DE401977C

DE401977C - Drive system for measuring devices, in particular for electricity meters, the drive surfaces of which are enlarged by a U- and T-shaped core of the tension iron

Info

Publication number: DE401977C
Application number: DEM77165D
Authority: DE
Original assignee: VINZENZ KUBAT
Current assignee: VINZENZ KUBAT
Priority date: 1922-03-28
Filing date: 1922-03-28
Publication date: 1924-09-11

Description

Triebsystem für Meßgeräte, im besonderen für Elektrizitätszähler, dessen Triebflächen durch einen U- und T-förmigen Kern des Spannungseisens vergrößert sind. Durch das Patent 381048 ist ein Triebsystem für Induktionsmeßgetäte bekannt geworden, bei dem die Triebflächen des Spannungsfeldmagneten durch das aus einem U- und einem T-förmigen Kern gebildete, radial angeordnete Spannungseisen ein Vielfaches vom Querschnitt des Triebschenkels, auf dem die Spannungsspule sitzt, erhalten haben. Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung eines derartigen Triebsystems, c_as in bezug auf L'rehmoment und Eigenverbrauch einen gf..nstigen Wirkungsgrad aufweist. An dem U-förmigen Kern des Spannungseisens ist ein Drosselnocken angebracht, und der T-förmigeTriebkern ist derart unsymmetrisch und verstellbar ausgebildet, daß der Luftspalt zwischen Nocken und Triebkern in seiner Größe geändert und dadurch eine veränderliche Drosselwirkung erzielt wird. Ein derartiges Meßgerät kann auf diese Weise mit der einen auf dem T-förmigen Triebschenkel befindlichen Spannungsspule bis, zur doppelten Nennspannung verwandt werden, ohne daß dadurch Drehmoment, Charakteristik sowie Effektverbrauch im Spannungskreis wesentlich geändert werden.Drive system for measuring devices, especially for electricity meters, the drive surfaces of which are enlarged by a U- and T-shaped core of the tension iron. A drive system for induction measuring devices has become known through patent 381048, in which the drive surfaces of the tension field magnet have a multiple of the cross-section of the drive arm on which the tension coil sits due to the radially arranged tension iron formed from a U- and a T-shaped core . The invention relates to an improvement of such a drive system, which has a favorable efficiency with regard to torque and internal consumption. A throttle cam is attached to the U-shaped core of the tensioning iron, and the T-shaped drive core is designed to be asymmetrical and adjustable in such a way that the size of the air gap between the cam and the drive core is changed, thereby achieving a variable throttling effect. Such a measuring device can be used in this way with the voltage coil located on the T-shaped drive arm up to twice the nominal voltage without significantly changing the torque, characteristics and effect consumption in the voltage circuit.

Bei den bisher bekannten Triebsvstemen müssen z. B. für iio und 22o Volt Nebenschlußspulen, die für die jeweilige Spannung auf der Basis einer bestimmten Umdrehungszahl des Rotors bei gleichbleibendem Verhältnis von Drehmoment und permanenten Magneten bedingt und bei möglichst gleichbleibendem Eigenverbrauch berechnet sind, also im vorliegenden Falle zwei Spulen, verwendet werden. Der Fabrikant, der ja nie im voraus wissen kann, für welche Spannung die eingehenden Zählerbestellungen sein werden, ist dadurch genötigt, zwei Spulensorten zu fabrizieren und, wenn er schnellstens liefern will, dieselben auch auf Lager zu halten.In the previously known Triebsvstemen z. B. for iio and 22o Volt shunt coils designed for each voltage based on a specific Number of revolutions of the rotor with a constant ratio of torque and permanent Magnets are conditional and calculated with self-consumption that is as constant as possible, so in the present case two coils are used. The manufacturer who does can never know in advance for which voltage the incoming meter orders will be, is forced to fabricate two types of coil and, if he want to deliver as quickly as possible, to keep the same in stock.

Die Nebenschlußspule, welche die eigentliche Seele des Zählers ist, erfordert infolge ihrer hohen Windungen aus feinem Draht - es werden normalerweise Drähte von o,i bis o,2 mm Durchmesser bei einer Windungszahl von 3 000 bis 15 ooo pro Spule verwandt - eine sehr sorgfältige und zeitraubende Fabrikation. Ein Auflagerarbeiten ist deshalb in den seltensten Fällen und nur bei einem großen, sehr teuren Maschinenpark möglich.The shunt coil, which is the actual soul of the meter, requires fine wire due to their high turns - it will normally Wires from 0.1 to 0.2 mm in diameter with 3,000 to 15,000 turns used per spool - a very careful and time-consuming manufacture. A support work is therefore in the rarest of cases and only with a large, very expensive machine park possible.

