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Elektrischer Zähler fü:r beliebige Stromarten. Die bekannten elektrischen
Rotationszähler aller Art beanspruchen infolge ihrer exzentrischen Konstruktion
einen im Verhältnis zu ihrer oft geringen Kapazität großen Raum. Infolgedessen verursachen
sie großen Materialaufwand. Zu diesem Zweck sind viele unter sich verschiedene Einzelheiten
erforderlich, die wieder hohe Kosten irn Gefolge haben. Dies tritt hauptsächlich
bei den Zählern kleinster Kapazität in Erscheinung, so dali jetzt ein Kleinzähler
im Verhältnis zum Jahresstromdurchgang so teuer geworden ist, daß die
Elektrizitätsw;
rke in der Befriedigung des Kleinverbrauchers nicht mehr ihre Rechnung finden, es
sei denn, daß sie den Strompreis immer weiter in die Höhe schrauben.
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In gleicher Weise drängen die immer mehr Strom sparenden Glühlampen
dahin, die Zählertypen immer kleiner werden zu lassen. Die jetzigen Kleinzähler
für 5 oder 3 Ampere kosten genau soviel als etwa i-Ainpere-Zähler, weil eben die
Grenze der Verkleinerung nach den jetzigen Systemen erreicht zu sein scheint.
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War, wie oben dargelegt, der exzentrische Aufbau der Zähler daran
schuld, daß die Zähler teuer werden, so hat er auch noch technische Nachteile, die
dem Fachmann hinlänglich bekannt sind. Es sei nur auf das nicht leichte »Hinbringen«
eines Zählers in die theoretische Resultatskurve hingewiesen, ferner auf die hohen
Tourenzahlen, die den Lagerungen nicht zuträglich sind, endlich auf die primitive
Montageart mit den zahllosen Variationen.
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Diesen zahlreichen Nachteilen hilft nachstehend aufgeführte Konstruktion
ab, indem für den mechanischen und meßtechnischen Aufbau ein grundsätzlich anderer
Weg eingeschlagen und die Exzentrizität des Aufhaues und der Wirkungsweise verlassen
wird.
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Bevor eine Type des näheren beschrieben wird, soll zunächst die generelle
Konstruktion erläutert werden. A. Allgemeines. I. Die Grundformen (Abb. i, 2 und
3). Sämtliche Grundformen sowie deren Unterteile wesentlicher Art sind rund und
konzentrisch zueinander angeordnet. Infolgedessen ist die Herstellung der Teile
ihrer Einzelart nach und unter sich wesentlich erleichtert, die Stabilität bei geringster
Materialstärke außerordentlich erhöht und unveränderlich. Andererseits erfolgt die
Justierung des Ganzen und der Einzelteile unter sich sowohl in Richtung der Achse
als auch senkrecht zu ihr stets konzentrisch. Endlich ist die Beanspruchung in mechanischer,
magnetischer und elektrischer Hinsicht konzentrisch, also gleichmäßig verteilt.
InfolgedessenIkann der ganze Apparat wesentlich kleiner werden.
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Die Grundformen können ausgebildet werden: a als langer (dünner) Zylinder
(Abb. i und 2), b als kurzer (breiter) Zylinder (Abb. 3). Dementsprechend auch ihre
Einzelteile.
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Bei a können sich die Statoren unten, die Bremsmagnete oder der Bremsmagnet
oben oder umgekehrt befinden. Von den Statoren kann das Spannungseisen ül-er dein
Stromeisen und umgekehrt liegen.
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Bei b können sich die Statoren innen, die Bremsmagnete oder der Bremsmagnet
außen oder umgekehrt befinden, die Statoreii unter sich wie unter a vertauschbar
oder einseitig zur Triebscheibe ineinander oben oder unten oder nach beiden Arten
angebracht sein.
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Es können auch mehrere Statoren oder Breinsinagnete bei Grundform
a oder b ineinandergeschachtelt werden.
