DE68215C

DE68215C - Device for determining the phase difference between two alternating currents

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Publication number: DE68215C
Application number: DENDAT68215D
Authority: DE
Original assignee: ALLGEMEINE ELEKTRICITÄTS-GESELLSCHAFT in Berlin N.W., Schiff bauerdamm 22
Anticipated expiration: 1912-04-14

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21: Elektrische Apparate.CLASS 21: Electrical apparatus.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 14. April 1892 ab.Patented in the German Empire on April 14, 1892.

Bekanntlich geräth ein metallischer Körper (iS in ^;Fig. 1), wenn er sich im magnetischen Felde von zwei Wechselströmen (AA und BB) befindet, in Drehung, wenn zwischen den beiden Strömen ein Phasenunterschied herrscht. Auf dieser Thatsache sind zur Zeit bereits mehrere Constructionen von elektrischen Kraftmaschinen begründet. Derselbe Grundsatz soll, wie im Nachfolgenden beschrieben, einer Mefsvorrichtung zu Grunde gelegt werden, um zwischen zwei Wechselströmen von gleicher Wechselzahl einen etwa vorhandenen Phasenabstand zu entdecken oder auch zu messen. Verhindert man nämlich die Drehung des Körpers S, indem man demselben eine Gegenkraft bietet (in Form eines aufzuhebenden Gewichtes oder einer sich aufwindenden Feder oder dergleichen), so kann durch die Gröfse und Richtung der dazu aufgewendeten Gegenkraft die Gröfse des Drehmomentes bestimmt werden, welches von den beiden Strömen erzeugt wird. Dieses i auf den Körper S ausgeübte Drehmoment hängt bei gegebener Wechselzahl von dem Winkel der beiden magnetischen Felder, von der Stärke der beiden Ströme und von dem Phasenabstand der letzteren ab. Die Stellung der magnetischen Felder zu einander hat insofern einen Einflufs auf das Drehmoment, als dasselbe unter sonst gleichen Verhältnissen sein Maximum dann erhält, wenn der Winkel der Phasenverschiebung beider Ströme gleich dem Winkel der magnetischen Felder (Spulen) wird. Die Fig. 2 zeigt die Anordnung eines danach gebauten Phasenmessers. Eine Metallscheibe 5¹ ist drehbar auf eine Achse aufgesetzt; diese Scheibe besitzt einen oder zwei . über der Theilung T spielende Zeiger Z. Eine Feder F verhindert eine beständige Drehung dieser Scheibe. Zwei Spulenpaare α α und bb umgeben die Scheibe. Leitet man durch die Klemmen A₁ A₂ einen Wechselstrom und durch B₁ B₂ einen zweiten von gleicher Wechselzahl, jedoch anderer Phase, so erhält. die Scheibe S einen Antrieb nach rechts oder nach links, je nachdem der eine oder der andere der beiden Ströme der voreilende oder der zurückbleibende ist. Der Ausschlag des Zeigers giebt dann ein Mafs für das ausgeübte Drehmoment. Um unabhängig von der Stärke der Ströme zu werden, verdreht man das eine Spulenpaar, z. B. b b, so weit, bis der gröfste Ausschlag an der Scala T erreicht ist; der Winkel, den in diesem Augenblick die Spulen α α und b b zu einander haben, ist dann gleich dem Winkel der gegenseitigen Phasenverschiebung der Ströme. Man liest diesen Winkel an der zweiten Scala T¹ ab. In vielen Fällen wird es überflüssig sein, diese Verdrehung der Spulen auszuführen, ent- , weder weil man immer mit den gleichen Stromstärken zu thun hat, oder weil es überhaupt nur darauf ankommt, festzustellen, ob eine Phasenverschiebung und nach welcher Richtung hin vorhanden ist. Dann kann die Vorrichtung insofern vereinfacht werden, als man die beiden Spulengruppen fest anordnet und sich mit der Ablesung der Scala T begnügt (Fig. 3).As is known, a metallic body (iS in ^; Fig. 1), when it is in the magnetic field of two alternating currents (AA and BB) , starts rotating when there is a phase difference between the two currents. Several constructions of electric prime movers are at present based on this fact. The same principle, as described below, is to be used as a basis for a measuring device in order to discover or even to measure an existing phase distance between two alternating currents of the same alternation number. If the rotation of the body S is prevented by offering it a counterforce (in the form of a weight to be lifted or an unwinding spring or the like), the magnitude and direction of the counterforce applied can determine the magnitude of the torque, which of the two currents is generated. This torque exerted on the body S depends on the angle of the two magnetic fields, on the strength of the two currents and on the phase spacing of the latter for a given number of turns. The position of the magnetic fields in relation to one another has an influence on the torque in that, under otherwise identical conditions, the same gets its maximum when the angle of the phase shift of the two currents is equal to the angle of the magnetic fields (coils). Fig. 2 shows the arrangement of a phase meter built according to this. A metal disk 5 ¹ is rotatably mounted on an axle; this disc has one or two. Pointer Z playing over the division T. A spring F prevents this disk from rotating continuously. Two pairs of coils α and bb surround the disc. If one conducts an alternating current through terminals A ₁ A ₂ and a second one with the same number of alternations, but with a different phase, through B ₁ B _2. the disk S a drive to the right or to the left, depending on whether one or the other of the two streams is the leading or the lagging one. The deflection of the pointer then gives a measure of the torque exerted. In order to be independent of the strength of the currents, one twisted a pair of coils, z. B. bb, until the largest deflection on the scale T is reached; the angle that the coils α α and bb have to one another at this moment is then equal to the angle of the mutual phase shift of the currents. You can read this angle on the second scale T ¹ . In many cases it will be superfluous to carry out this twisting of the coils, either because one always has to deal with the same current intensities, or because it is only important to establish whether there is a phase shift and in which direction. The device can then be simplified in that the two groups of coils are fixedly arranged and one is content with reading the scale T (FIG. 3).

