-
Vorrichtung zur Kompensation des Fremdfeldeinflusses bei einem Induktionszähler
Nach den Vorschriften VDE 0418 für Elektrizitätszähler darf ein Fremdfeld von 1,25
Örstedt in Induktionszählern bei 20 0/o des Nennstromes nicht mehr als 10/o Zusatzfehler
verursachen. Das Fremdfeld ist dabei in Phase mit dein Strom (cos =1) in Richtung
der Zählergrundplatte, senkrecht zur Zählergrundplatte und in vertikaler Richtung
anzunehmen. Der Fremdfeldeinfluß äußert sich in einem Spannungsleertrieb und wird
im wesentlichen in dem Spannungseisen verursacht.
-
Die Ursache des störenden Fremdfeldeinflusses beruht darauf, daß
ein Fremdfeld, das auf das Spannungseisen in dessen Hauptausdehnungsebene parallel
zur Ankerscheibe zukommt, für seinen Kraftlinienweg im Eisen ungleiche Wege vorfindet,
die durch den unsymmetrischen Aufbau des Spannungseisens in der Fremdfeldrichtung
gegeben sind.: An Hand der Zeichnung sei dies näher erläutert.
-
Das M-förmige Spannungseisen 1 eines Induktionszählers besteht in
üblicher Weise aus einem vierseitigen Rahmen mit einem Mittelschenkel und mit zwei
Luftspalten in der unteren Seite des Rahmens. Die Erregerwicklung 2 umschließt den
Mittelschenkel und erzeugt in dem Spannungseisen einen Magnetfluß in Richtung der
dick eingezeichneten Pfeile. Ferner sind in der Zeichnung die Zählerscheibe 3, das
Stromeisen 4 und ein Rückschlußbügel 5 zu sehen.
-
Es sei nun angenommen, daß das Spannungseisen einem Fremdfeld in
Richtung der Pfeile 6 ausgesetzt ist, also in der Hauptausdehnungsebene des Spannungseisens,
parallel zur Ankerscheibe. Infolge der Luftspalte und des hiermit größeren Widerstandes
in der unteren Rahmenseite nimmt das Fremdfeld seinen Weg hauptsächlich durch die
obere Seite, also den Querschenkel des Rahmens, wie es durch die im Rahmen dünn
eingezeichneten Pfeile angedeutet ist.
-
Der von der Erregerwicklung 2 erzeugte Fluß im Mittelschenkel teilt
sich im Querschenkel, wie die dicken Pfeile zeigen, nach links und rechts; die beiden
Teilflüsse in den beiden Hälften des Querschenkels sind also einander entgegengesetzt
gerichtet. Der vom Fremdfeld .herrührende Fluß dagegen (dünne Pfeile) ist in beiden
Hälften des Querschenkels gleichgerichtet. Durch die Uberlagerung des Fremdflusses
mit dem Erregerfluß wird der Spannungsfluß in der linken Hälfte des Querschenkels
schwächer, in der rechten Hälfte stärker. Diese Unsymmetrie des Spannungsflusses
erzeugt an den Polen des Spannungseisens, also bei der Scheibe3, entsprechende Flußverlagerungen,
die den Spannungsleertrieb verursachen. Dieser Einfluß kann bei großen Luftspalten
im Spannungsnebenschluß, also bei starker Unsymmetrie, unter Umständen sehr groß
sein.
-
Statt infolge von Luftspalten kann auch aus anderen
Gründen ein unsymmetrischer
Aufbau des Spannungseisens vorliegen, der ähnliche Flußverlagerungen verursachen
und zu einem Spannungsleertrieb führen kann. Alle diese Einflüsse eines unsymmetrischen
Aufbaues des Spannungseisens ganz oder doch mindestens teilweise zu kompensieren,
ist die Aufgabe der Erfindung.
-
Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Vorrichtung zur Kompensation
des Fremdfeldeinflusses bei einem Induktionszähler mit M-förmigem Spannungseisen.
