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Anordnung zur Verbesserung der Fehlerkurven von Induktionszählern
mit mehreren Antriebssystemen
Es sind zahlreiche Anordnungen bekannt, um die Fehlerkurven
von Einphaseninduktionszählern bei hohen Belastungen zu verbessern. Diese Anordnungen
bestehen meist aus einem magnetischen Nebenschluß, der parallel zu dem von dem Stromkern
erzeugten Hauptfiuß angeordnet ist, und sie sind so bemessen, daß sie sich bei einem
bestimmten Wert Is dieses Stromes sättigen und, wenn der Strom diesen Wert übersteigt,
ein zusätzliches Drehmoment erzeugen, welches das Bremsmoment, welches der von dem
Stromkern erzeugte Hauptfluß ausübt, ausgleicht.
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Wenn es sich um Mehrphasenzähler mit mehreren Antriebssystemen, insbesondere
um Dreiphasenzähler, handelt, ist die erzielte Kompensation weit weniger befriedigend.
Man kann die Nebenschlüsse so bemessen, daß die angestrebte Kompensation der Fehlerkurve
bei symmetrischer Dreiphasenbelastung erreicht wird, jedoch ergibt sich dann eine
störende Überkompensation der Fehlerkurve jedes für sich betrachteten Antriebssystems.
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Offenbar kann man sich auch damit begnügen, die Nebenschlüsse so
zu bemessen, daß eine richtige Kompensation jedes einzelnen Antriebssystems erreicht
wird. Die erzielte Kompensation ist jedoch dann an der bei symmetrischer Dreiphasenbelastung
aufgenommenen Fehlerkurve ungenügend.
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Ein solcher Stromvortrieb, der durch eine Unsymmetrie im Hauptstromfeld
erzeugt wird, verändert also bei hoher Belastung sowohl die Fehlerkurve jedes einzelnen
Antriebssystems bei einseitiger Belastung
als auch die Fehlerkurve
bei gleichseitiger Dreiphasenbelastung. Die entsprechendenVorrichtungen bewirken
somit keine Herabsetzung der Abweichung zwischen diesen beiden Kurvenarten. Um die
Abweichung zwischen beiden Kurvenarten zu verringern und einen befriedigenden Betrieb
von Induktionszählern mit mehreren Antriebssystemen zu erreichen, muß man allein
die Fehlerkurve bei gleichseitiger Belastung verbessern.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Herabsetzung der
Abweichung zwischen dem Mittelwert der Fehlerkurve jedes einzelnen Triebsystems
von Induktionszählern mit mehreren Antriebssystemen und der bei gleicher, hoher
Belastung aller Triebsysteme bei 3-Phasenstrom auftretenden Fehlerkurve unter Anwendung
von Zusatzdrehmomenten.
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Die Nachteile der bekannten Anordnungen werden erfindungsgemäß dadurch
überwunden, daß wenigstens ein Antriebssystem mit einem Hilfspol ausgerüstet ist,
der auf der Symmetrieachse der Strom- und Spannungskerne dieses Antriebssystems
liegt; dieser Hilfspol ist dabei mit einer Wicklung versehen, die von einem Strom
durchflossen wird, der von einer in einer zweiten Wicklung induzierten EMK erzeugt
wird, die nur zu dem von den Wicklungen des Stromkernes eines anderen Antriebssystems
erzeugten Magnetfluß proportional ist. Die Anordnung ist weiterhin dabei so getroffen,
daß die Wechselwirkung des von diesem Hilfspol erzeugten Magnetflusses und des Magnetflusses,
welcher von den Wicklungen des Stromkernes des den Hilfspol tragenden Antriebssystems
erzeugt wird, ein Drehmoment hervorbringt, welches sich zu dem von den Antriebssystemen
des Zählers erzeugten Drehmoment addiert.