Um nun für die hauptsächlich in Frage kommenden Zähler, z. B. iio und 22o Volt, mit nur einer Nebenschlußspule auszukommen und dadurch die Fabrikation zu vereinfachen sowie zu verbilligen, besteht das Neue der Erfindung darin, durch zwangsweise Änderung des Stromes dieser einen N ebenschlußspüle das Drehmoment ebenfalls auf der eingangs erwähnten Basis bei beiden Spannungen gleich zu halten, so daß eine Verwendung zweier Spulen sich erübrigt. Da ferner bei einem Triebsystem mit nur einer Spule für einfache sowie für doppelte Spannung normalerweise die Summe der Kupfer- und Eisenverluste gesetzmäßig nach ungefähr der zweiten Potenz, also im Verhältnis von etwa 1:4, erfolgt, so bedingt der Erfindung 'gemäß die zwangsweise Änderung des Nebenschlußstromes eine solche Änderung des Kupferverlustes, daß dadurch die Zu- oder Abnahme des Eisenverlustes so ausgeglichen wird, daß die Summe der Verluste, also der Eigenverbrauch, nicht im Verhältnis von etwa 1:4 sondern nur von etwa i :2, mithin annähernd proportional der Spannung erfolgt.In order now for the main counters in question, z. B. iio and 220 volts to get by with only one shunt coil and thus the fabrication to simplify as well as cheaper, the novelty of the invention is through forced change in the current of this one shunt flushing the torque as well to keep the same for both voltages on the basis mentioned above, so that there is no need to use two coils. Since also with a drive system with only one coil for single and double voltage normally the sum the copper and iron losses according to approximately the second power, that is in a ratio of about 1: 4, takes place, so the invention 'according to the compulsory Change in shunt current such a change in copper loss that thereby the increase or decrease in iron loss is balanced out so that the sum of the Losses, i.e. self-consumption, are not in the ratio of about 1: 4 but only of about i: 2, therefore approximately proportional to the voltage.

Der spannungsseitige Eigenverbrauch eines Triebsystemes - der stromseitige soll, weil für diese Betrachtungen ohne Einfluß, weiter nicht berücksichtigt werden - setzt sich bekanntlich zusammen aus dem Eisenverlust (Hysteresis-und Wirbelstromverlust) des Spannungseisens, dem Kupferverlust der Nebenschlußspule und dem Energieverbrauch des Rotors. Bedeutet nun T' das Volumen in cm 3 und B die maximale Induktion im Spannungseisen, v die Frequenz der Spannung, die diese Induktion hervorruft, ri den Steinmetzschen und P den Wirbelstrcmkoeffizienten des Spannungseisens, E die E.M.K. in Volt, die in der Rotorscheibe durch die im Triebluftraum herrschende Induktion hervorgerufen wird., J den Strom in Amp., der durch die E.M.K. in der Rotorscheibe entsteht, i den Strom in Amp. und R den Widerstand in Ohm der Nebenschlußspule, so ist in Watt pro Zeiteinheit dieser Effektverbrauch Ni = vV (j B',6+ vßB2) io-7+ EJ i2R .................. (i). In dieser Gleichung stellt vT%rB',Clio-7 die Hysteresisverluste, v2V,ßB2io-7 die W'irbelstromverluste, F_ J den Energieverbrauch (Faktor des Drehmomentes) im Rotor und i2 R die Kupferverluste dar.The self-consumption of a drive system on the voltage side - the current side should not be taken into account because it has no influence on these considerations - is made up of the iron loss (hysteresis and eddy current loss) of the tension iron, the copper loss of the shunt coil and the energy consumption of the rotor. If T 'is the volume in cm 3 and B is the maximum induction in the tension iron, v is the frequency of the tension that causes this induction, ri denotes the Steinmetzschen and P is the eddy current coefficient of the tension iron, E is the emf in volts that is generated in the rotor disk by the The induction prevailing in the driving air space is caused., J the current in amp., which is created by the EMF in the rotor disk, i the current in amp. and R the resistance in ohms of the shunt coil, this effect consumption in watts per unit of time is Ni = vV (j B ', 6 + vBB2) io-7 + EJ i2R .................. (i). In this equation, vT% rB ', Clio-7 the hysteresis losses, v2V, ßB2io-7 the eddy current losses, F_ J the energy consumption (factor of the torque) in the rotor and i2 R the copper losses.