Diese Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an der der
Ankerscheibe abgewandten Hälfte des Spannungs eisens beiderseits dessen Symmetrieebene
je eine von zwei den Querschenkel oder die beiden Außenschenkel umschließenden Kurzschlußwicklungen
angeordnet ist, die die gleiche Windungszahl und den gleichen Wicklungssinn haben
und zu einem geschlossenen Stromkreis miteinander verbunden sind.
-
Das Anbringen einer Kurzschluß wicklung an den Triebmagneten von
Induktionsmeßgeräten ist an sich bekannt. Es handelt sich dabei um eine Regeleinrichtung
zur Phasenabgleichung, und hierzu ist die Kurzschluß wicklung derart, wenigstens
einen Teil des Triebmagnetflusses umschließend, angebracht, daß im Bereich der Kurzschluß
wicklung der Flußpfad des Triebmagneten in einen Haupttriebpfad und in einen Hilfstriebpfad
mit regelbarem magnetischem Widerstand aufgeteilt ist. Das Regeln des magnetischen
Widerstandes geschieht dabei durch Verschiebung eines Parallelpfadteiles. Bei einer
besonderen Ausführungsform dieser bekannten Einrichtung sind Haupt- und Hilfstriebpfad
durch eine
gemeinsame Kurzschlußwicklung verkettet, vorzugsweise
derart, daß die Kurzschlußwicklung in Form einer Acht ausgebildet ist, deren eine
Schleife vom Haupttriebpfad und deren andere Schleife vom Hilf&-triebpfad durchsetzt
wird. Diese bekannte Einrichtung hat aber weder mit der Aufgabe der vorliegenden
Erfindung etwas zu tun noch ist sie geeignet, die Lösung der vorliegenden Erfindung,
also die Kompensation des Fremdfeldeinflusses, herbeizuführen.
-
Zur Erläuterung der Erfindung und ihrer Wirkung sind in die Zeichnung
die beiden Kurzschlußwicklungen 7 und 8 eingezeichnet. Von diesen ist die eine auf
der linken und die andere auf der rechten Hälfte des Querschenkels angebracht. Sie
haben beide gleiche Windungszahl und Wicklungsrichtung und sind zu einem geschlossenen
Stromkreis miteinander verbunden. Beim Fehlen eines Fremdfeldes sind die Wicklungen
7 und 8 ohne Störenden Einfluß, denn die Richtung des Erregerflusses ist in den
beiden Hälften der oberen Rahmenseite entgegengesetzt, so daß sich die beiden in
den Wicklungen 7 und 8 erzeugten elektromotorischen Kräfte gegenseitig aufheben.
Ist jedoch ein Fremdfeld im Spannungseisen wirksam, so haben die Wicklungen 7 und
8 für den Fremdfeldfluß die Wirkung einer echten Sekundärbelastung, weil das Fremdfeld
in beiden Hälften des Querschenkels gleiche Richtung hat. Der Fremdfeldeinfluß wird
also durch diese Sekundärbelastung gedrosselt. Hiermit nimmt aber auch sein Einfluß
durch Leertrieb ab.
-
Durch Abstimmen des Querschnittes und der Windungszahl der Kurzschluß
wicklung kann der Fremdfehler praktisch vollkommen beseitigt werden.
-
Die Kurzschlußwicklungen nach der Erfindung brauchen nicht unbedingt
die in der Zeichnung dargestellte Anordnung und Aufteilung zu haben, obgleich diese
besonders einfach und vorteilhaft ist; Bedingung ist lediglich, daß sie den Fremdfeldeinfluß
schwächen.
-
Auch die Anzahl der Kurzschlußwicklungen kann be liebig sein. Beispielsweise
können die beiden Wicklungen 7 und 8 statt auf dem Querschenkel auch auf der oberen
Hälfte der beiden Außenschenkel des Spannungseisens angebracht werden, da sie auch
hier noch den größten Teil der in das Eisen seitlich eintretenden Feldkraftlinien
erfassen und da auch hier die Richtungen von Hauptfluß und Fremdfeldfluß links von
der Symmetrieebene des Spannungseisens einander entgegengesetzt und rechts von der
Symmetrieebene 1 gleichlaufend sind.