DE121513C

DE121513C -

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Publication number: DE121513C
Application number: DE1899121513D
Authority: DE
Filing date: 1899-12-20
Anticipated expiration: 1919-12-21

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 121513 KLASSE 21 e.

Elektricitätszähler für Drehstrom. Patentirt im Deutschen Reiche vom 21. Dezember 1899 ab.

Bei allen bekannten Drehstromzählern, welche sich nicht nur darauf beschränken, die Arbeit eines gleichmäßig belasteten Drehstromkreises zu registriren, sondern auch bei beliebiger Belastung der einzelnen Phasen richtig zeigen, sind mindestens zwei Nebenschluß- oder Spannungsstromkreise vorhanden, so daß der Tag und Nacht andauernde Wattverlust, welcher zum größten Theile in Vorschaltwiderständen oder Drosselspulen, also nutzlos vergeudet wird, gegenüber dem eines gewöhnlichen Wechselström'zählers verdoppelt ist.

Gleichzeitig erfordert jeder der beiden Nebenschlüßstromkreise bei gegebener Spannung für die oben genannten Vorschaltwiderstände, welche schon aus dem Grunde sehr groß sein müssen, damit der erwähnte Wattverlust möglichst gering wird, sehr viel feines und somit theueres Drahtmaterial, durch dessen außerordentliche Feinheit wiederum die Sicherheit des Zählers gegen die verhältnißmäßig häufig vorkommenden Drahtbrüche bedeutend herabgemindert wird.

Die ,schon erwähnten Nachtheile werden bei der folgenden Anordnung auf ein Minimum beschränkt, weil bei derselben nur ein Spannungsstromkreis anstatt deren zwei oder gar drei, wie bei den zur Zeit bekannten Anordnungen, zur Verwendung gelangt.

Zu diesem Zwecke ist es nur nöthig, auf den beweglichen Theil eines auf dem Induktionsprincip beruhenden Elektricitätszählers irgend zwei der drei vorhandenen Hauptströme in Verbindung mit derjenigen der drei Spannungen einwirken zu lassen, deren Phase bei gleichmäßiger inductionsloser Belastung der Drehstromabzweigung um 30° gegen die Phase des dritten Hauptstromes verschoben ist.

Die älteste Gleichung für die Drehstromarbeit enthält sechs Größen, die drei Hauptströme und die drei Hauptspannungen. Aus dieser Gleichung ist durch mathematische Entwicklung die bekannte Beziehung hervorgegangen, welche nur noch vier Größen, zwei Hauptströme und zwei Hauptspannungen, enthält. Nach dieser letzteren sind die in einem Hausanschluß verbrauchten Watt w bei Benutzung der in der Fig. 3 eingetragenen Bezeichnungen für Ströme und Spannungen,

w = e_a J₂ cos (e_lt J.₂) — e₂ J₁ cos (e₂, J₁). I.

Die in der Klammer stehenden Buchstaben geben den Phasendifferenzwinkel der beiden eingeklammerten Größen an. Eine für die Praxis ganz wesentliche weitere Vereinfachung der ursprünglichen Gleichung wird dadurch ermöglicht, daß man die Messung auf solche Drehstromanlagen beschränkt, bei denen die Spannung e, gleich der Spannung e₂ ist. Für solche Fälle nimmt obige Gleichung zunächst folgende Form an:

w = e₂ J₂ cos (e₂, J₂ -\- e_lt e₂) II. — e₂ J₁ cos (e₂, J₁),

weil O₁ e₂ -f- e₂ J₂ -j- J₂ e_x =· ö.
Diese Gleichung enthält nur noch drei Größen,