Wird nun dieses Tiiebsstem ohne jede Änderung an die doppelte* Spannung angeschlossen, so wird gesetzmäßig auch das doppelte Drehmoment auftreten und beträgt dann der spannungsseitige Effektverbrauch N.= v v ('l L2 B7 1,6+ v ß [2B] 2) 1o-7 + 4EJ+ (2 i) 2R............... (2) Betrachtet man diese beiden Gleichungen und wendet den Gedanken der Erfindung aus Gründen der eingangs erwähnten Basis vom gleichen Drehmoment bei doppelter Spannung auf Gleichung :z an, so kann, da eine Änderung des Gliedes v V (r [2 B)1,1+ vß [2 B] 2)io-7 unmöglich ist, ein Reduzieren des Drehmomentfaktors 4 B J (doppeltes Drehmoment) auf E J (Drehmoment bei einfacher Spannung) nur durch (2 i) 2R zu erreichen sein. Da nun weiter die Nebenschlußspule die gleiche geblieben ist, so kann sich naturgemäß der Widerstand R auch nicht geändert haben; daraus folgt, daß nur (2 i) 2, also der Strom i, geändert werden kann. Bezeichnet n den Faktor der Stromverkleinerung bei dem erreichten gleichen Drehmoment, so wird jetzt die Gleichung für diesen Efiektverbrauch N2= VV (r [2B]'>'+ VP [2B[2) io-7 +EJ+7a(2i)2R ..............(3) lauten, oder in `'orte übersetzt: Soll das Drehmoment dasselbe bleiben, so kann durch Änderung der Größe des Luftspaltes zwischen ?N ocken und T-förmigem Triebkern durch den entstehenden magnetischen Nebenschluß der Strom, der durch die doppelte Spannung z i geworden ist, gedrosselt (verkleinert) und dadurch das Produkt (2 i) "R ebenfalls zz-mal verkleinert werden, das heißt, es fällt der Kupferverlust und damit auch der spannungsseitige Gesamteffektverbrauch des Triebsystemes.If this torque system is now connected to the double * voltage without any change, double the torque will also occur according to the law and the effect consumption on the voltage side is then N. = vv ('l L2 B7 1.6+ v ß [2B] 2) 10- 7 + 4EJ + (2 i) 2R ............... (2) If one considers these two equations and applies the idea of the invention for reasons of the above-mentioned basis of the same torque at double the voltage Equation: z an, since it is impossible to change the term v V (r [2 B) 1,1+ vβ [2 B] 2) io-7, a reduction of the torque factor 4 BJ (double torque) to EJ (Torque with single tension) can only be achieved by (2 i) 2R. Since the shunt coil has remained the same, the resistance R cannot of course have changed either; it follows that only (2 i) 2, i.e. the current i, can be changed. If n denotes the factor of the current reduction at the same torque achieved, the equation for this efiect consumption now becomes N2 = VV (r [2B] '>' + VP [2B [2) io-7 + EJ + 7a (2i) 2R . ............. (3) , or translated into orte: If the torque is to remain the same, the resulting magnetic shunt the current, which has become zi through twice the voltage, throttled (reduced) and thereby the product (2 i) "R can also be reduced zz times, that is, the copper loss falls and thus also the voltage-side total effect consumption of the Drive system.

Aus dieser Überlegung geht nun ohne weiteres hervor, daß ein nach Gleichung i und 3 gebautes Triebsystem sowohl für einfache ur_c doppelte Spannung sowie für jede beliebige Spannungskombination, die innerhalb des Verhältnisses von 1:2 liegt, eingerichtet werden kann. Elektrizitätswerke, hauptsächlich Überlandzentralen, die in ihren Bezirken verschiedene Spannungen, z. B. iio :22o, iio : igo, 127:220, 220:380 oder 220:44o Volt, im Betriebe haben, sind mit nach der Erfindung gebauten Zählern in der Lage, ihren Lagervorrat, der wegen Reparaturauswechselung und Betriebserweiterung vorhanden sein muß, um die Hälfte zu vermindern. Dies bedeutet eine nicht unerhebliche Verkleinerung des für diese Zwecke nutzlos investierten Kapitals.From this consideration it can be seen without further ado that a after Equation i and 3 built drive system both for single ur_c double tension as well as for any combination of voltages within the ratio of 1: 2, can be set up. Electricity companies, mainly intercity centers, different tensions in their districts, e. B. iio: 22o, iio: igo, 127: 220, 220: 380 or 220: 44o volts, in operation, are built according to the invention Meters are able to store their stocks due to replacement repairs and business expansion must be present to reduce by half. This means a not inconsiderable one Reduction of the capital invested uselessly for these purposes.

