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ElektHittätetähler für Wechaetatröme.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Elektrizitätszl1hler für Wechselstrom, Er gehört zur Klasse der Induktionszählor, bei denen die Drehung eines scheiben-odnr zylindorförmigon Ankers durch Induktionsströme bewirkt wird, welche durch zwei in ihrer Phase verschobene Felder hervorgebracht werden, von denen das eine der Potentialdifferenz, das andere dem Strom proportional ist. Bekanntlich muss man, um einen Zähler zu erhalten, welcher die verbrauchten Watt bei induktionsfreier und induktiver Belastung genau anzeigt, das NebenschJussfeld um eine Viertelperiode gegenüber dem durch den Hauptstrom erzeugten Felde verschieben, nämlich wenn Strom und Spannung in Phase sind.
Beim vorliegenden Zähler ist eine neue Anordnung getroffen, welche gestattet, dass dies Erfordernis mit Leichtigkeit hergestellt werden kann. Die Anordnung besteht darin, dass ein im Nebenschluss liegender Elektromagnet, der an und für sich und ohne Einschaltung einer Drosselspule hohe Selbstinduktion besitzt, in Verbindung mit einem Differentiatelektromagnet verwendet wird, welcher einerseits im positiven Sinne durch eine Stromkomponente erregt wird, die gleiche Phase mit dem Hauptstrom oder im gegenüber Voreilung hat, und anderseits im negativen Sinne durch eine Stromkomponente, welche dem Hauptstrom gegenüber nacheilt.
Die relativen Phasenverschiebungen der beiden Komponenten des Hauptstromos und ihre absoluten Werte werden derart gewählt und geregelt, dass das resultierende Feld dem Spannungsfelde gegenüber um eine Viertel periode abweicht, wenn die Volt und Ampere gleiche Phase haben. Praktisch verfährt man dabei derart, dass man zwei Wicklungen vereint, von denen die eine entweder vom Gesamtstrom oder einem Teil desselben durchflossen wird und dazu dient, einen wenig Selbstinduktion besitzenden Elektromagnet in positivem Sinne (mit Bezug auf die Drehung des Ankers) zu erregen, während die andere von einer Abzweigung des Hauptstromes durchflossen wird und einen Elektromagnet mit hoher Selbstinduktion erregt, welcher dem ersten entgegenwirkt ; das Ganze bildet dann das Feld des oben erwähnten Differentialelektromagnetes.
Selbstverständlich kann man, statt ein Differentialfeld herzustellen, auch differentiell mit dem Spannungsfolde, zwei
Elektromagnete vereinen, die durch die Komponenten des Hauptstromes erregt und in ihrer Stärke und Phase, wie im ersten Falle, geregelt werden.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Zählers dargestellt, welche das oben gekennzeichnete Prinzip näher veranschaulichen soll. Die Fig. 1 und 1 a der Zeichnung stellen die Anordnung der Stromkreise dar, durch welche die oben erwähnten beiden
Stronkomponenten erhalten werden. Fig. 1 zeigt den allgemeinen Fall, dass eine Wicklung vom gesamten Hauptstrome durchflossen wird, Fig. 1 a einen speziellen Fall, dass die beiden
Wicklungen parallel geschaltet sind. Fig. 2 zeigt die Stromläufe bei einem Zähler, der nach dem Prinzip der Fig. 1 a gebaut ist. Fig. 3 zeigt das Diagramm der Felder, welche für denselben Fall auf den beweglichen Anker einwirken. Fig. 4 ist eine Vorderansicht.
Fig. 5 ist eine Seitenansicht und Fig. 6 gibt eine besondere Darstellung der Spulen und der
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an die Stelle des Widerstandes r treten lassen und die entgegengesetzte Windung cl parallel dazu ableiten kann. Dies zeigt Fig. 1 a.
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Wortes. a ist die Spannungsspule aus dünnem Draht, deren Kern aus unterteiltem Eisen besteht. Sie induziert im beweglichen Anker 2 zusammen mit dem Difforontialelektromaguet Foucaultströme. Der letztere besitzt eine Spule b aus dickem Draht auf dem Eisenkern 3 und eine in entgegengesetztem Sinne verlaufende Wicklung c, die auf einer Verlängerung 1 des Kernes 3 aufgewickelt ist.