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Es kann auch eine Kombination zwischen a. und b stattfinden. 1I. Die
Einzelteile. i. Die Statoren (Abb. q., 5, 6). Die Statoren sind mehrpolig. Sie sind
entweder aus konzentrischen Rohren ineinandergeschoben oder spiralig gewickelt,
entweder mit den Polen (Zinken) aus dem Ganzen (Abb. d.) oder die Pole (Zinken)
(ebenso aus Rohren oder Spiralen) aufgesetzt (Abb.5). Dabei können die einzelnen
Lagen vernietet oder ohne Nieten zusammengehalten werden (Abb. 6). Die Statoren
sitzen in Blechhülsen eingepreßt; sie sind in den Hülsen nach Markierungen dreh-
und feststellbar, mit den Hülsen verschieb- und einstellbar sowie ei-enfalls feststellbar
(Abb. 2). Die Statoren oder ihre Pole sind entweder bewickelt oder abwechselnd mit
Spulen versehen.
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Infolge der konzentrischen, mehrpoligen Anordnung sind die Triebflüsse
in der Trieb-Scheibe mehrfach ineinandergekettet; die Richtung zur Drehung ergibt
sich aus der mehr oder weniger großen Verdrehung aller Pole zueinander (Abb. io).
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Die Polzahl des Strom- und Spannungsstators untereinander kann verschieden
sein. 2. Der oder die Bremsmagnete (Abb. 2, 3, 7, ioc, iod). Der oder die Bremsmagnete
sind mehrpolig und konzentrisch (Abb.2, 3, 7). Sie sitzen verdrehbar in Blechhülsen
(Abb. 2, 3), die im Gehäuse oder in einer Hilfshülse (Abb. 7) in ersterem verschiebbar
sind. Werden entweder auf verschiedener oder derselben Seite der Bremsscheibe zwei
konzentrische Bremsmagnete verwendet, so dienen die der Bremsscheibe zugekehrten
Pole, je nach ihrer Verdrehung bzw. Verschiebung (oder beider), zur Einregulierung
der Abbreinsung (Abb. i oc, i od) .
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Wird nur ein konzentrischer Bremsmagnet verwendet, so bildet die Brücke
dazu entweder ein bepolter oder glatter Eisenring, der ebenso benutzt wird wie oben
hei Verwendung von zwei Breinsinagneten.
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Markierungen zeigen die Einstellungen an.
Die Hilfshülse,
in der der oder die Bremsmagnete sitzen, kann mit der Fußlagerschraube so verbunden
werden, daß beim `erstellen der Lagerschraube die Hilfshülse gleichzeitig mit verstellt
wird, um evtl. die Justierung zu erleichtern (Abb.7a). 3. Die Triebscheibe, die
Brein.sscheibe. Nach Grundforen a (Abb. 2) sind Trieb-und Bremsscheibe getrennt,
nach Grundform b (Abb. 3) in einem vereinigt. Die Triebscheibe kann bei Grundform
a und bei Anordnung des Spannungseisens oberhalb des Stromeisens im Bedarfsfalle
eine Einlage aus magnetischem Material erhalten (Ring um die Triebscheibe), um Lagerentlastung
zu erzielen. Dasselbe kann auch, je nach Wahl, bei der Brenisscheil;e stattfinden.
:I. Die Lagerung (Abb.2, 3, 7a). Die bekannte Lagerung am Fuß geschieht auf einem
im unteren Boden befindlichen "Zapfen mit Gewinde, der oben das Steinlager enthält.
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Die obere Lagerung erfolgt in einer konzentrischen Hülse, die ihrerseits
in eine der Hülsen des über der Triebscheibe befindlichen Stators oder Bremsmagneten
herausnehmbar angepreßt ist (Abb.2), oder in einer besonderen Gehäusehülse zwischen
Stator und Bremsmagnet oder über .dem Bremsmagneten. Das freie Ende der Triebachse
erhält den Antriebsmechanismus für das Zählwerk. Die obere Achsenspitze kann auch
in dem untersten Lager des Zählwerkes selbst gelagert «erden (Abb. 8a). 5. Das Gehäuse
(Abb. i b) . Das Gehäuse besteht aus rundem Blechrohr und ist zwecks Zugänglichkeit
:durchbrochen. Es hat einen Boden, in dem die Anschlüsse isoliert befestigt sind.
