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Biblioteka Politechniki Krakowskiej

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Constraktion und Prüfung

der

ELEKTRICITÄTSZÄHLER

von

A. Königswertlier

Ingenieur

Docent für Elektrotechnik am Technikum Stadtsulza

Mit 362 Abbildungen

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öffentlichen Arbeiten

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Hannoyer

Verlag von Gebrüder Jänecke 1903

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Alle Rechte, namentlich das Recht der Übersetzung, Vorbehalten

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Vorwort

Das vorliegende Buch ist aus einer Reihe von Vorträgen entstanden, welche ich im „Elektrotechnischen Verein“ zu Darmstadt über das behandelte Thema gehalten habe. Einer mehrfachen Aufforderung, das für jene Vorträge gesammelte Material zu veröffentlichen, kam ich um so lieber nach, als die Litteratur über Elektricitätszähler nur eine sehr beschränkte ist und eine zusammenhängende Beschreibung der Prüfverfahren und Einrichtungen von Laboratorien für Prüfämter bisher nicht existiert.

Ich mache nicht den Anspruch, etwa alle Zähler, die konstruiert sind, beschrieben zu haben, nur die verschiedenen Gruppen sollten durch eine grössere Anzahl Beispiele charakterisiert werden. Bei der Fülle der Neuheiten in der Elektrotechnik ist es heutzutage nicht leicht möglich, ja sogar unmöglich, vollständig zu sein.

Die Einteilung des Stoffes* entspricht dem Werdegang des Elektricitätszählers. Im ersten Teile sind die hauptsächlichsten Gleichungen gegeben, welche den Konstruktionen, die im zweiten Teile behandelt sind, zu Grunde liegen. Der dritte Teil schliesslich umfasst die Einrichtungen der Prüfämter und die Prüfverfahren.

Die benutzte Litteratur habe ich stets in Fussnoten angegeben, und zwar bedeuten:

E. T. Z. = Elektrotechnische Zeitschrift, Berlin.

Z. f. E. = Zeitschrift für Elektrotechnik, Wien.

Z. f. E. u. M. = Zeitschrift für Elektrotechnik und Maschinenbau, Potsdam. E. A. = Elektrotechnischer Anzeiger, Berlin.

E.    R. = Elektrotechnische Rundschau, Frankfurt a. M.

Z. f. B. — Zeitschrift für Beleuchtungswesen, Berlin

F.    d. E. = Fortschritte der Elektrotechnik, Berlin.

Ecl. él. = Eclairage électrique, Paris.

Ind. él. = Industrie électrique, Paris.

El. Paris = Electricien, Paris.

El. World = Electrical World, New-York.

El. London = Electrician, London.

Ich nehme an dieser Stelle Gelegenheit, allen denen, welche mich auf meine Bitte hin mit Material unterstützt haben, bestens zu danken.

Die Verlagsbuchhandlung hat sich bemüht, in Bezug auf Ausstattung und Preis des Buches dem technischen Publikum möglichst entgegenzukommen ; ich darf daher wohl hoffen, dass das Buch bei den Herren Fachgenossen eine freundliche Aufnahme finden wird.

Stadtsulza, im November 1902

A. Königswerther

Edisonzähler der Edison Illuminating Co. in New-York.

Bastian-Zähler. —

Horizontal-Balancier-Zähler

Einleitung

Inhalt

Seite

Erster Teil.

Gleichungen für den Effekt in Gleich-, Wechsel- und Mehr-phasenstromsystemen. — Messmethoden.......

Allgemeine Gleichungen für den Effekt in Gleich- und Wechselstrom system en.

Ampèrestunden- und Elektricitätszeitzähler. — Gleichungen für Pendelzähler. — Gleichungen für elektromagnetische und elektrodynamische Motorzähler.

AlJgemeine . Gleichungen für Wattstunden-,

Gleichungen für Induktionszähler. — Gleichungen für den Effekt in Drehstromsystemen ohne und mit Nullleiter.

Zweiter Teil.

Konstruktion der Elektricitätszähler

21

Anforderungen an Elektricitätszähler.

A. Registrierende Instrumente . . .

26

Konstruktionsprinzipien. — Ausführung der Schreibstifte. — Uni versai regist rierinst ruinent von Siemens & Halske A.-G.    —

Registrier-

Registrierinstrument von Gans & Goldschmidt, instrument von Hartmann & Braun A.-G. — Verwendung' der Registrierinstrumente.

