Elektrischer Induktionszähler, insbesondere für Drehstrom
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Induktionszähler, insbesondere für Drehstrom, mit zwei bezüglich der Triebscheibe einander diametral gegenüberstehenden Triebsystemen und Mitteln zur Abgleichung dieser Triebsysteme. Erfindungsgemäss liegen die Handhaben der Abgleichmittel auf der Frontseite des Zählers. Dadurch können sie leicht bedient werden.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und eine Variante werden anhand der Zeichnung erläutert:
Fig. 1 zeigt einen Teil eines Drehstromzählers, gesehen in Richtung der Zählerachse;
Fig. 2 zeigt das eine Triebsystem 35 des Zählers nach Fig. 1, von aussen gesehen,
Fig. 3 von oben gesehen;
Fig. 4 zeigt den Anker 39 des Zählers von oben gesehen mit eingetragenen Wirbelströmen;
Fig. 5 zeigt eine Schaltung für einen solchen Zähler;
Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform des Zählerankers.
In Fig. 1 ist auf einer durch 23 angedeuteten Grundplatte des Zählergehäuses ein Tragteil 83 befestigt, dem ein Tragteil 85 gegenübersteht. An den Flanken dieser Tragteile ist je ein Triebsystem 35, 37 befestigt. Es wirkt auf eine gemeinsame Ankerscheibe 39 ein, die durch in den Teilen 83 und 85 angeordnete Dauermagnete (nicht dargestellt) gedämpft ist.
Das Triebsystem 35 - entsprechendes gilt für das Triebsystem 37 - besteht aus einem Lamellenpaket 41 mit einem Mittelschenkel 45, auf dem eine Spannungsspule 77 sitzt. Auf der dem Luftspalt 47 gegen überliegenden Seite sind zwei Strompole 49, 51 mit den Polflächen 53, 55 angebracht, die je von einer Stromwicklung 81 erregt werden. In bekannter Weise kann ein magnetischer Nebenschluss 56 zwischen den Polen 49 und 51 zur Verbesserung der Fehlerkurve angeordnet sein. Durch den Luftspalt 47 läuft die Ankerscheibe 39.
An den Magnetschenkeln 45 unterhalb der Spannungsspule 77 ist bei dem Triebsystem 37 ein magnetisch leitfähiger Fortsatz 193 angebracht, dem ein beweglicher magnetisch leitfähiger Teil 191 auf einer Spindel 194 gegenübersteht. Durch Drehen der Spindel kann er längs eines magnetisch leitfähigen Bügels 195, dessen Enden an den äussern Schenkeln des Lamellenpaketes 41 befestigt sind, verschoben werden.
Die in diesem Bügel gelagerte Spindel 194 endigt auf der Frontseite des Zählers in einer Einstellvorrichtung 189 mit einem gerändelten Kopf 197.
An dem Triebsystem 35, vgl. Fig. 2 und 3, ist ein Bügel 181 aus unmagnetischem Baustoff angebracht, an dem mittels eines umgebogenen Lappens 186 eine Feder 185 angebracht ist. Diese Feder drückt die abgewinkelte Flanke 187 einer Kurzschlussbrille 177 gegen den Bügel 181. Die Enden der Feder 185 sind ebenfalls mittels umgebogener Lappen 186 an der genannten Flanke befestigt. Die Öffnung der Brille 177 ist unterhalb des Spannungsschenkels 45 angeordnet.
Die Brille 177 greift mit einem Mutterfortsatz in eine im Bügel 181 gelagerte Spindel 179, die auf der Frontseite des Zählers in einer Einstellvorrichtung 175 mit der Handhabe 180 endigt. Durch Drehen der Handhabe kann die Brille 177 parallel in Richtung der Spindel 179 verschoben werden.
Eine weitere Kurzschlussbrille 198 umschliesst gemeinsam die Stromschenkel 49 und 51 bei dem Triebsystem 35. Eine entsprechende Anordnung hat auch das Triebsystem 37. Sie ist dort auch mit 198 bezeichnet. Der von der Zählermitte aus betrachtet aussen liegende Teil 199 (201) der Kupferbrille 198 ist an mehreren Stellen bei 203 (205) ausgestanzt unter Belassung von Brücken 207 (209).
Werden die Brücken 207 (209) in kleinerer oder grösserer Zahl durchschnitten, dann vergrössert sich der Widerstand der Brillen 1771198 und dadurch ändert sich die Phasenverschiebung zwischen dem Spannungstriebfluss und der an der Spule 77 liegenden Spannung. Auf diese Weise kann bequem von aussen her die innere Abgleichung der beiden Triebsysteme getrennt eingestellt werden.
Damit nun jedes Triebsystem bei Normallast das gleiche Drehmoment erzeugt, wird durch Drehen der Einstellvorrichtung 189 die Grösse des Drehmomentes des Systems 37 entsprechend eingestellt. Dabei entzieht der Teil 191 dem Triebsystem einen grösseren oder kleineren Teil des Spannungstriebflusses, indem es diesen durch Umgehung des Luftspaltes 47 und somit des Ankers 39 von den Schenkeln 45 in die Schenkel 41 ableitet. Dieser Anteil geht dann dem Spannungstriebfluss verloren und wird dafür dem Spannungsstreufluss, der bei solchen Trieb systemen zwischen dem Mittelschenkel und dem Aussenschenkel auftritt und zwecks Erzielung der 90"-Abgleichung erforderlich ist, zugeschlagen. Bei einer bestimmten Stellung der Handhabe 189 und damit des Teils 191 sind die Drehmomente der Triebsysteme 35 und 37 einander gleich.
