DE99837C - - Google Patents
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
in NÜRNBERG.
Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein auf dem Ferraris'schen Princip
beruhender Apparat, welcher die Phasenverschiebung zweier Wechselströme unabhängig
von deren Stromstärke direct anzeigt. Der Apparat beruht auf folgender Erscheinung.
Wenn auf einen Metallstreifen M (Fig. 4) zwei von Wechselströmen verschiedener Phase durchflossene
Spulen S1 und S2 einwirken, welche
die Felder N1 und IV2 erzeugen, erfährt derselbe
eine Kraftwirkung in der Richtung A A, indem N1 und IV2 ein Drehfeld erzeugen. Bei
gleicher Stärke der Drehfelder wird die Kraft abhängen von der Breite b des Streifens,
indem bei gröfserer Breite die von dem Drehfeld inducirten Ströme stärker sind' als bei geringerer
Breite desselben. Hat man also einen Metallstreifen M (Fig. 5) von veränderlicher
Breite, der sich in der Geraden A A bewegen kann, so wird bei demselben Drehfeld
die Kraft, welche auf den Streifen wirkt, von der Stellung des Streifens abhängen, sie wird
eine Function von α sein; bewegt man M aus der Stellung α in die Stellung ax , so wird
dabei die Zugkraft K wachsen; K läfst sich
so darstellen:
K= C-N1-N2Sm NJNr, ■ f (α),
wo C eine Constante, N1 und .ZV2 die Feldstärken
von S1 und S2, Winkel N1JN2 den
Verschiebungswinkel zwischen den Feldern und f (a.) eine Function von α bedeutet.
Soll in einem Stromkreise die Verschiebung zwischen dem Verbrauchsstrom J und der Verbrauchsspannung
E bestimmt werden, so erhält der Apparat folgende Einrichtung: Eine vom
Hauptstrom durchflossene Spule H (Fig. 1 und 2)
wird zwischen zwei Spulen IV90 und N0 angeordnet,
deren erste unter Vorschalten einer Drosselspule D, deren zweite unter Vorschalten
eines inductionsfreien Widerstandes B von der zwischen den Hauptleitungen herrschenden
Spannung E erregt wird, so dafs der Magnetismus in der Spule N90 um go° gegen E
verschoben ist, während der Magnetismus der Spule N0 mit E zusammenfällt. Ueber den
Spulen H, N0 und IV90 befindet sich eine aus
leitendem Material bestehende Platte A von veränderlichem Querschnitt, welche von dem
Arm C getragen wird und sich mit letzterem um den festen Punkt P dreht. Der Ausschlag
kann vermittelst des mit dem Arm C verbundenen Zeigers Z, welcher vor der Scala S
spielt, auf der letzteren abgelesen werden. Auf den beweglichen Theil ACZ wirken,
wenn alle drei Spulen stromlos sind, keinerlei Kräfte ein.
Wird nun die Spule H von einem Strom durchflossen, welcher mit der Verbrauchsspannung E eines gegebenen Stromkreises in
gleicher Phase ist, so haben die Ströme in IV0 und H keine gegenseitige Verschiebung und H
bringt mit IV0 kein Drehfeld hervor. Dagegen sind die Ströme in IV90 und H jetzt um 90°
verschoben und bringen ein sehr kräftiges Drehfeld hervor. Die Wickelungen von IV0
und IV90 sind so gewählt, dafs beide Drehfelder
HjN0 sowie HJN90 die Metallscheibe A
gegen H hin zu bewegen suchen. Hat nun J keine Verschiebung gegen E, so tritt nur ein
Drehfeld HJN90 auf, welches A nach unten
bewegt; A kann erst zur Ruhe kommen, wenn es seine tiefste Stellung erreicht hat und dem
Drehfeld HJN90 nicht mehr ausgesetzt ist, so
dafs A über H und N0 steht, wobei der
Zeiger Z auf O zeigt. Erhält nun. der Hauptstrom eine Verschiebung von go°, so Wirkt
nur ein Drehfeld H/No von unten nach oben und A bewegt sich nach -oben, bis es den
Bereich des Drehfeldes HJN0 verlassen hat, so dafs A über H und N90 steht, wobei Z auf
go0 zeigt; A ist dabei in der in Fig. 2 gezeichneten Stellung.