B. Instrumente mit absatzweiser Summierung

36

Konstruktionsprinzip. — Säbelzähler von Siemens & Halske A.-G. — Präcisionselektricitätszähler von Siemens & Halske A.-G.

Surnmie-- Zähler

— Zähler von Rissler & Bauer (Tourtelzähler). • rungsvorrichtung von Hartmann & Braun A.-G. von Johnson & Murday.

C. Integrierende Zähler

1. Elektrochemische Zähler .    .    .

45

— Wagebalkenzähler von Edison.

Zähler von A. Wright. — Strasser-Zähler Wrightsche Schaltung zur Ausgleichung des Spannungsabfalls.

2. Pendelzähler..............

Zähler von Ayrton und Perry —Aronzähler für Gleich-, Wechsel- und Drehstrom.

VI

Seite

der Deutsch-Russischen Elektricitätszähler-Gesellschaft. — Registriervorrichtung von E. Bergmann, — Pendelzähler von G. Hookham. — Zähler von Boys. -— Aronsche Ausführung desselben.

3. Motorzähler.

a) Elektrodynamische und elektromagnetische Motorzähler.............

Konstruktionsgrundlagen. — Zähler von O’Keenan der Danubia A.-G. — Amperestundenzähler der Allg. Elektricitäts - Gesellschaft.

Unterschied zwischen dem Danubia- und A. E.-G.-Zähler. — Zähler von E. S. Halsay.

Zähler von H. Reason und The Mutual Electric-Trust. — Zähler von Chamberlain & Hookham Ltd. — Thomsonzähler der „Union“, E.-G. — Zähler von E -A.-G., vorm. Schuckert & Co. — Zähler der Luxschen Industriewerke. — Schaltung für Zähleranker der Union E.-G. — Vorrichtungen zur Unterstützung des Anlaufs. — Vorrichtungen zur Verhütung des Leerlaufs. — Magnetische Achslagerentlastungen. — Aufhängung des Ankers an einem Torsionsfadeu. — Zähler von Dr. Hiecke. — Reversiermotorzähler der Deutsch-Russischen Elektricitätszähler-Gesellschaft. — Zahnradkollektor von E. - A. - G., vorm. Schuckert & Co. — Zähler von Dr. Bruger der Firma Hartmann & Braun A.-G. — Elektromagnetische Zäfalwerksbedienüng von S. Evershed.

wattstundenzähler von Siemens & Halske A.-G. — Zählei von G. Hookham. —- Motorzähler für Mehrleiteran lagen. — Elektrodynamische Motorzähler für Wechsel und Drehstrom.

Schmidlin und W. A. Price.

b) Induktionszähler............

Prinzip des unsymmetrischen Feldes.-Wright-Ferranti-Zäliler.

Company. -— Bremswirkungen und Hilfsdrehmoment. — Ferraris-Amperestundenzähler von Hartmann & Braun, A.-G. — Vorrichtungen und Schaltungen zur Erzeugung von Phasenverschiebungen von Catenhusen. — Wechselstromwattstundenzähler der E. A. G. vorm. Schuckert & Co., der Allg. Elektricitäts-Gesellschaft, von Hartmann & Braun A.-G., von Siemens & Halske A.-G. — Wechselstromwattstundenzähler für kleine Belastungen der Allg. Elektricitäts-Gesellschaft u. v. Hartmann & Braun A.-G. — Zähler von R. Theiler der „Union“ E.-G. — Zähler von Juraske, Bröckelt & Rumrich. — Schaltungen für Induktionszähler in Drehstromnetzen ohne Nullleiter von Siemens & Halske A.-G., Union E.-G., C. Raab, A. Gast, Fritsch-Traut-

Bremsvorrichtungen. —

Ferranti-Zähler.

Zähler von A. Peloux.

Flügel

Zähler mit Hilfsmotor von Ch

Duncan-Zähler. Zähler der Westinghouse

90°.

Zähler von

72

110

Seite

mann, Allg. Elektricitäts-Gesellschaft. Drehstrominduktionszähler für beliebige Belastung in den drei Phasen der E.-A -G. vorm. Schuckert & Co. induktionszähler für gleichbelastete Phasen. — Anlaufsunterstützungen. —- Vorrichtungen zur Verhütung des Leerlaufs.

c) Konstruktionsdetails zu Motorzählern .

Konstruktion der Achsenlagerung. — Arretierungsvorrichtungen. — Bremsvorrichtungen.

