DE1809597U - Induktionszaehler mit stromeisen aus weichmagnetischem, insbesondere gesintertem stoff hoher anfangspermeabilitaet. - Google Patents

Description

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. AKTIENGESELLSCHAFT AlAZ.: S 25 1 3 5/21 β

Induktionszähler mit Stromeisen aus weicliinagnetisciiem, insbesondere gesintertem Stoff hoher jäiifangspermeabilität. ___

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Die inzeige ein- oder mehrphasiger Induktionszähler ist nicht fehlerfrei. Dies ist hauptsächlich im Bereich kleiner Belastungen der Fall. Doch auch bei höheren Belastungen treten Fehler auf; dies gilt bei Zählern, die über ihre llennlast hinaus belastbar sind, hauptsächlich für den Überlastbereich.

Es gibt Bestimmungen, in denen die höchstzulässigen Fehlergrenzen festgelegt sind. Die Zählerhersteller sind aber bestrebt, die Fehlanzeige ihrer Zähler weit unterhalb dieser G-renzen zu halten, nach Möglichkeit sogar ganz zu vermeiden. Das Ziel der Zählerhersteller, gleichzeitig aber auch der Wunsch der Zählerbenutzer, ist also, eine Fehlermeßkurve des Zählers zu erhalten, die über den gesamten Meßbereich des Zählers als eine möglichst gestreckte, im G-renzfalle gerade Linie entlang der ITull-Linie verläuft.

Die !Teuerung geht von der Erkenntnis aus, daß ein ausschlaggebendes Hindernis auf dem Wege zu diesem Ziel die verhältnismäßig sehr kleine .Anfangspermeabilität des Spulenkernes bzw. des luagneteisens der Zähler-Triebsysteme, insbesondere des Stromeisens, bildet, indem das Verhältnis der Anfangspermeabilität eines aus Dynamoblech aufgeschichteten Magneteisens zur Maximalpermeabilität

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etwa 1:5 bis über 1:10 beträgt. Bei den bisher bekannten Magneteisen aus Eisenpulverkernen, gesintertem, keramischem Magnetbaustoff oder aus Mu-Metall liegt dieses Verhältnis in der gleichen Größenordnung.

lach der !Teuerung ist bei einem ein- oder mehrphasigen Induktionszähler aus v/eichmagnetischem keramischem, insbesondere gesintertem Werkstoff hoher Anfangspermeabilität das Stromeisen vom Spannungseisen magnetisch getrennt angeordnet, und es besteht aus einem Ferrit von geringer Permeabilitätsänderung bei Feldstärkeänderungen.· Ferrite sind Verbindungen von Eisenoxyden mit anderen Metaloxyden wie MnO, ZnO, MgO, HiO, und zeichnen sich durch eine besonders hohe Anfangspermeabilität aus. Ihre iüiwendung ist hauptsächlich in der Schwachstromtechnik bekannt. Für die Zählertechnik jedoch

bieten die Ferrite, neuerungsgemäß als Spulenkerne in Induktions-

• zählern verwendet, besonders große und überraschende Vorteile, wie im folgenden näher erläutert wird:

In der Figur 1 der Zeichnung ist die Permeabilität eines ManganZink-Ferrit es mit hoher Anfangspermeabilität und verhältnismäßig hoher Magnetisierung im Vergleich zu einem normalen Dynamoblech in Abhängigkeit von der Feldstärke maßstäblich dargestellt; die Schaulinie F zeigt die Permeabilität des Ferrites, die Schaulinie D die des Dynamobleehes. Der Permeabilitätsanstieg je mOe beträgt in dem für Zähler in Betracht kommenden, in der Figur 1 durch gestrichelte Linien angedeuteten Bereich bis etwa 800 mOe, bezogen _> auf den niedersten Wert bei 20 mOe, bei Dynamoblech etwa 16$, bei Ferrit etwa 0,7$. Oder anders ausgedrückt: Die Permeabilität steigt

in diesem ganzen Feldstärkenbereich bei Dynamoblech auf das 12,3-fache, bei Ferriten nur auf das 1,5-fache.

Die durch die Permeabilitätsunterschiede im Zähler auftretenden Fehler zwischen den beiden in der Figur 1 gestrichelt eingezeichneten Belastungswerten (1) und (2) errechnen sich hierbei (und bei der Annahme einer Kraftlinienlänge von 100mm im Eisen und 8mm in Luft) zu 2$ bei Dynamoblech und zu 0,4$ bei Ferrit.

