstinduktion behafteter Teil von der einen Komponente und dessen anderer mit hoher Selbstinduktion versehener Teil von der anderen Komponente in entgegengesetzter Richtung erregt wird, und zwar derart, daß die gegenseitige Induktion der beiden Hauptstromfelder verhältnismäßig klein ist.

2. Eine Ausführungsform des Zählers nach Anspruch 1, bei welcher mit dem Nebenschlußelektromagneten zwei Elektromagnete zusammenwirken, von denen jeder durch eine Komponente des Hauptstromes erregt wird, derart, daß das resultierende, die Bewegung hervorbringende Kräftepaar, welches auf den Anker wirkt, aus der Differenz beider Kräftepaare besteht, wobei die Stromkomponenten dieselben oder gleichwertige Phasen- oder Amplitudenverhältnisse aufweisen wie im ersten Fall.

3. Eine Ausführungsform des Zählers nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Pole des im Nebenschluß liegenden Elektromagneten aufeinander zugebogen sind, derart, daß eine große Selbstinduktion hervorgebracht wird, ohne daß der gesamte Kraftliniennuß den beweglichen Anker durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Stromspule auf diese zusammengeführten Pole gesetzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.