Temperaturausgleichsvorrichtung f r InduktionszÏhler.
Die Erfindung hat die Aufgabe, die durch Sehwankungen der Raumtemperatur bedingten Messfehler in Induktionszählern auszugleichen. Es gibt hier zwei Arten von Fehlern, einen Fehler, der auf die Amplitu- (lenänderung der Flüsse bei Temperatur- schwankungen zurückzuführen ist, und einen Fehler, der sich durch Änderung des Phasenwinkels zwischen Strom-und Spannungs- triebfluss ergibt.
ZÏhler, bei denen die Tem peraturfehler lediglich durch Anbringung von sogenannten Warmelegierungen mit nega- tivem Temperaturkoeffizienten der magneti schen Leitfähigkeit am Bremsmagneten aus geglichen werden, ermöglichen nur hinsichtlich der Amplituden einen Temperaturfehlerausgleich, der Winkelfehler bleibt aber unaus geglichen, so dass sich zum Beispiel bei induktiver Belastung und höheren Temperaturen grössere Messfehler ergeben.
Diese Erscheinung lässt sich leicht an Hand der Fig. 1 und 2 erläutern. Bei induktionsfreier Belastung steht der Spannungs- triebflu¯ ?T senkrecht auf dem Stromtriebfiuss ?J, und man kann aus diesen beiden Flussvektoren gemäss Fig. l ein Rechteck konstruieren. Wenn nun beispielsweise der Spannungstriebfluss etwas seine Phase ändert. dann beschreibt das Vektorende einen Kreisbogen b, der praktisch senkrecht auf der Iföhe h des gezeichneten Rechteekes steht, also praktisch keine in die Richtung von h fallende Komponente hat.
Es bleibt also bei geringf giger Phasenanderung des Span nungstriebflusses die Hohe h praktisch gleich, ebenso die Grundlinie ?j und damit auch der Inhalt des Rechteckes, der dem Drehmoment des Zählers entspricht. Bei induktiver Belastung stehen die Vektoren ?T und J nicht senkrecht aufeinander (vergleiche Fig. 2). Wenn nun der Spannungstriebflu¯ hier etwas seine Phase ändert, dann wandert sein Vektorende wieder auf einem Bogen 6, der nun um den Winkel a gegen h geneigt ist, also eine in Richtrmg von h fallende Komponente hat. Es ändert sich also bei der Drehung des Vektors ?T die H¯he h und damit der Inhalt des in Fig. 2 gezeichneten Parallelogramms und damit das Drehmoment des Zählers.
Es machen sich also bei induktionsfreier Belastung Fehler in der sogenannten innern Abgleichung praktisch nieht bemerkbar, wohl aber bei induktiver Belastung.
Bei einem bekannten Zähler ist eine Wärmelegierung mit negativem Temperaturkoeffizienten im Stromtriebflusspfad angebracht. Sie wirkt auf die Flussamplitude und den Winkel. zwischen Strom-und Spannungs- triebfluss im richtigen Sinne, doch lässt sich der Winkelfehler kaum vollständig aus- gleichen.
Erfindungsgemäss ergibt sich dadurch ein vollständiger Winkel-und Amplitudenaus- gleieh des Temperatureinflusses eines Induk tionszählers, vorzugsweise eines solchen mit- schwach belastetem Spannungstriebfluss, dass in dem Nebensehlusspfad dieses Magneten eine magnetisehe Leiteranordnung mit posi tivem Temperaturkoeffizienten der magneti schen Leitfähigkeit angeordnet wird, die den Amplitudenfehler richtig ausgleicht? Gleich zeitig wird die Belastung des Triebflusses derart gewÏhlt, da¯ gerade auch der Winkelfehler durch diese magnetische Anordnung richtig ausgeglichen wird.
Ein Ausführungs- beispiel der Erfinclung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Im Nebenschluss des Spannungstrieb- magneten 1 sind magnetisehe Leiteranord- nungen 2 mit positivem Temperaturkoeffi- zienten der magnetischen Leitfähigkeit ange- bracht. Sie bestehen beispielsweise aus heiss aufeinandergeschweissten Invar-und Nickel- plättehen. Die Erhöhung der magnetischen Leitfähigkeit bei Temperaturzunahme kommt dadurch zustande, da¯ nach dem Abkühlen das Nickel unter Zug- und das Invar unter Druckspannung steht, da Nickel einen grosseren Wärmeausdehnungskoeffizienten hat als Invar. Bei Temperaturzunahme nimmt die Zugspannung im Niekel und die Druckspannung im Invar ab.
Infolgedessen steigt die magnetische LeitfÏhigkeit des magnetostriktiv negativen Nickels und gleichzeitig die Leitfähigkeit des magnetostriktiv positiven Invars. 3 ist der Stromtriebmagnet, 4 der Bremsmagnet. Die Magnete wirken auf einen Anker 5 ein, der den Spannungstriebfluss verhÏltnismϯig schwach belastet, also entsprechend d nn gehalten ist. BeiTemperaturzunahme ändert sich das Verhältnis von Spannungstriebfluss zu Spannungsstreufluss zugimsten des Spannungsstreuflusses. Der Spannungstriebfluss nimmt also bei Temperatursteigerung ab, wie dies mit R cksicht auf richtigen Flu¯ausgleich nach bekannten Gesetzen erforderlieh ist.
