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Spannungsmagnet. für Induktionsmeßgeräte. Bei den Induktionszählern
wirken ein von der Netzspannung erregter Spannungsmagnet und ein vom Verbrauchsstrom
erregter Strommagnet gemeinsam auf den Zähleranker ein. Es ist bekannt, daß die
Triebfelder der beiden Magnete gegen die erregende Spannung bzw. gegen den erregenden
Strom eine bestimmte Phasenverschiebung haben müssen, wenn der Zähler bei den verschiedenenBelastungsartenrichtig
messen soll. So muß z. B. bei Zählern zur Messung des Wirkverbrauches zwischen dem
Spannungstrieb-Hd und der Netzspannung eine Phasenverschiebung von 9o °, bei den
Zählern zur Messung des Blindverbrauches eine solche von 18o' oder o ° vorhanden
sein, unter der Voraussetzung, daß das Stromtriebfeld mit dem Verbrauchsstrom in
Phase ist. Die Herstellung.er 9o ° Verschiebung zwischen Spannung und Spannungstriebfeld
macht bei niedrigen Periodenzahlen, die Herstellung der 18o ° oder ö ° Verschiebung
auch bei den normalen Periodenzahlen große Schwierigkeiten.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Spannungsmagneten zu
schaffen, der in einfacher Weise auch bei niedrigen Frequenzen für jede gewünschte
Phasenverschiebung eingestellt
werden kann, ohne daß dabei sein
Energieverbrauch unzulässig groß wird. Diese Aufgabe ist durch den Spannungsmagneten,
der den Gegenstand der Erfindung bildet, gelöst. Der magnetische Kreis dieses Spannungsmagneten
ist erfindungsgemäß in zwei mit Luftspalten versehene parallele Zweige gespaltet,
deren Flüsse durch eine oder mehr kurzgeschlossene Wicklungen miteinander verkettet
sind. Eine solche Wicklung kann entweder auf dem unverzweigten Teil des magnetischen
Kreises oder in Gestalt von zwei hintereinändergeschalteten Teilwicklungen auf den
Zweigen des magnetischen Kreises oder an beiden genannten Stellen zugleich angebracht
sein. Von den beiden Zweigen trägt der eine die Erregerwicklung, die von der Spannung
des Verbrauchsstromkreises gespeist wird, der andere enthält in seinem Luftspalt
die Triebscheibe des Zählers.
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Durch die Erregerwicklung wird in jeder kurzgeschlossenen Wicklung
Strom induziert, der je nach Bedarf durch einen auf den Wicklungsdraht verteilten
oder an irgendeiner Stelle im Stromzweig der Wicklung angebrachten Widerstand vermindert
werden kann. Durch dieses Mittel läßt sich der Triebfluß des Spannungsmagneten sowohl
der Phase als auch der Größe nach ändern. Um die Erzielung einer bestimmten Phasenverschiebung
zwischen Spannungstriebfluß und Spannung zu erleichtern, bringt man auf dem Zweig
des magnetischen Kreises, der den Triebluftspalt enthält, eine mit der Erregerwicklung
auf dem anderen Zweig verbundene Hilfserregerwicklung an, je nach Bedarf mit mehr
oder weniger Windungen.
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Durch Änderung der Widerstände, der Windungszahl der kurzgeschlossenen
Wicklungen und der Hilfserregerwicklung läßt sich der Phasenwinkel zwischen Erregerspannung
und Spannungstriebfeld innerhalb eines Bereiches regeln, der größer ist als go °.
Durch Umpolen der Hilfserregerwicklung kann dieser Bereich auf 18o' erweitert werden.
Die übrigen 18o' des Bereiches machen bei der Regelung keine weiteren Schwierigkeiten,
da ja dabei nur die Erregerwicklung des Spannungsmagneten umgepolt zu werden braucht.
Der neue Spannungsmagnet ermöglicht somit die Lagerhaltung von Zählern, die entsprechend
den Sonderwünschen der Kundschaft hinsichtlich Phasenabgleichung und Periodenzahl
jederzeit auf verhältnismäßig einfache Weise angepaßt werden können.
