DE843118C

DE843118C - Arrangement to improve the error curve of induction counters

Info

Publication number: DE843118C
Application number: DEP45050A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl-Ing Gebhardt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1949-06-08
Filing date: 1949-06-08
Publication date: 1952-07-03

Description

Anordnung zur Verbesserung der Fehlerkurve von Induktioüszählem Der Induktionszähler hat von Haus aus im Bereich der höheren Zählerlasten Minusfehler. Seine Fehlerkurve sinkt in diesem Bereich stark ab. Zu ihrer Hebung verwendet man magnetische Nebenschlüsse am Stromeisen oder andere Mittel, z. B.Arrangement to improve the error curve of induction counters Of the Induction meters inherently have negative errors in the area of higher meter loads. Its error curve drops sharply in this area. One uses to raise them magnetic shunts on the current iron or other means, e.g. B.

Widerstände mit nichtlinearer Charakteristik, die dafür sorgen, daß bei zunehmender Zählerlast der Stromtriebfluß mehr als proportional mit dem Strom ansteigt. Die Erfindung zeigt einen neuen Weg für die Verbesserung der Fehler, kurve von Induktionszählern, namentlich im Bereich hoher Lasten. Das Triebsystem des Induktionszählers erzeugt ein in der Ankerdrehrichtung wirkendes Grunddrehfeld bestimmter Wellenlänge.Resistors with non-linear characteristics, which ensure that with increasing meter load, the current drive flow is more than proportional to the current increases. The invention shows a new way of improving the error curve of induction meters, especially in the area of high loads. The drive system of the induction meter generates a basic rotating field of a certain wavelength that acts in the direction of rotation of the armature.

Erfindungsgemäß erzeugt ein Triebsystem auch eine zur Drehfeldgrundwelle gegenläufige schw (ächere und kürzere Drehfeldwelle etwa in der Größenordnung einer höheren Harmonischen der Grundwelle, bei solcher Abgleichung, daß die Fehler namentlich im Bereich der Großlasten ganz oder nahezu verschwinden. Dieses Gegendrehfeld kann von einem besonderen Triebsystem mit entsprechend kleineren Polabstäden erzeugt werden, das von Strom und Spannung ähnlich erregt ist wie das Haupttriebsystem, oder man kann das gegenläufige Drehmoment durch höhere Feldharmonische des Haupttriebsystems erzeugen. According to the invention, a drive system also generates a rotating field fundamental wave opposing weak (smaller and shorter rotating field waves of the order of magnitude of a higher harmonics of the fundamental wave, with such an adjustment that the errors specifically disappear completely or almost completely in the area of large loads. This reverse field can generated by a special drive system with correspondingly smaller pole spacings that is excited by current and voltage similar to the main drive system, or you can counteract the torque through higher field harmonics of the main drive system produce.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Bei induktionsfreier Belastung eilt der Spannungstriebfluß dem Stromtriebfiuß um 90° nach. Bei Nennlast wird der Stromtriebfiuß meist kleiner als der Spannungstriebfluß sein. Nach der Zählertheorie werden die Minusfehler im Bereich hoher Lasten um so kleiner, je kleiner man den Stromtriebfluß gegenüber dem SPannungstriebfluß macht. Gemäß Fig. 1 der Zeichnung sei bei Nennlast der Stromtriebfluß #@ nur ein Viertel des Spannungstriebflusses . Nimmt man sinusförmige Feldverteilung unter dem Strom- und Spannungspol an, so kann man nach der bekanten Drehfeldtheorie, die ein räumlich feststehendes Wechselfeld. ip zwei gegenläufige Drehfelder zerlegt, die Wirkungsweise des Triebsystems durch zwei Drehfelder veranschaulichen, von denen das größere eine Amplitude von #E # , das kleinere gegenläufig eine Amplitude von E 2 hat. Die von den Drehfeldern herrührenden Drehmomente entsprechen den Quadraten der Amplituden. In Abhängigkeit von der Drehzahl n zeigen die Drehmomente Mg den bei'Asynchronmotoren bekannten Verlauf, und zwar wegen der üblichen Zählerkonstanten einen Drehmomentsverlauf, der einem verhältnismäßig hohen Ankerwiderstand entspricht. The invention is explained in more detail with reference to the drawing. With induction-free Under load, the voltage drive flux lags the current drive flux by 90 °. At nominal load the current drive flux will mostly be smaller than the voltage drive flux. After In counter theory, the minus errors in the area of high loads are smaller, the smaller one the Current drive flow makes against the voltage drive flow. According to Fig. 1 of the drawing is the current drive flow # @ only a quarter of the rated load Tension drive flow. If one takes sinusoidal field distribution under the current and Voltage pole, so one can according to the well-known rotating field theory, which is a spatially fixed alternating field. ip split two opposing rotating fields, the mode of operation of the drive system through two rotating fields, of which the larger one Amplitude of #E #, the smaller opposite has an amplitude of E 2. The from The torques resulting from the rotating fields correspond to the squares of the amplitudes. Depending on the speed n, the torques Mg show the asynchronous motors known curve, namely a torque curve because of the usual counter constants, which corresponds to a relatively high armature resistance.