Geht nun die Verschiebung von / gegen E von 900 auf 450 zurück, so treten zwei Drehfelder
HjN,)0 von oben nach unten und HJN0
von unten nach oben auf; dabei kann A nicht mehr in der in Fig. 2 gezeichneten Stellung
bleiben, denn da das Drehfeld HJN0 in der in Fig. 2 gezeichneten Stellung keine Kraft
ausüben kann, wird das Drehfeld HjN90 die
Scheibe A nach unten bewegen; dabei nimmt jedoch die vom Drehfeld HJN90 auf A ausgeübte
Kraft infolge der veränderlichen Breite von A ab, da dabei schmälere Theile von A
über N90 zu stehen kommen; andererseits
nimmt dabei die von HJN0 auf A ausgeübte Kraft aus dem gleichen Grunde zu und A wird
sich so lange nach unten bewegen, bis die von den beiden Drehfeldern auf A ausgeübten Kräfte
gleich sind, dann wird A zur Ruhe kommen; bei gleich starken Feldern N0 und N90 wird
dies der Fall sein, wenn A die in Fig. 1 gezeichnete
symmetrische Stellung einnimmt, wobei Z auf 45° zeigt; fällt nun die Verschiebung
von 450 auf 20°, so wird das Drehfeld HJN90 kräftiger, das Drehfeld HjN0
schwächer. Infolge dessen wird das Gleichgewicht gestört, das Drehfeld HJN90 wird A
nach unten schieben, dabei wird jedoch infolge der verschiedenen Breite von.A die Wirkung
des Drehfeldes HJN90 auf A schwächer, die
Wirkung des Drehfeldes HjN0 stärker und A
wird sich wieder so lange nach unten bewegen, bis die Wirkung der beiden Drehfelder auf A
die gleiche ist; dabei steht der Zeiger Z zwischen 450 und o°. Es erübrigt noch, zu
zeigen, dafs die Einstellungen des Instrumentes von / unabhängig sind, was aus der folgenden
theoretischen Betrachtung sich ergiebt.
Die Kraft K90, die N90 in der Richtung des
Pfeiles ausübt (Fig. 1), ist
K90 = J-cos φ ■/' (α) ι)
und die von N0 ausgeübte Kraft K0 ist
Kn
J ·sin φ · Λ N
2)
wo J den Hauptstrom und α den Verschiebungswinkel
zwischen E und /, J1 (α)
und f2 (α) Functionen der Stellungen von A
bedeuten, die von der Form von A abhängig sind; da weitere Kräfte auf A nicht wirken, ist
/· cos cp/j · (a) = J ■ sin φ -f2 (a.). . 3)
tang ψ = F (a)
wo F eine andere Function von α bedeutet;
dabei war vorausgesetzt, dafs die Wickelungen von N0 und N90 einander gleich sind und
dafs N0 um o°, N90 um 90° gegen E verschobene
Ströme führt; beides ist für die Wirkungsweise des Apparates nicht wesentlich. Man erkennt aus der Beziehung 4), in welcher
die Gröfse J nicht vorkommt, dafs die Angaben des Instrumentes von der Stromstärke
unabhängig sind.
Soll die Verschiebung, die zwei Ströme J1
und J2, haben, bestimmt werden, so läfst man
den einen Strom, z. B. J1, durch H, den andern, J21 durch einen inductionsfreien Widerstand
fliefsen, an dessen Enden man die beiden Spulen N0 und N90 anschliefst.
Eine der vielen möglichen Ausführungsformen des Apparates zeigt Fig. 3, wobei zwei
Metallkörper A1 und A.2 und zwei Hauptstromspulen
H1 und H2 verwendet sind. Statt bei
den Stücken A1 und A2 die Breite, kann man
auch deren Dicke abnehmen lassen; wesentlich ist nur, dafs auf die Stücke A^ A.2 je nach
ihrer Stellung die Drehfelder verschieden grofse Kräfte ausüben. Um eine Dämpfung zu erzielen,
kann man auf der Achse P eine eigens hierfür bestimmte Scheibe befestigen, weiche
sich zwischen den Polen eines Magneten bewegt, oder die Platte A direct hierzu verwenden.
Claims (1)
- Patent-AnspR uch:Von der Stromstärke unabhängiger Phasenmesser nach Ferraris'schem Princip, dadurch gekennzeichnet, dafs auf ein oder mehrere beweglich auf einer Achse befestigte Metallstücke (A1 A, .A3 . . .) von abnehmendem Querschnitt eine oder mehrere Hauptstromspulen (H1 H2 H3 . . .) und zwei Nebenschlufsspulen drehend einwirken, von denen die eine sehr grofse, die andere sehr kleine Selbstinduction besitzt, und die eine in der einen, die andere in der anderen Richtung ein Drehmoment ausübt, so dafs die Metallstücke unter der ausschliefslichen Wirkung dieser elektrischen Kräfte eine nur von der Phasenverschiebung (zwischen dem in der oder den Hauptstromspulen fliefsenden Strom und der die Nebenschlufsspulen speisenden Spannung) abhängige Gleichgewichtslage einnehmen.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=370682
Family Applications (1)
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Country | Link |
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