DE220406C

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Publication number: DE220406C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 220406 KLASSE 21 e. GRUPPE- M 220406 CLASS 21 e. GROUP

in FRANKFURT a. M.in FRANKFURT a. M.

Meßgerät nach Ferrarisschem Prinzip. Zusatz zum Patente 211519 vom 30. Januar 1908.Measuring device based on the Ferraris principle. Addendum to patent 211519 of January 30, 1908.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. November 1908 ab. Längste Dauer: 29. Januar 1923.Patented in the German Empire on November 7, 1908. Longest duration: January 29, 1923.

In dem Patent 211519 ist ein Ferraris-Meßgerät geschützt, dessen magnetischer Kreis durch zwei U-förmige Kerne gebildet wird, von denen der eine K₁ eine oder zwei Nebenschlußspulen S_e trägt, während der andere Kern K₂ zwei symmetrische, an den Enden seiner Schenkel gleiche Polarität erzeugende Hauptstromspulen 5 und S' und außerdem noch zwei äquivalente Sekundärspulen s und s' trägt.In the patent 211519 a Ferraris measuring device is protected, the magnetic circuit of which is formed by two U-shaped cores, one of which K ₁ carries one or two shunt coils S _e , while the other core K _{2 has} two symmetrical ones at its ends Legs 5 and S ' generating the same polarity and also carries two equivalent secondary coils s and s' .

Zwischen den Schenkeln des ersten Kernes ist noch ein magnetischer Nebenschluß b vorgesehen, um eine stärkere Drosselung des Nebenschlußkreises zu erzielen. Die beiden Sekundärspulen wurden nach Patent. 211519 miteinander und vorzugsweise noch mit einem regelbaren, mehr oder weniger induktiven Widerstand in Serie geschaltet. A magnetic shunt b is also provided between the legs of the first core in order to achieve greater throttling of the shunt circuit. The two secondary coils were patented. 211519 connected in series with one another and preferably with an adjustable, more or less inductive resistor.

Die eine Sekundärspule wird von der vektoriellen Summe, die andere von der vektoriellen Differenz des von der Nebenschlußspule und des von einer Hauptstromspule erzeugten Kraftflusses durchsetzt. Die Summe der in den beiden Sekundärspulen erzeugten E. M. Ke. ist, da die von den Feldern der Hauptstromspulen erzeugten E. M. Ke.-Komponenten sich gegenseitig aufheben, mit dem Kraftflusse Ne proportional und gegen diesen um mehr als 90 ° in der Phase verschoben. Sind also die Hauptstromspulen stromlos, so sind die beiden resultierenden Felder in den beiden Lüftspalten sowohl ihrer Phase wie ihrem vektoriellen Werte nach gleich groß. Die Scheibe befindet sich also in einem Wechselfelde, und das auf sie ausgeübte Drehmoment ist Null. Sind dagegen die Nebenschlußspulen stromlos, und sind allein die Hauptstromspulen erregt, so bleibt der Kurzschlußstromkreis stromlos, die die beiden Luftspalten durchsetzenden Felder sind wieder der Phase und Größe nach gleich, und das auf die Scheibe ausgeübte Drehmoment ist wieder Null. Sobald nun aber auch die Nebenschlußspulen erregt werden, wird im Sinne des früher Gesagten in dem Kurzschlußkreise ein Sekundärstrom induziert. Die Sekundärspulen bringen alsdann in den beiden Zinken des Kernes K₂ zwei räumlich entgegengesetzt gerichtete E. M. Ke. hervor. Wie in dem Patent 211519 erörtert worden ist, wird auf diese Weise ein Drehfeld gewonnen, das auf die Scheiben ein der zu messenden Leistung genau proportioniales Drehmoment ergibt.One secondary coil is traversed by the vectorial sum, the other by the vectorial difference between the power flow generated by the shunt coil and the power flow generated by a main current coil. The sum of the EM Ke generated in the two secondary coils. is, since the EM Ke. components generated by the fields of the main current coils cancel each other out, proportional to the force flux Ne and shifted in phase with respect to this by more than 90 °. So if the main current coils are de-energized, the two resulting fields in the two ventilation gaps are equally large in terms of their phase and their vectorial values. The disk is therefore in an alternating field and the torque exerted on it is zero. If, on the other hand, the shunt coils are de-energized and only the main current coils are energized, the short-circuit circuit remains de-energized, the fields penetrating the two air gaps are again identical in phase and size, and the torque exerted on the disk is again zero. As soon as the shunt coils are also excited, a secondary current is induced in the short circuit in the sense of what was said earlier. The secondary coils then bring two spatially oppositely directed EM Ke in the two prongs of the core K _2. emerged. As has been discussed in patent 211519, a rotating field is obtained in this way, which produces a torque on the disks which is precisely proportional to the power to be measured.

Wie im folgenden gezeigt wird, kann ein Meßgerät der gleichen Eigenschaften auch bei Parallelschaltung der beiden Sekundärspulen gewonnen werden.As will be shown below, a measuring device with the same properties can also be used Parallel connection of the two secondary coils can be obtained.

