CH303704A - Elektrizitätszähler mit Trommelanker. - Google Patents

Description

  



  Elektrizitätszähler mit Trommelanker.



     Elektrizitätszähler    mit Trommelanker zählen zu den ältesten Zählern für Wechselstrom, die nach dem Ferrarisprinzip arbeiten.



  Sie wurden im   Laufe der Entwieklung dureh    den Zähler mit   Scheibenanker verdrängt,    weil dieser damals leichter herzustellen war.



  Die   me#technischen    Vorteile, die ein Zähler mit Trommelanker aufzuweisen hat, wurden damals nicht erkannt. Es ist bisher auch keine Konstruktion mit Trommelanker be  kanntgeworden,    die dem Zähler mit   Schei-      benanker überlegen ist.    Die bislang vorhandenen Konstruktionen besitzen alle insofern einen   grundsätzliehen    Fehler, als die Triebflüsse nieht annähernd sinusförmig über den Ankerumfang verteilt sind. Dadurch wird die   Drehmomentbildung    ganz erheblieh gestört und die Bremsmomente der Triebflüsse kommen   wu    stark zur Geltung.



   Zur Erläuterung wird auf die Fig. l und 2 der Zeichnung verwiesen, in denen eine   Aussenpol-bzw.      Innenpolausführung    der be  kannten    Zähler mit Trommelanker dargestellt sind und in denen mit 1 der Trommelanker,   iiiii    2 und 4 die die Spannungsspulen 7a und   71lf tragenclen    Pole, mit 3 und 5 die Pole mit den   Stromspulen 8a und 8b und    mit 6 der   den Rückschluss für    die Triebflüsse bildende Innenkern bzw. Ringkern bezeichnet ist.

   Hierbei treten, wie in der Zeichnung angedeutet ist, die   Triebflüsse    nur aus den   verhältnis-      mässig schmalen Polköpfen aus,    wobei aus jeden Polkopf jeweils nur entweder der   Spannungstriebfluss    oder der Stromtriebfluss austritt.

   Da die   Polköpfe    bei der Aussenpolausführung näher beieinander liegen, ist die   Flussverteilung    hierbei zwar etwas besser als bei der Innenpolausführung, wobei sich bei letzterer die Strom-und Spannungstriebflüsse nur sehr wenig   überschneiden und    infolgedessen die Drehmomentbildung besonders schlecht ist ; doch sind beide Ausführungen   magnetisch ungünstig, und    die   Flussvertei-    lung über den Umfang des   Trommelankers    entspricht ungefähr der Fig. 3, in der mit voll ausgezogenen Linien der   Spannungstrieb-    fluss   Ou    und gestrichelt der Stromtriebfluss   (0J    dargestellt ist.

   Es ergeben sieh hierbei zwei in einem Abstand von   180     voneinander gelegene Spannungstriebflussmaxima und zwei ebenfalls um annähernd   180     gegeneinander versetzte und gegenüber den Spannungstriebflussmaxima um   90     versetzte Stromtrieb  flussmaxima.   



   Durch die   Erfindung werden diese Nach-    teile dadurch behoben, dass je zwei Span  nungs-und    Stromspulen derart angeordnet und die vier   Polsehuhe    des Poleisens derart   ausgebildet sind, da# über    jeden   Polschuh    sowohl-ein Teil des Spannungstriebflusses als auch ein Teil des Stromtriebflusses fliesst und dadurch zwei Triebflüsse hervorgerufen werden, die nahezu sinusförmig über den   Anker-    umfang verteilt sind.



   Die Polfläehen bilden hierbei zweckmässig einen fast vollständig gesehlossenen Ring, der nur durch zur Trennung der Pole voneinander erforderliche   Nuten nnterbrochen    ist.



   Die Spulen sind auf dem die Polsehuhe tragenden Aussenring angebracht, und die Triebflüsse werden durch Fenster im Poleisen   gezwmgen,    sich über zwei benachbarte Polschuhe und den Anker zu schliessen.



   Die   Konstruktion gemä#    der Erfindung ermöglicht es, in einfacher und vorteilhafter Weise die zur Phaseneinstellung der Flüsse, die zur Erhöhung des mit der Belastung ansteigenden wirksamen Stromtriebflusses und die zur Erzeugung des Spannungsvortriebes   erforderliehen    Vorrichtungen anzubringen.



   In Fig.   4    der Zeichnung ist ein Ausfüh  rungsbeispiel    der Erfindung dargestellt.



   Fig. 5 zeigt die Flussverteilung über den   Ankemunfang.    Fig. 6 bis 10 zeigen Einzel  beiten.   