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Es ist zwar eine Vorrichtung für Drehstromzähler zur Beseitigung
von Unterschieden in der Meßgenauigkeit bei ein- und gleichseitiger Belastung bekannt,
bei welcher zusätzlich dämpfend auf den Zähler anker ein Elektromagnetmit zwei gegensinnig
wirkenden Erregerwicklungen einwirkt, die je über einen Gleichrichter mit den Hauptstromkreisen
der Zählermeßsysteme verbunden sind. Diese bekannte Einrichtung verfolgt also nicht
die Aufgabe, die Fehlerkurve bei hohen Belastungen zu verbessern, und sie unterscheidet
sich von der gemäß der Erfindung ausgebildeten Anordnung auch darin, daß bei ihr
kein zusätzliches Drehmoment, sondern im Gegenteil ein zusätzliches Brems-oder Gegendrehmoment
erzeugt wird, wenn eine Stromwicklung stromlos ist. Die bekannte Vorrichtung kann
also nicht bewirken, daß die Fehlerkurve des Zählers bei hohen Belastungen verbessert
wird, da sie kein Drehmoment hervorbringt, welches die von den Stromwicklungen erzeugten
Bremsmomente kompensiert.
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Die durch die Erfindung geschaffene Anordnung zeichnet sich außerdem
gegenüber der bekannten Vorrichtung durch eine wesentlich einfachere und billigere
Ausbildung aus, zumal sie keine Gleichrichter benötigt. Der Umstand, daß das bei
dieser Anordnung erzeugte zusätzliche Drehmoment sich in Abhängigkeft von dem cos
q7 der Anlage nicht ändert, hebt andererseits ihre Vorteile nicht auf, da man im
Bedarfsfalle den Zähler ohne weiteres für einen Mittelwert des Leistungsfaktors
(z. B. cos ç = 0,7) so eichen kann, daß die Fehlerkurve in dem ganzen Bereich des
praktisch auftretenden Leistungsfaktors in annehmbaren Grenzen liegt.
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Diese Anordnung erzeugt ein zusätzliches Drehmoment, das proportional
zum Produkt der magnetischen Feldstärken ist, welche durch wenigstens zwei in verschiedene
Phasen eingeschaltete Hauptstrommagnete erzeugt werden. Dieses zusätzliche Drehmoment
tritt also bei gleichseitiger Belastung auf, verschwindet aber, wenn ein Antriebssystem
allein arbeitet, so daß die Fehlerkurve nur bei hohen Belastungen mit gleichseitiger
Last verbessert wird.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. In der
Zeichnung zeigt: Fig. I einen Induktionszähler mit zwei Antriebssystemen, der mit
der erfindungsgemäßen Einrichtung versehen ist, Fig. 2 einen Induktionszähler mit
zwei Antriebssystemen, der mit zwei erfindungsgemäßen Einrichtungen ausgestattet
ist, Fig. 3 einen Dreiphaseninduktionszäbler mit drei Antriebssystemen, der mit
der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgestattet ist, Fig. 4 eine besondere Ausführungsform
einer Einzelheit der Erfindung.
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In Fig. I sind 10 und II zwei Antriebssysteme von bekannter Form,
welche z. B. beim Aufbau eines Dreiphasenzählers Verwendung finden. Jedes dieser
Antriebssysteme besitzt einen mittleren Spannungskern I2 bzw. I3 und zwei Stromkerne
I4, I4' bzw.
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I5, 15'. Die beiden (nicht dargestellten) Scheiben sind in den Luftspalten
zwischen den Kernen I2 und I4, 14' einerseits bzw. I3 und I5, I5' andererseits angeordnet.
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Die Strom- und Spannungswicklungen wurden zur Vereinfachung nicht
dargestellt.
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Gemäß der Erfindung ist zwischen den beiden Stromkernen 14 und I4'
auf der Achse des mittleren Spannungskernes 12 des Antriebssystems 10 eine Zunge
I6 aus weichem Eisen angebracht, die einen Hilfspol bildet. Auf dieser Zunge I6
ist eine Wicklung I7 angeordnet. Diese Wicklung ist über eine weitere Wicklung I8
geschlossen, welche zwischen den beiden Stromkernen Ig und I5' auf der Achse des
mittleren Spannungskernes I3 desAntriebssystems II aufgewickelt ist.