Die Drehmomentsabgleichung kann somit bequem von der Frontseite des Zählers aus bewerkstelligt werden.
Die Zähler bedürfen auch einer Kleinlastregelung, also einer Regelung in jenem Lastbereich, indem die Getriebereibung eine gewisse Rolle spielt und durch einen sogenannten Spannungsvortrieb, der ein kleines zusätzliches Drehmoment ergibt, ausgeglichen werden muss. Dieser Vortrieb lässt sich leicht durch einen bestimmten Unsymmetriegrad in der räumlichen Verteilung der Triebflüsse, insbesondere des Spannungstriebflusses, erzielen. Dieser Unsymmetriegrad lässt sich durch die Handhabe 175 bequem von der Frontseite aus einstellen, indem dabei die Kurzschlussbrille 177 des Triebsystems 35 entsprechend verschoben wird.
Natürlich können auch beide Triebsysteme 35, 37 je Mittel zur Drehmomentsabgleichung und zur Kleinlastregelung erhalten.
Damit nun die beiden Triebsysteme auch sonst richtig zusammenarbeiten und sich gegenseitig nicht stören, erhält, wie Fig. 5 zeigt, jeder Schenkel 45 der Triebsysteme 35, 37 noch eine Kompensationswicklung 233, die je in Reihe mit der Spannungswicklung 77 des gegenüberliegenden Systems geschaltet ist. In der Fig. 5 ist die Stromquelle mit 13, der Verbraucher mit 11 bezeichnet. 5, 7 und 9 sind die drei Leiter des Drehstromnetzes.
Die Wicklungen 233 haben folgende Wirkung (Fig. 4): Die beiden auf eine gemeinsame Scheibe 30 wirkenden Triebsysteme 35, 37 können sich in folgender Weise gegenseitig stören. Die vom Spannungstriebfluss des einen Systems induzierten Wirbelströme im Anker 39 wirken mit dem Spannungstriebfluss des andern Systems zusammen (Spannungsinterferenz).
Die von dem Stromtriebfluss des einen Systems induzierten Wirbelströme wirken mit dem Stromtriebfluss des andern Systems zusammen und erzeugen Drehmomente (Strominterferenz). Die von dem Spannungstriebfluss des einen Systems induzierten Wirbelströme wirken mit dem Stromtriebfluss des andern Systems zusammen (Stromspannungsinterferenz) ; dabei wirken auch in derselben Weise die von dem Stromtriebfluss des einen Systems induzierten Ströme mit dem Spannungstriebfluss des andern Systems zusammen.
Die Spannungs- und Strominterferenz ist, wenn die beiden Triebsysteme sich symmetrisch zu beiden Seiten des Ankers gegenüberstehen, wirkungslos. Sie verursachen zwar Kräfte oder Drehmomente, aber diese gehen bei symmetrischer Anordnung durch die Achse des Ankers, oder sie sind gleich und entgegengesetzt gerichtet und heben sich dadurch auf.
Wohl aber entstehen durch die Stromspannungsinterferenz, wenn auch kleine, störende, zusätzliche Drehmomente, die in Fig. 4 durch Pfeile 229, 231 angedeutet sind und durch das Zusammenwirken des unter den Strompolen 49, 51 fliessenden Anteils bedingt sind. Diese Kräfte gehen nicht durch den Mittelpunkt M des Ankers 39, sondern in einem Abstand T daran vorbei, und die von ihnen erzeugten Drehmomente heben sich nicht gegenseitig auf, sondern ergeben ein resultierendes Moment mit dem Drehsinn des Pfeils P. Gerade dieses störende Drehmoment wird durch die Ausgleichwicklungen 233 beseitigt. Die von diesen Wicklungen induzierten Flusskomponenten rufen Wirbelströme in der Scheibe 39 hervor, die mit den Flüssen der Strompole 49, 51 wieder ein zusätzliches Drehmoment ergeben, das dieses Mal aber eine dem Pfeil P entgegengesetzte Richtung hat.
Entsprechendes gilt für das Zusammenwirken der von den Polen 49, 51 induzierten Wirbelströme mit dem Spannungsfluss des Pols 45.
Im allgemeinen genügt es, wenn die Windungszahlen der Ausgleichswicklungen 233 1/2 bis 5% der der Spannungsspulen 75 betragen, je nach den speziellen Verhältnissen des betreffenden Zählers. Ein solcher Ausgleich störender Drehmomente ist Voraussetzung für die richtige Feineinstellung der Abgleichvorrichtungen 175, 189, denn sonst würden sich auch bei richtiger Einstellung immer noch diese störenden Drehmomente überlagern.
Wie die Fig. 6 zeigt, kann man die Scheibe 39a ringförmig machen, indem man sie bei 237 ausschneidet und den innern Teil durch nichtlcitendes Material ersetzt oder auch durch Metall, wenn man dieses gegen den äussern Teil isoliert. Die von dem Spannungspol 45 induzierten Wirbelströme zeigen den Verlauf 227a und die unter den Strompolen 49, 51 durchtretenden Wirbelstromanteile verlaufen praktisch tangential, mit der Folge, dass die durch das Zusammenwirken dieser Ströme mit den Flüssen der Pole 49, 51 entstehenden Kräfte 229a, 231 a jetzt durch den Mittelpunkt M der Scheibe gehen, also kein störendes Drehmoment hervorrufen.
Sollten sie nicht genau durch den Mittelpunkt gehen, dann können die jetzt allerdings sehr kleinen störenden Drehmomente wieder durch Kompensationswicklungen 233, Fig. 5, ausgeglichen werden; die Windungszahl der Spulen 233 beträgt dann etwa nur 1 foo der der Spannungsspulen 77.