DE211519C

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Publication number: DE211519C
Application number: DENDAT211519D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-Ju 211519 -KLASSE 21 e. GRUPPE

in FRANKFURT a. M,

Meßgerät nach Ferrarisschem Prinzip. Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. Januar 1908 ab.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Induktionsmeßgerät, das einerseits große Einfachheit im Aufbau aufweist und vermöge des dazu erforderlichen, besonders geringen Materialaufwandes den Vorteil besonderer Billigkeit bietet, andererseits die Forderung genauer Proportionalität seiner Angaben mit der Größe des Leistungsfaktors auf das genaueste erfüllt.

ίο In der Fig. ι ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes und in Fig. 3 das Schema des Meßgerätes zur Darstellung gebracht. Die Fig. 2 zeigt den Verlauf der magnetischen Kraftflüsse im Innern des Meßgerätes, während das Vektordiagramm in Fig. 4 ihren Zusammenhang mit der sie bedingenden physikalischen Größe darstellt.

Der magnetische Kreis des Meßgerätes wird durch die beiden zweizinkigen Eisenkerne K₁ und K₂ gebildet. Der erstere trägt die auf seinen beiden Schenkeln gleichmäßig verteilte Spannungsspule S_e. Auf dem Kerne K_z sind zwei vom Hauptstrom / ' durchflossene, zueinander symmetrisch liegende und miteinander äquivalente Spulen S und S' angeordnet, die auf den magnetischen Kreis des Meßgerätes mit zwei gleich großen und einander entgegengesetzten magnetomotorischen Kräften einwirken.

Neben diesen bzw. oberhalb oder unterhalb derselben sind zwei einander äquivalente Kurzschlußspulen s und s' angeordnet, die, miteinander und gegebenenfalls noch mit einem induktiven oder induktionsfreien, regelbaren Widerstände R (Fig. 3) in Reihe geschaltet, in sich selbst kurzgeschlossen sind.

Zwischen den beiden Zinken des Kernes K₁ befindet sich eine Brücke b aus magnetischem Material. .

Wäre einzig und allein nur die Spannungsspule vorhanden, so würde man von dieser einen Kraftfluß erzeugt bekommen, der sich zum einen Teil durch den Kern K₁ und die Brücke b, zum anderen Teil durch K₁ und K₂ hindurch schließt.

Infolge der Anordnung der Stromspulen und Kurzschlußspulen werden aber die magnetischen Kraftflüsse N und N' innerhalb der beiden Luftspalten voneinander verschieden. In den Kurzschlußspulen werden von den sie durchsetzenden Wechselfeldern zwei elektromotorische Kräfte und durch diese der Strom i erzeugt, der auf den magnetischen Kreis mit zwei einander in der Wirkung unterstützenden magnetomotorischen Kräften einwirkt.

Es sei im folgenden eine geradlinige Charakteristik, d. h. genaue Proportionalität der Kraftflüsse mit den sie erzeugenden magnetomotorischen Kräften vorausgesetzt. Berücksichtigt man, daß die Amperewindungszahl der beiden Stromspulen Null ist, so braucht man nur zu dem von der Spannungsspule erzeugten, die Luftspalten durchsetzenden Kraftflusse N_e die Summe 2 N,- der von den beiden Kurzschlußspulen erzeugten Kraftflüsse hinzuzulegen, um den resultierenden Kraftfluß N-_r zu erhalten. Legt man nun als positiven Sinn der die Luftspalten durchsetzenden Kraft-

(2. Auflage, ausgegeben am io. Januar igio.)

flüsse denjenigen von unten nach oben zugrunde, so gilt, daß der linke Schenkel des Kernes vom Kraftflusse N_r und der rechte Schenkel vom entgegengesetzt gerichteten Kraftflusse N₁-' (Fig. 2 und 4)' durchsetzt ist. Setzt man zu N,- den von der linken Stromspule erzeugten Kraftfluß Nj und den von der linken Kurzschlußspule hervorgebrachten Kraftfluß Ni hinzu, so erhält man den den linken Luftspalt durchsetzenden, resultierenden Kraftfluß 2V, während die Resultierende von Nj und Ν, den Streufluß η am linken Schenkel des Kernes ergibt. Analog ergibt sich als Resultierende von N_r', Nj und N_{ der den rechten Luftspalt durchsetzende Kraftfluß Nw', als Resultierende von N/ und JVy der resultierende Streufluß n' des rechten Schenkels.