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Die Zunge 16 bildet ein Stück eines Teiles 19, welches an dem Antriebssystem
10 an zwei Punkten angebracht ist, welche sich auf demselben magnetischen Potential
befinden.
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In der Wicklung I8 wird, wenn die Wicklungen der Kerne 15 und I5'
von einem Strom durchflossen werden, eine EMK e2 erzeugt, die nur zu dem Fluß 02
proportional ist, welcher von den Wicklungen der Stromkerne 15 und I5' erzeugt wird.
Der von der Spannungsspule des mittleren Spannungskernes 13 erzeugte Fluß hat insbesondere
auf die Wicklung z8 keine Wirkung, und zwar wegen ihrer symmetrischen Anordnung
zwischen den beiden Stromkernen 15 und I5' in dem Teil AD des magnetischen Kreises
des Elektromagnets II. Diese EMK e2 ruft in der Wicklung I7 einen Strom i2 hervor.
Der von diesem Strom
erzeugte Fluß 2 ist koaxial zu dem von derSpannungsspule
des mittleren Spannungskernes 12 erzeugten Hauptfiuß, weil die Zunge auf der Achse
dieses Spannungskernes liegt. Unter diesen Umständen heben sich die störenden Drehmomente,
welche auf der Wechselwirkung dieser beiden Flüsse beruhen, auf.
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Die Wechselwirkung des Flusses 02 und des Flusses dil, welcher proportional
ist zu dem die Wicklungen der Kerne 14 und I4' durchfließenden Strom, erzeugt ein
zusätzliches Drehmoment C nach folgendem Ausdruck: C =K. 1 2 sind, wobei K ein Proportionalitätskoeffizient
und a der Winkel zwischen d>1 und 2 ist. Der Wicklungssinn der Wicklungen I7
und I8 ist so gewählt, daß das zusätzliche Drehmoment C sich zu dem Antriebsmoment
addiert, welches von dem Antriebssystem 10 erzeugt wird.
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Die auf die Zunge aufgebrachten Amperewindungen werden so bestimmt,
daß das zusätzliche Drehmoment C gerade ausreicht, um bei einer gegebenen Belastung
(z. B. bei voller Belastung) genau die Bremsmomente zu kompensieren, welche von
den durch die Stromkerne erzeugten Flüssen hervorgebracht werden.
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Nachdem diese Kompensation einmal für eine bestimmte Belastung vorgenommen
wurde, bleibt sie in einem weiten Meßbereich gültig, weil das erzeugte Zusatzdrehmoment,
welches dem Produkt der beiden Stromflüsse proportional ist, demselben Änderungsgesetz
folgt wie die von den Stromkernen erzeugten Bremsmomente, welche zu dem Quadrat
jedes der beiden Stromflüsse proportional sind.
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Nach Fig. 2 ist der zwei Antriebssysteme aufweisende Induktionszähler
mit zwei erfindungsgemäßen Einrichtungen ausgestattet. In dieser Figur bezeichnen
gleiche Bezugszeichen dieselben Teile wie in Fig. I. Eine Zunge 26 aus weichem Eisen
bildet einen zweiten Hilfspol, der zwischen den beiden Stromkernen 15 und 15' auf
der Achse des mittleren Spannungskernes 13 des unteren Antriebssystems II angeordnet
ist. Diese Zunge 26 bildet ein Stück eines Teiles 29, welches an dem Antriebssystem
II an zwei auf demselben magnetischen Potential befindlichen Punkten befestigt ist.
Auf dieser Zunge 26 ist eine Wicklung 27 angeordnet, die über eine weitere Wicklung
28 geschlossen ist, und diese ist auf dem Antriebssystem 10 zwischen den beiden
Stromkernen I4 und I4' auf der Achse des mittleren Spannungskernes 12 aufgewickelt.