In Fig. 2 sind nun die Kurven der Teildrehmomente und des resultierenden Drehmoments in Abhängigkeit von der Ankerdrehzahl aufgetragen. In Fig. 2 are the curves of the partial torques and the resulting Torque plotted as a function of the armature speed.

Dabei ist vorausgesetzt daß der Anker-außer einem Ohmschen auch einen induktiven Widerstand hat. Bei dem Flußverhältnis gemäß Fig. I, also bei Nennlast, ergibt sich für das Vorwärtsmoment eine Kurve 1, deren Maximum 2 im Bereich der Ordinatenachse liegt und die beim synchronen Leerlaufpunkt 3 die Abszissenachse schneidet. Für das Rückwärtsmoment ergibt sich eine Drehmomentskurve 4 ähnlichen Verlaufs, für die jedoch der synchrone Leerlaufpunkt 5 im negativen Drehzahlbereich liegt. Da das Drehmoment rückwärtsdrehend wirkt, ist es nach unten aufgetragen. Aus den Kurven 1 und 4 resultiert ein tatsächliches Zählerdrehmoment gemäß Kurve 6. Je kleiner das Stromtriebfeld gegenüber dem Spannungstriebfeld wird, um so größer wird die Differenz der beiden Felder, um so größer auch das Rückwättsmoment.It is assumed that the armature, in addition to an ohmic one, also has one has inductive resistance. With the flow ratio according to Fig. I, i.e. at nominal load, there is a curve 1 for the forward torque, the maximum of which is 2 in the area of The axis of the ordinate lies and that of the synchronous idling point 3 is the axis of abscissas cuts. A torque curve 4 similar results for the reverse torque Course, for which, however, the synchronous idling point 5 in the negative speed range lies. Since the torque acts backwards, it is plotted downwards. An actual counter torque according to the curve results from curves 1 and 4 6. The smaller the current drive field becomes compared to the voltage drive field, the larger if the difference between the two fields, the greater the backward moment.

Für halbe Last zeigt die Kurve 7 das Vorwärts-, die Kurve 8 das Rückwärtsmoment und die Kurve g das resultierende Moment Je mehr sich das Stromtriebfeld dem Spannungstriebfeld angleicht, um so kleiner wird das Rückwärtsmoment. Für 300% Last zeigt Kurve 10 das Vorwärtsmoment, Kurve 11 das Rückwärtsmoment und Kurve 12 das resultierende Moment. Entsprechendes gilt für die Belastung 200%, für die die Kurve 13 das resultierende Moment darstellt.For half load, curve 7 shows the forward torque, curve 8 the reverse torque and the curve g is the resulting moment, the more the current drive field becomes the voltage drive field adjusts, the smaller the backward torque becomes. Curve 10 shows for 300% load the forward torque, curve 11 the reverse torque and curve 12 the resulting Moment. The same applies to the load 200%, for which the curve 13 is the resulting Moment represents.

Fig.-3 zeigt die Kurven 6, 9, I2, I3 der Fig. 2 abschnittsweise in vergrößertem Maßstab. Fig. 3 shows the curves 6, 9, I2, I3 of FIG. 2 in sections in enlarged scale.

