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Elektrisches IVIeßinstrument, insbesondere Zähler. Außer Wirkverbrauchs-
und Blindverbrauchszählern bzw. Meßinstrunienten, die bei einer Phasenverschiebung
von go° oder o° zwischen Strom und Spannung stillstehen, werden für bestimmte Tarife
auch solche Zähler benötigt, welche bei einem anderen Phasenverschiebungswinkel
stillstehen und welche somit die Summe oder Differenz von Wirkverbrauch und Blindverbrauch
oder von Teilen dieser Größen messen.
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Für alle diese Fälle mußte man bisher besondere Zähler bauen, was
für eine wirksame Durchführung der Massenfabrikation nachteilig ist. Durch die Erfindung
soll nun ein Zähler geschaffen werden, durch welchen es möglich ist, ohne Änderung
cler Spulen oder Triebsysteme lediglich durch Umklemmen der Leitungen und gegebenenfalls
noch durch Änderung eines Vorschaltwiderstandes die Wirkung des Zählers so abzuändern,
daß er bei jedem gewünschten Phasenverschiebungswinkel stillsteht.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß auf dem Spannungskern
mehrere Spulen angeordnet sind, die so aufeinander einwirken, daß durch Änderung
der an die Spulen anzulegenden Spannungen der resultierende Spannungsfluß bei induktionsfreier
Last jede gewünschte Richtung zum Stromfluß besitzen kann. Hierbei ist es gleichgültig,
ob die Wicklungen der verschiedenen Spulen voneinander getrennt sind oder ob eine
einzige Wicklung mit Anzapfungen angeordnet ist.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele mit zwei Spulen pro Triebsystem
dargestellt. Wenn es auch ohne weiteres möglich ist, mehr als zwei Spulen zu verwenden,
so dürfte dies wohl kaum jemals nötig sein.
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Bei sämtlichen Abbildungen ist angenommen, daß zwei Stromspulen, und
zwar in den Phasen i und 3, vorhanden sind. Ferner sind in der Abb. i und in den
Abb. d. und folgenden nur diejenigen Spannungsspulen gezeichnet, die mit der in
Phase i liegenden Stromspule zusammenarbeiten. Die mit der anderen Stromspule zusammenarbeitenden
Spannungsspulen können dann in einfacher Weise unter Zugrundelegung der Aronschaltung
angeordnet werden.
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Bei der Einrichtung nach Abb: i sind zwei getrennte Spannungsspulen
vorgesehen; die eine Spule I ist in bekannter Weise zwischen den Phasen i und 2,
die andere Spule II zwischen den Phasen i und 3 angeschlossen. In Abb. 2 ist das
Vektordiagramm dieses Zählers dargestellt. i, 2 und 3 sind die Spannungen der einzelnen
Phasen gegen Erde. Die in den Spulen wirksamen verketteten Spannungen zwischen den
Phasen sind mit E,2 und El; bezeichnet. Die zugehörigen Felder liegen um etwa go°
zurück in Richtung der Vektoren E,z und # E,3. Im Spannungseisen überlagern sich
diese beiden Felder, so daß das resultierende Feld @ E,.",_ zwischen den beiden
es erzeugenden Feldern liegt. überwiegt das Feld # E,_, so wird der Vektor des resultierenden
Feldes näher an diesem Vektor liegen; überwiegt das andere Feld, so wird das resultierende
Feld näher an letzterem liegen. Die genaue Richtung des resultierenden Feldes läßt
sich nicht einfach durch geometrische Addition der Einzelflüsse in einem Diagramm
ermitteln, da sich die Flüsse selbst wieder gegenseitig beeinflussen und so die
Verhältnisse komplizieren. Die zweite Wicklung kann statt an die Spannung E,3 auch
an irgendeine andereDrehstroinspannung, beispielsweiseE_3, gelegt «-erden, so daß
dadurch ein resultierendes Feld von ganz anderer Richtung erreicht wird. Wird der
einen oder anderen Wicklung oder auch beiden noch Obmscher Widerstand vorgeschaltet,
so kann durch Anlegen je zweier Spannungen des Drehstromnetzes an die beiden Wicklungen
jede beliebige Lage des resultierenden Flusses erzielt werden. Besitzt das Drehstromnetz
außerdem einen Nulleiter, so sind die Schaltmöglichkeiten noch reichlicher; jede
beliebige Richtung des Spannungsflusses kann auf die verschiedensten Arten erreicht
«erden; man wird schließlich diejenige Schaltung wählen, die den geringsten Wattverbrauch
verursacht. .
