DE30207C - Elektrizitäts-Zähler - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Dr. H. ARON in BERLIN. Elektricitäts-Zähler.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 15. Juni 1884 ab.

Die wesentliche Einrichtung des vorliegenden Apparates ist folgende:

Bei einer Pendeluhr wird am Pendel P, Fig. i, ein Magnet M befestigt, welcher über einer Rolle R schwingt; durch diese Rolle R geht der Strom; Die magnetische Einwirkung von R auf M addirt sich nun oder subtrahirt sich, je nachdem eine Anziehung oder Abstofsung statthat, zur Anziehungskraft, die die Erde auf das Pendel ausübt. Durch diese Einwirkung wird das Pendel in seinem Gange beschleunigt oder verzögert und infolge dessen geht die Uhr zu schnell oder zu langsam und eilt der wahren Zeit voraus oder bleibt zurück. Die Differenz der Angabe einer solchen Uhr und der einer richtigen bildet nun ein Mafs für die stattgehabte Einwirkung und ist, wenn die magnetischen Kräfte verhältnifsmä'fsig klein sind im Vergleich zur Schwerkraft, sowohl proportional der Zeit, in welcher die Einwirkung statthat, als auch der Stromstärke, und so bildet dies Instrument einen Coulomb-Zähler.

Statt eine solche Uhr mit einer richtig gehenden zu vergleichen, kann man auch zwei Uhren anwenden, von denen die eine infolge der magnetischen Einwirkung des Stromes ebenso viel vorgeht, wie die andere zurückbleibt; die Differenz ihrer Angaben bildet dann gleichfalls ein Mafs für die gelieferte Elektricitätsmenge, während jedoch jede der Uhren nur die Hälfte der Einwirkung erfährt, auch hat die Zählung eine höhere Proportionalität mit der zu messenden Quantität.

Um eine ähnlich constante magnetische Kraft während der Dauer einer Schwingung zu erzielen, wie die Schwerkraft ist, kann man passend die Rolle als flache Rolle in der Schwingungsebene gestalten, auch kann man den Magneten mehr oder weniger tief in die Rolle hineinreichen und innerhalb derselben schwingen lassen.

Die Anordnung kann auch diejenige sein, die Fig. 2 zeigt, so dafs also die Rollen seitlich vom schwingenden Magneten liegen.

Statt der Magnetstäbe können auch Hufeisenmagneten angewendet werden, wie in Fig. 3 ersichtlich. Es können ferner alle diese Einrichtungen umgekehrt werden. Statt der Rolle steht dann der Magnet fest, die Rolle dagegen schwingt mit dem Pendel. Fig. 4, 5 und 6 zeigen diese Einrichtung.

Man kann für die Magneten der in Fig. 1 bis 6 gezeichneten Einrichtungen elektrodynamisch wirkende Rollen R¹ setzen, Fig. 7, 8, 9 und 10, durch welche man den Strom leitet.

Wählt man nach bekannten Principien die Schaltung so, dafs die elektrodynamische Wirkung der einen Rolle die Volts, die der anderen die Amperes mifst, so erhält man einen Watt-Zähler; auch kann man die bekannten, auf den Gesetzen der Stromverzweigung beruhenden Mittel anwenden, um durch Stöpsel die Empfindlichkeit des Instrumentes nach jeweiligem Bedürfnifs einrichten zu können.

Statt einer Uhrregulirung durch Pendel kann man auch eine solche durch eine Feder, ins-

besondere durch eine Spiralfeder, wählen und die variirenden magnetischen Kräfte der Ströme mit der constanten der Elasticität der schwingenden Spiralfeder vergleichen. Zu diesem Zweck befestigt man an der Unruhe eine Magnetnadel, während um dieselbe der Strom in Windungen innerhalb oder auch aufserhalb des Gehäuses der Uhr geführt wird. Auch hier kann man die Magnetnadel an der Unruhe durch kleine Rollen, durch die der Strom geleitet wird, ersetzen, auf welche durch einen feststehenden Magneten oder durch feststehende elektrodynamisch wirkende Rollen ein Drehungsmoment ausgeübt wird, welches zum Drehungsmoment der elastischen Kraft der schwingenden Spirale sich addirt oder sich von ihm abzieht und so den regulären Gang der Uhr verändert. Diese Veränderungen werden in gleicher Weise benutzt, wie bei der Pendeluhr beschrieben. Auch die übrigen bei der Pendeluhr bereits beschriebenen Einrichtungen lassen sich mit geringen Modificationen auf Uhrwerke mit Federregulirung übertragen.