4.    Oscillierende Zähler . ........ .

Konstruktionsprinzip. —Zähler von Hummel. — Zähler von A. Lotz u. der Allg. Elektricitäts-Gesellschaft. — Stromzuführungen. -— Zähler mit Hilfsmotor von Hummel und der Allg. Elektricitäts-Gesellschaft.

Blondlot. — Zähler der Deutscli-Bussischen Elektricitäts-Gesellschaft,

Little. — Zähler von Weston.

5.    Zeitzähler ... . .

Konstruktionsprinzip. — Zeitzähler von Aubert. — Zeitzähler von Jordan & Treier und der Allg. Elektricitäts-Gesellschaft. — Zeitzähler von Siemens & Halske A. G., Frager, Dr. F. Kuhlo, Hartmann & Braun A.-G. — Zeitzähler für mehrere Stromkreise von Villy, Baschke & Co Allg. Elektricitäts-Gesellschaft, Caudery, Dr. O. May.

6.    Besondere Konstruktionen......

Benutzung der Wärme Wirkungen des Stromes im Zähler von C. Baab. —- Zähler von T. A. Edison mit veränderlicher Übersetzung. — Zähler von F. A. Brocq. :— Blasebalgzähler von F. J. Beaumont und Harry Nunns.

D. Zähler für besondere Zwecke...........

Drehstrom-

168

179

Zähler von P. B.

Zähler von Holden & Garfield und G.

Zähler von J. Möhrle.

194

200

207

1. Zähler für Accumulatorenbetrieb.

Zweck der Accumulatorenzähler.

Konstruktionsprinzip von H. Aron und M. Kugel. — Accumulatorenzähler der Danubia A.-G.

E.-G. für Accumulatorenbetrieb. — Zähler von Cooke und Ireland. —- Zähler von P. W. Northey und The Electric Motive Power Co. torenbetrieb.

Thomsonzähler der Union

Arons Pendelzähler für Accumula-

Elektricitätszähler

und

2. Transportable

Strassenbahnzähler .    .........

Einfluss von Erschütterungen auf die Angaben der Untersuchungen von Ö. Keenan. — Gummilagerung der Union E.-G. — Strassenbahnzähler der Union E.-G. — Zähler für Strassenbahnwagen mit gemischtem Betrieb von C. Liebenow. bahnen.

Zähler.

Streckenzähler für Strassen-

Seite

3. Höcbstverbrauchsmesser und Zähler für besondere Tarife .    .

Tarifsysteme. -— Der Wrightsche Tarif. — Wrights Höchstverbrauchsmesser der Luxschen Industriewerke. — Höchstverbrauchsmesser von F. Lux jr. und der Allg. Elektricitäts-Gesellschaft. —

Verbrauchsmesser von Halsey.

— Dopj>eltarifsystem. — Doppeltarifzähler von H. Aron, E.-A.-G. vorm. Schlickert & Co., der Union E.-G. mit Schaltung durch besondere Uhren. — Doppel tarif zäh 1er von H. Aron, Union E. G. mit Schaltung durch besondere Leitung von der Centrale.

Kallmann. — Kontrollautomat von Dr. Paul Meyer A.-G.

4. Automatische Elektricitäts-Verkäufer . . 246

Automat von Lingen & Baumgart.

Long und Schattner.

Automat der Compagnie anonyme continentale pour la fabrication des compteurs. — Automat der Danübia, A.-G. -—-Automatische Einrichtung für Thomsonzähler der British Thomson-Houston Co. von P. Cox und E. Allo Wärmewirkung des Stromes beruhender Automat. — Automat von Soames & Crawley. — Verwendung der Automaten.

E. Allgemeine Konstruktionsdetails. — Messtransformatoren . 257

Zweckmässigkeit der Wahl bestimmter Stromstufen. — Konstruktionen für geringe und sehr hohe Ströme und Spannungen. — Messtransformatoren von Siemens & Halske A.-G. und Union E.-G. — Drosselspulen der Union E -G. und Allg. Elektricitäts-Gesellschaft. — Die Zählwerke. —

Die Gehäuse und Anschlussklemmen.

. 221

Thomsonzähler mit Höchst-

Zähler von W. Mathiesen.

Staffeltarifsystem von Dr.

Automat von Automat von C. O. Bastian —

Auf

Dritter Teil.

Prüfung- der Elektricitütszähler.