Aus dieser Kurvenschar ergeben sich die Zählerdrehzahlen für die einzelnen Belastungsstufen dadurch, daß man vom Nullpunkt O aus die sogenannte Bremsgerade, z. B. die Gerade OA zieht, die dem Ausdruck B2#n entspricht, wobei B der Bremsfluß, also der Fluß des Bremsmagneten ist, und die Schnittpunkte dieser Geraden OA mit den -einzelnen Kurven ermittelt. Setzt man fest, daß bei Nennlast - -(Kun'e -6) kein Fehler auftreten-soll (Schnittpunkt- 14)., dann würde der Zähler fehlerfrei arbeiten, wenn bei anderen Lasten die Schnittpunkte entsprechend dem Lastverhältnis auf der Geraden OA verteilt sind. Es müssen sich dann die Punkte 15 für 2006/o und I6 für 3000/0 Last ergeben. Tatsächlich liegen aber die Schnittpunkte mit den Kurven 13 und I2 etwas tiefer, d. h. der Zähler zeigt bei höheren Lasten negative Fehler. The counter speeds for the result from this family of curves individual load levels by starting from the zero point O the so-called braking line, z. B. draws the straight line OA, which corresponds to the expression B2 # n, where B is the braking flow, So the flux of the brake magnet is, and the intersection of this straight line OA with the -individual curves determined. If one states that at nominal load - - (Kun'e -6) no error should occur (intersection point 14), then the counter would be error-free work if the intersections with other loads correspond to the load ratio are distributed on the straight line OA. Points 15 for 2006 / o and I6 result for 3000/0 load. In fact, however, the intersection points lie with the curves 13 and I2 a little deeper, i.e. H. the counter shows negative errors at higher loads.

Diese Fehler sollen erfindungsgemäß beseitigt werden. According to the invention, these errors are to be eliminated.

Zu diesem Zweck werde der Einfachheit halber angenommen, daß auf den Zähleranker noch ein zweites Triebsystem schwächeren Drehmomentes und kleinerer Polabstände in entgegengesetztem Sinne einwirke mit gleichem Verhältnis von Strom und Spannungsfluß wie beim Haupttriebsystem und mit einer Drehfeldwellenlänge, die im gezeichneten Beispiel der siebenten Felldharmonischen der Drehfeldgrundwelle entspricht. Für dieses zweite Triebsystem ergeben sich die gleichen Drehmomentsverhältnisse wie in Fig. 12, wenn man den Ordinatenmaßstab entsprechend dem Quadrat der Feldamplituden der -beiden Triebsysteme ändert und den Maßstab für die Abszissenachse auf den siebenten Teil verkleinert. Praktisch wird man dieses Gegendrehmoment nicht durch ein besonderes Trieb system, sondern durch entsprechende Abgleichung der siebenten Drehfeldharmonischen des Hauptsystems, die ja gegenläufig ist, herbeiführen. Statt der siebenten Feldharmonischen können auch andere Feldharmonische, die ein gegenläufiges Drehfeld erzeugen, herangezogen werden, also alle (4m-1)ten Harmonischen (m=ganze Zahl). For this purpose, for the sake of simplicity, it will be assumed that on the counter anchor a second drive system with weaker torque and smaller Pole distances act in the opposite sense with the same ratio of current and voltage flow as in the main drive system and with a rotating field wavelength that In the example shown, the seventh head harmonic of the rotating field fundamental wave is equivalent to. The same torque ratios result for this second drive system as in Fig. 12, if one uses the ordinate scale corresponding to the square of the field amplitudes of the two drive systems changes and the scale for the abscissa axis on the seventh Part reduced. In practice, this counter-torque is not achieved with a special one Drive system, but by corresponding adjustment of the seventh rotating field harmonics of the main system, which is in the opposite direction. Instead of the seventh field harmonics Other field harmonics that generate an opposing rotating field can also be used , i.e. all (4m-1) th harmonics (m = whole number).