Der Kern 3 ist mit Ansätzen 6, 6 versehen, so dass der Strom. f2 gegenüber J1 in der Phase beträchtlich verschoben wird. Die magnetisierende Wirkung von 12 auf den gemeinsamen Kern 3, 4 ist schwach im Vergleich zu derjenigen
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wird durch ein Widerstand 7, 7 vorgenommen, der in dem Stromkreis J, eingeschaltet ist und durch Verschiebung einer Brücke 8 geregelt werden kann. Die Scheibe 2 ist der bremsenden Einwirkung des Magnets 9 unterworfen, so dass ihre Geschwindigkeit der Wattzahl stets proportional ist.
In den Fig. 4, 5 und 6 ist die Anordnung der Elektromagnete in etwas anderer
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die beiden Pole des im Nebenschluss liegenden Elektromagnots nahe an die Scheibe zusammengeführt, die in verschiedenem Sinne verlaufenden Kraftlinien Fe, Fie werden auf der Scheibe 2 durch den Kern 4 konzentriert. Der Eisenkern J ist in besonderer Weise gestaltet. Seine unteren Teile 10, 10 sind eingebogen und so einander genähert, dass ein kleiner Zwischenraum 11 zwischen ihnen bleibt.
Diese Anordnung'bezweckt einmal, die Selbstinduktion der Spulen a, a im Nebenschlusse sehr zu vermehren, indem sie in dem
Kerne einen starken Kraftfluss induziert und doch die von den Spannungselektromagneten auf der Scheibe erzeugte Bremsung klcinbilt (der grösste Teil Fe'des Kraftflusses, welcher den Kern a, a durchfliesst, geht direkt durch den Luftzwischenraum 11 von einem zum anderen Pol über, ohne in die Scheibe einzutreten) ; zweitens erlaubt sie die Hauptstrom- wicklung b direkt auf den Pol des Spannungselektromagneten anzubringen, ohne dass er zu gross wird, wodurch die Kräfte nahe am Umfange der Scheibe, also an der Stelle dos Maximumeffektes angreifen.
Die zweite Differentialspule c ist auf dem Verbindungsstück zwischen den Schenkeln 4,4 des unter dem Anker 2 liegenden Elektromagnete angeordnet ; die Ansätze 13, 13 bewirken, dass die Zeitkonstante der Spule c einen bedeutend grösseren
Wert hat, als die der Spule b, wie oben schon auseinandergesetzt wurde.
Die verschiedenen Elektromagnete sind ebenso wie der Bremsmagnet 9 und die Lager des Ankers auf einer Platte 14 befestigt, so dass die ganze Anordnung ein starres Ganzes bildet, welches durch Bolzen an der Grundplatte 15 des Zählers befestigt wird. Wie er- wähnt, wird die Zeitkonstante durch die Widerstände 7,7 und die Brücke 8 geregelt.
Ausserdem ist das Verbindungsstück 4 gegenüber 10 fein zu verschiebeo, wozu Löcher 16, 16 mit grösserem Diameter als der der Schrauben dienen.
Indem man den Zwischenraum
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doppelten Vorteil ; erstens erhält man durch die Unsymmetrie des Nebenschlnssfeldes ein leichtes, das Angehen beförderndes Kräftepaar, welches nötig ist, um die Reibung zu überwinden und zweitens erhält man durch dieselbe Unsymmetrie des Hauptstromfeldes ein dem Quadrat der Stromstärke proportionales Hilfsdrebmoment, welches den Vorteil hat,
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dem Quadrate des Hauptstromfeldes proportionalen Bremsung. PATENT-ANSPRÜCHE :
1.
Elektrizitätszähler für Wechselströme, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Spannungselektromagnoten zwei Elektromagnete entgegengesetzt zusammenwirken, von denen der eine durch den gesamten Hauptstrom oder durch einen Teil desselben erregt wird und schwache Selbstinduktion besitzt, während der andere durch eine Komponente des Hauptstromes erregt wird und hohe Selbstinduktion besitzt, wodurch das aus diesen beiden Feldkomponenten resultierende Uauptstromfeld um 900 gegen das Spannungsfeld verschoben wird, wenn Strom und Spannung in Phase sind.