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Statt der zwei getrennten Wicklungen, von denen bisher die Rede war,
kann man auch mit einer einzigen Wicklung auskommen. Es kann dann eine ganze normale
Spannungsspule verwendet werden, deren einer Punkt herausgeführt und an eine der
drei Leitungsphasen bzw. an den Nulleiter angelegt wird, während die Enden der Spule
an zwei andere Phasen angelegt werden. Dadurch verringert sich wohl die Zahl der
Schaltkombinationen, die möglich sind, da nur drei Enden verfügbar sind; immerhin
können mit ein und derselben Spule im Dreileiterstromnetz zwölf verschiedene Zähler
hergestellt werden; im Vierleiterstromnetz ist die Zahl noch bedeutend größer. Das
eine Feld wird durch denjenigen Teil der Spule gebildet, der zwischen dem Anzapfungspunkt
und dem einen Endpunkt der Spule
liegt, und das andere Feld durch
denjenigen Teil, der zwischen dem Anzapfungspunkt und dem anderen Ende der Spule
liegt.
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In den Abb. 3 bis 8 ist die eine Hälfte der Fälle, die in Dreileiternetzen
möglich sind, in den Abb.9 bis 14 die andere Hälfte dargestellt. Es ist ein Zähler
mit zwei messenden Systemen zugrunde gelegt. Nur bei der ersten Schaltung (Abb.3)
sind beide Spannungsspulen gezeichnet; bei den anderen kann die Schaltung der zweiten
Spule unter Zugrundelegung der Aronschaltung gefunden werden.
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.Nach Abb.3 werden in der oberen Spule die Spannungen E13 und E, überlagert,
und zwar ist angenommen, daß die Spule mit der größeren Windungszahl an der Spannung
F_13 liegt. Dieses Feld ist daher als Hauptfeld H bezeichnet. Die Spule mit der
niederen Windungszahl liegt dann an der um i2o° voreilenden Spannung E3_; das Feld
ist daher als Zusatzfeld Z bezeichnet. Die Stromspulen liegen entsprechend in den
Phasen i und 3.
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Die Schaltungen nach den Abb..I bis 8 ergeben sich hieraus durch zyklische
Vertauschung der Spannungen, derart, daß an die Enden der das Zusatzfeld erzeugenden
Spule stets eine Spannung angelegt ist, die der das Hauptfeld erzeugenden Spannung
um i2o° voreilt.
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Die Schaltungen nach den Abb.9 bis 14 ergeben sich ferner in ähnlicher
Weise dadurch, daß an die Enden der das Zusatzfeld erzeugenden Spule stets eine
Spannung angelegt ist, die der das Hauptfeld erzeugenden Spannung um i2o° nacheilt.
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Bei allen diesen Schaltungen liegen die beiden Enden der Spulen an
zwei Phasen, während der an der Wicklung herausgeführte Punkt jeweils am dritten
Leiter liegt.
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Auch bei diesen Anordnungen ist es aus den gleichen Gründen, wie dies
oben für Abb. i dargelegt ist, nicht möglich, die Richtung des resultierenden Feldes
theoretisch durch Rechnung oder auf zeichnerischem Wege zu ermitteln. Ist aber für
einen der sechs Fälle der Abb.3 bis 8 und für einen der sechs Fälle der Abb. 9 bis
14 die Phasenverschiebung durch Versuch bekannt, so können die fünf anderen durch
einfache Überlegung gefunden werden.
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Ergibt sich beispielsweise durch Messung bei der Einrichtung nach
Abb. 3 eine Phasenverschiebung des resultierenden Feldes gegenüber der Spannung
an den Enden der Spule von io5° (solche sowie auch größere und kleinere Winkel sind
leicht zu erreichen durch entsprechende Abgleichung der Windungszahl beider Wicklungen
evtl. auch durch Vorschalten von Ohmschen Widerständen), so zeigt der Zähler nach
Abb. 3
Der Zähler nach Abb. d. steht dann bei 15' voreilendem Strom, er läuft bei nacheilendem
Strom rückwärts; der Zähler nach Abb.5 steht bei 45' nacheilendem Strom, er läuft
bei cos T - i rückwärts und zeigt den Wert (sin f-cosq,) an; der Zähler nach Abb.6
steht bei i5° voreilendem Strom, der nach Abb. i steht bei 15° voreilendem Strom,
er läuft bei nacheilendem Strom vorwärts; der Zähler nach Abb. 8 steht bei 45' nacheilendem
Strom, er läuft bei cos qg- i vorwärts und zeigt (cos T, - sin T,) an.
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Der Zähler nach Abb. 5 kann ohne weiteres durch Verändern der Vorschaltwiderstände
in einen Zähler verwandelt werden, der etwa bei 36° 50 Minuten nacheilendem Strom
(cos - o,8 ind.) oder bei 30° nacheilendem Strom stillsteht und bei stärker nacheilendem
Strom vorwärts läuft. Am besten werden in beiden Feldern Vorschaltwiderstände vorgesehen:
soll der Spannungsvektor nach der einen Seite verschoben werden, so wird der eine
Vorschaltwiderstand durch Abwickeln von Widerstandsdraht vergrößert; soll der Spannungsvektor
nach der anderen Seite verschoben werden, so wird der andere Widerstand vergrößert.