Dieser geringe Fehleranstieg von 0,4$ in dem großen Bereich von

2,5 100$ des Zählernennstromes wird noch durch die wachsende

Stromdämpfung und durch die Einstellung bei Kleinlast verringert, so daß man im wichtigsten Bereich des Zählers zwischen etwa 4·....125$ J ißit einem Fehler unter Jl· 0,2$ rechnen kann. Bei 1$ des Mennstromes überschreitet der Fehler nicht etwa + 1$. Man bekommt so eine gestreckte Lastkurve bis zu sehr kleinen Belastungen '♦ herunter, wie sie die Figur 2 zeigt.

Auch die Fehlerkurven bei Phasenverschiebung werden verbessert, weil der hohe elektrische Widerstand in dem Ferritkern Wirbelströme praktisch unterbindet, die sonst Winkelfehler, abhängig von der wechselnden Permeabilität des Kernes (und damit abhängig von der Belastung), erzeugen. Das Fehlen von v/irbelstromverlusten im Kern senkt ebenfalls die Verluste (Leistungsaufnahme) im Stromkreis des Zählers.

Es ist ein weiterer großer Vorzug, daß der Ferritkern nicht, wie das bisher übliche Dynamoblech, nachträglich durch das Ausstanzen der liormalbleche, das Zusammenieten im Blechpaket, das Plombieren

des Paketes und das Anschrauben des Paketes in einem Eahmen erheblich mechanisch beansprucht und dadurch wiederummagnetisch

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verändert wird (Abfall der Permeabilität bis zu 1/3 des Ausgangswertes). Man muß allerdings auch bei dem Ferritkern dafür sorgen, daß beim Einbau des Kernes keine Druck- und Stoßbeanspruchung auf den wie ein keramischer Körper besonders gegen Zug und Biegung empfindlichen Kern auftritt. Um dies so weit wie möglich zu erreichen, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dafür gesorgt, daß zwischen dem Ferritkern und der Spule ein Luftspalt frei bleibt, daß also eine gegenseitige Berührung der beiden Seile vermieden wird. Der Luftspalt kann jedoch mit einem nachgiebigen Stoff ausgefüllt sein.

Eingehendere Untersuchungen über die Stabilität der Ferritkerne nach der ^feuerung ergaben folgendes: Bs tritt während der ersten Monate nach der Herstellung eine Permeabilitätsänderung von höchst ens yfo auf. Dann bleiben die Kerne stabil. Dieser geringe Per- -♦ meabilitätsabfall ist im Zähler durch die Scherung des Luftspaltes praktisch nicht wahrnehmbar.

Mit Ferritkernen kann also eine wesentliche Erhöhung der Zählergenauigkeit erreicht werden, die den größeren Aufwand, zumindest bei Präzisionszählern, durchaus rechtfertigt.

Bei modernen Induktionszählern pflegt man die Fehlerkurve dadurch zu verbessern, daß man das Stromeisen des !Triebsystem^ durch einen Teil des Spannungsflusses vormagnetisiert, um so den Bereich niedriger Infangspermeabilität des Stromeisens für den Zählerbetrieb auszuschließen. Diese Vormagnetisierung verlangt eine magnetische Verbindung zwischen Strom- und Spannungseisen. Man muß also beispielsweise beide Eisen durch magnetisch leitfähige Bleche, Bügel

od.dgl. miteinander verbinden oder aus Zusammenhängenden Blechschnitten herstellen. Bei einem Zähler nach der !feuerung jedoch, also "bei der Herstellung des Spulenkernes mindestens' des Strom-TriebBystems aus einem vorzugsweise weichmagnetischem Ferrit, ist auch eine Vormagnetisierung des Stromeisens durch Spannungsfluß nicht mehr unbedingt notwendig.

Gemäß einer Weiterbildung der Neuerung wird daher ein Induktionszähler, bei dem mindestens der Spulenkern des Strom-Sriebsystems aus Ferrit besteht, derart ausgebildet, daß der Stromkern von dem Spannungskern magnetisch getrennt ist und die Kerne mit unmagnetischem Stoff, vorzugsweise durch Gießharzeinbettung, gehaltert sind. Unter Gießharz sind die bekannten, ohne Ausscheidung von Stoffen härtenden Epoxyharze od.dgl. zu verstehen. Me Gießharzeinbettung kann den Stromspulenkern größtenteils freilassen, damit er von den unvermeidlichen Schrumpfungen des erhärtenden Gießharzes verschont bleibt. Stattdessen kann man den Spulenkern auch unter Zwischenschaltung von nachgiebigem Stoff, wie Schaumstoff, in das Gießharz einbetten, oder man kann ihn nachträglich an dem die Einbettungsmasse bildenden Gießharzkörper, beispielsweise durch KeI-bung, befestigen. Dagegen kann die Strom-Spule in das Gießharz eingebettet werden. Der Gießharzkörper, der das iDriebsystern einbettet, kann zugleich auch andere Zählerteile, insbesondere aktive Zählerteile, wie Bremsmagnete, Lager, Zählwerk tragen; u.U. können diese 'feile gleichzeitig mit eingebettet werden. Ferner kann der Gießharzkörper auch gleich den Gehäusesockel bilden.