A.    Prüfung während der Fabrikation.........

Reihenfolge der Prüfung. — Prüfung des Ganges von Pendelzählern.

Motorzählern.

Zählwerke. — Prüfung auf Körperschluss.

B.    Aicheinrichtungen für Elektricitütszähler.....

Einleitung.

1. Energiequellen und Schaltung ....

Für Gleichstrom. — Für Wechsel- und Drehstrom.

Prüfung der Lager und Anker bei Prüfung der Spulen. — Prüfung der

270

.    .    272

2.    Messinstrumente, PegulierapjDarate,

Seite

288

Schalttafeln......

— Apparate zur Widerstände. —

Apparate zur Messung der Zeit.

Messung der elektrischen Grössen. —

Schalttafeln.

3.    Vorrichtungen zur Zählerprüfung am Ver

298

wendungsorte ............

Prüfklemmen. — Belastungswiderstände.

C.    Aich- und Prüfungsverfahren.

1.    Allgemeines. Systemprüfungen und Prü

. . 306

fungsverfahren der Prüfämter .    .

Abhängigkeit der Angaben von der Temperatur, Betriebsspannung, Periodenzahl. — Systemprüfung. — Bestimmung des Verbrauchs elektrischer Leistung im Apparat.

— Verhalten bei Überlastung, Leerlauf, Rückstrom. — Einfluss magnetischer Felder und der Aufhängung.

312

2.    Aichung von Pendelzählern .    .....

Aichung der langpendeligen Aronzähler. — Aichung der kurzpendeligen Aronzähler.

3.    Aichen von JMotorzählern und oscillieren-

317

den Zählern .............

Bestimmung der Konstanten von Motor- und oscillieren-den Zählern. — Aichen der Induktionszähler für Wechsel-und Drehstrom. — Drehfeldrichtungsanzeiger.

. .    323

4.    Aichung von Mehrleiterzählern .    .

Aichung von Dreileiter- und Fünfleiterzählern.

D.    Fehlerquellen. — Formulare für Zähleraichungen .... 326

Beabsichtigte und nicht beabsichtigte Änderungen der Konstanten. — Beseitigung der Fehlerquellen. — Formulare für Zählerkontrolleure und Elektricitätswerke.

Namen- und Sachregister

11

A.

Accumulatorenzähler 207* Achsenlagerung 168. Achslagerentlastung, magnetische 95,

171.

Aicheinrichtungen 272.

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft 78, 137, 140, 154, 169, 172, 180, 185, 195, 199, 221, 227, 258, 262, 290, 300, 301.

Allo, E. 253.

Amperestundenzähler 3. 8, 63, 78. Anforderungen an Zähler 23. Anschlussklemmen 268.

Arno, Ricardo 164.

Aron, Dr. H. 13, 55, 207, 215, 233. 241, 270.

Arretierungs Vorrichtungen 171. Astatische Zähler 258.

Aubert 195.

Automaten 245.

Ayrton & Perry 55.

II.

Bastian, Charles Orme 49, 250. Bauch, Richard 14, 111, 146. Bauer, s. Rissler.

Beaumont, F. J. 204. Behn-Eschenburg, Dr. 17. Belastungswiderstände 291. Bergmann, E 67. Bifluid-Tachometer 290.

Blathy 110, 124, 255.

Blondlot, P. R. 187.

Boys 71.

Bremsvorrichtungen 78, 175. British Thomson-Houston Co. 253. Brocq, F. A. 203.

Bröckelt, s. Juraske.

Bruger, Dr. 101, 122.

c.

Catenhusen 135, 175. Caudery 196, 199. Cauro,. Luigi 94

Chamberlain & Hookham 85. Chronographen 289.

Compagnie pour la fabrication des compteurs 176, 250.

Cooke 211.

des Condres, Th. 110.

Cox, P. 253.

Crawley 245.

1).

„Danubia“ A. G. 74, 208, 220, 252.

Deutsch - Russische Elektricitäts-

Zähler-Gesellschaft 67, 96, 97,

189.

Differentialtarife 224.

Doppeltarifzähler 233. Doppelzeitschreiber 288. Drehstromzähler 10, 62. 144.

für vier Leitungen

17, 64, 165. Duncan, Th. 118.

E.

Edison, Th. AL 46, 201.

Effektgleichungen für Gleich - und Wechselstrom 2.

Effektgleichungen für Dreiphasenstrom 11.

