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Wechselstrom-Ampärestundenzähler mit wenigstens zwei auf denselben
Anker einwirkenden Triebeisen, die durch den Verbrauchsstrom erregt werden. Die
Erfindung bezieht sich auf einen Wechselstrom-Amperestundenzähler, der unter Voraussetzung
einer unveränderlichen Betriebsspannung auch zur :Messung des Scheinverbrauches
benutzt werden kann. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden in an
sich bekannter Weise die magnetischen Verhältnisse des Zählers von der Betriebsspannung
derart beeinflußt, daß der Zähler auch bei schwankender Spannung den Scheinverbrauch
richtig anzeigt.
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Ähnliche Vorrichtungen zur Beeinflussung des magnetischen Widerstandes
der Kraftlinienpfade sind an sich bekannt und für normale Wattstundenzähler zur
Verbesserung der Fehlerkurve vorgeschlagen worden, beispielsweise zur Kompensation
des Einflusses der Stromdämpfung auf die Ankerdrehzahl. In
den Abb.
2 bis 4. entsprechen diese Vorrichtungen in ihrer Wirkungsweise zwar den bekannten,
sind jedoch hier zu einem ganz anderen Zweck verwendet. Sie dienen hier dazu, einen
von der Spannung vollkommen unabhängigen Zähler derart zu beeinflussen, daß sich
seine Angaben proportional der Spannung ändern. Hier wird somit der ganze Charakter
des Zählers umgewandelt.
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Bei der einfachsten Ausführung des Zählers wirken in an sich bekannter
Weise auf einen gemeinsamen Anker wenigstens zwei vom Verbrauchsstrom erregte Treibeisen
ein, deren Triebflüsse in der Phase gegeneinander verschoben sind. Erfindungsgemäß
wird die Magnetwicklung des einen Triebeisens über wenigstens einen Zwischentransformator
mit hochgesättigtem Eisen gespeist, dessen Primärwicklung an die Klemmen eines im
Verbrauchsstromkreis eingeschalteten Widerstandes angeschlossen ist. Der Triebfluß
dieses Eisens ist wegen der hohen Sättigung im Zwischentransformator in weiten Grenzen
praktisch von der Größe des Verbrauchsstromes unabhängig, er ändert aber seine Phase
in derselben Weise wie dieser Strom.
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Die Magnetwicklung des anderen Triebeisens wird in bekannter Weise
von dem Verbrauchsstrom oder einem Teil desselben durchflossen. Der Triebfluß dieses
Eisens ist dem Verbrauchsstrom proportional und ändert seine Phase wie dieser.
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Die beiden Triebflüsse sind um einen bestimmten Winkel in der Phase
gegeneinander verschoben. Zweckmäßig verwendet man für das Triebeisen, das über
den Zwischentransformator erregt wird, eine Eisenform, wie sie für die Spannungseisen
von Wattstundenzählern gebräuchlich ist, für das andere Triebeisen eine dem Stromeisen
dieser Zähler entsprechende Form. Dadurch wird der Phasenunterschied zwischen beiden
Triebflüssen wesentlich vergrößert. Die Magnetwicklungen des Zählers und des Zwischentransformators
können in bekannter Weise statt von dem Verbrauchsstrom auch von dem Sekundärstrom
eines Stromwandlers gespeist werden.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungen des neuen Zählers beispielsweise
dargestellt. L1 und L2 sind die Zuleitungen zu den Verbrauchswiderständen. Der Verbrauchsstrom
fließt durch den Widerstand S und die Wicklungen wl und w2 des U-förmigen Stromeisens
f, An den Widerstand S ist die Primärwicklung w3 des Transformators T1 angeschlossen,
an die Sekundärwicklung w4 die Primärwicklung w. des Transformators T2. Die Sekundärwicklung
w6 dieses Transformators ist mit der Wicklung w7 des Triebeisens f2 verbunden. In
dem Luftspalt h und oberhalb der Pole des Triebeisens f1 bewegt sich der scheibenförmige
Anker a. Auf den Anker wirkt der Bremsmagnet B ein. Der Anker treibt in bekannter
Weise mittels einer Schnecke das Zählwerk z oder eine andere Anzeigevorrichtung
an.
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Das Triebeisen f2 hat parallel zum Luftspalt h einen Streupfad .P"
P2 mit einem Luftspalt l2. Wird der Zähler als Amperestundenzähler oder Scheinverbrauchszähler
für unveränderliche Spannung verwendet, so kann der Luftspalt 1, durch Zusammenrücken
der Pole P1 und P2 schmal gemacht werden. Wird er dagegen, wie in Abb. z, als Scheinverbrauchszähler
für schwankende Spannung verwendet, so wird in dem Luftspalt 1, ein Eisenteil
Al drehbar oder verschiebbar angebracht. Im gezeichneten Fall hat der Eisenteil
A1 elliptische Gestalt. Er ist auf der Achse b befestigt, die bei c und d drehbar
gelagert ist.
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Auf derselben Achse sitzt ein zweiter Eisenteil A2 von ungefähr der
gleichen Gestalt. Er kann sich zwischen den Polen P3, P4 des Magneten M bewegen.
Die Pole P3 und P4 sind um go ° gegen die Pole P1 und P2 versetzt. Die Wicklung
w8 des Magneten IU wird von der Sekundärwicklung wlo des Transformators T3
gespeist, dessen Primärwicklung w9 zwischen den Leitern L1 und L2 eingeschaltet
ist.
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An der Achse b greift die Feder e an, die die Welle so einzustellen
sucht, daß der elliptische Anker A2 mit seiner kleinen Achse in die Verbindungslinie
der Pole P3, P4 fällt.