(Stecker mitArretierung und Plombierung nach dem Einstecken in die entsprechende
Steckdose oder Sockel gemäß Abb. 9a, 9b.) Der obere Teil' enthält das konzentrisch
herausnehmbare Zählwerk aus Zahnrädern oder mit Zahlrollen. Letztere sind ebenfalls
konzentrisch angeordnet und laufen in Spitzen und Einzellagern (Abb. 8a, 8b). Über
das Traggehäuse kommt einkonzentrisches Schutzgehäuse (Abb. ia) aus :Metall oder
Nichtmetall, das das Zählwerk und die Trieb- oder Bremsscheibe oder beide entsprechend
sichtbar läßt. Ü. Die Hülsen (Abb. 2, 3). Die Hülsen, die im Gehäuse verschieb-
und vierdrehbar sitzen, tragen die aktiven Teile mittels konzentrischer Nut-, Feder-
oder sonstiger Befestigung. Das Halslager kann, wenn nicht das untere Zählwerkslager
benutzt wird, entweder eitle eigene Gehäusehülse oder eine Hülse in einer der Innenöffnungen
der aktiven Teile erhalten (Abb. 2a, 2b).
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Das Fußlager erhält eine Gebäusehiilse, die die öffnungen für Anschlüsse
frei läßt und das Gewinde zu rn Verstellen des Fußlagers trägt. Die evtl, über das
Gehäuse herausragende Fußlagerhülse (Abb.2a, 2b) kann auch das Widerlager für den
Schutzmantel mit oder ohne Gewinde, mit oder ohne Dichtung für denselben erhalten
oder besonders als Bodenverschluß ausgebildet sein. Die Hülsen können auch Gewinde
(mit Gegengewinde im Gehäuse) zur Feinverstellung der Innenteile erhalten.
Um lange Hülsenführungen zu erhalten, können auch die Hülsen ineinandergreifen
bzw. darüber hinaus, indem im Boden der Hülsen entsprechende Öffnungen dafür frei
gelassen werden. DieHülsen können auch behufs Zugänglichkeit der Innenteile durchbrochen
ausgebildet werden. Die Hülsen erhalten geeignete Federung zwecks guter Führung
am Gehäuse. 7. Das Zählwerk. Das Zählwerk befindet sich in einer vierschieb- und
drehbaren Hülse konzentrisch zur Antriebsachse angeordnet (Abb. 8a, 8b), so daß
bei der Verdrehung des ganzen Zählers um go oder i8o usw. Grad die Sichtbarkeit
durch entsprechende Ausschnitte in Hülse, Gehäuse und Mantel stets erreicht werden
kann, indem man die Hülse entsprechend verdreht.
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Das Zählwerk besteht entweder aus bekannten stehenden Zahnradübersetzungen
mit Zeigern auf den Achsen oder aus bekannten Zahnrollenübersetzungen oder Kombinationen
hei-; der.
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Um die Reibung so klein als möglich zu machen, ist in Abb.8a, 8b eine
neue Kombination veranschaulicht, bei der die Achsen der Zahnräder und Zahnrollen
senkrecht stehen, die Rollen koachsial zur Zählerachse. Sämtliche Übertragungseinheiten;
wie Räder, Rollen und Schalttriebe, laufen, wie aus Abb. 8a ersichtlich ist, in
besonderen (ein Schnitt) M-förmig ausGebildeten Lagern mit oder ohne Steine, die
auf Armen angebracht sind, die ihrerseits in entsprechenden Sägeschnitten des Gestells
befestigt sind. Die -,#,bb. 8b ergibt eine Aufsicht auf das Gestell mit den Rollen,
Schalttrieben und Zahnrädern. Die Schenkel des im Querschnitt M-förmigen Lagers
sind so lang ausgebildet, daß jede LTbertragungseinheit für sich aus dem Gestell
einzeln herausgenommen werden kann, indem sie etwas angehoben wird, so daß das Fußlager
frei wird. Alsdann wird sie aus dein Halslager herausgezogen (Abb.8c).
