DE733284C - Induktionszaehler mit von Schwankungen der Raumtemperatur unabhaengiger innerer Abgleichung - Google Patents

Induktionszaehler mit von Schwankungen der Raumtemperatur unabhaengiger innerer Abgleichung

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DE733284C
DE733284C DES126288D DES0126288D DE733284C DE 733284 C DE733284 C DE 733284C DE S126288 D DES126288 D DE S126288D DE S0126288 D DES0126288 D DE S0126288D DE 733284 C DE733284 C DE 733284C
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iron
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temperature
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Expired
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DES126288D
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Dr-Ing Hans Edler
Dr-Ing Siegfried Franck
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R11/00Electromechanical arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. of consumption
    • G01R11/02Constructional details
    • G01R11/17Compensating for errors; Adjusting or regulating means therefor
    • G01R11/18Compensating for variations in ambient conditions
    • G01R11/185Temperature compensation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

  • Induktionszähler mit von Schwankungen der Raumtemperatur unabhängiger innerer Abgleichung Die Erfindung betrifft einen Induktionszähler, bei dem die innere Abgleichung für normale Raumtemperatur durch bekannte Mittel herbeigeführt ist.
  • Bei ÄVattstundenzählern ergibt sich dann eine richtige innere Abgleichung, wenn bei induktionsfreier Belastung der Spannungs-und der Stromtriebfiuß um 90° gegeneinander verschoben sind. Bei den modernen Zählern wird diese innere Abgleichung dadurch herbeigeführt, daß man den Spannungstriebmagneten mit einem Streupfad versieht. Doch ist es auch bekannt, daß man zur Erzielung der inneren Abgleichung Kurzschlußbrillen verwendet. Eine solche Kurzschlußbrille kann beispielsweise auf den Spannungstriebfluß einwirken, statt dessen kann man auch durch Anbringung einer Kurzschlußbrille auf dem Stromeisen künstlich eine Phasenverschiebung herbeiführen. Zähler der letzten Art sind im allgemeinen nicht mehr gebräuchlich, weil sie zu großen Eigenverbrauch haben.
  • Bisher hat man die Einflüsse der Raumtemperatur auf die Zählerangaben entweder dadurch beseitigt, daß man auf dem Spannungseisen und dem Stromeisen Kurzschlußwicklllngen aus Baustoffen mit derart verschiedenen Temperaturkoeffizienten anbrachte, daß sie bei verschiedenen Temperaturen verschieden stark wirkten und daß sich durch ihr gegenseitiges Zusammenwirken sowohl die Temperatureinwirkung auf die Größe des Drehmoments wie auf die innere Abgleichung des Zählers ausgleicht.
  • Es ist auch bekannt, daß man die Temperaturfehler durch Anbringung einer Wärmelegierung im wirksamen Strom- oder Span nungstriebfluß ausgeglichen hat. Alle diese bekannten Temperaturausgleichvorrichtungen haben die Eigenschaft, daß sie sowohl auf die Größe wie auf die Phasenlage der Flüsse einwirken. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne Anwendung solcher Wärrnelegierungen oder Kurzschlußwicklungen aus Bau stoffen verschiedenartiger Temperaturkoeffizienten einen nur für -die innere Abgleichung wirksamen, für die Größe der Flüsse aber unwirksamen Ausgleich zu schaffen. Der Temperatureinfluß auf die Größe der Flüsse kann dann unschwer bei spielsweise durch die Anbringung einer Wärmelegierung, z. B. am Bremsmagneten, ausgeglichen werden. Für die Eichung des Zählers bringt dies den Vorteil, daß der Temperatureinfluß auf die innere Abgleichung und auf die Größe der Flüsse je für sich kompensiert werden kann.
  • Es ist bekannt, daß bei Induktionszählern, bei denen die innere Abgleichung durch Anbringung von Kurzschlußbrillen auf dem Spaannogseisen herbeigeführt wird, der Einfluß der Raumtemperaturschwankungen auf die innere Abgleichung verhältnismäßig klein ist. Er ist aber nicht so klein, daß er bei Präzisionszählern vernachlässigt werden kann.
  • Ferner hatte man erkannt, daß bei Induktionszählern, bei denen die innere Abgleichung durch Anbringung einer Kurzschlußbrille auf dem Stromeisen herbeigeführt wird, unter günstigen Verhältnissen diese innere Abgleichung von Temperaturschwankungen unabhängig ist. Solche Zähler sind aber. wie erwähnt, wegen ihres hohen Eigenverbrauchs nicht mehr gebräuchlich.