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Die gebräuchlichen Spannungsmagnete lassen zwar auch eine Regelung
des Phasenwinkels zwischen Erregerspannung und Spannungstriebfluß zu, aber nur in
einem verhältnismäßig kleinen Bereich. Darüber hinaus ist die Regelung selbst durch
starke Kupferbrillen auf Zweigen der magnetischen Kreise kaum möglich, abgesehen
davon, daß die großen Sekundärströme den Energieverbrauch des Magneten unzulässig
stark erhöhen. Es mußte deshalb in manchen Fällen eine Verschiebung zwischen Verbrauchsstrom
und Stromtriebfeld zu Hilfe genommen werden, um für den Zähler die gewünschte Abgleichung
zu erhalten.
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In der Zeichnung sind Ausführungen der Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Abb. i, ? und q. zeigen eine besonders zweckmäßige Form des neuen
Spannungseisens mit verschiedenen Ausführungen und Anordnungen der kurzgeschlossenen
Wicklungen.
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Abb. 3 zeigt das Vektordiagramm der Flüsse in den beiden Zweigen des
magnetischen Kreises. Abb. 5 zeigt eine andere Eisenform, die aus dem Spannungsmagneten
der Abb. 2 durch Anfügen eines spiegelbildlich dazu gelegenen Magneten an die Achse
der Erregerwicklung gebildet werden kann.
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Der Eisenkern des Spannungsmagneten bildet mit seinem mittleren Schenkel
i einen den beiden Zweigen :z und 3 des magnetischen Kreises gemeinsamen Pfad. Der
übrige Teil des Pfades für den Zweig 2 wird durch die Schenkel q., 5, den Luftspalt
6 und den Schenkel 7, der übrige Teil des Pfades für den Zweig 3 durch die Schenkel
8, g, den Luftspalt io mit der Triebscheibe ii gebildet. Auf dem Schenkel 7 sitzt
die Erregerwicklung 12, die an die Leiter 13, 14 des Wechselstromnetzes angeschlossen
ist. Auf dem für beide Zweige gemeinsamen Schenkel sitzt die durch den Widerstand
15 geschlossene Wicklung 16. Auf den Schenkeln. q. und 8 ist je ein. Teil einer
ebenfalls geschlossenen Wicklung 17 angebracht. Eine der Wicklungen 16 und 17 kann
weggelassen werden.
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Die magnetomotorische -Kraft des den Triebfluß bildenden Zweiges ,3
bilden im wesentlichen nur die Sekundäramperewindungen der Wicklungen 16 und 17.
Nur ein vernachlässigbar kleiner Bruchteil der von der Erregerwicklung =2 umschlossenen
Kraftlinien geht durch den Triebluftspalt io, da dieser Spalt für diese Kraftlinien
praktisch durch den Schenkel i magnetisch kurzgeschlossen ist.
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In Abb. 2 ist die Erregerwicklung 16 durch einen schwachen Kupferring
ersetzt. Hier hat außerdem der Schenkel 7 eine gegen die Triebscheibe vorspringende
Verlängerung 18. Auf dieser Verlängerung sitzt eine mit der Erregerwicklung 12 in
Reihe geschaltete Hilfserregerwicklung ig, deren Amperewindungen sich der magnetomotorischen
Kraft der Wicklungen 16 und 17 überlagern.
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In Abb. 3 ist das Vektordiagramm der in den beiden Zweigen 2, 3 des
magnetischen Kreises wirksamen Flüsse für diesen Fall dargestellt. (D2 ist der Kraftliuß
des Zweiges 2, (D" der des Zweiges 3. Dieser setzt sieh aus der Komponente (Dk.
