DE206220C

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Publication number: DE206220C
Application number: DENDAT206220D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 β. GRUPPE

Elektrizitätszähler nach Ferrarisschem Prinzip. Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. März 1907 ab.

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein

Induktionselektrizitätszähler, der sowohl in selbstinduktionslosen Stromkreisen wit in Stromkreisen mit Selbstinduktion genau arbeitet.

Bei diesem Zähler wird die erforderliche Verschiebung von 90⁰ zwischen den Phasen des Kraftflusses des Hauptstromes und des Kraftflusses der Spannung erzielt durch eine Verschiebung des Nebenschlußstromes und infolge davon des entsprechenden Kraftflusses, der gegen die Klemmenspannung des Zählers verzögert ist, und durch eine entsprechende Vorschiebung der Phase des Kraftflusses des Hauptstromes gegen diejenige des Hauptstromes.

Die Phasenverzögerung des Nebenschlußstromes rührt her von der großen Selbstinduktion der Nebenschlußspulen.

Die Vorschiebung des Drehfeldes des Hauptstromes wird durch zwei Hauptstromwicklungen erzeugt, die in Reihe geschaltet sind und von denen die eine den Drehkörper in seiner Drehung zu beschleunigen sucht, während die andere, deren Wirkung kleiner ist, die Drehung zu verzögern strebt. Diese letztere Wicklung induziert allein Ströme in einer kurzgeschlossenen Sekundärwicklung oder in Kurzschlußringen.

In den beiliegenden Zeichnungen sind zwei ■ verschiedene Ausführungsformen eines auf dieser Grundlage beruhenden Zählers dargestellt. Die Fig. 1 zeigt in Vorderansicht eine der beiden Ausführungsformen. Fig. 2 ist eine deutlichere Darstellung der Elektromagnete für Spannung und Strom in der Ausführungsform Fig. i. Fig. 3 bringt eine schematische Darstellung, aus der die Wicklungsverhältnisse zu ersehen sind. Fig. 4 ist eine etwas abgeänderte zweite Ausführungsform des Zählers. Fig. 5 zeigt eine bei dieser Ausführungsform verwendete Einzelheit. Fig. 6 endlich ist ein Vektordiagramm, welches ersichtlich macht, wie die Phasenverschiebung von 90° zwischen Spannung und Stromstärke erlangt wird.

Der Zähler nach Fig. 1 erhält seinen Antrieb von der Metallscheibe D aus, die sich in dem Spalt zwischen den Polen eines Elektromagneten A, B und einem massiven Schlußstück P dreht. Die Scheibe ist auf einer Achse C befestigt, von deren oberem Ende aus irgendein Zähl- oder Summierwerk T angetrieben wird. Auf den Schenkeln A und B des Elektromagneten (vgl. auch Fig. 2 und 3) befindensich die Nebenschlußspulen. Der Hauptstrom geht zuerst bei I (Fig. 3) durch die Wicklung zweier mittlerer Polstücke α und b des Elektromagneten A, B und alsdann in entgegengesetztem Sinne durch einige Windungen, die auf dem Schlußstück P angebracht sind. Das letztere trägt außerdem noch eine Kurzschlußwicklung S.

Bei der Ausführungsform des Zählers nach Fig. 4 befindet sich die Erregungswicklung, die von einem der Spannungsdifferenz E proportionalen Strom durchflossen wird, auf den

Schenkeln A und B eines Elektromagneten. D ist auch hier wieder eine Metallscheibe, die auf einer Achse gelagert ist. F ist ein Eisenstück, das dem Elektromagneten als Anker dient.

Die Hauptstromwicklung ist so angeordnet, daß sie teils die Elektromagnetpole bei M und N vollständig umgibt, teils aber nur die Polfortsätze α und b, wie aus Fig. 4 ersichtlich.

Der Wicklungssinn ist so, daß der Teil der Wicklung auf M und N negativ und der Teil der Wicklung auf α und b positiv wirkt. Der Wicklungsteil, aus dickem Draht bestehend, auf α und b sei mit 1 und der Wicklungsteil auf M und N mit 2 bezeichnet: dann wird der durch 1 erzeugte Kraftfluß durch punktiert eingezeichnete Pfeile (Fig. 4) und der durch 2 erzeugte Kraftfluß durch in vollen Linien gezeichnete Pfeile dargestellt. Aus der Richtung dieser Pfeile ergibt sich, daß die Wirkung des Kraftflusses 1 auf den Kraftfluß 2 null ist, da beide einander aufheben.

Um einen solchen Zähler für Stromkreise mit Phasenverschiebung genau zu machen, muß der Kraftfluß der Erregerspulen um 90⁰ verschoben sein gegen den Kraftfluß der Hauptstromspulen. Um das zu erreichen, bringt man zwischen den Erregerspulen und der Wicklung 2 eine Kurzschlußwicklung 5 an, die in Fig. 5 für sich dargestellt ist. An die Stelle dieser Kurzschlußwicklung könnte auch eine solche treten, die auf einen regelbaren Widerstand geschlossen ist.