   In Fig. 4 ist mit 1 der in an sich bekannter Weise wie eine Glocke ausgebildete und über den Innenkern 6 gestülpte Trommelanker bezeichnet. Das Ständereisen besteht aus runden oder wie dargestellt achteckigen aufeinandergeschichteten Blechen, die mit vier ausgestanzten Fenstern 9, 10, 11 und 12 versehen sind. An diese Fenster schliessen sich nach innen die   Nuten 9a, 10a lla    und 12a an. Auf diese Weise werden vier Polschuhe 2, 3, 4 und 5 gebildet, deren   Polflä-    ehen einen den Trommelanker   1    mit kleinem Luftspalt umgebenden und bis auf die Nuten 9a bis   12a      gesehlossenen    Ring bilden.

   Die   Strom-und      Spannungswicklungen    sind am Umfang des durch die Fenster gebildeten Aussenrings gewickelt, wobei die Spannungsspulen 7a und 7b vorzugsweise parallel und die   Stromspllen 8a und 8b vorzugsweise    in Reihe geschaltet sind. Dieser Aussenring ist im Bereich der   Spannungswicklungen    durch je eine Stossfuge 9b und 11b, die zur   Ermog-    lichung des Aufbringens der   Spannungswick-    lungen vorgesehen sein müssen und im Bereich der Stromspulen durch die   Trennfugen    10b und   12b    unterbriochen. Die beiden Spannungsspulen sind ausserdem so geschaltet, dass die von ihnen erzeugten   Triebflüsse    den Anker gleichsinnig durchsetzen.

   Dasselbe gilt für die Stromspulen.



   Wie in der Zeichnung angedeutet ist, wer  den die Triebflüsse dureh    die Fenster im Poleisen gezwungen, sieh jeweils über zwei be  nachbarte    Polschuhe   2,    3 bzw.   3,      4    usw. zu schliessen. Sie durchsetzen dabei den Trom  melanker    und den Innenkern 6, und zwar in der Weise, dass sich für jeden der beiden Triebflüsse über den ganzen Umfang des   Trommelankers    eine annähernd sinusförmige Flussverteilung ergibt, wobei sich die benachbarten Strom-und Spannungstriebflüsse überschneiden und somit eine   g lte    Drehmomentbildung bewirken.



   In Fig. 5 ist mit. den schwach gezeichneten voll ausgezogenen und gestrichelten Linien der ideale sinusförmige Verlauf für den   Spannungstriebfluss      Ou    bzw. für den Strom  triebfluss j dargestellt.   



   Dieser   ideale Flussverlauf wird    in der Praxis nicht ganz erreicht, sondern die Flüsse verlaufen ungefähr in der Weise, wie es durch die   stark ausgezogenen Kurven #U    und   Oj    angedeutet ist.



   Ein Teil des   Spannungstriebflusses    verläuft als Streufluss über   die Nuten 9c und    11a, und durch die Einstellung der Breite der Nuten 9a und lla hat man es   in    der Hand, die erforderliehe   Phasenversehiebung    zwischen   Spannung und Spannungstriebflu#    und damit auch   zwisehen    dem Spannungs  triebfluss    und dem Stromtriebfluss in der riehtigen Weise einzustellen. Die   Gttftspalte    9a und 12a können ebenso wie die Luftspalte 10b und 12b durch nichtmagnetisches Material ausgefüllt sein, um den   erforderliehen    Abstand einzuhalten.



   Um die Phasenverschiebung zwischen den   Triebflüssen    in einfaeher Weise nachträglich noch regulieren zu können, ist in den Innenkern 6, wie in Fig.   6 gezeigt, einKurzschlu#-    rahmen 15 eingesetzt und der Kern   verdreh-    bar und nach seiner Einstellung durch eine Schraube wieder feststellbar. In der dargestellten Stellung des verdrehbaren Innenkernes 6 und des Kurzschlussrahmens 15 wird der   Spannungstriebfluss von dem Kurzschluss-    ring belastet und damit die   Phasenverschie-      bung zwisehen    der Spannung und dem Span  nungstriebfluss    besonders g-ross gemacht, während der Stromtriebfluss hierbei vom Kurzschlussring 15 nicht belastet ist.

   Bei Drehung des   Innenkernes    6 um   90  ist um-    gekehrt der Stromtriebfluss maximal belastet und der Spannungstriebfluss unbelastet. In Zwisehenstellungen des Innenkernes 6 ergeben sieh dementsprechende   Teilbelastungen    der   Fliisse.   



   In Fig. 7 ist die   Vorrichtvmg    zur Kompen. sation der erhöhten   Stromdämpfung    bei hohen Belastungen dargestellt. In dem Fenster 10 ist ein   Magnetblech    13 angebracht, das durch ein nichtmagnetisehes Material   14    allseitig in einem kleinen Abstand von dem Pol eisen gehalten wird und einen magnetisehen Nebenschluss bildet, der bei kleinen Belastungen ungesättigt ist und daher einen kleinen magnetischen Widerstand aufweist, während er   bei grosseren Belastungen bald ge-    sättigt ist.