Da aber der Span nungsstreufluss, der durch die Teile 2 hindurchgeht, aber nicht durch den Anker 5, bekanntlich dem Spannungstriebfluss stark voreilt und da dieser Streufluss auf Kosten des Spannungstriebflusses vergrössert wird, ergibt sich nach bekannten Gesetzen eine stärkere Naeheilung des Triebflusses.
Diese Verhältnisse und die Wirkungsweise des Ausf hrungsbeispiels werden an Hand der Fig. 4 näher erläutert. In dieser Figur bedeuten E die innere EMK des Spannungs eisens 1, ir den Ohmschen Spannungsabfall in seiner Magnetwicklung, ZUT die Klemmenspan 'nung des Spannungseisens, fP den Span nungsfluss mit der Triebflu¯komponente ?T und der Streuflusskomponente s. 0 ist der Aufpunkt des Vektordiagramms für die Vek toren des Spannungseisens. J ist der Strom vektor f r die Wicklung des Stromeisens, J ist der Stromtriebflu¯.
0' ist der Aufpunkt für die Vektoren des Stromeisens. Schlägt man über 0 0' einen Halbkreis, dann m ssen sich bei richtiger Abgleichung ?T und ?j auf dem Kreisbogen, hier im Punks P, schneiden, denn sie müssen einen rechten Winkel mitein ander einschliessen, und der Halbkreis ist der geometrische Ort für die 90¯-Winkel.
Mit ausgezogenen Linien sind die Vektor lagen f r die Temperatur 20 C dargestellt, mit gestrichelten Linien die Vektorlagen des nicht kompensierten Zählers bei 70 C. Dabei ist die Lage der innern EMK E festgehalten, und deswegen erscheinen bei der h¯heren
Temperatur die gestrichelten Vektoren f r U und J gegen die ausgezogenen Vektoren ent sprechend versehoben. Bei der Temperatur 70 C ist der Winkel Z ? zwischen U und ?T lcieiner geworden als bei 20¯ C.
Ebenso ist der Winkel!Pzwischen,/und < ssjkleiner gewor den. Diese Verhältnisse ergeben sich aus prak- tischen Messungen und erklären sich dadurch, dass das Material der Zählerseheibe, die magnetische Leitfähigkeit des Eisens einen nicht vernachlässigbaren Temperaturkoeffi- zienten haben.
Wie die Fig. 4 zeigt, liegt bei 70¯C der
Schnittpunkt P' der gestrichelten Vektoren ?T und ?j au¯erhalb des Halbkreises. Der
Winkel ist somit kleiner als 90 . Um nun wieder die 90¯-Abgleichung zu erhalten, muss der gestrichelte Vektor (0T im Sinne des
Pfeils F in die strichpunktierte Lage gedreht werden ; dann liegt der Schnittpunkt der Vek toren ?T ?J auf dem Halbkreis bei Punkt P".
Diese Vektordrehung kommt dadurch zustande, dass bei Temperaturzunahme wegen des positiven Temperaturkoeffizienten des Teils 2 (Fig. 3) der voreilende Streufluss Os entspreehend mehr Kraftlinien des Gesamt- flusses'ss aufnimmt und der nacheilende Triebfluss (PT dafür entsprechend weniger Kraftlinien erhalt, wobei der gesamte Spannungsflu¯ ? praktisch seine Vektorlage beibehÏlt? Man kann nun leicht aus Fig. 4 ablesen, dass unter diesen Bedingungen bei Vergrösserung des Streuflusses spis der Triebfluss ?T verschoben wird, also sein Vektor im , Sinne des Pfeils F wandert.
Durch entsprechende Wahl der Belastung des Triebi'lusses, also beispielsweise durch Verwendung diekerer oder dünnerer Ankerscheiben oder eines besser oder schleehter leitenden Schei I) enbaustoffes, kann man das Triebsystem unschwer so abgleichen, dass der Winkelfehler gerade richtig ausgeglichen wird. Auch amplitudenmässig wird der Spannungstrieb- flu¯ im richtigen Sinne durch den Teil 2 (Fig. 3) beeinflu¯t. Der Triebfluss wird bei Temperaturzunahme etwas kleiner, weil Kraftlinien in den Streuflu¯ hin berwandern. Dadurch wird das Drehmoment etwas herabge- setzt.
Es lϯt sich leicht in solchem Grade herabsetzen, da¯ dadurch auch das Nachlassen der Bremskraft des Magneten 4 bei Temperaturzunahme ausgeglichen wird.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass sich durch Anwendung eines einfachen Wärmeausgleichmittels in dem praktisch in Betracht kommenden Temperaturbereich ein Temperaturausgleich erzielen lässt.