DE174874C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 174874 KLASSE 21 e. GRUPPE

Motorelektrizitätszähler nach dem Siemens-Prinzip.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Mai 1904 ab.

Bei denjenigen Motorzählern, welche nach dem zuerst von Siemens (D. R. P. 40632) angegebenen Prinzip gebaut sind, ist die Stromstärke im Anker und somit, auch das Drehmoment abhängig von zwei Größen, nämlich

1. dem Widerstände des Ankerstromkreises und

2. der Gegen-E. M. K., also der Tourenzahl des Ankers.

Beide Größen sind nicht genügend unveränderlich: die Tourenzahl wird beeinflußt durch die beständig schwankende Reibungsarbeit, der Widerstand des Ankerstromkreises durch die variable Leitungsfähigkeit der Bürstenkontakte.

Was hier von dem Siemens-Zähler gesagt ist, gilt auch von den Abarten desselben, nämlich dem Rowland - Zähler (englisches Patent 8966 vom Jahre 1895) und dessen modernen Nachbildungen.

In der Deutschen Patentschrift 108431 ist nun gezeigt, wie man den einen der genannten Faktoren beseitigen kann, indem man die Gegen-E. M. K. so hoch steigert, daß der Ohmsche Spannungsabfall verschwindend klein dagegen wird. Hierdurch verliert (theoreläsch wenigstens) der Widerstand des Ankerstromkreises seinen Einfluß auf den Gang des Zählers. Die Apparate dieser Art sind gekennzeichnet durch niedrigen Widerstand des Ankers (2 bis 3 Ohm) und hohe Tourenzahl (200 bis 300).

Die vorliegende Erfindung schlägt den entgegengesetzten Weg ein. Sie beruht darauf, daß sie den Einfluß des anderen Faktors, nämlich der Tourenzahl, beseitigt.

Dies wird erreicht durch eine außerordentliehe Erhöhung des Widerstandes im Ankerstromkreise bei gleichzeitiger Erniedrigung der Umdrehungsgeschwindigkeit. Auf diese Weise wird die Gegen-E. M. K. verschwindend klein gemacht gegenüber dem Ohmschen Spannungsabfall. Eine Änderung der Tourenzahl durch Reibung oder dergl. bleibt dann ohne Einfluß auf die Stromverhältnisse.

Diese Zähler unterscheiden sich von den bisher bekannten dadurch, daß die Ankerwicklung aus vielen Windungen eines sehr dünnen Drahtes besteht. Vor den Anker wird event, noch ein Zusatzwiderstand geschaltet, so daß der gesamte Widerstand des Ankerstromkreises 50 bis 100 Ohm beträgt. Außerdem ist die Wirbelstrombremse besonders wirksam gestaltet, indem gutleitende Metallmassen zugleich mit dem Anker im magnetischen Felde rotieren. Hierdurch wird die Tourenzahl auf den geringsten noch praktisch brauchbaren Wert verringert. Es sind somit alle Vorsichtsmaßregeln getroffen, um die Gegen-E. M. K. des Motors zum Verschwinden zu bringen.

Durch diese Bemessung der elektrischen Größen, die bei derartigen Zählern bisher noch keine Anwendung gefunden hat, wird eine Reihe von Vorteilen erzielt, deren wichtigster der folgende ist.

Der einzige empfindliche Punkt an den nach dem Siemens-Prinzip gebauten Amperestundenzählern ist die Kontaktstelle, an weleher die Bürsten auf dem Kollektor aufliegen. Die Schwankungen dieses variablen Widerstandes verursachen offenbar um so größere prozentuale Veränderungen des gesamten .Widerstandes, je kleiner der letztere ist. Eine Veränderung dieses Kontaktwider-

Standes um 2 Ohm wird daher bei einem Zähler, der nach D. R. P. 108431 gebaut ist, eine Veränderung· des Gesamtwiderstandes um etwa 100 Prozent zur Folge haben, bei dem hier beschriebenen Zähler dagegen nur um 2 bis 4 Prozent. Bei einem Zähler nach Rowland verläuft die Änderung etwa in der Mitte zwischen diesen beiden Grenzfällen.

Da derartige Widerstandsänderungen infolge Verstaubung, Oxydation und Funkenbildung bei allen Zählern früher oder später . mit Sicherheit eintreten, so ist es für den dauernd richtigen Gang von ausschlaggebender Wichtigkeit, diese Änderungen von vornherein unschädlich zu machen.

