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Einrichtung zur Erhöhung der Meßgenauigkeit von Wechselstromzählern
Bei den Wechselstrom- und Drehstrominduktionszählern ist die Drehzahl des Zählers
dem Quotienten aus der zu messenden Leistung und der Summe der Quadrate des Dämpfungsmagnetflusses,
des Hauptstrommagnetflusses und des Spannungsmagnettriebflusses proportional. Besonders
störend für die Meßgenauigkeit macht sich die dämpfende Wirkung des Hauptstrommagnetflusses
bemerkbar; sie bewirkt einen starken Abfall der sogenannten Fehlerkurve im Bereich
der höheren Belastungen.
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Zur Besserung der Fehlerkurve hat man die Anordnung eines besonderen
WechselstromdImpfungsmagnets vorgeschlagen, dessen eine Wicklung von der Spannung
und dessen andere Wicklung im entgegengesetzten Sinne vom Strom erregt wird. Da
sich aber die @Iagnetisierungen der beiden Wicklungen nicht algebraisch, sondern
vektoriell subtrahieren, so ist der für die Dämpfung wirksame Unterschied der Magnetisierungen
stark von der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung abhängig. Bei i8o°
Phasenverschiebung z. B. würde also die resultierende Magnetisierung gleich der
Summe der beiden Teilmagnetisierungen sein. Demnach werden Zähler mit derartigen
Einrichtungen um so stärker gedämpft, je größer die Phasenverschiebung ist, d. h.
bei starker Phasenverschiebung weisen sie große negative Fehler auf. Ferner ist
es bekannt, die Fehlerkurve von Wechselstrom- und Drehstrominduktionszählern durch
Anwendung eines magnetischen Nebenschlusses am Hauptstromtriebmagnet zu verbessern.
Der magnetische Nebenschluß wirkt dabei so, daß er bei zunehmender Erregung des
Hauptstrointriebmagnets, also bei ansteigendem Hauptstrom wegen der bekannten Sättigungserscheinungen
in seinem Eisen mehr und mehr Kraftlinien aus dem motorisch unwirksamen Nebenschlußpfad
in den motorisch wirksamen Triebflußpfad hinüberdrängt, so daß also der Triebfluß
mehr als proportional mit dem Hauptstrom anwächst.
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Bei richtiger Bemessung und Anordnung des Nebenschlusses lassen sich
für Induktionszähler erhebliche Verbesserungen der Fehlerkurve erzielen. Jedoch
ergeben sich bei Drehstromzählern verhältnismäßig große Abweichungen zwischen der
Messung bei sogenannter einseitiger und gleichseitiger Belastung. Dieser Unterschied
ist darauf zurückzuführen, daß bei einseitiger Belastung in dem OOuotienten für
die Drehzahl nur einmal das Quadrat des Stromtriebflusses in der Summe der Dämpfungsflüsse
erscheint, bei
gleichseitiger Belastung dagegen zwei- bzw. dreimal,
je nachdem der Drehstromzähler zwei oder drei Triebsysteme hat. Dieser Unterschied
in den Zählerangaben läßt siclf, durch Anwendung eines magnetischen Nebenschlussec
an dein Hauptstrominagneten nicir beseitigen.
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Die Erfindung schlägt einen anderen Weg für die Verbesserung der Fehlerkurve
vor, bei dem die Mängel der bekannten Anordnungen vermieden werden.
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Nach der Erfindung wird der Einfluß der durch den Wechselfluß des
Triebmagnets verursachten zusätzlichen Dämpfung auf die Meßgenauigkeit des Zählers
dadurch herabgesetzt, daß man den zur Dämpfung dienenden Magnetfluß entsprechend
der Stromstärke herabsetzt oder durch räumliche Verlagerung unwirksamer macht. Zu
diesem Zweck läßt man auf den abzudämpfenden Teil einen magnetischen Gleichfluß
einwirken, auf den eine vom gleichgerichteten Hauptstrom gespeiste Gegenwicklung
einwirkt. Der Gleichfluß kann dabei von einem Dauermagnetkörper oder von einem Elektromagneten
herrühren, der von dein Wechselstrom über Gleichrichter gespeist ist.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
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i (Fig. i) ist der Zähleranker, 2 das Triebsystem, das aus dem Spannungsmagnet
21 und dem Hauptstrommagnet 22 besteht. 3 ist der Bremsmagnet, 4 ein Zusatzmagnet
mit der über Gleichrichter .4o gespeisten Spannungswicklung 41 und der ebenfalls
über Gleichrichter -12 aus dein Hauptstrom gespeisten Gegenwicklung.,;. Der Zähler
ist so abgeglichen, daß die durch den Hauptstromtriebfluß. des Triebsystems ? erzeugte
zusätzliche Dämpfung durch entsprechende Verringerung der Dämpfung des Magnets 4
ausgeglichen wird.