In Fig. ι und 2 ist ein solches Meßgerät dargestellt. Die beiden Sekundärspulen s und s' sind im gleichen Sinne gewickelt und im gleichen Sinne zu einem regelbaren, mehr oderSuch a measuring device is shown in FIGS. The two secondary coils s and s' are wound in the same sense and in the same sense to a controllable, more or

weniger induktiven Widerstand w parallel geschaltet. Mit den beiden Sekundärspulen kann vorzugsweise auch je ein regelbarer Widerstand r und r' in Serie geschaltet werden.
Sind die Spannungsspulen stromlos, so werden die beiden Sekundärspulen von dem von der entsprechenden Hauptstromspule S bzw. 5' erzeugten Kraftflusse im räumlich gleichen Sinne durchsetzt und es werden in ihnen zweiless inductive resistance w connected in parallel. A controllable resistor r and r ' can preferably also be connected in series with the two secondary coils.
If the voltage coils are de-energized, the two secondary coils are traversed by the force fluxes generated by the corresponding main current coil S or 5 'in the same spatial sense and there are two in them

ίο gleiche Ströme im gleichen Sinne induziert, die sich in dem Widerstände w zu einer Resultanten vereinigen. Die beiden Sekundärspulen erzeugen daher zwei räumlich gleichgerichtete E. M. Ke., so daß die beiden FeI-der in den Luftspalten räumlich gleichgerichtet, gleich groß und von der gleichen Phase sind. Das auf die Scheibe ausgeübte Drehmoment ist daher gleich Null.ίο induces the same currents in the same sense, which combine to form a resultant in the resistors w. The two secondary coils therefore generate two spatially rectified EM Ke., So that the two fields in the air gaps spatially rectified, are of the same size and are of the same phase. The torque exerted on the disc is therefore zero.

Sind allein die Nebenschlußspulen erregt, so werden in den beiden Sekundärspulen, die von dem Kraftflusse Ne in räumlich entgegengesetztem Sinne durchsetzt werden, zwei gleich große und gleichphasige E. M. Ke. in einander entgegengesetztem Sinne erzeugt. Die beiden Spulen werden demnach von demselben Strome i im entgegengesetzten Sinne durchflossen, während der parallel geschaltete Widerstand· w stromlos bleibt.If only the shunt coils are excited, then in the two secondary coils, which are traversed by the force flux Ne in a spatially opposite sense, two equally large and in-phase EM Ke. generated in opposite senses. The two coils are accordingly traversed by the same current i in opposite directions, while the resistor w connected in parallel remains de-energized.

Sind nun sowohl die Hauptstromspulen wie die Nebenschlußspulen S_e erregt, so werden in den beiden Sekundärspulen zwei der Größe und Phase nach verschiedene Ströme ^₁ und i₂ induziert. Jeder dieser Ströme läßt sich in zwei Komponenten teilen, von denen die eine, i bzw. i', vom Kraftflusse Ne erzeugt wird und mit diesem proportional ist, während die andere, j bzw. /', die vom Kraftflusse Nj induzierte Stromkomponente darstellt. In bezug auf diese gelten dann die folgenden Beziehungen: If both the main current coils and the shunt coils S _{e are} excited, then two currents ^ ₁ and i _{2 of} different magnitude and phase are induced in the two secondary coils. Each of these currents can be divided into two components, one of which, i or i ', is generated by the force flow Ne and is proportional to it, while the other, j or /', represents the current component induced by the force flow Nj. In relation to these, the following relationships then apply:

I)I) * =* = —»', - »', 2)2) j =j = /'»/ '» 3)3) h =h = * +,/.* +, /. 4)4) L =L = —*' H-*' H

In bezug auf den durch den parallel geschalteten Widerstand w fließenden Strom i₀ gilt:With regard to the current i ₀ flowing through the resistor w connected in parallel, the following applies:

Die Resultierende der von den beiden Sekundärströmen i_x und L erzeugten E. M. Ke. in bezug auf den durch die Kerne K₂ und teils durch die Brücke b, teils durch den Kern K₁ gebildeten magnetischen Kreis ist, wie aus obigem hervorgeht, der Stromkomponente i und demzufolge dem Kraftflusse N_E proportional, während in diesem Kreise die von den Stromkomponenten / erzeugten E. M. Ke. sich gegenseitig aufheben. Diese resultierendeThe resultant of the EM Ke generated by the two secondary currents i _x and L. With respect to the magnetic circuit formed by the cores K ₂ and partly by the bridge b, partly by the core K ₁ , the current component i and consequently the force flux N _{E is} proportional, as can be seen from the above, while in this circle that of the Current components / generated EM Ke. cancel each other out. This resulting