In
Abb. 8c ist ein solches M-Lager vergrößert im Schnitt dargestellt. Dieses Lager
kann in die entsprechend gemeinsam gebohrten Armlöcher eingepreßt oder eingeschraubt
werden, so daß Gleichachsigkeit gewährleistet wird.
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Da der Zähler iooo Umdrehungen pro kW-Stunde macht, kann durchweg
gleiche Gbersetzung i : io oder ein Vielfaches verwendet werden. B. Anschlüsse und
Montage (Abb. 9).
. Die Kleinheit des Zählers erfordert eine sichere Montage,
die infolge der Besonderheit der Konstruktionsausführung des vorliegenden Kleinzählers
abweichend von der bisherigen Montage auf Tafeln oder an der Wand sein muß.
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In Abb. g ist die Montageweise dargestellt, ebenso die Anschlüsse
sowolii des Zahlers als des Montagestückes. Der Zähler wird mittels Steckkontakte
in einen aus Isoliermaterial bestehenden Sockel, der eckig oder rund sein kann und
die entsprechenden liegenkontakte hat, des ferneren dem Zähler nach der Montage
einen testen Halt gibt, eingeführt.
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In Abb. ga ist ein viereckiger Sockel iiri Querschnitt gezeichnet.
Der Sockel enthält gleichzeitig die entsprechenden doppelpoligen Sicherungen sowohl
für den Ein- als auch den Ausgang finit den Anschluß- undAusführungskontakten für
die Zu- und Fortleitung, ebenso die Befestigungsstellen des bockels, etwa auf einem
honsol. Es kann ein Paar der Sicherungen, z. B. die imAusgang, auch weggelassen
werden, auch kann der aocizel gleich als @l and oder Konsol ausgebildet werden.
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Abb. ga zeigt den Sockel-mit Einführungen von links und Ausführungen
nach rechts. Abb. gb zeigt den Sockel in Ansicht finit Einführungen von vorn und
Ausführungen nach hinten. Selbstverständlich können die Ein- und Ausführungen je
nach Walil auch vertauscht werden.
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Abb. 9c zeigt den Zähler niit Sockel von oben gesehen in der Lage,
wie der Schnitt (Abb. ga) das Ganze darstellt.
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In den Abb. gd und gf sind die Schaltungen des Zählers zum Sockel
mit vier Steckkontakten angegeben, und zwar einanal für Ein- und Ausführung der
Leitungen von der Seite, das andere -Mal von vorn bzw. von hinten. Man sieht daraus,
daß jede beliebige Stellung von go zu go@ gewählt werden kann.
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Damit das Zählwerk stets von vorn ablesbar ist, wird dasselbe vor
der Montage eiltsprechend nach vorn gedreht.
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Die bekannten Steckkontakte sind, um Verwechslungen vorzubeugen, verschiedener
Märke, so daß der Zähler ininier richtig einäesetzt werden muB. Der Sockel erhält
zwecks Plombierung Einkerbungen auf dein ganzen Umfang von go zu go°, wie aus Abb.
gb hervorgeht.
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Der Sockel kann auch so ausgebildet werden, daß Anschluß und Ausführung
auf jeder der vier Seiten desselben wahlweise möglich ist, uni z. B. mehrefe Ableitungen
zu ermöglichen, so daß ,der Sockel gleich als Verteiler benutzt werden kann: B.
Im besonderen. Die Abb. i zeigt einen Zähler für i bis 2 Ampere, i2o Volt Wechselstrom
nach Grundform a, und zwar in Abb. ia in Ansicht, in Abb. ib im Schnitt durch den
Schutzmantel t mit Ansicht des durchbrochenen Gehäuses 2. Der Schutzmantel erhält
je nach Montageart Plombenösen 3, er ist auf dem Boden des Geliäuses2 befestigt
(hier mittelsEdisongewindes aufgeschraubt) und evtl. abgedichtet. Üben trägt der
Schutzmantel das Schauglas für das Zählwerk. Der Schutzmantel kann auch an geeigneten
Stellen Schaugläser für die Beobachtung der Umdrehungszahlen des Systems erhalten.