der kurzgeschlossenen Wicklungen 16 und 17 und der Komponente (D,, der Hilfserregerwicklung
ig zusammen. Die Zerlegung des
Flusses (Dz in Komponenten, die von
der Erregerwicklung 12 und den Wicklungen 16 und 17 herrühren, ist der Einfachheit
halber fortgelassen. E ist der Vektor der Netzspannung. Die von der Wicklung ig
allein erzeugte Komponente (Dh eilt der Spannung E um weniger als go ° nach. Sie
hat ungefähr dieselbe Phasenlage wie der Erregerstrom in der Wicklung 12. Um einen
größeren Winkel eilt der Fluß (D2 der Spannung nach, da er durch das Zusammenwirken
des Erregerstromes mit den Sekundärströmen in den Wicklungen 16 und 17 zustande
kommt. Diese Sekundärströme eilen der Spannung um mehr als 18o' nach. Mit ihnen
in Phase ist die ihrer Einwirkung zugeschriebene Komponente (Dk- des Triebflusses.
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Da sich der Triebfluß (D3 aus den in Wirklichkeit nicht vorhandenen
Komponenten (Dh und (Dk zusammensetzt, eilt er der Spannung im gezeichneten Fall
um mehr als go ° nach. Durch Verkleinern der Komponente Ok kann er der Komponente
(Dh und umgekehrt durch Verkleinern der Komponente (Dh der Komponente (Dk in der
Phase genähert werden. Es macht somit keine Schwierigkeiten, den Vektor des Triebflusses
(D$ innerhalb des Winkelbereiches 2o zu verstellen.
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Durch Umpolung der Wicklung ig gelangt die von dieser Wicklung erzeugte
Komponente des Triebflusses in die Stellung (D'1, die strichliert in der Abb. 3
angedeutet ist. Der Triebfluß selbst erhält dadurch die Lage (D'3. Durch Größenänderungen
der Komponenten (Dk und (D'h läßt er sich ohne weiteres innerhalb des Winkelbereiches
21 verschieben.
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Die Summe der Bereiche 2o und 2i beträgt 18o'. Soll der Vektor des
Triebflusses in den Winkelbereich 22 gebracht werden, so braucht zu diesem Zweck
nur der Spannungsmagnet relativ zum Stromeisen umgepolt zu werden. Dies kann in
einfacher Weise durch Umpolen der Erregerwicklung 12 geschehen.
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An dem Wesen der Erfindung wird nichts geändert, wenn die kurzgeschlossene
Wicklung 16 beispielsweise in der in Abb.4 angegebenen Weise mit der Erregerwicklung
12 und der Hüfserregerwicklung ig verbunden wird.
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Der in Abb. 5 dargestellte Spannungsmagnet entspricht in seiner Wirkungsweise
dem Magneten der Abb. 2 und unterscheidet sich davon im wesentlichen nur dadurch,
daß jeder Zweig des magnetischen Kreises in zwei Hälften 2" 2b, und 3a, 3b gespaltet
ist.
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In besonderen Fällen, beispielsweise bei Eichzählern, ist es bequem,
wenn der Zähler durch einen einfachen Handgriff aus einem Wirkverbrauchszähler in
einen Blindverbrauchszähler oder einen anderen Zähler mit abnormer Abgleichung verwandelt
werden kann. Zu diesem Zweck wird in dem Stromkreis entweder einer oder mehr Sekundärwicklungen
ein Schalter angebracht, durch dessen Betätigung die Phasenverschiebung zwischen
Spannungstriebfluß und Erregerspannung geändert werden kann. In Abb. 6 sind zu diesem
Zweck die beiden Enden der Wicklung 23 an die Kontaktstücke 24, 25 angeschlossen,
die durch Einstecken eines Stöpsels bei 26 miteinander verbunden werden können.
Die Wicklungen und Luftspalte dieses Eisens können dabei leicht derart abgeglichen
sein, daß bei offener Wicklung 23 eine Phasenverschiebung von go °, bei kurzgeschlossener
Wicklung eine Phasenverschiebung von i8o ° zwischen Erregerspannung und Spannungstriebfeld
entsteht.
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Selbstverständlich können bei der Erfindung auch zur Feinregulierung
der Phasenabgleichung die bisher gebräuchlichen Mittel benutzt werden. So kann beispielsweise
im Luftspalt 6 (Abb. 2) eine Messingscheibe eingeschoben oder an dem Schenkel 3
ein Kurzschlußring angebracht werden.