Theorie des Instrumentes.
Die Schwingungsdauer eines Pendels ist bekanntlich T =

PL

wenn P das Gewicht des Pendels, M sein Trägheitsmoment in Bezug auf die Drehungsachse und L die Entfernung des Schwerpunktes von derselben ist. Die Anzahl der Schwingungen in der Zeit t ist

somit η = -=- — -

PL

Wenn nun das

Pendel mit einem permanenten Magneten vom magnetischen Moment H verbunden ist und ein Strom, der durch die feste Rolle geht, auf dasselbe ähnlich wie die Schwerkraft wirkt, so ist die Wirkung, die sich zur Schwerkraft bei einer Beschleunigung addirt (bezw. bei einer Verzögerung subtrahirt), wenn i die Stromstärke ist und c eine Constante, cHi, demnach ist nunmehr die Schwingungsdauer

PL + c Hi

Schwingungen in der Zeit t ist jetzt
PL + cHi

und die Anzahl der

oder

N =

cHiV/

nun macht man die Anordnung so, dafs die Einwirkung des Stromes sehr klein ist gegen die Schwere, also cHi klein gegen

PL und klein gegen die Einheit, als-

x JL

dann kann man die Klammer nach der Taylorschen Reihe entwickeln und in der Entwickelung bei dem ersten Gliede stehen bleiben; man hat also angenähert

= vP

PL c Hi

c Hi 2 PL

cH

ί ~C

gesetzt ni = C(N—n). Nun ist aber, wenn η in Secunden und i in Amperes gegeben ist, η i die Anzahl der zu bestimmenden Coulombs Q., also ist Q = C (N ■— n) bezw. wenn eine Verzögerung statthatte Q= C (n — NJ, in Worten: Die Anzahl der Coulombs ist proportional der Differenz der Angaben der beschriebenen Uhr und einer richtig gehenden. Wirkt kein Strom, so ist 2V = η und Q ist = O. Das Instrument beruht darauf, dafs ein permanenter Magnet angewendet wird und kein Anker, weil bei einem Anker H nicht mehr constant ist, also C keine Constante mehr ist, vielmehr von i abhängt und eine Proportionalität mit 2V—n nicht mehr besteht, demnach das Fundament vorliegender Anordnung verloren geht.

Der Watt-Zähler entsteht nun, wenn man anstatt des permanenten Magneten eine Rolle wählt, welche die elektromotorische Kraft E mifst, alsdann ist das magnetische Moment der Rolle proportional mit E, es tritt für c H in obigen Gleichungen k E, wo k eine neue Constante ist; es ist, wieder unter der Voraussetzung kleiner Einwirkungen im Verhältnifs

zur Schwere N = n k

ι +

PL

Ei], oder,

wenn = — gesetzt, η E i = a (N ■—· η).

Nun ist η Ei = W die Anzahl der Watts; also W= a (N— η), wo α eine Constante des Apparates ist; auch dieses Instrument ist mit einem Anker nicht möglich. Wendet man eine schwingende Feder an, so tritt für das Drehungsmoment des Gewichtes das Drehungsmoment der Feder ein; auch dieses Instrument ist nur in Verbindung mit einem permanenten Magneten oder einer ähnlich wirkenden Rolle, nicht aber mit einem Anker zu gebrauchen; dabei bleibt aber die Bedingung bestehen, dafs die Feder die Hauptkraft bildet und die magnetische nur eine verhältnifsmäfsig geringe und accessorische ist.

Claims (1)

1. Pat ent-An sp rüche:

   i. Die Anordnung eines Pendels, das unter dem Einflüsse der Schwerkraft schwingt, in Verbindung mit einem Magneten und von feststehenden Rollen, durch welche der Strom kreisend den normalen Gang der von diesem Pendel regulirten Uhr abändert, zu dem Zwecke, um aus der durch Ver-

   gleich mit einer richtig gehenden Uhr festgestellten Abweichung die Coulombs, welche durch die Leitung gingen, zu bestimmen, sowie auf die Umkehrung dieser Anordnung^ derart, dafs die Rolle mit dem Pendel verbunden ist und der Magnet feststeht, zu dem gleichen Zwecke.

   Die Anordnung eines Pendels, das unter dem Einflüsse der Schwerkraft schwingt, in Verbindung mit einer oder mehreren Rollen und von feststehenden Rollen, von denen das eine System die Volts, das andere die Amperes mifst, um die Watts zu bestimmen, in gleicher Weise wie oben die Coulombs. Die Benutzung einer durch eine schwingende Feder regulirten Uhr durch Verbindung der Feder mit einem Magneten oder mit Rollen und durch Anordnung von feststehenden Magneten oder Rollen, um durch die Wirkung von Strömen die Schwingungsdauer der Feder zu beeinflussen, zu dem Zwecke, um auf gleiche Weise wie in Anspruch i. und 2. die Coulombs oder Watts zu bestimmen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.