Drehstrom-Vierleiter-Induktionszähler
Die Erfindung bezieht sich auf Drehstrom-Vierleiter-Induktionszähler. Es sind Zähler dieser Art bekannt, die drei Triebsysteme aufweisen, welche auf eine gemeinsame Triebscheibe wirken und in bezug auf die Triebscheibenachse unter drei gleichen Winkeln angeordnet sind. Die Triebscheibe besteht hierbei aus dünnen, mit radialen Schlitzen versehenen und elektrisch voneinander isolierten, geschichteten Aluminiumblättern, die von Blatt zu Blatt um gleiche Winkel gegeneinander versetzt und zusammengeklebt sind. Ferner ist es bekannt, bei solchen Zählern Drehfeldfehler-Kompensationsmittel anzuwenden, sei es stromseitig oder spannungsseitig oder strom- und spannungsseitig.
Die Erfindung betrifft nun einen Zähler der erwähnten Art, bei dem aber anstelle einer aus mehreren Schichten besteheelen geschlitzten Triebscheibe eine massive Triebscheibe Verwendung findet, welche aus einem inneren Ringscheibenteil und einem dagegen isolierten, äusseren Ringscheibenteil besteht.
Demgemäss besteht die Erfindung im wesentlichen in der neuartigen Kombination einer massiven Triebscheibe mit drei bezüglich der Triebsscheibenachse unter drei gleichen Winkeln angeordneten Trieb Systemen und Drehfeldfehler-Kompenísationsmitteln.
Triebscheiben, bestehend aus einem inneren und einem äusseren Ringscheibenteil, die gegeneinander isoliert sind, sind an sich zwar bereits bekannt. Die Verwendung solcher Triebscheiben bei Zählern der eingangs genannten Art mit drei auf eine gemeinsame Triebscheibe wirkenden Triebsystemen und Kompensationsmitteln ergibt neue, mit verschiedenen Vorteilen verbundene Aspekte im Bau derartiger Zähler.
Die Vorteile der Verwendung einer massiven Triebscheibe sind bei praktisch gleich guten Messeigenschaften wie bei der Verwendung einer geschichteten und geschlitzten Triebscheibe die folgenden: a) Die verwendete Triebscheibe lässt sich viel ein facher und wirtschaftlicher herstellen als die geschichtete Schlitzscheibe, so dass der Zähler in der Herstellung billiger wird. b) Der Zähler hat eine kleinere Anlaufleistung, d. h. es sind keine elektrischen Unsymmetrien in Funk tion des Scheibenumfanges vorhanden. c) Mit der Grösse des Triebscheibendurchmessers kann man die elektrische Kopplung zwischen den drei Triebsystemen einstellen, so dass an die
Kopplung zu stellende Bedingungen erfüllt wer den können.
d) Die Stroboteilung kann ohne Schwierigkeiten am
Rand der massiven Triebscheibe aufgedruckt oder gespritzt werden, im Gegensatz zu einer ge blätterten und geschlitzten Scheibe, bei welcher hierzu das oberste Blatt isolierend über den
Scheibenrand herunter- oder das unterste Blatt heraufgezogen werden müsste. e) Der massiven Riiigscheibe kann eine hohe Fe- stigkeit der Verbindung dler beiden Scheibenteile gegeben werden, so dass ein nachträgliches Rich ten der fertigen Ringscheibe zwecks Beseitigung von Seitenschlag ohne Beeinträchtigung der Ver bindung möglich ist.
In der beiliegenden Zeichnung sind rein beispielsweise Ausführungsformen des Zählers veranschaulicht.
Es zeigen:
Fig. 1 die Anordnung der Trieb systeme und einer stromseitigen Drehfeldkompensation bei einem Drehstrom-Vierleiter-Zähler, in teilweise schematischer Darstellung im Aufriss,
Fig. 2 den Grundriss, teilweise aufgeschnitten,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1,
Fig. 4 eine Ansicht in der Pfeilrichtung B in Fig. 3,
Fig. 5 die Anordnung der Triebsysteme und einer sp annungsseitigen Drehfeldkompensation bei einem Drehstrom-Vierleiter-Zähler, in teilweiser schematischer Darstellung im Aufriss,
Fig. 6 den zugehörigen Grundriss,
Fig. 7 eine Ansicht in Richtung Pfeil C in Fig. 6,
Fig. 8 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eine schematische Darstellung eines Drehstrom-Vierleiter-Induktionszählers mit den Triebsystemen und einer spannungsseitigen Drehfeldkompens ation, im Aufriss,
Fig.