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Die Eisenquerschnitte der Transformatoren Tn und TZ sind so bemessen,
daß das Eisen schoe bei geringer Last gesättigt ist. Beispielsweis soll bei 5 Prozent
der Nennlast die Induktion 15 000 Gauß betragen. Während des normalen Betriebes
arbeitet man dann stets auf dem obcren schwach ansteigenden Teil der Magnetisierungskurve.
Die Folge der hohen Sättigung ist, daß der Strom in der Wicklung w4 und w5 nur in
geringem Maße von der Stärke des Verbrauchsstromes, der Strom in den Wicklungen
w6 und w, dagegen praktisch überhaupt nicht mehr davon abhängig ist. Die Wicklung
w7 wird somit während des normalen Betriebes von einem der Größe nach unveränderlichen
Strom durchflossen, der jedoch entsprechend dem Verbrauchsstrom seine Phase ändert.
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Ist S ein induktionsloser Widerstand, so eilt der Strom in der Wicklung
w3 und somit auch in der Wicklung w6 und w7 dem Verbrauchsstrom um einen bestimmten
Winkel nach, ebenso der von der Wicklung w7 erzeugte Gesamtfluß. Der Gesarntfluß
teilt sich in einen Trieb- und einen Streufluß, von denen der erste, wie bei den
Spannungseisen der Wattstundenzähler, in der Phase gegen den Gesamtfluß zurückbleibt.
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Der von der Wicklung w1, w2 erzeugte Triebfluß ist mit dem Verbrauchsstrom
nahezu in Phase, eilt also dem Triebfluß des Eisens f2 um einen beträchtlichen Winkel
vor. Durch
bekannte Mittel kann die Phasenverschiebung zwischen
beiden Flüssen auf 9o ° eingestellt werden. Sie bleibt während des normalen Betriebes
praktisch unverändert.
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Da der Triebfluß des Eisens f2 konstant, der Triebfluß des Eisens
f1 dem Verbrauchsstrom proportional ist, wird auf den Anker a ein Drehmoment ausgeübt,
das ebenfalls dem Verbrauchsstrom proportional ist. Das gleiche gilt für die Drehzahl
des Ankers.
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Damit der Anker mit einer Drehzahl umläuft, die auch bei schwankender
Spannung proportional dem Scheinverbrauch ist, wird der Triebfluß des Eisens f2
durch Verstellung des Ankers A1 proportional mit der Spannung geändert, und zwar
dadurch, daß bei zunehmender Spannung der magnetischeWiderstand des Streupfades
vergrößert wird. Dies geschieht durch den von der Spannung gespeisten Magneten M.
Dieser Magnet sucht den Anker AZ so zu drehen, daß die lange Achse der Ellipse in
die Verbindungslinie seiner Rolle fällt. Er wird daran durch die Feder e gehindert.
Je größer die Spannung ist, um so mehr nähert sich die lange Ellipsenachse des Ankers
_A2 den Polen P3, P4 und die kurze Achse des Ankers A1 den Polen P1, P2, um so größer
wird der Luftspalt 1, des Streupfades. Sollte der Triebfluß des Eisens f2
der Spannung nicht genau proportional sein, so können diese Abweichungen durch Änderung
der Kurvenform der Anker A1 und A2 der Feder e und der Charakteristik des Transformators
T3 ausgeglichen werden. Statt eines urrunden drehbaren Eisenteiles im Luftspalt
1,
des Streupfades kann man auch einen keilförmigen Teil verwenden, der durch
den Magneten M derart verschoben wird, daß sich der Luftspalt des Streupfades bei
zunehmender Spannung vergrößert.
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Will man einen beweglichen Teil im Luftspalt des Streupfades vermeiden,
so verbindet man die Wicklung w6 nicht unmittelbar mit der Wicklung w7, sondern
schaltet einen besonders gebauten Transformator, wie er beispielsweise in Abb. 3
und 4. oder in Abb. 5 und 6 dargestellt ist, dazwischen. Die Wicklung äs wird an
die Primärwicklung w11, die Wicklung w7 an die Sekundärwicklung w13 dieses Transformators
angeschlossen. Der Transformator entspricht dem Aufbau nach im wesentlichen dem
Triebeisen f2 (2,#bb. i). Auch er hat einen Streupfad P., P6, in dessen Luftspalt
ein beweglicher Eisenteil A3 angebracht ist. Auf derselben Achse wie der Eisenteil
A3 sitzt ein weiterer Eisenteil A4, der sich zwischen den Polen P, P$ des von der
Spannung erregten Magneten M3 bewegt. Die Wicklung w12 dieses Magneten ist an die
Wicklung % (Abb. i) angeschlossen. Auf die Achse der Eisenteile wirkt, wie in Abb.
i, eine Feder ein, die die Teile so zu drehen sucht, daß die Luftspalte zwischen
den Polen P5, Ps und dem Anker A3 möglichst klein, zwischen den Polen P, und P3
und dem Anker A4 möglichst groß werden. In entsprechender Weise wird, wie in Abb.
i, bei zunehmender Spannung der Widerstand des Streupfades erhöht und ein entsprechend
größerer Teil des von der Wicklung w11 erzeugten Flusses durch die Wicklung w13
getrieben. Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Wicklung w11 und w13 wird dadurch
proportional der Spannung geändert. In Abb. 3 und q. hat der bewegliche Eisenteil
A3 eine spiralförmige Gestalt, in Abb. 5 und 6 die Form eines zu einem Kreis gebogenen
Keiles.