In Fig. 3 ist nun beispielsweise der Verlauf des resultierenden Drehmomentes bei Vorhandensein einer gegenläufigen siebenten Drehfeldharmonischen für verschiedene Amplituden dieser Harmonischen dargestellt. Hat die siebente Harmonische die halbe Amplitude der Grundwelle, dann ergibt sich für 3000/0 der Belastung die Kurve I23, beim 2,8ten Teil der Amplitude die Kurve 122, beim vierten Teil der Amplitude die Kurve 121. Entsprechende Kurven sind für die anderen Laststufen eingetragen. Durch die siebenten Drehfeldharmonischen werden also die Drehmomentskurven der Grundwelle in der Nähe der Ordinatenachse stärker eingesattelt als an den übrigen Stellen. Da nun die Schnittpunkte z. B. der Kurven 6I, 9I mit der Bremsgeraden OA näher der Ordinatenachse liegen als die Schnittpunkte dieser Geraden mit den Kurven 121, -131, fallen für die kleineren Lasten und die Nennlast die Schnittpunkte in stälrker eingesattelte Bereiche als für größere Lasten, und damit müssen die negativen Meßfehler im Bereich der großen Lasten verschwinden oder sogar in positive Fehler übergehen, je nach der Größe des gegenläufigen Drehmomentes. Legt man die Kurven schar 93, 63, I33, I23 zugrunde, dann ergibt sich z. B. für 200°/o Last ein Fehler von + I30/o, für 3000/0 Last ein Fehler von + 2160/o. Die negativen Fehler im Bereich der hohen Lasten sind also überkompensiert. Legt man die Kurven 121, I3I-,-61, 91 zugrunde, dann ergibt sich bei 2000/0 Last ein Fehler von + 0,5 O/o, für 3000/0 Last ein Fehler von - 0,70/0, während für I00°/0 in beiden Fällen immer ein Fehler von oO/o angenommen wurde, desgleichen für Halblast. Durch Verlegung der Bremsgeraden OA nach OB lassen sich die Fehler noch weiter verkleinern. Es ergibt sich z. B. bei oO/o Fehler für Halb- und Vollast, bei 2000/0 Last ein Fehler von oO/o, bei 300 0/o Last ein Fehler von etwa - 6°/o. Natürlich wird man dieBremsgerade im allgemeinen nicht beliebig verlegen können, da die Zählerdrehzahlen genormt sind. Man wird aber durch Anwendung von anderen höheren Drehfeldharmdnischen, seien es mit- oder gegenläufige Harmonische, den Verlauf der Kurvenschar stets so beeinflussen können, daß sich bei gegebener Lage der Bremsgeraden möglichst kleine Fehler ergeben. Im Ausführungsbeispiel sollte nur gezeigt werden, daß schon unter Anwendung einer einzigen gegenläufigen höheren Feldharmonischen eine erhebliche Verbesserung der Fehlerkurve erzielt werden kann. In Fig. 3 is now the course of the resulting torque, for example in the presence of an opposing seventh rotating field harmonic for different Amplitudes of these harmonics are shown. The seventh harmonic has half Amplitude of the fundamental wave, then curve I23 results for 3000/0 of the load, curve 122 for the 2.8 part of the amplitude and curve 122 for the fourth part of the amplitude Curve 121. Corresponding curves are entered for the other load levels. By the seventh rotating field harmonics become the torque curves of the fundamental wave more saddled in the vicinity of the ordinate axis than in the other places. Since now the intersections z. B. the curves 6I, 9I with the braking line OA closer to the The ordinate axis is the intersection of this straight line with the curves 121, -131, For the smaller loads and the nominal load, the intersection points fall into the more heavily saddled Ranges than for larger loads, and thus the negative measurement errors must be in the range the large burdens disappear or even turn into positive errors, depending on the size of the opposing torque. If you put the curves sharp 93, 63, I33, I23 is based, then z. B. for 200 ° / o load an error of + I30 / o, for 3000/0 load an error of + 2160 / o. The negative faults in the area of high loads are therefore overcompensated. If one uses the curves 121, I3I -, - 61, 91 as a basis, then results at 2000/0 load Error of + 0.5 O / o, for 3000/0 Load an error of -0.70 / 0, while for I00 ° / 0 there is always an error in both cases was accepted by oO / o, also for half load. By relocating the braking line OA to OB, the errors can be reduced even further. It results z. B. at oO / o error for half and full load, at 2000/0 load an error of oO / o, at 300 0 / o load an error of about - 6%. Of course, one becomes the braking line in general cannot be laid at will, as the counter speeds are standardized. But one will by using other higher rotating field harmonics, be they rotating in the same direction or in opposite directions Harmonics can always influence the course of the family of curves in such a way that with the given position of the braking line, the smallest possible errors result. In the exemplary embodiment should only be shown that using a single counter-rotating higher field harmonics a considerable improvement in the error curve can be achieved can.

