DE313851C

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Publication number: DE313851C
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AUSGEGEBEN AM 21. JULI 1919

Wiederholt hat man bei Gleichstromzählern versucht, den Induktionsfluß, an'statt wie bisher nur durch Luft, vorwiegend in einem magnetisch gut leitenden Körper, z.'B. Eisen, zu führen, um die am Schlüsse aufgeführten Nächteile der jetzig-en Bauart mit ausschließlichen Luftfeldern zu vermeiden.
. Immer scheiterten die Ausführungen an der mehr oder weniger stark auftretenden Remanenz des Eisens, welche große Fehlerquellen und gelegentliches Leerlaufen verursachte, und deren Wirkung besonders bei Kurzschlüssen ganz besonders stark ist, so . daß sich solche Zähler nicht einführen konnten.

Die Ausbildung des umlaufenden bzw. schwingenden, mit einer Wicklung versehenen Systems aus Eisen erscheint dagegen nicht ratsam, da hierbei das - Systemgewicht bedeutend schwerer und naturgemäß die Reibung in den Lagern, auch infolge des immer mehr oder weniger vorhandenen magnetischen Zuges vergrößert, mithin der Zähler in kurzer Zeit einen größeren Minusgang erhalten würde..

Im nachstehenden wird eine neue Bauweise von Zählern mit Eisen ate Feldleiter angegeben, welche bei Kurzschlüssen nur eine unwesentliche Steigerung der magnetischen Induktion in den Polschuhen und dem Zähleranker aufkommen läßt.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 der Zeichnung wird der Hauptstrom / mit einer oder mehreren Windungen w um das Magnet] och α geführt. Der Querschnitt desselben ist so bemessen, daß nur gering'e Induktionen auftreten können. Die weiteren Teile des magnetischen Kreises bilden die "Eisenstege b_t und b₂, die vom normalen Strome / gerade noch mit einer Induktion beansprucht werden, welche praktisch innerhalb der Proportionalitätsgrenze der Magnetisierungskurve des betreffenden Materials liegt, c und d sind die Polschuhe, e der Ankerkern des Zählers. Der rotierende Teil / besteht aus einer Metalltrommel, auf welcher Spulen angeordnet sind, die im Hilfs- bzw. Spannungsstromkreise liegen. Die Metalltrommel läßt sich gleichzeitig als .Bremszylinder verwenden. An Stelle des rotierenden Teiles / kann ebenso gut ein oszillierender Teil (Anker oder Spule) angeordnet werden. Der Teil/ wird von einer durchlaufenden Welle getragen, welche oben und unten in üblicher Weise gelagert ist. Die Wicklungsenden der auf der Trommel f liegenden Spulen sind mit einem Kommutator g verbunden, auf welchem die Bürsten A₁ und Zi₂ schleifen. Die "Schnecke i überträgt schließlich die Umdrehzahl des rotierenden Teiles f auf das Zählwerk z.

Das Verhalten dieses Zählers im Betriebe ist folgendes: . · .

Bei Stromstärken in den Windungen w von Null bis zum normalen Strome bilden sich in dem magnetischen Kreise α, b_lt c, e, d, b₂ der Stromstärke proportionale Induktionsflüsse aus.

Tritt dagegen infolge einer kurzschluß-

ähnlicheh Belastung- oder eines Kurzschlusses ein Vielfaches des Stromes in den Windungen w auf, so übersteigt .sofort die Sättigung .- der Stege b_± und b₂ die Proportionalitäts-5' grenze der Magnetisierungskurve. Dadurch erhöht sich der Widerstand des magnetischen Kreises derart, daß eine nur unbedeutende Erhöhung des Induktionsflusses in demselben eintritt. ■

ίο . Die anderenfalls bei obigen Belastungsfällen, auftretende überaus starke Magnetisierung der Eisenmassen wird hierdurch vermieden und daher der sich sonst erfahrungsgemäß einstellende remanente Magnetismus bei dieser neuen Anordnung an der Ausbildung verhindert.

So zeigte sich, um ein Beispiel herauszugreifen, bei normaler Strombelastung und. einer Sättigung der Stege mit 7000 cgs-Einheiten bei einem Anwachsen des Stromes in den Windungen w: auf den dreifachen Wert des normalen Stromes nur die i,7fache, auf· den fünffachen Wert des normalen Stromes nur die 2,ofache, und auf den zwölffachen Wert des normalen Stromes nur die 2,3fache Erhöhung des Luftfeldes zwischen c, e.und e, d, Erhöhung-en, die bereits ein vollständig, befriedig'endes Ergebnis aufwiesen.

Durch Wahl des Querschnittes, der Länge, der Lamellierung· und des Materials für die , Stege b_t und b₂ hat man es also in der Hand, den remanenten Magnetismus in einem . schädlichen Maß nicht aufkommen zu lassen. Für die Fig. 2, 3 und 4 gilt das gleiche wie für Fig. ι Gesagte, nur mit folgenden Unterschieden:

Bei der Anordnung" nach Fig'. 2 besteht das Magnet]'och a avis dünnen Blechen, die sich durch die Federn k an die Schrauben I anlegen. Durch die gegenseitige Verstellbarkeit der Flächen in und n, ermöglicht durch die Schrauben I, kann beim Eichen des Zählers Tn äußerst einfacher Weise die auf den Zweig-^₁, c, e, d, b₂ entfallende magnetomotorische Kraft genauestens auf den gewünschten Wert bei normaler Belastung abgeglichen werden. , .