9 einen Teil des schematisch dargestellten Drehstrom-Vierleiter-Induktionszählers nach Fig. 8 in perspektivischer Ansicht,
Fig. 10 eine massive Triebscheibe mit einem inneren und einem äusseren Ringscheibenteil, die gegeneinander isoliert sind, im Querschnitt,
Fig. 11 die Systemscheibe der Fig. 10 in einer verkleinerten Draufsicht,
Fig. 12 einen vergrösserten Ausschnitt aus der Systemscheibe der Fig. 10,
Fig. 13 den inneren Scheibenteil der Systemscheibe nach Fig. 10 in einer verkleinerten Draufsicht,
Fig. 14 den inneren Scheibenteil der Fig. 13 in einer teilweisen Seitenansicht,
Fig. 15 den äusseren Scheibenteil der Systemscheibe nach Fig. 10 in einer verkleinerten Draufsicht,
Fig. 16 den äusseren Scheibenteil nach Fig. 15 in einem teilweisen Querschnitt nach der Linie D-E der Fig. 15,
Fig. 17 eine Variante der Triebscheibe nach Fig.
10 in einem ausschnittweisen Querschnitt, und
Fig. 18 einen radialen Formschluss der Verbindung der beiden Scheibenteile nach der Fig. 10, bzw. 17.
Bei der dargestellten Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 sind die drei Triebsysteme mit I, II, III bezeichnet und unter drei gleichen Winkeln, d. h. 120 , bezüglich der Ankerachse 11 zueinander gesetzt. Alle drei Triebsysteme sind genau gleich ausgebildet und bestehen je aus einem Spannungstriebeisen, welches oberhalb der Triebscheibe 12 und je einem Stromtriebeisen, welches unterhalb der Triebscheibe 12 dem Spannungstriebeisen gegenüberliegend angeordnet ist. Der Tragrahmen und die Befestigung der Triebeisen an diesem Tragrahmen sind in der Zeichnung weggelassen. Ebenso sind das Bremssystem und die Strom- und Spannungsspulen weggelassen, während die Strom- und Spannungswicklungen nur schematisch angedeutet sind.
Das Triebsystem I ist an die Phase R, das Triebsystem II an die Phase S und das Triebsystem III an die Phase T angeschlossen. Die Spannungstriebeisen bestehen je aus einem Rahmen mit zwei Schenkeln 13, 14 und einem mittleren Kern 15, dessen Pol 16 seitlich verbreitert ist und mit den Schenkeln 13, 14 je einen Luftspalt bildet. Auf dem Kern 15 ist die Spannungs spule angebracht. Die Stromeisen sind U-förmig ausgebildet, und die Pole der Schenkeln 17, 18 liegen dem Spannungspol 16 und den beiden Luftspalten gegenüber. Auf den Schenkeln 17, 18 sind die beiden Stromwicklungen aufgebracht. Stromeisen und Spannungseisen sind lamelliert.
Vom Rükken eines jeden Spannungseisens ist ein massiver Eisenarm 19 unter die Triebscheibe 12 gezogen, dessen Ende 20 etwas verjüngt ist und zwischen den Stromeisenpolen liegend den Spannungsgegenpol bildet. Auf jedem Stromeisenpol ist je ein massives Eisenplättchen 21, 22 als Polplättchen angebracht.
Die Triebeisen bedürfen keiner speziellen Dimensionierung, indem sie etwa aus Raummangel speziell schmal und hoch dimensioniert sein müssen, vielmehr bietet die Raumaufteilung unter drei gleichen Winkeln bezüglich der Ankerachse so viel freien Raum, dass serienmässig, z. B. für Einphasenzähler hergestellte Triebeisen, Anwendung finden können.
Die Triebscheibe 12, welche mittels einer Nabe 23 an der Triebscheibenachse 11 befestigt ist, ist massiv und besteht aus einem inneren, die Nabe 23 aufweisenden ringförmigen Scheibenteil und einem zu ihm konzentrischen und gegen ihn isolierten, äusseren ringförmigen Scheibenteil. Die Detailausbildung der Triebscheibe ist weiter unten näher beschrieben.
Zur Kompensation des stromseitigen Drehfeldfehlers sind an jeder Polplatte der Stromeisen je ein Polarm 25, 26 vorgesehen, die gegen die Triebscheibenachse weisen und beispielsweise in einem Kreisringsegment enden.