Die bekannten Zählertriebsysteme haben ebenfalls höhere Feldharmonische, die teils günstig, teils ungünstig wirken. Meist werden die ein gegenläufiges Drehmoment erzeugenden Feldharmonischen, also z. B. die dritte und siebente nicht so stark ausgeprägt sein, daß sie sich gegenüber den anderen Feldharmonischen fehlerkurvenverbessernd durchsetzen können, um so weniger, als die Kurzschlußströme des Zählerankers die Ausbildung höherer Harmonischer an sich erschweren. Auch müssen die Feldharmonischen der Strom- und Spannungspole die richtige räumliche Lage haben, wenn sie eine ausreichende gegenläufige Drehfeldharmonische erzeugen sollen, was bei den üblichen Zählern auch kaum der Fall sein dürfte. Man wird also besondere Mittel für das Zustandekommen der gewünschten Feldharmonischen anwenden müssen, also z. B. Zacken an den Polen. The known meter drive systems also have higher field harmonics, which are partly cheap, partly unfavorable. Most of the time they will be an opposing torque generating field harmonics, so z. B. the third and seventh not so strong be pronounced that it improves the error curve compared to the other field harmonics can enforce, the less so as the short-circuit currents of the meter armature Make the formation of higher harmonics more difficult. Also must the field harmonics the current and voltage poles have the correct spatial position if they are adequate should generate opposing rotating field harmonics, which is also the case with the usual counters is unlikely to be the case. So you will have special means of bringing it about must apply the desired field harmonics, so z. B. Spikes on the poles.

Um den Verlauf der Drehmomentskurvenschar günstig zu beeinflussen, kann man auch Mittel anwenden, die eine Abhängigkeit der höheren Feldharmonischen von der Zählerlast bewirken. So könnte man z. B. Zacken an den Strom- und Spannungspolen verhältnismäßig schmal ma'chen. Es würden sich dann bei kleineren Lasten prozentual stärkere Feldharmonische ergeben als bei großen Lasten, bei denen die Ausbildung der Felldharmonischen durch Eisensättigung in den Zacken erschwert wird. In order to favorably influence the course of the torque curve set, one can also use means that are dependent on the higher field harmonics effect from the counter load. So you could z. B. Spikes on the current and voltage poles make it relatively narrow. It would then be a percentage for smaller loads stronger field harmonics result than with large loads, with which the training of the skin harmonics is made more difficult by iron saturation in the prongs.

Die Mittel zur Verbesserung der Fehlerkurve gemäß der Erfindung können mit bekannten Mitteln für den gleichen Zweck, z. B. mit magnetischen Nebenschllüssen am Stromeisen, kombiniert werden, so daß z. B. der ganze Lastbereich mit Ausnahme der Höchstlasten durch Harmonische, der Bereiche der Höchstlasten durch magnetischen Nebenschluß fehlerkompensiert wird. The means for improving the error curve according to the invention can by known means for the same purpose, e.g. B. with magnetic shunts am Stromeisen, are combined so that, for. B. the entire load range with the exception the maximum loads due to harmonics, the areas of maximum loads due to magnetic Shunt is compensated for.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Arrangement to improve the error curve of Induction meters, characterized in that a drive system also includes a rotating field fundamental wave opposing weaker and shorter rotating field wave of the order of magnitude of one higher harmonics of the fundamental wave generated, with such an adjustment that the errors especially in the area of large loads, they disappear completely or almost completely.

2. Arrangement according to claim I, characterized in that the shorter opposing rotating field wave is generated by an auxiliary drive system whose pole spacing are smaller than those of the main drive system.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the shorter opposing rotating field wave due to correspondingly balanced higher field harmonics of the main drive system comes about.

4. Arrangement according to claim I to 3, characterized in that the Means according to claims 1 to 3 together with known means for improvement the error curve (magnetic shunt on the current iron) are used that in particular the effect of these two types of means is divided into different load areas is.