Die durch die verschiedenen Wicklungen erzeugten Kraftflüsse wirken auf die Scheibe D und versetzen diese in Drehung.

In dem Vektordiagramm Fig. 6 seien nach Größe und Richtung O I¹ der durch die Wicklung ι erzeugte Kraftfluß, O i der durch die Nebenschlußspulen erzeugte Kraftfluß und OI² der Kraftfluß der Wicklung 2.

Dann induziert der Kraftfluß 0 /² in der Kurzschlußwicklung S einen Strom, der seinerseits einen Kraftfluß erzeugt, der nach Größe und Richtung durch O s dargestellt wird. Die beiden Flüsse O s und 0 I² ergeben einen resultierenden Fluß 0 r. Die durch die beiden Flüsse 0 r und 0 I¹ auf die Scheibe ausgeübte Wirkung ist gleich derjenigen, die durch ihre Resultante O R hervorgebracht würde. Indem man nun aber entweder die Windungszahl der Wicklung 2 oder die Abmessungen der Kurzschlußwicklung S oder endlich die Wicklung 1 entsprechend wählt, kann man leicht erzielen, daß 0 R mit 0 i einen Winkel von 90⁰ einschließt. Selbstverständlich muß immer die Wirkung des Kraftflusses der Wicklung ι größer sein als die Wirkung des Kraftflusses der Wicklung 2.

Zur Klarstellung der Erfindung gegenüber der ähnlichen Konstruktion, die in der amerikanischen Patentschrift 808532 beschrieben ist, sei auf folgende wesentliche Unterschiede hingewiesen :

Bei dem Gegenstand der amerikanischen Patentschrift wird auch das Nebenschlußfeld durch die Kurzschlußspulen beeinflußt, weil sie dort nicht auf beiden Polen gemeinschaftlich, sondern getrennt auf ihnen liegen. Nach der Erfindung dagegen liegt jede Kurzschlußspule auf zwei Magnetpolen verschiedenen Vorzeichens. Welchen Einfluß diese Ver-. schiedenheit der Anordnungen hat, zeigt am besten eine Untersuchung der Frage: Was wirkt auf die Kurzschlußspulen induzierend? 75 Erregt man den Magneten nur mit der Nebenschlußwicklung nach Fig. 15 der amerikanischen Patentschrift, dann wird in der Kurzschlußspule eine E. M. K. induziert. Dieser Induktion muß eine Gegenwirkung, nämlich eine Gegen-E.M.K., entsprechen. Diese beeinflußt den durch die Schenkelhälften A und B gehenden Kraftfluß. Sie wird demzufolge auch die Phasenverschiebung des Nebenschlußfeldes beeinflussen. Erregt man den/ Magneten nur mit dem Hauptstrom, dann schließt sich ein Teil des von ihm erzeugten Kraftschlusses durch die Windungsebene der Kurzschlußspule. Ein anderer Teil aber schließt sich von der Hälfte A des einen Pols zu der des go anderen. Dieser Teil wirkt demnach induzierend. Die dieser Induktion entsprechende Gegen-E.M.K. bedingt eine Phasenverschiebung des resultierenden Fluxes.

Anders beim Gegenstand der Erfindung: Hier schließt sich auch der von der Nebenschlußwicklung erzeugte Flux durch die Windungsebene der Kurzschlußspule. Da der gleiche Betrag sie demnach in zwei verschiedenen Richtungen durchdringt, kann er nicht induzierend wirken. Wenn keine E.M. K. vorhanden ist, kann auch keine Gegen-E.M.K. auftreten. Es wird also bei der Erfindung durch die Kurzschlußspule die Phasenverschiebung des Nebenschlußfeldes nicht beeinflußt.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Elektrizitätszähler nach Ferrarisschem Prinzip mit zweischenkligem, vierzinkigem Spannungstriebkern, auf dessen Zinken zwei einander entgegengeschaltete Hauptstromwicklungen einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hauptstromwicklung vorwiegend das Drehmoment hervorruft, während die andere in einer konzentrisch mit ihr auf demselben Eisenkern angeordneten Kurzschlußwicklung " Ströme induziert, die einen Kraftfluß hervorrufen, der im Verein mit den von den beiden Hauptströmen hervorgerufenen Kraftflüssen einen resultierenden Fluß er-

zeugt, der gegen den Kraftfluß der Nebenschlußwicklung eine Phasenverschiebung von 90⁰ oder mehr besitzt.
2. Zähler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die vorwiegend das Drehmoment erzengende Hauptstromwicklung auf Polfortsätzen des Nebenschlußmagneten, die zweite Hauptstrom wicklung und die Kurzschlußwicklung aber auf einem Eisenkern angeordnet sind, der auf der anderen Seite der Scheibe liegt.
3. Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorwiegend das Drehmoment erzeugende Hauptstromwicklung auf zwei der Ankerscheibe gegenüberliegenden Polfortsätzen des Nebenschlußmagneten, die zweite Hauptstromwicklung und die Kurzschlußwicklung aber auf dem Nebenschlußmagneten selbst, und zwar zwischen der ersten Hauptstromwicklung und den Nebenschlußspulen, angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.