In Fig. 2 sind das Spannungseisen des Triebsystems III und ein Teil der Triebscheibe 12 weggeschnitten, so dass die Stromeisenpolplatten und die Polarme sichtbar sind.
Die ganze stromseitige Drehfeldkompensationseinrichtung ist in Fig. 3 und 4 dargestellt, wobei Fig. 4 eine Ansicht in Richtung B zeigt. An der linken Polplatte 21 ist ein Polarm 25 und an der rechten Polplatte 22 ist ein Polarm 26 befestigt. Die Befestigung erfolgt, indem zwischen Polplatte und Polarm ein Messingplättchen 27 gelegt ist, und die drei Teile mit einem Messingniet 28 zusammengehalten sind. Die drei Polarmpaare 25, 26 liegen in einer Ebene, und ihre seitlichen Pole 29, welche beispielsweise die Form von Kreisringsegmenten aufweisen, bilden einen Kreisring, der durch drei Luft spalte 30 unterbrochen ist. An n den Polplatten 22 sind die Polarme 25, 26 mit seitlichen Lappen angeordnet, wobei die Polarme 26 nach unten abgekröpft sind und miteinander in einer tiefer liegenden Ebene liegen.
Die seitlichen Pole 29 vom linken und rechten Polarm 25, 26 überdecken sich, und die Pole 29 der rechten Polarme 26 bilden in der unteren Etage einen Kreisring. Zur Kompensation des stromseitigen Drehfeldfehlers ist auf der Scheibenachse 11 eine Kompensationsscheibe 31 angeordnet, welche zwi sdhen den beiden Ebenen der Polarme 25 und 26 tritt.
Die über die Polarme 25, 26 und durch die Kom pensationsscheibe 31 fliessenden Teile der Strom triebflüsse der drei Messwerke I bis III erzeugen in der Kompensationsscheibe 31 ein Drehmoment, welches den durch die elektrische Kopplung der verschiedenen Stromkreise der Triebsysteme erzeugten stromseitigen Drehfeldfehler auskompensiert. Der
Durchmesser der Kompensationssc ; hei, be 31 beträgt ca. ein Drittel des Durchmessers der Triebscheibe 12 und muss etwas kleiner sein als der freie Abstand zwischen den Schenkeln zweier Stromtriebeisen. Es ist dabei aber zweckmässig, den Luftspalt zwischen den beiden Etagen der Polarme 25, 26, in welchen die Kompensationsscheibe 31 läuft, möglichst klein zu halten. Die Luftspalte 30, welche die beiden Kreisringe durchbrechen, sind ebenfalls möglichst klein zu halten.
Sie sollen jedoch grösser sein als der Durchmesser der Triebscheibenachse 11, damit die Triebscheibe eine und ausgebaut werden kann.
Die Wirkung der stromseitigen Drehfeldkompensation besteht darin, dass ein Drehfeldfehler, der bei hoher Belastung des Zählers auftritt und bei einer Überlastung bis zu einigen Prozenten betragen kann, vollständig kompensiert wird. Die Kompensationseinrichtung ist fest. Es ist nicht erforderlich, dass sie für jeden Zähler einzeln abgleichbar ist, sondern es genügt, die Dimensionen der Pole 29, des Luftspaltes zwischen oberer und unterer Etage, sowie Dicke und Fläche des Messingplättche, ns 27 einmal festzulegen, um dann die Anordnung in alle Zähler der gleichen Gattung fest einbauen zu können.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5, 6 und 7 ist der Aufbau des Zählers bezüglich der Triebsysteme und der Triebscheibe der gleiche wie beim Beispiel nach den Fig. 1 bis 4. Der Unterschied besteht darin, dass beim vorliegenden Beispiel eine Kompensation des spannungsseitigen Drehfeldfehlers vorgenommen wird. Hierzu ist oben über den Spannungseisen ein sternförmiges, dreiarmiges Kompensationsblech aus ferromagnetischem Material vorgesehen, welches die Spannungsstreuflüsse am Rücken der Spannungs trieb eisen symmetrisch miteinander verkettet. Dieses Kompensationsblech besitzt einen kreisringförmigen Mittelteil 25a, durch dessen Loch das Oberlager der Triebscheibenachse 11 z3gäng- lich ist, und drei Arme 26a, welche je drei gleiche Winkel, also 1200, zueinander einschliessen.