Electric Motive Power Co. 211.

Elektrotechnisches Institut Frankfurt (Main) 195.

Endosmose 54.

Energieverbrauch, Messung des —s der Zähler 308.

Evershed, S. 101.

Evershed & Yignoles, London. 95.

F.

Fehlerquellen 327.

Ferranti 83, 116.

Ferraris 7, 121. Flügelwattstundenzähler 105. Fort-Wayne Electric-Works 177. Frager 197.

Frequenzmesser 291.

M.

(x.

L.

Gans & Goldschmidt 32.

Garfield, s. Holden.

Gast, A. 152.

Gehäuse 267.

General Electric Co. 208. Glühlampenbelastungswiderstände 301.

Görgen, Max 274, 302.

Görges 13, 17, 130.

Görner 128.

Gurwitsch 50.

Gyrometer 290.

H.

Hahn, K. 246.

Halsay, Ed. S. 81, 229.

Hartmann & Braun A.-G. 33, 43, 101, 123, 137, 141, 197, 291, 301.

Haskins 219.

„Helios'¹ Elektricitäts - Gesellschaft 124, 167.

Höchstverbrauchsmesser 224.

Holden & Garfield 189.

Hookham, G. 69, 107.

Hummel 88. 126, 146, 165, 179, 182, 183.

I.

Induktionszähler 7, 116. Ireland 211.

J.

Liebenow, C. 221.

Lingen & Baumgart 246.

Little, G. 189.

Long, F. M. 247.

Long-Schattner-Automat 247.

Lotz, A. 179.

Lux’sche Industriewerke 90, 182, 224, 258.

Lux, F., jr. 226, 227.

Lux, Dr. H. 241.

Marek, W. 324, 326.

Mathiesen, W. 230. Maximalstrommesser 224 May, Dr. O. 199, 299. Mehrleiterzähler 62, 109, 323. Messtransformatoren 259.

Meyer, Dr. Paul, A.-G. 245.

Miller 213.

Möhlenbruck & Schmidt 174. Möhrle, J. 192.

Möllinger, Dr.-Ing. 134, 146. Motorzähler 5, 72, 271, 317. Münchener Elektricitäts- Werke 275, 277, 287, 291, 328.

Mutual Electric Trust 83.

X.

Normalaichungskommission 275,276, 286.

Normalzähler 290.

Northey, P. W. 211.

Nunns, H. 206.

Johnson & Murday 44.

Jordan & Treier 195.

Juraske, Bröckelt & Rumrich 144.

K.

0.

O’Keenan 74, 219.

O’K-Zähler 74.

Orlich, F. 314, 318. Oscillierende Zähler 179, 317.

Kallmann, Dr. 243. Keenan, s. O'Keenan. Kempf-Hartmann, R. 291. Kontrollautomat 245. Kontrollzähler 290.

Kugel, M. 207.

Kuhlo, Dr. F. 197.

Kurda 134.

P.

Pauschaltarif 222.

Peloux, A. 102, 120.

Pendelzähler 3, 9, 55, 270, 312. Phasenregler 282.

Phasenverschiebung, Mittel zur Erreichung hoher Phasenverschiebungen 124.

T.

u.

Physikalisch - Technische Reichsanstalt 283, 286, 290, 295. Price, W. A. 113.

Prüfklemmen 299.

Prüfverfahren bei Prüfämtern 311

Q.

Quecksilberumschalter 574. Quecksilbervoltameter 50.

E.

Raab, C. 124, 147, 151, 200. Rasch, Dr. 241.

Raschke & Co. 198.

Reason, H. 83, 224. Registrierinstrumente 26. Richard Frères, Paris 27, 196. Ricks, G. W. D. 310.

Rissler & Bauer 42.

Rotten, M. 179.

Rumrich, s. Juraske.

S.

Sahulka, Dr. S. 257, 281, 284, 307. Schallenberger 131.

Schalttafeln 294.

Schattner, E. 247.

Schmidlin, Ch. 112.

Schrader 167.

Schrottke 130.

Schlickert & Co., E. A.-G. vorm. 88, 93, 100, 135, 155, 163, 165, 168, 172, 238, 283, 296, 319, 320, 323. Schwarzhaupt, W. 245.

Siemens & Halske, A.-G. 28. 37, 39, 105, 188, 144, 147, 166,' 167, 169, 171, 177, 196, 259, 261, 264, 287, 323.

Soames 254.