Ausführungsbeispiele des Heuerungsgegenstandes sind in den Figuren 3 bis 5 dargestellt. Es zeigen im Schnitt:

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Figur 3 ein '.Traggestell aas Gießharz für Induktionszähler, in der das Triebsystem eingebettet ist;

Figur 4 einen ähnlichen Gießharzkörper, der gleichzeitig den Gehäusesockel des Zählers bildet;
Figur 5 eine Einzelheit der Figur 3.

Der Stromkern 1 mit der Stromspule 2 sitzt in einem Gießharzkörper 3, der auch den Spannungskern 4 mit der Spannungsspule 5 einbettet. In dem gleichen Körper sitzen das Unterlager 6, das Oberlager 7, die Befestigungsmittel 8 für das Zählwerk sowie der Bremsmagnet 9· Die Kerne 1 und 4 sind magnetisch voneinander völlig getrennt.

In der Figur 4 sind entsprechende Seile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in der Figur 3. Der Spannungsmagnet 4 hat hier noch einen die (nicht gezeichnete) Zählerscheibe umgreifenden Rückschlußbügel 10. Der Gießharzkörper 3 bildet hier gleich ^ den Gehäusesockel mit dem Klemmstück 11 und den Aufhängeösen 12. Während die Stromspule 2 in den Gießharzkörper 3 eingebettet ist, liegt der Eisenkern 1 des Stromeisens großenteils frei, um ihn von Schrumpfspannungen zu entlasten. Er ist durch einen Luftspalt 120 von der Spule 2 getrennt. Der Spalt kann durch nachgiebigen Stoff ausgefüllt sein.

In der Figur 5 besteht der Spannungsmagnet 4 aus einem ^ff-förmigen Mittelstück 40 und einem Rahmen 41♦ Beide Seile stoßen an der Fuge 42 aneinander und sind an den Spalten 43 voneinander in Abstand ^ gehalten, am besten dadurch, daß man die Spalte 43 bei der Einbettung des Iriebsystems mit Gießharz füllt.

Claims (7)

P./UB7 724*5(17. Sohutzaneprüchei

1. Induktionszähler mit einem Stromeisen aus wäehmagnetiBehem keramischem» insbesondere gesintertem Werkstoff hoher Anfangspermeabilität, dadurch gekennzeichnet_t daß das Stromeisen rom Spannungseisen magnetisch getrennt angeordnet ist und aus einen ferrit ron geringer Permeabilitätsänderung bei Feldstärkeaänderungen besteht.

2« Induktionszähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß der StroBLfeern aus eine» Ferrit von hoher ^nfangs-Permeabilität besteht.

3* Induktionszähler nach Anspruch t und 2, dadurch gekennzeichnet» daß äm^ Stromkern (1) und seine Spule (5) ohne gegenseitige Berührung gehalt*rt sind·

4· Induktionszähler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daS die beiden Kerne (1, 4} durch Einbettung in Gießharz zusammen gehaltert sind·

5» Induktionszähler nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß bei Einbettung des Stromkernes in unmagnetische» Werkstoff di« Einbettung (3, Pig. %) den Stromkern (1) großenteils freiläßt.

6. Induktionszähler nach Anspruch 4 und 5» dadurch gekennzeichnet, daS die Stromspule (2, Pig. 2) in Gießharz eingebettet und Ton ihre» Kern (1) durch einen gegebenenfalls mit nachgiebigem Bau-

etoff ausgefüllten Spalt getrennt iat.

7» Induktionszähler nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daS der da» triebsystem (1, 2, A, 5* fig« 2} einhüllende Gießharzkörper (3) di# aaderea 2äblerteil« (Breaaffiagnet 9» Zäiilwerlc, Leger 6) trägt oder eingebettet oder auch gleioitseitig des Sehäueesockel de» Sählere bildet.