Jeder Arm 26a weist einen seitlichen, in eine Spitze auslaufenden Pol 27a auf, und das Kompensationsblech ist aussen durch eine Kreislinie 28a begrenzt, deren Radius kleiner ist als der Abstand der Spannungstriebeisen von der Mitte der Scheibenachse 11. Zur Kopplung des Kompensationsbleches mit den Spannungstriebeisen stehen die Gegenpoleisen 19 mit einem Lappen 29a über die Spannungstriebeisen hinaus etwas vor und bilden dadurch je eine Kopplungsfläche. Das Kompensationsblech kann magnetisch isoliert und mit jedem Arm zwischen einem Messingplättchen 30a und einer Messingbride 3 1a durch Haftreibung gehalten sein. Die Plättchen 30a und Briden 31a sind je mit zwei Schrauben 32a an die Gegenpoleisen 19 angeschraubt.
Das Kompensationsblech kann so eingeschwenkt werden, dass die
Pole 27a je nach Bedarf nach links oder nach rechts weisen, und die magnetische Kopplung ist durch mehr oder weniger starkes Einschwenken der Pole einstellbar. Durch dieses Kompensationsblech kann ein spannungsseitiger Drehfeldfehler, der nur bei kleiner Last störend auftritt, einstellbar kompensiert werden.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 und 9 sind die Mittel zur Kompensation des spannungsseitigen Drehfeldfehlers in der unteren Zone der Spannungseisen angeordnet. Die Anordnung und Ausbildung der Triebsysteme und der Trieb scheibe sind im übrigen gleich wie bei den erstbeschriebenen Beispielen.
Zur Kompensation des spannungsseitigen Drehfeldfehlers ist eine alle Spannungs eisen miteinander verbindende Kompensationseinrichtung 33 aus ferromagnetischem Material vorgesehen, welche an dem der Triebscheibe 12 zugekehrten Ende des magnetischen Kernes 15, also am Spannungspol 16, eines jeden Spannungseisens befestigt ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kompensa tionseinrichtung 33 mehrteilig und besteht aus je einem mit einem Ende an den Spannungspol 16 der Spannungseisen mittels einer Schraube 34 befestigten, abgewinkelten Befestigungsbügel 35 und einem asymmetrisch sternförmigen, die drei Befestigungsbügel 35 miteinander verbindenden Teil 36. Dieser ist durch magnetisch nicht leitende Schrauben 37 mit den der Triebscheibenachse 11 zugekehrten Enden der Befestigungsbügel 35 verbunden.
Die asymmetrische Sternform des verbindenden Teiles 36 ist deshalb gewählt, um die Triebscheibenachse 11 ungehindert einbauen und bei Reparaturen ohne Schwierigkeiten wieder austauschen zu können.
Um die Grösse der magnetischen Kopplung der Spannungstriebflüsse verändern zu können, kann zwischen den B--efestigungsbügeln 35 und dem diese Befestigungsbügel verbindenden Teil 36 ein magnetisch nicht leitendes Distanzierblech 38 von geeigneter Dicke, z.B. ein Messingstück, eingefügt sein. Es ist auch möglich, eine Kompensationseinrichtung zu verwenden, die nicht aus mehreren Teilen, sondern nur aus einem Teil besteht. In diesem Fall wird das magnetisch nicht leitende Distanzierblech 38 zwischen den Spannungspolen 16 und den an diesen Spannungspolen befestigten Kompensationsblechteilen vorgesehen und mittels Schrauben 34 aus magnetisch nicht leitendem Material mit den Spannungspolen 16 verbunden.
Was nun die besondere Ausbildung der bei den drei beschriebenen Beispielen von Drehstrom-Vierleiter-Zählern verwendeten Triebscheibe betrifft, so ist zunächst zu erwähnen, dass gemäss der Ausführung nach den Fig. 10 bis 16 an einer Achse 11 eine Triebscheibe 12 befestigt ist, welche aus einem inneren kreisförmigen Scheibenteil 39 und einem äusseren ringförmigen Scheibenteil 40 besteht. Ein von den beiden Scheibenteilen 39 und 40 gebildeter ringförmiger Zwischenraum 41 mit X-förmigem Querschnitt ist durch Ausspritzen oder Auspressen mit Isoliermaterial ausgefüllt, welches zugleich die gegenseitige Verbindung der beiden Scheibenteile 39, 40 herstellt.