Der Ausdruck des auf die Scheibe α ausgeübten, durch die Wechselwirkung der magnetischen Felder N und N' mit den von diesen und von den Streufeldern η und n' in der Scheibe induzierten Strömen hervorgebrachten Drehmomentes D läßt sich in die Form bringen:

i. D = a-NN' sin (N N') +ß[Nn sin (N n) + N'n' sin (N' n%

Indem man nun die Winkel (N, N'), (N, n) und (N', n') mit Hilfe der Winkel φ, ψ, χ und ω (Fig. 4) ausdrückt, läßt sich für das Drehmoment nach mehrfachen Umformungen der folgende Ausdruck aufstellen:

"' 2. D = 2 Nj [(a + ß)N_r·cos (φ + x)
+A N, sin (φ — u>)].

Da bei φ = o,o° das auf die Scheibe entwickelte Drehmoment gleich Null sein soll, so muß der Bedingung Genüge geleistet werden, wonach:

3. — (α -f ß) N_r sin χ + α N_{ cos ω = ο
ist, woraus sich ergibt, daß

+ ß sin χ

= N_x ·

CL COS W

sein muß. Indem man diesen Ausdruck für Ni in Gleichung 2 einsetzt, erhält man so für das Drehmoment:

5. D = 2 (α -f ß) N,- Nj cos φ (cos χ
— sin χ tg ω).

Wie hieraus zu ersehen ist, ist das auf die Scheibe ausgeübte Drehmoment den Feldstärken N,- und Nj und dem Leistungsfaktor genau proportional. Da nun Nj mit / und IV,-mit der Spannung E in weiten Grenzen proportional ist, so ergibt sich hieraus, daß die Angaben des Meßgerätes mit der Leistung genau proportional sind.

Der in Gleichung 3 ausgedrückten Bedingung kann durch die entsprechende Wahl der Windungszahl der Kurzschlußspulen und durch Regelung des Widerstandes R entsprochen werden.

Bei zunehmender Temperatur erhöht sich der Widerstand der Scheibe und vermindert sich die Feldstärke N_e und N_r, was insgesamt eine Verminderung des auf die Scheibe entwickelten Drehmomentes zur Folge hat.

Durch die entsprechende Wahl des Temperaturkoeffizienten der Kurzschlußspulenwicklung ist aber ein Mittel gegeben, um den Temperaturfehler des Instrumentes auf ein geringes Maß herabzusetzen. Man braucht nur dem Temperaturkoeffizienten der Kurzschlußspulen wicklung einen so großen positiven Wert zu geben, daß die durch die Vergrößerung des Scheiben Widerstandes und die Verschwächung des Feldes N_r hervorgebrachte Wirkung durch eine entsprechende Verminderung des Winkels ω und der Stärke i des Kurzschlußstromes zum großen Teil paralisiert werde.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Meßgerät nach Ferrarisschem Prinzip, bestehend aus zwei zweizinkigen Triebkernen, deren einer die mit magnetischem Nebenschluß versehene Spannungswicklung, deren anderer zwei gleiche, auf den beiden Schenkeln symmetrisch angeordnete, vom Hauptstrom durchflossene Spulen trägt, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem die Hauptstromspulen tragenden Triebkern zwei zueinander symmetrische und miteinander äquivalente Spulen angeordnet sind, welche miteinander in Serie geschaltet sind und gegebenenfalls mit einem induktiven oder induktionsfreien Widerstände zusammen einen geschlossenen Stromkreis bilden, zum Zwecke, ein Meßgerät zu erhalten, dessen Angaben mit dem Leistungsfaktor genau proportional sind.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,' daß der Temperaturkoeffizient der Kurzschlußspulenwicklung oder des zusätzlichen Widerstandes derart bemessen ist, daß der Temperaturkoeffizient des Meßgerätes auf einen niedrigen Wert herabgesetzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.