Außerdem können bei dieser nur s,chema-. tisch dargestellten Anordnung im Falle eines Kurzschlusses usw. sich die Flächen m und η nähern, so daß auch hierdurch außer der Wirkung der Stege b_lt b.₂ die das Zählersystem beeinflussende magnetomotorische Kraft herabgesetzt wird. Der Stift p ist aus magnetisch nicht leitendem Material und ver- _ hindert das Zusammenkleben der Flächen m und η nach erfolgten kurzschlußähnlichen . Belastungen.

Die Anordnung nach Fig. 3 zeigt unterschiedlich gegenüber dem Vorigen ein Magnetjoch α mit nach außen gekehrten Streuflächen m und n. Die Fläche η kann mittels Schraube q reguliert werden.

Die getrennten Windungen W₁ und W₂ wären für Differential-, ■ Dreileiter- usw. Zähler aufzubringen. -

Die umlaufende Trommel / und der Ankerkern e sind im Schnitt gezeichnet.

In Fig. 4 . hat das Joch α einen mittels Schrauben s- verstellbaren Überbrücker r, 7<> welcher die Veränderung des_ von Fläche m nach Fläche η übertretenden Streuflusses gestattet. Um größere Längen in den Stegen b₁ und b₂ unterzubringen, sind dieselben wellenförmig g-ebogen.

Zur Überwindung des Anlaufmomentes ist die im Hilf s- . bzw. Spannungsstromkreis liegende kleine Spulet eingefügt, welche nur ein schwaches, den Anlauf bei geringster Belastung unterstützendes Feld hervorruft. Die gleiche Wirkung kann auch mit einem kleinen verstellbaren permanenten Magneten u erzielt werden. ~

Mit der vorliegenden neuen Bauweise Von Elektrizitätszählern werden folgende wichtige wirtschaftliche uftd technische "Effekte erzielt: '

i. Die Größe des Zählers-richtet sich nicht j mehr nach der zu messenden Stromstärke, es ist somit die Möglichkeit des Baues ein- go heitlicher normaler Zähler gegeben; 2. die Abmessungen der Zähler fallen, da als Feldleiter an Stelle von Luft Eisen genommen wird, klein aus;

3. die Stromspulen haben nur wenige Windungen, weisen daher ebenfalls bedeutend kleinere Abmessungen und einen erheblich geringeren' Widerstand auf;

4. durch die unter 3 genannte Widerstandsverkleinerung' wird auch der SpannungsverlUiSt im Zähler praktisch aufgehoben; ■ 5. ergibt sich ein erheblich geringeres Gesamtgewicht, infolge der vielen wegfallenden j und wesentlich kleineren Teile;

I 6. tritt keine Beeinflussung des Zählers durch.äußere Luftfelder ein;

7. wird eine Deformation und ein Verbrennen der Stromspulen bei Kurzschlüssen, welche bisher meistens die Zerstörung des Zählers bewirkten, verhindert; n₀

8. werden die Herstellungskosten des Zählers geringer infolge der vielen wegfal- -

! !enden, ferner leichteren und kleineren Teile;

9. werden größere Drehmomente gegenüber den jetzigen Zählern mit reinen Luftfeldern erzielt;

id. wird das Zählersystem vor Ubermagnetisierung geschützt;

11. kommen Leistung verzehrende und teure . Meßwiderstände in Fortfall.

Claims

Patent-An Spruch e:
- Elektrizitätszähler mit Feldleiter aus magnetisch gut leitendem Material, dadurch gekennzeichnet, daß dem magnetischen Bereich des beweglichen Systems Teile (b) von geeignetem Material und solchem Querschnitt bei entsprechender Länge vorgeschaltet sind, daß bei Stromstärken von Null bis zum Normalstrom auch in diesen Teilen Sättigungen innerhalb der Proportionalitätsgrenze ihrer ' Magnetisierungskurve auftreten, beim Überschreiten des Normalstromes jedoch infolge der höheren magnetischen Sättigung dieser Teile der magnetische Kreis eine derartige Steigerung des magnetischen Widerstandes erfährt, daß der den umlaufenden oder schwingenden Zähleranker durchsetzende Induktionsfluß selbst bei Kurzschlußströmen nur unerheblich anwächst, folglich die sonst durch solche Ströme bewirkten überaus -starken Magnetisierungen der Eisenmassen verhindert werden.
2. Elektrizitätszähler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der die magnetischen WiderstandSjStege (b) und das Zählersystem durchsetzende Induktionsfluß von Punkten eines magnetischen Kreises¹ (a, m, n) abgezweigt ist, dessen durch' einen Anker (r oder q) überbrückter Luftspalt durch Näherung oder Entfernung dieses Ankers so reguliert werden kann, daß an den Abzweigpunkten des magnetischen Nebenschlusses (b_x, c, e, d, b₂) eine Änderung der magnetomotorischen Kraft bewirkt wird und so ein genaues Abgleichen des im Zählersystem (c, e, d) gewünschten wirksamen Induktionsflusses vorgenommen werden kann.
3. Elektrizitätszähler nach Anspruch ι und 2, gekennzeichnet durch derartige Ausbildung des Eisens im Kraftlinienwege, daß bei auftretenden Kürzschlüssen die auf das Zählersystem einwirkende magnetomotorische Kraft durch Näherung polarisierter Flächen (m und«) oder eines Ankers wesentlich vermindert bzw- kurzgeschlossen wird, wodurch ebenfalls das Anwachsen! des das Zahlersystem durchsetzenden Induktionsflusses unterdrückt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.