Am Boden des Gehäuses befinden sich die Anschlüsse q., die hier als Steckkontakte
ausgebildet sind. Es können drei oder vierStück angebrachtwerden, je nachdem beide
Pole durchgeführt werden sollen oder von einem nur die Spannung abgenommen werden
soll.-Die Abb.2 zeigt das Innere des Zählers ohne Mantel, und zwar Abb:2a im Schnitt
durch das Gehäuse und Innere, Abb.2b im Schnitt durch das Gehäuse mit Ansicht des
Inneren in natürlicher Größe.
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Das verstellbare Fußlager 5 trägt die Welle 18, auf der die Triebscheibe
g, die Bremsscheibe 21, der Trieb 19 für das Zählwerk befestigt sind. Die
Welle 18 ist im Halslager 13, das auch an anderer Stelle sitzen kann, geführt.
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Das Stromeisen 6 (hier achtpolig, vier Pole bewickelt, vier Pole unbewickelt)
ist in Hülse 7 drehbar und mit der Hülse verschiebbar zwecks Einstellung.
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Auf den Polen sitzen die Stromspulen B. Ober der Triebscheibe g befindet
sich das Spannungseisen io (mit Spannungsspulen ii), das ebenfalls drehbar in seiner
Hülse 12 sitzt, mit der es zwecks Einstellung verschoben werden kann.
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'Über dein Spannungseisen io sitzt ein mehrpoliger Bremsmagnet 14
(hier vierpolig) in seiner Hülse 15 verdrehbar und mit ihr verschiebbar.
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Über der Bremsscheibe 21 sitzt der Gegenbremsinagnet i o in Hülse
17 verdreh- und verschiebbar. Darüber befindet sich die Hülse 2o
mit
dem Zählwerk. Abb. 3 stellt die Grundform h desselben Zählers dar, und zwar Abb.3a
im Schnitt durch Gehäuse und Inneres, Abb.31) im Schnitt durch Gehäuse und Ansicht
des Innern.
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Hier ist Trieb- und Bremsscheibe 2.4 in einer Scheibe vereinigt. Unter
derselben sitzt das Stromeisen 23, über ihr das Spannungseisen 25, während die Bremsmagnete
26 und 27 um das Strom- und Spannungseisen hertun liegen. Im übrigen ist
die Einrichtung ähnlich der in Abb. 2 gegebenen.
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Für den vorliegenden Zähler ist in Abb. s .das Strom- und Spannungseisen
gezeichnet. Es ist -28 das Stromeisen, aus spiralig aufgewickeltem Blech, achtpolig,
in Ansicht gegeben; die Aufsicht ergibt 29. Das Spatnitin;z;-eisen, ebenfalls aus
spiralig aufgewickeltem Blech hergestellt, stellt 30 in Ansicht, 3 i in Aufsicht
dar. Um keinen Materialverlust beim Ausstanzen bzw. Ausfräsen zu erhalten, sind
gemäß Abb. 5 Joch und Pole des Spannungseisens 32, 34 besonders gewickelt und aufeinandergenietet,
und zwar stellt 35 spiralig gewickelte Pole, 36 aus Röhren hergestellte Pole dar.
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Die Pole können flach aLif das joch aufgenietet oder konisch bzw.
flach versenkt werden, wie es l:eispielsweise 33 darstellt.
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L'in Nietungen quer durch das Blech zu vermeiden, ist in Abb. 6 dargestellt,
wie spiralig gewickelte Bleche zusammengehalten werden.
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Es stellt 37 den Anfang eines Blechstreifens, glatt oder mit durchlaufender
Rille, dar. Die Blechzunge wird in ein passendes Loch oder einen Schlitz, wie 38
(innen) darstellt, unigebogen, das Ende wird ähnlich, wie 38 und 39 darstellen,
befestigt. Dasselbe kann bei dein Wickeln der Pole geschehen.
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In Abb. 7 ist beispielsweise dargestellt, wie bei Grundform a. das
Bremsinagnetsystem gleichzeitig mit dein Fußlager verstellt werden kann.
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Ani Fußlager ist ein Querarm d.o so befestigt, daß sich das Fu131ager
drehen kann, während der Querarm in Schlitzen des Gehäuses nur verschiebbar ist.