(2. Auflage, ausgegeben am iy. Mai

Claims

zwei Hauptströme und eine Spannung. Dadurch, daß nur noch eine Spannung im Zähler zur Verwendung gelangt, können die kostspieligen und viel Raum beanspruchenden Vorschaltspulen bei den gebräuchlichen Spannungen ganz in Fortfall kommen und außerdem wird der durch den Spannungsstrom verursachte, Tag und Nacht andauernde Wattverlust auf die Hälfte reducirt. Ein solcher Zähler enthält nur noch einen Spannungsstromkreis. Bei auf Ferraris'schem Princip gebauten Wechselstrommotorzählern ist der Spannungsstrom außerdem stark gegen die Phase der Spannung verschoben, so daß bei gleicher Größe des Spannungsstromes der Wattverlust gegenüber anderen Zählern bedeutend reducirt wird. Nicht zu vergessen ist endlich der Vortheil, der sich daraus ergiebt, daß die sonst in den Vorschaltwiderständen vernichtete Spannung in diesem Falle voll und ganz als treibende Kraft wirkt, so daß der Spannungsstrom bei sonst gleichen Bedingungen kleiner sein darf als bei Zählern mit Vorschaltwiderstand. Die von einem nach Ferraris'schem Princip gebauten Wechselstromzähler auf seinen Kurzschlußanker, ausgeübte Kraft P ist bekanntlich proportional dem Product aus den beiden das Drehfeld erzeugenden Strömen mal dem Sinus des Phasendifrerenzwinkels beider Ströme. Um diese Kraft P proportional den in der obigen Gleichung II niedergelegten Watt w zu machen, braucht man nach dieser Gleichung nur drei Größen, d. i. zwei Hauptströme und eine Spannung, treibend auf den Anker einwirken zu lassen, und zwar läßt man den von der Spannung e2 erzeugten Strom einmal mit dem einen Hauptstrom J2, das andere Mal mit dem Hauptstrom J1 zusammenwirken. Bezeichnet man die mit den Hauptströmen J2 und J1 zusammenwirkenden Theile des Spannungsstromes mit L2 bezw. iv so ist die Triebkraft^ P = J2 z2 sin (J2, I2) + J1 I1 sin (J1, I1). Durch entsprechende Verschiebung dieser beiden Theile i2 und Z1 des Spannungsstromes kann man nun erreichen, daß:

1. sin (J₂, i₂) = cos (e₂, J₂ + e_v <?₂j,

2. sin (J₁, ij = cos (e.₂, J₁) wird,
und zwar ist dies der Fall, wenn:

i· A. J₂ h + A. e₂ ^J2.+ A. e_x e₂ = 90⁰ und

J₁

A. e₂ J\ = 9°° i^st·

Da nun im erster.en Falle /$_ e₂

und A_ J-2 h -f A- e-2 J-2 = Α. e»
°

Z₂ = 90⁰ -f I2O° =

= 180

= 120⁰ so muß 30⁰

Eine Verschiebung der Phase um i8o° erzielt man durch einfache Stromumkehr, so daß man den mit dem Hauptstrom J₂ zusammenwirkenden Theil des Spannungsstromkreises nur umzukehren und außerdem den betreffenden Stromtheil um 30 ° rückwärts zu verschieben braucht.

Es ist ferner im zweiten Falle:

A. J₁ h + Α. e₂ J₁ = Α. <?₂ Z₁;
somit muß /^_ e₂ Z₁ =90° werden.

Der mit dem Hauptstrom J₁ zusammenwirkende Theil z'j des Spannungsstromes muß demnach um 90⁰ gegen die Spannungsphase verschoben werden. Die gewünschten beiden Verschiebungen der Phase des Spannungsstromes lassen sich durch die in Fig. 3 angegebene Schaltung bewerkstelligen.

Die Selbstinduction des Nebenschlußstromkreises wird so lange durch Regelung des parallel zum Theilstrom Z₁ geschalteten inductionslosen Widerstandes, sowie durch Veränderung des inductiven Theiles des Spannungsstfomkreises geändert, bis der Gesammtstrom Z₂ um 30⁰ und der Theilstrom Z₁ um 9°° g^eg^en die Phase der Spannung e₂ zurückbleibt.

In den Fig. 1 und 2 sind zwei Ansichten der Ausführung eines solchen Zählers mit Hülfe der Triebkraft des durch Patent 112441 geschützten Elektricitätszählers für ,Wechselstrom dargestellt.

Patent-A ν SPRU ch:

Ein Elektricitätszähler für Drehstrom, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der in einer beliebig belasteten Drehstromabzweigung verbrauchten Energie nur ein Nebenschlußstromkreis verwendet wird, dessen Strom mit zwei Hauptströmen zusammen wirkt und von derjenigen Spannung erzeugt wird, deren Phase bei gleichmäßiger inductionsloser Belastung der drei Zweige gegenüber der Phase der beiden Hauptströme um 90⁰ und Γ50⁰ verschoben erscheint, zum Zweck, den Elektricitätszähler möglichst compendiös und wohlfeil zu gestalten und den dauernden Wattverbrauch durch Spannungsströme auf ein Minimum zu reducirefi.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.