  • Zwecks Unabhängigmachung der durch an sich bekannte Mittel für Raumtemperatur herbeigeführten inneren .Abgleichung des Induktionszähl ers von Temperaturschwankungen wird erti-ndungsgemäß die magnetische Ropplung zwischen Anker und Stromeisen derart stark und/oder die magnetische Kopplung zwischen Anker und Spannungseisen derart schwach gewählt, daß sich in den beiden Eisen bei den Temperaturschwankungen der Winkel zwischen dem Hauptstrom und dem Stromtriebfluß sowie der Winkel zwischen der Klemmenspannung und dem Spannungstriebfluß im gleichen Sinne und im gleichen Maße ändern. Dieser Temperaturausgleich für die innere Abgleichung läßt also bewußt einen Einfluß der Temperatur auf die Phasenverschiebung zwischen Klemmenspannung bzw.
  • Hauptstrom und dem betreffenden Triebfluß zu, sorgt aber dafür, daß bei beiden Eisen dieser Einfluß gleich ist. Man kann dadurch die gestellte Aufgabe mit geringerem Aufwand lösen, als wenn man von vornherein jeglichen Einfluß der Temperatur auf die Phasenwinkel im Strom- und Spannungseisen unterdrücken würde.
  • Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
  • Fig. I zeigt das Triebsystem eines bekannten Induktionszählers. I ist der Spannullgsmagnet mit dem Rückschlußbügel 2 für den Spannungstriebfluß und den magnetischen Nebenschlüssen 3 für den Spannungsstreufluß. Durch den Luftspalt S zwischen dem Rücksdikißbügel 2 und dem Pol 4 läuft die Ankerscheibe 5. 6 ist das Stromeisen, dessen Triebfluß den von der Scheibe 5 durchsetzten Spalt; durchdringt und sich über Teile des Spantinugseisens schließt. Die Weite des Spaltes 7 beträgt beispielsweise 2,5 mm, die Weite des Spaltes 8 2 mm. in Fig. 2 ist das Vektordiagramm des Strom- und Spannungseisens fiir den Fall induktionsfreier Belastung aufgetragen. Die ausgezogenen Linien entsprechen den Verhältnissen bei 20° Raumtemperatur, die gestrichelten Linien den Verhältnissen bei 70@ Raumtemperatur. In beiden Fällen sind die Klemmenspannung U des Spannungseisens und der Hauptstrom J des Stromeisens gleich groß und in Phase. In der oberen Schaubildhälfte sind die einzelnen Sektoren des Spannungseisens, in der unteren Hälfte die Vektoren des Stromeisens aufgetragen. E ist die innere EMK des Spannungseisens, i # r der Ohmsche Spannungsabfall in der Erregerwicklung dieses Eisens. i ist der Erregerstrom des Spannungseisens, der unter Berücksichtigung der als Sekundärwicklung wirkenden Ankerseheibe in eine Magnetisierungskomponente im und in eine Wattkomponente iw zerlegt werden kann. # ist der Gesamtfluß des Spannungseisens, # T der den Anker durchsetzende Triebfluß und # S der Streufluß. #20 ist der Phasenwinkel zwischen der Klemmenspannung LJ und dem Trieb fluß # T bei 20@, #70 ist der entsprechende Winkel bei der Raumtemperatur 70@. In der unteren Hälfte des Schaubilds ist J der Hauptstromvektor, # J der Stromtriebfluß. # 20 bzw.
  • # 70 sind die Phasenwinkel zwischen Stromvektor und Stromtriebfluß bei 20 bzw. l.ei 70° Raumtemperatur. Wie das Schaubild zeibt, beträgt der Winkel zwischen den beiden Triebflüssen # T und # J bei 20@ Raumtemperatur genau 90@, bei 70@ Raumtemperatur (gestrichelte Vektoren) dagegen nur 88 . Dies läßt sich daran erkennen, daß der Schnittpunkt P der einer Raumtemperatur von 20@ entsprechenden Vektoren # J und # T auf dem Halbkreis liegt, der über der Strecke 0, 0' geschlagen ist. Der PunktP' für die Raumtemperatur 70@ liegt dagegen außerhalb dieses Halbkreises.
  • Das Vektordiagramm der Fig. 2 entspricht den Verhältnissen hei einem gewöhnlichen Induktionszähler. Es zeigt, daß die bei 20 Raumtemperatur richtige innere Abgleichung von 90@ bei 70@ Raumtemperatur auf 88@ sinkt. Diese Änderung der inneren Abgleichung ist zwar für induktionsfreie Belastung ohne besondere Bedeutung, macht sich aber bei induktiver und kapazhiver Belastung erheblich bemerkbar. Zum Beispiel ergeben sich bei induktiver Belastung entsprechentl cos # gleich 0,5 Plusfehler in der Größe von einigen Prozenten. Im dargestellten Beispiel ist # 20 = 120°, # 20 = 30°, so daß sich die innere Abgleichung # 20-# 20 zu 90° ergibt. Bei 70° Raumtemperatur ändert sich der Winkel hauptsächlich dadurch, daß der Ohmsche Widerstand in der Erregerwicklung des Spannungseisens und in der durch den Anker gebildeten Sekundärwicklung ansteigt, und zwar ergibt sich durch die Ankereinflüsse eine Winkelabnahme um etiva 40 und durch die Erregerwicklungseinflüsse eine Winkelabnahme um etwa I°, also zusammen Der Winkel # 7° beträgt deshalb nur 1 1 Beim Stromeisen ist der Erregerstrom lediglich durch die Belastung der Anlage bedingt, wird also durch die Widerstandsänderung in der Stromeisenwicklung nicht beeinflußt. Auf den Winkel # zwischen Strom und Stromtriebfluß wirkt sich aber die Widerstandsänderung der durch den Anker gebildeten Sekundärwicklung in dem Sinne aus, daß sich eine Verringerung des Winkels um etwa 3 ergibt. # 70 beträgt somit nur 27. Die innere Abgleichung # 70-# 70 ergibt sich dadurch zu 88°. Auffallend ist, daß der Einfluß der Scheibe auf den Winkel # des Spannungseisens größer ist als auf den Winkel # des Stromeisens. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die ganzen Flußverhältnisse beimStromeisen wesentlich starrer sind als beim Spannungseisen, bei dem der Hauptanteil des Flusses als Streufluß durch den Nebenschluß geht und nur ein kleiner Teil als Triebfluß die Scheibe durchsetzt.
  • Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß man durch Verstärkung der Ankerrückwirkung auf das Stromeisen und durch Schwächung der Ankerrückwirkung, auf das Spannungseisen die Ankerrückwirkungen derart aufeinander abstimmen kann, daß der Temperatureinfluß auf die innere Abgleichung des Zählers mehr und mehr verschwindet.
  • Er läßt sich ganz unterdrücken, wenn man die durch Temperaturänderung hervorgerufene Phasenverschiebung des Sti-omtriebflusses gleich der durch die gleiche Temperaturänderung hervorgerufenen Phasenänderung des Spannungstriebfiusses macht. Dies ist z. B. dadurch möglich, daß man am Stromeisen geeignet bemessene magnetische iNebenschlüsse anbringt oder daß man durch Ver-Üngerung des Luftspaltes des Stromeisens den Stromtriebfluß stärker mit dem Anker koppelt und dadurch die Ankerrückwirkung erhöht oder daß man den Luftspalt für den Spannungstriebfluß vergrößert und dadurch die Kopplung zwischen diesem Fluß und dem Anker herabsetzt. Man kann auch mehrere solcher Maßnahmen gleichzeitig anwenden. Die Verhältnisse für ein Triebsystem gemäß Fig. 1, bei dem jedoch der Luftspalt 8 auf etwa 2,5 mm erhöht und der Luftspalt 7 für das Stromeisen auf etwa 2 mm herabgesetzt worden ist, ergeben sich aus dem Vektordiagramm der Fig. 3, in dem die Vektoren in derselben Weise bezeichnet sind wie in Fig. 2.
  • Wie das Diagramm zeigt, liegt hier sowohl der Punkt P für 200 wie der Punkt P für 700 auf dem über 0, 0' geschlagenen Halbkreis, d. h. bei beiden Temperaturen be trägt -die innere Abgleichung, also die Phasenverschiebung zwischen den beiden Triebflüssen po und P T, genau 90°. Die Winkel # 20 und # 20 sind hier ebenso groß angenommen wie bei Fig. 2. Die Rückwirkung des Ankers auf den Winkel # beträgt wegen des größeren Luftspalts im Spannungseisen nur 3", während die Rückwirkung auf den Winkel # wegen des kleineren Luftspaltes des Stromeisens auf 4 gestiegen ist.
  • Den Winkel # 70 erhält man deshalb zu 116°, wobei wieder, wie vorher, der Einfluß der Widerstandsänderung in der Erregerwicklung des Spannungseisens zu 1 angenommen ist. Der Winkel # 70 ergibt sich zu 26' und die innere Abgieichung 7 70-# 70 zu 900, d. h. die innere Abgleichung ist von Schwankungen der Raumtemperatur unabhängig, weil Temperaturschwankungen bei X und 4> die gel weiche Winkeländerung ergeben.
  • Ein derartiger Zähler braucht nur noch in bekannter Weise mit einer Temperaturkompensationseinrichtung versehen werden, die den Einfluß der Temperaturschwankungen auf die Größe der Triebflüsse ausgleicht. Es genügt also, wenn ein solcher Zähler eine Wärmelegierung am Bremsmagneten erhält.

Claims (1)

  1. P A T E N T A N S P R U C H: Induktionszähler, bei dem die innere Abgleichung für normale Raumtemperatur durch bekannte Mittel herbeigeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Unabhängigmachung der inneren Abgleichung von Temperaturschwankungen die die magnetische Kopplung zwischen Anker und Stromeisen derart stark und/oder die magnetische Kopplung zwischen Ank-er und Spannungseisen derart schwach ist, daß sich in den beiden Eisen bei den Temperaturschwankungen der Winkel zwischen dem Hauptstrom und dem Stromtriebfluß sowie der Winkel zwischen der Klemmenspannung und dem Spannungstriebfluß im gleichen Sinne und im gleichen Maße ändern.
DES126288D 1937-03-05 1937-03-05 Induktionszaehler mit von Schwankungen der Raumtemperatur unabhaengiger innerer Abgleichung Expired DE733284C (de)

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