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Induktionszähler Die Erfindung bezieht sich auf Induktionszähler mit
längs des Ankerumfangs symmetrisch verteilten Triebsystempolen und sinusförmiger
Feldverteilung.
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Nach einem früheren Vorschlag hat man eine sinusförmige Feldverteilung
dadurch herbeiführen wollen, daß man das Ständereisen eines Induktionszählers mit
Trommelanker aus runden oder achteckigen aufeinandergeschichteten Blechen herstellte,
die mit vier ausgestanzten Fenstern versehen waren und eine zentrale Öffnung für
den Anker hatten. Die Fenstermitten waren durch Schlitze mit der zentralen Öffnung
verbunden, und durch die Fenster und über den äußeren Umfang der Bleche waren abwechselnd
die Strom- und Spannungsspulen gewickelt. In den zwischen benachbarten Fenstern
liegenden Triebsystempolen überlagerten sich jeweils der Strom- und der Spannungstriebfluß.
Da aber die Eisencharakteristik nicht linear ist und der eine Pol jeweils die Summe
von Strom- und Spannungsfluß, der benachbarte die Differenz dieser beiden Flüsse
führte, ergaben sich nach bekannten Gesetzen Meßfehler.
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Die Erfindung beseitigt bei einem Induktionszähler mit längs des
Ankerumfangs symmetrisch verteilten Triebsystempolen und sinusförmiger Feldverteilung
diesen Mangel dadurch, daß erfindungsgemäß diese Triebsystempole durch magnetische
Isthmen miteinander verbunden sind. Die Isthmen können an den Polen mit angestanzt
sein, man kann aber auch die Pole durch ein magnetisch leitfähiges Polblech bedecken,
das dann seinerseits
die Isthmen bildet. Dieses Polblech kann zwecks
Feinabgleichung der sinusförmigen Feldverteilung an entsprechenden Stellen, z. B.
zwischen den Polen, elocht oder sonstwie im Querschnitt geschwächt werden.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die durch sinusförmige Flußverteilung
erzielte höhere Meßgenauigkeit nicht durch Vermischung der Strom-und Spånnungsflüsse
in den wirksamen Polen beeinträchtigt wird, da jeder Pol immer nur eine Flußart
führt. Außerdem kann durch entsprechende Formgebung der Isthmen in einfacher Weise
eine sinusförmige Fluß verteilung erzwungen werden.
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Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele
näher erläutert.
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Fig. I zeigt eine Ausführungsform mit arFensitzenden Erregerwicklungen;
Fig. 2 zeigt eine Variante einer solchen Ausführungsform; Fig. 3 zeigt ein Polblech
für eine Ausführungsform nach Fig. 2; Fig. 4 zeigt eine Anordnung mit innenliegenden
Spulen; Fig. 5 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise.
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Ein kreuzförmiges Blechpaket mit einer zentralen Bohrung bildet Magnetschenkel
I für Spannungsspulen 2 und Magnetschenkel 3 für Stromspulen 4. Dieses Blechpaket
ist in ein rahmenförmiges Blechpaket 5 eingesetzt, das gleichzeitig Streupfade 6
für einen Teil der von den Spannungsspulen 2 erzeugten Felder bildet. Diese Maßnahme
ist in bekannter Weise zur Erzielung der richtigen inneren Abgleichung (Phasenwinkel
zwischen Spannungs- und Stromtriebfluß bei induktionsfreier Belastung des Wirkverbrauchszählers
muß go0 betragen) erforderlich und soll deshalb hier nicht näher erläutert werden.
Ein zylindrisches Blechpaket 7 bildet den magnetischen Rückschluß für die Triebflüsse.
Im Luftspalt zwischen den Bohrungen des kreuzförmigen Teils und dem zykndrischen
Teil 7 läuft ein beispielsweise aus Aluminium bestehender Trommelanker 8 für den
Antrieb des Zählwerks. D,ie Bewegung des Ankers ist durch einen Bremsmagneten in
bekannter Weise gedämpft. Bremsmagnet, Ankerlagerung, Ankerachse, Vorgelege, Zählwerk
usw. sind der Einfachheit halber weggelassen, da sie nicht zur Erläuterung der Erfindung
dienen. Benachbarte Magnetpole der Schenkel I und 3 hängen durch magnetische Isthmen
g miteinander zusammen. Bei richtiger Bemessung dieser Isthmen ergibt sich wenigstens
angenähert eine sinusförmige Feldverteilung.