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Ein Dreiphaseninduktionszähler mit drei Antriebssystemen kann mit
drei erfindungsgemäßen Einrichtungen ausgestattet werden. Bezeichnet man mit H,
C und B die drei Antriebssysteme, so wird die Wicklung der z. B. zwischen den beiden
Stromkernen von H angeordneten Zunge von einer Wicklung gespeist, die zwischen den
beiden Stromkernen von C aufgewickelt ist; die Wicklung der zwischen den beiden
Stromkernen von C angeordneten Zunge wird durch eine Wicklung gespeist, die zwischen
den beiden Stromkernen von B aufgewickelt ist, und die Wicklung der zwischen den
beiden Stromkernen von B angeordneten Zunge wird durch eine Wicklung gespeist, die
zwischen den beiden Stromkernen von H aufgewickelt ist.
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Man kann jedoch bei einem derartigen Zähler auch eine einfachere
Anordnung benutzen, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Nach dieser Figur, welche
die drei Antriebssysteme H, C und B zeigt, ist nur das Antriebssystem C mit einer
Zunge 31 ausgestattet, welche den Hilfspol bildet und zwischen seinen beiden Stromkernen
auf der Achse des mittleren Spannungskernes angeordnet ist. Auf dieser Zunge sind
zwei gegeneinander isolierte Wicklungen 32 und 33 aufgewickelt.
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Die Wicklung 32 ist über eine weitere Wicklung 34 geschlossen, welche
zwischen den beiden Stromkernen des Antriebssystems H auf der Achse seines mittleren
Spannungskernes aufgewickelt ist. Die Wicklung 32 wird von einem Strom iH durchflossen.
Die Wicklung33 ist über eine weitere Wicklung 35 geschlossen, welche zwischen den
beiden Stromkernen des Antriebssystems B auf der Achse ihres mittleren Spannungskernes
aufgewickelt ist. Die Wicklung 33 wird von einem Strom in durchflossen.
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In der Zunge 3I ergibt sich ein resultierender Fluß ç (in t; iH),
so daß ein zusätzliches Drehmoment erzeugt wird, welches proportional ist zu ÇC
' 99 . (iB+iH) sina wobei Çc der Haupstromflüß in dem Antriebs system C ist.
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Wie auch die Reihenfolge derN Phasen sein möge, ist der Fluß ? (in
t iH) in bezug auf dic immer um einen Winkel in der Phase voreilend, und es ist
leicht ersichtlich, daß dieses zusätzliche Drehmoment nach Größe und Richtung konstant
bleibt.
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Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die den Hilfspol bildende Zunge 16
von einem Bruchteil des Hauptspannungsflusses durchflossen wird, so daß eine von
diesem Fluß induzierte EMK in der Wicklung 17 auftritt und dadurch in dem Kreis
I7 bis I8 ein Strom erzeugt wird, der zu diesem Spannungsfiuß proportional ist.
Dieser Strom ruft in der Wicklung I8 einen Störfluß hervor. Um Wechselwirkungen
dieses Flusses mit dem in dem Antriebssystem II vorhandenen Hauptspaunungsfiuß und
folglich störende Drehmomente zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn dieser Fluß
sich durch einen magnetischen Kreis von äußerst geringem magnetischem Widerstand
schließt, damit er nicht den Hauptluftspalt durchsetzt, in welchem die Scheibe umläuft.
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Bei einem Antriebssystem nach Fig. I wird sich der durch die Wicklung
erzeugte Störfluß auf dem Weg A-E-F-G-D schließen. Man kann außerdem zwischen A
und D eine oder mehrere Brücken aus magnetischem Metall anordnen (wobei der Tragrahmen
an der Ausbildung einer dieser Brücken beteiligt sein kann).
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Fig. 4 zeigt eine besondere Ausführungsform der vorher erwähnten
Brücke. Der Teil A - D des Stromkernes ist in zwei Schenkel 41, 42 durch eine in
Längsrichtung verlaufende Öffnung unterteilt. Die Wicklung I8 ist beispielsweise
auf den Schenkel 41 gewickelt.
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Unter diesen Umständen schließt sich der in dem Schenkel 41 erzeugte
Fluß praktisch vollständig in dem
Schenkel 42, dessen magnetischer
Widerstand äußerst gering ist.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung ist nicht auf die beschriebenen
und dargestellten Antriebssysteme beschränkt, sondern erstreckt sich auf Antriebssysteme
jeder Form.