In der Fig. 12 ist gezeigt, wie an zwei einander zugekehrten Seiten 42, 43 der beiden Scheibenteile 39, 40 der X-förmige Querschnitt des ringförmigen Zwischenraumes 41 durch kreisförmige und konzentrisch zur Achse 11 verlaufende Vorsprünge 44, 45, welche im mittleren Bereich der Dicke der Scheibenteile 39, 40 vorgesehen sind, gebildet ist. Die Formgebung der beiden Scheibenteile 39 und 40, d. h. die Ausbildung der ringförmigen Vorsprünge 44 und 45, ist aus der Fig. 14 bzw. der Fig. 16 deutlicher zu ersehen.
In der Fig. 17 ist eine Triebscheibe 12 mit zwei Scheibenteilen 46, 47 gezeigt, welche ähnlich ausge bildet ist wie die Triebscheibe 12 der Fig. 10 ; jedoch hat hier der von Vorsprüngen 48, 49 gebildete Querschnitt des ringförmigen Zwischenraumes 50 einen H-förmigen Querschnitt.
In Fig. 18 sieht man in einer Draufsicht lediglich zwei konzentrisch ineinander gelegte Scheibenteile 51, 52, welche eine Triebscheibe mit ringförmigem Zwischenraum 53 bilden. Die Isoliermasse ist hier also noch nicht in den Zwischenraum 53 eingespritzt.
Nasen 54 ragen vom inneren Scheibenteil 51 radial nach aussen ; Nasen 55 vom äusseren Scheibenteil 52 radial nach innen. Die radialen Höhen der Nasen 54, 55 sind so bemessen, dass ihre Summe kleiner ist als der radiale Abstand 56 der beiden Vorsprünge 57, 58 voneinander, welch letztere im übrigen in der in Fig. 12 oder Fig. 17 gezeigten Weise ausgebildet sein können. Infolge dieser Bemessung der Nasen 54, 55 lässt sich der innere Scheibenteil 51 in jeder beliebigen Drehwinkellage in den äusseren Scheibenteil 52 einlegen. Trotzdem ist hier immer durch die Nasen 54, 55 ein guter radialer Formschluss der Verbindung der beiden Scheibenteile 51, 52 gewährleistet, so dass insbesondere dann, wenn die radialen Nasen 54, 55 in Form einer Rändelung vorgesehen sind, nach der Herstellung der Verbindung eine Verdrehung eines Scheibenteiles gegenüber dem anderen ausgeschlossen ist.
Die beschriebene massive Triebscheibe und deren Ausbildung, eine in beiden axialen Richtungen formschlüssige und dadurch überaus sichere Verbindung der beiden Scheibenteile zu schaffen, lässt sich durch mannigfache Ausführungsarten verwirklichen. Immer wird hierbei, wenn Vorsprünge im mittleren Bereich der Dicke der Scheibenteile vorgesehen werden, ein guter axialer Formschluss in beiden Richtungen erzielt. Dabei kann der Querschnitt des ringförmigen Zwischenraumes zwischen den beiden Scheibenteilen verschiedenartige, von den gezeigten Ausführungsbeispielen abweichende Formen haben. Immer lässt sich überdies eine zusätzliche Verdrehungssicherung durch radialen Formschluss mit Hilfe von radialen Nasen gemäss der Fig. 18 erzielen.
Die beiden Scheibenteile erhalten ihre Randprofilierung durch Anpressen, welches sich als gesonderter Arbeitsgang an das Ausstanzen der Scheibenteile anschliesst.
Die Verbindung der beiden Scheibenteile wird zweckmässigerweise auf einer Spritzgussmaschine hergestellt. Hierbei werden die beiden Scheibenteile zueinander konzentrisch in die Matrize der Maschine eingelegt, wobei der innere kreisförmige Scheibenteil an seiner Bohrung für die Systemscheibenachse mittels eines zentralen Aufnahmezapfens und der äussere ringförmige Scheibenteil an seinem äusseren Umfang mittels eines entsprechend kreisförmig ausgebildeten Absatzes in der Auflagefläche der Matrize zentriert werden. Das Einspritzen erfolgt durch die Patrize hindurch, wobei mehrere, gleichmässig auf dem Umfang verteilte und : durch radiale Zuführungskanäle mit einer zentralen H Haupteinspritzöffnunb verbun- dene Einspritzöffnungen eine rasche und gleichmässige Ausfüllung des ringförmigen Zwischenraumes mit Isoliermaterial gewährleisten.