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Die Isthmen brauchen an die Polschenkel I, 3 nicht mit angestanzt
zu sein, sondern können aus einem die Triebpole bedeckenden Polblech 10 (Fig. 2
und 3) bestehen. Zwecks Feinabgleichung kann das Polblech an einzelnen Stellen,
z. B. zwischen benachbarten Polen, bei II, gelocht oder sonstwie im Querschnitt
geschwächt sein.
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In Fig. 4 sind die Wicklungen 2 und 4 innerhalb des Ankers 8 angeordnet.
Der magnetische Rückschluß I2 bildet hier einen den Anker umschließenden Ring. Zwecks
Erzielung einer sinusförmigen Feldverteilung ist über die Pole ein Polblech 100
geschoben, das in der gleichen Weise wirkt wie das Polblech 10 der Fig. 2 und 3
und auch wie dort an einzelnen Stellen im Querschnitt geschwächt sein kann.
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Im folgenden soll die Wirkungsweise der Erfindung an Hand der Fig.
5 erläutert werden. Hier ist in Abhängigkeit von der Drehzahl n das auf den Anker
ausgeübte Drehmoment Md aufgetragen.
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Für die hier beispielsweise herausgegriffenen drei Belastungsstufen
50e/o, 75°/e, I00°/9, ergeben sich drei Gerade G. Die Gerade OB, die sogenannte
Bremlsgerade, zeigt die Abhängigkeit des durch den Bremsmagneten ausgeübten Bremsmoments
von der Drehzahl. Sie liegt bei den praktisch ausgeführten Zählern immer in der
Nähe der Ordinatenachse OY. Dort, wo die Gerade cB die Gerade G schneidet, also
bei den Punkten 1, liegen die stabilen Zählerdrehzahlen. Würden di Geraden G parallel
verlaufen, also beispielsweise parallel zur Abszissenachse, wie die strichpunktiert
ingezeichneten Linien, dann würde der Zähler fel lerfrei arbeiten, denn die Abstände
der stabilen Drehzahlpunkte P wären genau proportiotal den Abständen der Schnittpunkte
dieser Geraden mit der Ordinatenachse OY, denn auf dieser Achse, die der Drehzahl
0 entspricht, sind die Drehmomente erfahrungsgemäß genau proportional den lelastungen.
Je mehr nun die Geraden G von der Parallellage abweichen, je größer also die Winl,el
sir', die sie miteinander einschließen, um so mehr weichen die Abstände der stabileil
Drehzahlpunkte P von dieser Proportionalität ab, um so größe. sind infolgedessen
auch die Meßfehler des Zählers. Bei den meisten marktgängigen Zählern ist die Feldverteilung
der Pole durchaus nicht sinusförmig, sondern mehr trapezartig. Infolgedessen ergeben
sich sehr starke Oberwellen für das Feld. Man erhält diese Oberwellen theoretisch
dadurch, daß man die Feldkurve in bekannter Weise in eine Summe von Sinuslinien
zerlegt und auf diese Weise außer einer Grundwelle noch Oberwellen verschiedenen
Ordnungsgrades erhält. Jede dieser Feldoberwellen ergibt nun ein Teiidrehmoment
und die synchronen Leerlaufpunkte für die Drehmomentskurven dieser Oberwellen rücken
bekanntlich dem Nullpunkt der Abszissenachse um so näher, je höher die Ordnungszahl
dieser Harmonischen ist.
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Bei starkem Oberwellengehalt des Feldes ergeben sich infolgedessen
für die verschiedenen Belastungsstufen Drehmomentskurven, deren Synchronbereich
nS' dem Nullpunkt wesentlich näher liegt als der Bereich rS. Diese Drehmomentskurven
sind in Fig. 5 gestrichelt angedeutet. Je näher nun der Bereich der synchronen Drehzahl
nach 0 rückt, um so größer sind die Winkel, die die Drehmomentskurven miteinander
einschließen, und um so stärker weichen die Abstände ihrer Schnittpunkte mit der
Bremsgeraden OB von der Proportionalität der Belastungsstufen ab, und um so größer
sind also die Meßfehler. Daraus folgt, daß ein Zähler, bei dem infolge sinusförmiger
Feldverteilung die Feldober-
wellen fehlen und bei dem deshalb der
BereicAlxs verhältnismäßig weit vom Nullpunkt 0 abliegt, eine höhere Meßgenauigkeit
hat als die sonst gebräuchlichen Zähler mit nicht sinusförmigem Feldverlauf.