Das Spannungseisen des Triebsystems nach Patent 3810.18 ist, in einem Ausführungsbeispiel in den Abb. i bis 3 dargestellt, der Erfindung gemäß so ausgebildet worden, daß an dem U-förmigen Kern a ein Drosselnocken 7z angebracht ist, und daß der T-förmige Triebkern b, der die Spannungsspule trägt, derart unsymmetrisch und verstellbar ausgebildet ist, daß über C en Schenkel b1 (Abb. 2) der Luftspalt f und über den Schenkel b, (Abb. 3) der Luftspalt f1 entsteht. Ist der Luftspalt f (Abb. 2) eingestellt und so groß gewählt, daß praktisch kein magnetischer Nebenschluß eintreten kann, so gilt für den Effektverbrauch die Gleichung i, d. h. es ist das Triebsystem für einfache Spannung. Wird der T-förmige Triebschenkel b verstellt, und zwar derart, daß durch den Schenkel b., der Luftspalt f1 (Abb. 3) entsteht, so wird ein magnetischer Nebenschluß gebildet, es gilt für den Effektverbrauch die Gleichung 3. Das Triebsystem ist dann mit derselben Spannungsspule für die doppelte bzw. für die gewünschte Verhältnisspannung bei gleichem Drehmoment und gleicher Charakteristik bemessen. Der Nocken n kann, wenn der T-förmige Triebschenkel b nicht verstellbar ist, auswechselbar angeordnet sein, so daß der Luftspalt f und f1 dadurch eingestellt werden kann. M@ird per U-förmige Kern a ohne den Nocken n ausgebildet, so können die Schenkel b1 und b2 des unsymmetrisch und verstellbaren T-förmigen Triebkernes F; so verlängert werden, daß sie den Luftspalt f und f, in ,einer Größe ändern. In dem Tiiebluftspalt c (Abb. 1 bis 3) des magnetisch gutgeschlossenen EisenkörFerF, der aus den Teilen a und b gebildet wird, befindet sich die Rotorscheibe ci. An dem U-förmigen Kern a, gern T-förmigen Triebkern b gegenüber, ist der bekannte U-förmige Hauptstrommagnet angeordnet.The tension iron of the drive system according to patent 3810.18 is shown in an embodiment in Figs. I to 3, according to the invention so that a throttle cam 7z is attached to the U-shaped core a, and that the T-shaped drive core b , which carries the voltage coil, is designed asymmetrically and adjustable in such a way that the air gap f is created over the limb b1 (Fig. 2) and the air gap f1 over the limb b (Fig. 3). If the air gap f (Fig. 2) is set and chosen so large that practically no magnetic shunt can occur, then equation i applies to the effect consumption, ie it is the drive system for simple voltage. If the T-shaped drive limb b is adjusted in such a way that the air gap f1 (Fig. 3) is created by the limb b., A magnetic shunt is formed, equation 3 applies to the effect consumption dimensioned with the same voltage coil for double or for the desired ratio voltage with the same torque and the same characteristics. If the T-shaped drive arm b is not adjustable, the cam n can be arranged to be exchangeable, so that the air gap f and f1 can thereby be adjusted. M @ ird formed by U-shaped core a without the cam n, the legs b1 and b2 of the asymmetrical and adjustable T-shaped drive core F; be extended so that they change the air gap f and f, in, one size. The rotor disk ci is located in the air gap c (Fig. 1 to 3) of the magnetically well-closed iron body F, which is formed from parts a and b . The known U-shaped main current magnet is arranged on the U-shaped core a, preferably opposite the T-shaped drive core b.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Drive system for measuring devices, in particular for electricity meters, the drive surfaces of which are enlarged by a U -shaped and T-shaped core of the tensioning iron, characterized in that a throttle cam is attached to the U-shaped core of the tensioning iron and the T-shaped drive core is designed asymmetrically and adjustable that the air gap between the cam and the drive core can be changed in size.

2. Drive core for measuring devices, in particular for electricity meters, the drive surface of which are enlarged by a U- and T-shaped core of the tension iron, characterized in that an exchangeable throttle cam is attached to the U-shaped core of the tension iron, so that the The size of the air gap between the cam and the drive core can be changed.

3. Drive system for measuring devices, in particular for electricity meters, the drive surfaces of which are enlarged by a U- and T-shaped core never tension iron, characterized in that the T-shaped drive core is provided with throttle cams and is adjustable so that the air gap between the throttle cams of the T-shaped core and the U-shaped core can be changed in size.