E. M. K; erzeugt einen Kraftfluß von der Größe 2 Ni, der sich mit dem Kraftflusse Ne nach Fig. 3 zu dem resultierenden Kraftflusse N_r zusammensetzt. Zu dem Kraftflusse N₁- tritt in der linken Luftspalte der von der Hauptstromspule S erzeugte Kraftfluß Nj und der von der linken Kurzschlußspule erzeugte und sich aus den beiden Komponenten Ni und Nj zusammensetzende Kraftfluß hinzu und ergibt den resultierenden Kraftfluß N in der linken Luftspalte. In analoger Weise erhält man den resultierenden Kraftfluß N in der rechten Luftspalte als die vektorielle Summe der Kraftflüsse N'_r, N'j, iV',· und N'j. EM K; generates a power flow of the size 2 Ni, which is combined with the power flow Ne according to FIG. 3 to form the resulting power flow N _r . To the power flux N ₁ - the power flux Nj generated by the main current coil S and the power flux Nj generated by the left short-circuit coil and composed of the two components Ni and Nj occur in the left air gap and results in the resulting power flux N in the left air gap. In an analogous manner, the resulting power flow N in the air gap on the right is obtained as the vector sum of the power flows N ' _r , N'j, iV', · and N'j.

Das auf die Scheibe ausgeübte Drehmoment D ergibt sich in bekannter Weise mit großer Annäherung als: The torque D exerted on the disk results in a known manner with a close approximation as:

D = a N N' sin (ψ + ψ'), D = a NN ' sin (ψ + ψ'),

wo α ein Konstante ist.where α is a constant.

Nach mehrfachen Umformungen erhält man:After multiple reshaping one obtains:

D = — 2 α N_ENj j sin (φ — χ) 7) + c sin (χ + τ) — 3 b sin (φ — er) — 3 δ c sin (σ + τ)\· D = - 2 α N _E Nj j sin (φ - χ) 7) + c sin (χ + τ) - 3 b sin (φ - er) - 3 δ c sin (σ + τ) \ ·

Hierin bedeutet:Herein means:

b =b =

tf^'tf ^ '

Der in Gleichung 7) gegebene Ausdruck für das Drehmoment geht nun in den folgenden über:The expression for the torque given in equation 7) now goes into the following above:

10) D = — 2 α Ne Nj cos φ ,10) D = - 2 α Ne Nj cos φ,

wenn man die folgenden zwei Bedingungen einhält: .if the following two conditions are met:.

und
12) and
12)

^COSX _t ^COS X _t

sin (0- + τ)
sin (χ + τ)sin (0- + τ)
sin (χ + τ)

Diese beiden Gleichungen lassen sich durch die entsprechende Bemessung der Windungszahl der beiden Sekundärspulen, der Induktanz und Impedanz der Sekundärspulen und des Widerstandes w erfüllen.These two equations can be fulfilled by appropriately dimensioning the number of turns of the two secondary coils, the inductance and impedance of the secondary coils and the resistance w.

Es läßt sich also das obengenannte Meßgerät so ausführen, daß seine Angaben mit der Spannung, Stromstärke und dem Leistungsfaktor genau proportional sind.The above-mentioned measuring device can therefore be carried out in such a way that its information includes are precisely proportional to the voltage, current and power factor.

Um die von den Hauptstrom- und Kurzschlußspulen erzeugten Kraftflüsse zu verstärken, läßt man die Brücke b zweckmäßigerweise über die Zinken der beiden Kerne hinausragen. In order to increase the power flows generated by the main current and short-circuit coils, the bridge b is expediently allowed to protrude beyond the prongs of the two cores.

Ein Meßgerät von den gleichen Eigenschaften erhält man auch dann, wenn man die beiden Sekundärspulen mit ihren ungleichnamigen Enden verbindet, oder, was das gleiche ist, den Wicklungssinn der beiden Spulen entgegengesetzt wählt und ihre räumlich gleichnamigen Enden miteinander verbindet. Es werden sodann die von dem Kraftflusse Ne erzeugten Stromkomponenten durch den parallel geschalteten Widerstand w hindurch abfließen und dagegen die von den Kraftflüssen Nj und Nj' erzeugten Stromkomponenten innerhalb der Sekundärspulen un verzweigt bleiben. Wie leicht einzusehen ist, ist diese Schaltungsweise der Sekundärspulen mit der oberen physikalisch gleichwertig.A measuring device with the same properties is also obtained if the two secondary coils are connected with their unlike ends, or, which is the same, the direction of winding of the two coils is opposite and their ends with the same name are connected to one another. The current components generated by the power flux Ne will then flow away through the resistor w connected in parallel and, on the other hand, the current components generated by the power fluxes Nj and Nj ' will remain un branched within the secondary coils. As is easy to see, this way of switching the secondary coils is physically equivalent to the upper one.

Claims

Patent claim:

Measuring device according to the Ferraris principle according to patent 211519, thereby marked net that the two arranged on the main current drive core, mutually symmetrical and coils equivalent to each other except with adjustable inductive or non-inductive resistors in series connected in parallel to a controllable, more or less inductive resistor are.

1 sheet of drawings.