Staffeltarifsystem 243.

Stanley, W. 95.

Stanley Instrument Comp. New-York

171.

Stern, Dr. 19.

Strassenbahnzähler 219. Strasser 54, 179. Stromregulatoren 291. Stromstufen, Wahl der 257. Stromtransformatoren 259. Swinburne 188. Systemprüfung 307.

Tachometer 290.

Tarifsysteme 222 Tarifsysteme, mechanische 228. Theiler, R. 143.

Thomson 88, 116, 179.

Tingley 131.

Transportable Zähler 219. Tudor, H. 245.

Uhde, W. 132.

,,Union“, Elektricitäts - Gesellschaft 88, 92, 94, 143, 145, 165, 169, 208, 219, 239, 241, 262, 263.

Y.

Verkehrsfehlergrenzen 24. Villy 198.

Voigt & Ilaeffner 293. Voltstundenzähler 3. Vulkanzähler 176.

W.

Westinghouse Companie 119. Weston 192.

Widerstände 291.

Wirth & Co. 100.

Wright, Arthur 50, 54, 116, 223. Wrighter Tarif 223. 224,

Z.

Zähler für besondere Tarife 221. Zählerhäuschen für Strassenbahnzähler 221.

Zählwerke 265.

Zeitzähler 3, 194.

Berichtigung.

In Eig. 14 und 221 muss mit der Spule im Nullleiter eine solche der Phase 1, nicht der Phase 2 wirken.

Einleitung.

Für die praktische Verwertung der elektrischen Energie zu Beleuchtungszwecken oder zur Kraftübertragung ist die exakte Messung der von den einzelnen Konsumenten verbrauchten elektrischen Energie durchaus notwendig und nicht zum wenigsten ein die Rentabilität der Anlage bedingender Faktor.

Die Errichtung der ersten elektrischen Centralen zur gewerblichen Abgabe elektrischer Energie machte daher die Konstruktion von geeigneten Apparaten notwendig, welche die Grundlage einer Verrechnung zwischen Produzent und Konsument über gelieferte bezw. verwendete elektrische Arbeit geben konnte.

Von bedeutendem Einflüsse auf die Entwickelung des Elektricitätszählerbaues war jedoch im besonderen die Vervollkommnung des Tarifs, nach welchem die gelieferte Energie zu verrechnen ist. Der in frühester Zeit angewandte Pauschaltarif war natürlich nicht geeignet, fördernd auf den Zählerbau einzuwirken. Als man jedoch seinen unmoralischen Einfluss, seine Verleitung zur Kraftvergeudung, kennen gelernt hatte, trat die Aufgabe an die Elektriker heran, nach den Gesetzen und Wirkungen der Ströme, welche bereits im Laboratorium studiert und mathematisch behandelt waren, Messapparate zu konstruieren, welche dem vorliegenden Bedürfnis genügen konnten.

Eine Riesensumme von Arbeit ist seitdem für diesen Zweig der Technik verwendet worden und nicht eine jede hat die vielleicht erwarteten Früchte getragen. Aber die Technik besitzt heute bereits eine grosse Anzahl solcher Apparate, welche den meisten an die Elektricitätsverbrauchsmesser zu stellenden Anforderungen genügen.

Königswerther, Elektricitätszähler.

Erster Teil.

Gleichungen für den Effekt in Gleich-, Wechsel- und Mehrphasenstromsystemen. Messmethoden.

(1)

Allgemein ist der Effektverbrauch (S eines in einen Stromkreis eingeschaltenen Apparates, Motors oder Lampensystems: ® =/et it • dt

wobei et und it die Augenblickswerte der Spannung bezw. des Stromes bedeuten. Ist die Spannung et an der Konsumstelle konstant, wie dies in vielen Anlagen angenähert der Fall ist, so geht die Gleichung (1) über in:

(2)

@ = e*/it dt=C*/it dt.

Wird hingegen die Stromstärke it konstant gehalten und ist die Spannung eine Variable, so erhält die Gleichung (1) die Form :

(S = i • /et dt • = C' */et dt.

Kann man an einer Konsumstelle stets denselben Effektverbrauch voraussetzen, so vereinfacht sich die Gleichung weiter:

(£ = e • i J dt = C" • / dt.

Eie Gleichung (1) gilt, da Augenblickswerte eingeführt wurden, für Gleich- und Wechselstromsysteme. Beim Übergang zu Effektivwerten ê und î der Spannung resp. des Stromes tritt zu dem Produkt ê • î noch der Leistungsfaktor cos cp hinzu. Es wird demnach für Wechselstrom:

(2')

(3)

bezw.