Selbstredend kann zur Verstärkung der Wirkung Eisen in die Vorrichtung eingefügt und die Anordnung so getroffen werden, wie z. B. auf Fig. 4, 5 oder 6. In Fig. 4 sind dieOf course, iron can be added to the device to enhance the effect and the arrangement can be made such. B. on Fig. 4, 5 or 6. In Fig. 4 are the

beiden Spulengruppen α α und b b auf einen eisernen Ring M gewickelt und senkrecht zu einander angeordnet (ähnlich wie beim Tesla-Motor). Im Innern dieses Ringes befindet sich ein Ring S aus Eisen oder anderem Metall, welcher sich in Drehung versetzen könnte, soweit nicht ein Gewicht g dem entgegenwirkt. Statt des Gewichtes oder der Feder kann auch die magnetische Anziehung als Gegenkraft benutzt werden. So ist in Fig. 5 an der drehbaren Scheibe S ein Stück Eisen V befestigt, und ein ihm nahegestellter Stahlmagnet verhindert durch seine Anziehung eine zu grofse Ablenkung der Scheibe. In der Fig. 6 ist der Stahlmagnet durch einen Elektromagneten ersetzt, und zwar wird dieser von eben den beiden Wechselströmen erregt, welche auch die Ablenkung hervorrufen. Letztere Anordnung besitzt hierdurch den Vorzug, die Ablenkungen beinahe unabhängig von den beiden Stromstärken zu erhalten, indem- bei schwächeren Strömen auch die Gegenkraft kleiner wird.two coil groups α α and bb wound on an iron ring M and arranged perpendicular to each other (similar to the Tesla motor). Inside this ring there is a ring S made of iron or other metal, which could set itself in rotation unless a weight g counteracts it. Instead of the weight or the spring, magnetic attraction can also be used as a counterforce. Thus in Fig. 5 a piece of iron V is attached to the rotatable disk S , and a steel magnet placed close to it prevents, by its attraction, an excessive deflection of the disk. In FIG. 6, the steel magnet has been replaced by an electromagnet, which is excited by the two alternating currents which also cause the deflection. The latter arrangement has the advantage that the deflections are obtained almost independently of the two current intensities, in that the counterforce also becomes smaller with weaker currents.

Auch ist (als Beispiel) die Drehungsachse statt mit Spitzen oder Zapfen hier mit Schneiden versehen gezeichnet. In Fig. 7 ist eine insofern veränderte Ausführungsweise der Vorrichtung angegeben, als der abzulenkende Metallkörper S pendelartig an der Feder F aufgehängt ist und nur einen Theil eines Kreises bildet. Statt des Zeigers ist hier einfach eine Marke Z angebracht. Also (as an example) the axis of rotation is drawn with cutting edges instead of points or tenons. 7 shows a modified embodiment of the device in that the metal body S to be deflected is suspended like a pendulum from the spring F and forms only part of a circle. Instead of the pointer, a Z mark is simply attached here.

Claims

Patent claim:

A device for determining the phase difference between two alternating currents same number of changes, consisting of a movable and. with marks or pointers metallic body, which has a directional force (e.g. heavy spring force, magnetism) opposite by the magnetic fields excited by the two currents and arranged at an angle to each other is rotated according to the phase difference.

1 sheet of drawings.