   Bei kleinen Belastungen fliesst also der grösste Teil des Stromtriebflusses über den   magnetischen Nebenschluss    13, während mit ansteigender Belastung ein immer grösserer Teil des Stromtriebflusses infolge des ansteigenden magnetischen Widerstandes bei der Sättigung des   Magnetbleehes    13 gezwungen wird, über den Anker zu fliessen. Der Luftspalt   10b    dient hierbei in bekannter Weise als   magnetiseher    Vorwiderstand. Er kann ausserdem ebenfalls dazu benutzt werden, durch Einstellung seiner Grosse die Phasenlage zwischen Strom und   Stromtriebfluss    und damit aueh zwischen dem   Stromtriebfluss    und dem   Spannungstriebfluss    einzustellen.



   Zur Regelung des   Spannungsvortriebes    sind gemäss ss Fig. 8 zwei   Hilfsspannungsspulen    16 6 und 17 in den Nuten   10b    und 12b vorg die zwei in bezug auf den   Haut-    spannungstriebfluss phasenversehobene und   räumlieh versetzte Flüsse erzeugen    und von denen die eine für den Vortrieb und die andere für den   Rüektrieb vorgesehen    ist. Die beiden Spulen sind verschiebbar angeordnet,   so dass Wsie    mehr oder weniger tief in den    Luftspalt. 106 bzw. 126 eintauehen.

   Zweek-    mässig wird hierbei die   Anordnung    so getroffen, dass beim Absenken der einen Spule in den Luftspalt die andere gleichzeitig   heraus-    gehoben wird, beispielsweise gemäss Fig. 9 mittels des   Waagebalkenhebels    18. Statt dessen kann auch eine Spule gemäss Fig. 10 in dem Luftspalt, der in diesem Fall kreisförmig auszubilden ist, verdrehbar angeordnet sein, so dass sie je nach ihrer Einstellage mehr oder weniger wirksam ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Elektrizitätszähler mit Trommelanker, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei Spannungs-und Stromspulen derart angeordnet und die vier Polsehuhe des Poleisens derart ausgebildet sind, dass über jeden Polschuh sowohl ein Teil des Spannungstriebflusses als auch ein Teil des Stromtriebflusses fliesst und dadurch zwei Triebflüsse hervorgerufen werden, die nahezu sinusförmig über den Ankerumfang verteilt sind.

   UNTEBANSPBÜCHE : 1. Zähler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Polfläehen eine Zy linderfläche bilden, die nur durch die zur Trennung der Pole voneinander erforderliehen Nuten unterbrochen ist, deren Breite klein gegenüber der Umfanglänge ist.

   2. Zähler nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen auf dem die Polschuhe tragenden Aussenring angebracht sind und die Triebflüsse durch Fenster im Poleisen gezwungen werden, sieh über zwei benachbarte Polsehuhe und den Anker zu schliessen.

   3. Zähler nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten zur Fixierung des Abstandes zwischen den Polschuhen mit nicht-ferromagnetischem Material ausgefüllt sind.

   4. Zähler nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur nachträglichen Einregulierung der Phasenlage der Triebflüsse der Innenkern mit einem Kurzschlussrahmen versehen und durch Verdrehen einstellbar ist.

   5. Zähler nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation der Stromdampfung bei hohen Belastungen ein als magnetischer Nebenschluss für den Strom triebpfad dienendes, bei hohen Belastungen gesättigtes Blech (13) aus ferromagnetischem Material in das vom Stromtriebfluss umflos- sene Fenster im Poleisen vorgesehen ist.

   6. Zähler nach Unteransprueh 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetblech durch nicht-ferromagnetisches Material (14) in Abstand von den Wandungen des Fensters gehalten wird.

   7. Zähler nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regulierung des Spannungsvor- bzw. -rücktriebes Hilfsspan nungsspulen (16, 17) in den Nuten (lOb, 12b) im Stromtriebpfad angeordnet sind.

   8. Zähler nach Unteransprueh 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsspannungsspu- len mit, tels einer gemeinsamen Bewegungsvorrichtung so versehiebbar sind, dass die eine Spule im gleichen Masse aus der zugehörigen Nute herausgehoben wird, wie die andere in ihre Nut eintaucht.

   9. Zähler nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spulen an je einem Ende eines Waagebalkenhebels (18) angebracht sind.

   10. Zähler nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spule in ihrer Nut durch Verdrehen einstellbar ist.