Durch Stangen .I1 wird die Verschiebung auf das Breinstnagnets@-stein, das sich
sonst, wie oben beschrieben, in sich verstellbar in einer besonderen Hülse.I2 befindet,
übertragen. Auf diese Weise kann die Einstellung beim Eichen erleichtert werden.
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Ein vierpoliger Breinsniagnet in Aufsicht stellt 43 dar. C. Wirkungsweise
und Eichung Die Wirkungsweise beruht auf dein Lekannten Prinzip der durch Erzeugung
von Strombahnen in einem massiven Leiter hervorgerufenen Drehung, wenn letzterer
einem oder mehreren magnetischen Feldern ausgesetzt ist.
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Entgegen den bei den bekannten Zählern angewandten einfachen Feldern
mit ihren zahlreichen Kombinationen verwendet vorliegende Erfindung konzentrisch
angeordnete Folgefelder, die mehrfach miteinander konzentrisch verkoppelt sind.
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In Abb. ioa ist die Abwicklung einer vierpoligen konzentrischen Folgefeldanordnung
schematisch gezeichnet.
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Es befindet sich oberhalb der Systemscheibe ein vierpoliges Spannungseisen,
unterhalb derselben ein zweimal vierpoliges Stromeisen, und zwar in der Stellung,
in der keine Drehung stattfinden kann, sowohl wenn das Spannungseisen als auch das
Stromeisen oder nur eins derselben erregt ist.
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Ist, wie in Abb. ioa angenommen, nur das Spannungseisen erregt, so
ergibt sich ein magnetischer, konzentrisch verkuppelter Kreislauf, wie gestrichelt
eingezeichnet. Wird die symmetrische Stellung des Spannungseisens zum Stromeisen
aus der z-8-Stellung nach rechts oder links verschoben, so beginnt die Drehung der
Systemscheibe in der einen oder anderen Richtung.
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Wird dazu das Stromeisen erregt, so ent-"telit der in Abb. iob skizzierte,
mehrfach verkoppelte Kraftlinienverlauf, worin die dünngestrichelten Kreisläufe
den durch das Spannungseisen, die dickgestrichelten Kreisläufe den durch rlas Stromeisen
konzentrisch hervorgerufenen Verlauf darstellen. Je nach L'berwiegen des einen oder
anderen Kreislaufes (z. B. des Stromeisens) werden die Kraftlinien des anderen (z.
B. des Spannungseisens) heeinflußt, dementsprechend die die Drehung bewirkenden
konzentrischen Scheil;enströlne, so daß eine schnellere Umdrehungszahl resultiert.
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Bei der vorliegenden vierpoligen Anordnung entsprechen (1-ei Bremsung
durch vierpolige -Magnete finit einem zwischen Voll- und \iillbreiiistin" halbierten
Bremswinkel die Vindrehungszahlen pro Minute den @Vattanral:en pro Mhitite (z. B.
5o Unidrehungen - )o Watt), so claß für eine Kilowattstunde iooo Unidrehungen pro
:Minute gemacht werden.
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In Abb. ioc ist ein vierpoliges Brenisinagnetsystein dargestellt,
wo über und unter der Bremsscheibe j e ein konzentrischer Ringmagnet mit je vier
Polen angebracht ist. Da die gleichnamigen Pole sich gegenüberstehen, ist die Bremsung
gleich :Null.
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In Abb. iod ist einer der -Magnetringe so verdreht (um 9o°), daß ungleichnamige
Pole sich gegenüberstehen. Infolgedessen findet volle Bremsung statt. Durch Veränderung
der Gegenüberstellung zirkular (sowie evtl. achsial
) hat man es
in der Hand, die Bremsung zwischen und Voll heliehig fein einstellen zii können.
Ebenso und evtl. gleichzeitig hat man es mit jeder Feinheit in der Hand (siehe Abb.
iob), dies Hineinbringen des Zählers in die Solleichkurve zu bewerkstelligen, wenn
man einen (oder leide) der Statoren zirkular (sowie evtl. achsial) verstellt.