-
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.