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In Fig. a wird zur Dämpfung der Scheibe i ein Magnetsystem 5 benutzt,
<las aus einem Dauermagnetstab 6 mit dem gabelförmigen Polschuh 7 und dem Rückschlußteil
8 besteht. Der Stab 6 ist aus einer Kobalt bzw. Aluminium und Nickel enthaltenden
Eisenlegierung hergestellt und hat eine besonders hohe Koerzitivkraft. Der Zinken
;1 ist radial gegen den Zinken ; 2 der Polschuhgabel 7 versetzt, so daß also der
aus <lein Zinken 72 austretende Fluß eine wirksamere Dämpfung ergibt als der
aus dein Zinken ; 1 austretende. Der Abstand der Zinken und die Lage zur Scheibe
i kann dabei so gewählt werden, daß sich für den Fluß des Zinkens 72 das Optiintim
für die Dämpfung, für den Fluß 71 dagegen ein möglichst kleiner Dämpfungswert ergibt.
Der Zinken 72 ist mit einer Gegenwicklung-13 versehen, die über einen Gleichrichter
42 an einen regelbaren Nebenwiderstand 9 im Hauptstromkreis angeschlossen ist.
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' Die Anordnung wirkt so, daß ein um so -,höherer Anteil des Dämpfungsgleichflusses
düs dein bezüglich Dämpfung wirksameren Zinken 72 in den weniger wirksamen Zinken
71 hinübergedrängt wird, je größer der Hauptstrom ist. Um eine schädliche magnetische
Beeinflussung des Dauermagnetkörpers 6 durch die Gegenwicklung 43 zu verhüten, kann
der Zinken 71 mit einer Zusatzwicklung versehen werden, die mit der Gegenwicklung
43 in Reihe geschaltet ist und die gleiche Windungszahl hat. Unter Umständen kann
dann die Gegenwicklung 43 weggelassen werden. Durch Veränderung des Nebenwiderstandes
9 kann der Zähler so abgeglichen werden, daB der Einfluß der sogenannten Stromdämpfung
praktisch verschwindet. Statt dessen kann zur Regelung auch ein veränderlicher Parallelwiderstand
zur Gegenwicklung 43 benutzt werden oder man kann zwecks Regelung das Magnetsystem
5 verstellen. Außer dem Magnetsystem 5 kann zwecks Erzielung einer kräftigen Dämpfung
auch noch ein weiterer Dauermagnet auf die Scheibe i einwirken.
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Bei Drehstromzählern in Aronschaltung mit zwei Triebsystemen läßt
man auf den abzudämpfenden Teil zwei Magnetsysteme .t (Fig. i) bzw. 5 (Fig. 2) einwirken,
deren Gegenwicklungen 43 je in den Hauptstronikreis eines der beiden Triebsysteme
eingeschaltet sind. Statt dessen kann ntan auch die in die beiden Hauptstromkreise
eingeschalteten Gegenwicklungen auf einem gemeinsamen #"Iagnetsysteni anbringen.
Bei Drehstromvierleiterzählern sind drei Gegenwicklungen erforderlich, die auf ein
geineinsaines bzw. auf getrennte 1lagnetsysteine einwirken. Bei dieser :Maßnahme
sind Fehler zwischen einseitiger und gleichseitiger Belastung nicht möglich, da
durch die Gegenwicklungen die für jedes einzelne System auftretende Stromdämpfung
ausgeglichen wird.
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Sollte sich bei starken Spannungsschwankungen auch die Spannungsdämpfung
nachteilig auf die Fehlerkurve auswirken, so kann beispielsweise gemäß Fig.2 ein
Magnetsystem 5 zur Dämpfung benutzt werden, das eine über Gleichrichter von der
Spannung gespeiste Gegenwicklung hat. Es wird dann die durch den Spannungstriebfluß
hervorgerufene zusätzliche Dämpfung jeweils durch entsprechende Herabsetzung der
übrigen Dämpfung ausgeglichen.
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Werden die Hauptstrommagnete der Zähler mit magnetischen Nebenschlüssen
zur Verbesserung der Fehlerkurve versehen, so empfiehlt
es sich,
diese Nebenschlüsse derart anzuordnen und zu bemessen, daß sie nur im Bereich der
kleinen Lasten die Fehlerkurve verbessern, während im Bereich der großen Lasten
die Hebung der Fehlerkurve durch Magnetsysteme 4. und 5 (Fig. i und 2) bewirkt wird.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Phasenverschiebung
zwischen Strom und Spannung wegen der Gleichrichtung auch bQi spannungserregtem
Magnetsystein gemäß 4. (Fig. i) ohne Einfluß auf die Fehlerkurve ist, bzw. daß bei
Anwendung von Magnetsystem 5 gemäß Fig. 2 eine Beeinflussung des Dauermagnetismus
vermieden wird. Infolge der Induktivität im Gleichrichterkreis ist der Gleichstrom
gut geglättet. Außerdem kann auch eine . zusätzliche Gl;ittungsdrossel eingeschaltet
werden.
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Die Gegenwicklung kann mitunter auch von einer transformatorisch mit
dem Hauptstrom verketteten Wicklung, also beispielsweise von einer Sekundärwicklung
auf dem Hauptstromtriebinagneten, gespeist werden.