Ein zweiter Vorzug des neuen Zählers besteht darin, daß er stets mit dem größtmöglichen Drehmoment arbeitet. Bei einem Zähler nach Patent 108431 ist nämlich das Drehmoment unter normalen Verhältnissen äußerst klein (theoretisch gleich Null), es steigt aber, sobald der rotierende Anker irgend einen Widerstand, z. B. Reibung, zu überwinden hat, und erreicht seinen Maximalwert erst dann, wenn man den Anker festhält. Hier entwickelt also der Zähler sein maximales Drehmoment erst unter Verhältnissen, in die er im praktischen Betriebe niemals kommen kann. Dasselbe gilt für den Rowland-Zähler. Auch bei diesem ist die Kraft des festgehaltenen Ankers weit größer als die des rotierenden.

Einzig und allein der vorliegende neue Zähler entwickelt auch im ungehemmten^ Laufe sein volles Drehmoment. Das Drehmoment dieser Zähler ist nämlich unter übrigens gleichen Umständen lediglich von dem Strom abhängig, der den Anker durchfließt. Der Ankerstrom aber ist, wie oben erläutert, bei dem vorliegenden neuen Zähler unabhängig gemacht von der E. M.-Gegenkraft, also auch unabhängig von der Tourenzahl. Aus den angeführten Gründen übertrifft der neue Zähler die bisher verwendeten hinsichtlich der Zugkraft ganz erheblich. Baut man z. B. drei möglichst gleiche Zähler nach den drei gekennzeichneten Systemen und richtet sie so ein, daß die Anker im festgehaltenen Zustande sämtlich das gleiche Drehmoment entwickeln, so ändert sich die Sachlage in folgender Weise, sobald man die Anker zum Rotieren freigibt. Der neue Zähler behält sein Drehmoment fast unverändert bei, es sinkt z. B. von 1 auf 0,97, bei dem Zähler nach 108431 dagegen geht dasselbe auf einen kleinen Bruchteil des ursprünglichen Wertes zurück, es sinkt von 1 auf etwa 0,05. Der Zähler nach Rowland nimmt wieder eine Mittelstellung ein, sein Drehmoment wird von 1 auf etwa 0,5 zurückgehen. Ein vor den Anker geschalteter Strommesser läßt diese Vorgänge ohne weiteres erkennen und zeigt so in objektiver Weise die Überlegenheit der neuen Anordnung.

Endlich lassen sich bei dem neuen Zähler gewisse Schaltungen anwenden, die seine Fabrikation vereinfachen und das Gebiet seiner Verwendbarkeit vergrößern.

Da nämlich die Stromstärke im Anker lediglich vom Widerstände abhängt, so lassen sich durch einen entsprechend bemessenen Vorschaltwiderstand sämtliche Zähler mit Leichtigkeit für genau den gleichen maximalen Spannungsabfall abgleichen, z.B. auf genau 1 Volt. Hierdurch wird die Fabrikation der Nebenschlußwiderstände wesentlich erleichtert und verbilligt.

Aus demselben Grunde ist der Zähler ohne Schwierigkeit in einen solchen für Doppeltarif umzuwandeln. Versieht man ihn nämlieh mit einer Vorrichtung, die den Widerstand des Ankerstromkreises zeitweise um η Prozent erhöht, so geht die Tourenzahl um den gleichen Betrag zurück, der Zähler registriert also während dieser Zeit nach einem um η Prozent billigeren Tarif.

In ähnlicher Weise läßt sich dieser Zähler auch als Wattstundenzähler ausbilden. Ist z. B. der Apparat in Wattstunden geeicht unter Annahme einer Spannung von genau 100 Volt, so braucht man nur den Widerstand des Ankerstromkreises um 1 Prozent zu erhöhen oder zu ermäßigen, um den Zähler für eine Spannung von 99 bis 101 Volt einzustellen. Diese Einstellung kann in bekannter Weise von außen geschehen, indem man den Vorschaltwiderstand des Ankers als Kurbelwiderstand ausbildet.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Motorelektrizitätszähler nach dem ■ Siemens - Prinzip, " gekennzeichnet durch einen so hohen Widerstand der Ankerwicklung und durch eine so niedrige Umdrehungszahl, daß die Gegen-E. M. K. des Ankers verschwindend klein ist gegenüber dem Ohmschen Spannungsabfall in demselben.

2. Ausführungsform des Motorelektrizitätszählers nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung eines in seiner Größe veränderlichen, vor den Anker geschalteten Widerstandes, zu dem Zweck, den Zähler in bekannter Weise als Doppeltarif- oder als Wattstundenzähler zu verwenden.