(S = J ê • î • cos cp dt

(la)

(£ = ê • Ji cos cp dt (S = ê cos cp J e dt © = ê • î cos cp J dt.

(3a)

Apparate, die nach den Gleichungen (1) und (la) die Messung des Effekts vornehmen, heissen „Wattstundenzähler“ und entsprechend den in den übrigen Gleichungen vorkommenden Integralwerten sind zu unterscheiden „Amperestundenzähler“, „Yoltstundenzähler“ und „ Elektricitätszeitzähler. “

Je nachdem bei den Apparaten eine fortlaufende Summierung oder eine fortlaufende Aufzeichnung der jeweiligen elektrischen Grösse oder eine Summation in gewissen Zeitabständen erfolgt, kann man unterscheiden integrierende, registrierende Apparate und Apparate mit absatzweiser Summierung.

Als Messmethoden können alle Wirkungen des der Spannung proportionalen Stromes und des Verbrauchsstromes selbst herangezogen werden und zwar kommen für Wattstundenzähler nur die Wechselwirkungen beider Ströme, für Ampère- und Yoltstundenzähler die Wirkungen der entsprechenden Ströme allein in Betracht. Elektricitätszeitzähler erfordern nur eine durch den Verbrauchsstrom bewirkte Auslösevorrichtung des Werkes einer gewöhnlichen Uhr.

Die Wechselwirkung zweier elektrischer Ströme wurde zuerst von Ampère untersucht und das Resultat dieser Untersuchungen in einem praktischen Apparate, dem Dynamometer, verwandt. Das Dynamometerprinzip, eine feste vom Nutzstrom durchflossene Spule beeinflusst eine von einem der Nutzspannung entsprechenden Strome durchflossene bewegliche Spule, liegt den meisten Gleichstromwattstundenzählern und einem Teile der Wechselstromwattstundenzähler zu Grunde. Je nachdem die Wechselwirkung zweier solcher Spulen zur Beeinflussung einer bereits bestehenden Bewegung (Pendelbewegung) oder zur Erzeugung einer solchen (Potation, Oscillation) verwandt wird, unterscheidet man „Pendelzähler“ und „Motorzähler“ bezw. „oscillierende Zähler.“

Die Schwingungsdauer r eines physischen vertikalen Pendels mit dem Trägheitsmoment K, der Masse M und dem Abstand des Schwerpunktes von der Drehungsachse a ist bekanntlich

K.

*•]/'

wobei g die Beschleunigung der Schwere ist. Nun sei z die Anzahl der Schwingungen in der Zeit t₂ — tx bei normalem Gange, dann ist:

■*

M • g • a.

K.

Wird nun das Pendel so ausgebildet, dass die Linse durch eine von einem der Spannung proportionalem Strome durchflossene Spule ersetzt wird, so wirkt jene zunächst nicht anders als ein schwerer Körper. Setzt man aber unter ein solches Pendel eine Polle, durch die der Yerbrauchsstrom fliesst, so wird dieses angezogen oder abgestossen, d. h. das Pendel geht langsamer oder schneller, und die Angabe einer mit letzterem verbundenen Uhr weicht von dem normalen Gang ab.

Die Spannungsspule wirkt wie ein Magnet, dessen Moment proportional der Spannung e ist. Bedeuten i den Yerbrauchsstrom und c eine Konstante des Apparates, so ist die neue Schwingungsdauer

K.

X = 71

und die nunmehrige Anzahl der Schwingungen in der Zeit

G G •    _

t₂ tj

M • g • a -f- c • e • i

71

oder:

—I'M

also :

•i

z=z- 1 + ö

wobei bedeutet:

C M • g • a

Unter der Annahme, dass die Anziehung der beiden

Spulen klein gegen die Schwere ist, also    1, kann man

G

den Ausdruck in eine Peihe entwickeln:

e² i²

(3 a)

z' = z • ( 1 4

Man erhält schliesslich unter Yernachlässigung des quadratischen und aller folgenden Glieder:

2 C 8C²

(5)

t n

z —z =z •

also ist die Gangdifferenz vollkommen dem Energieverbrauch proportional.

An vorstehender Theorie wird bei Verwendung von Uori-zontalpendeln nichts geändert, nur ist die für solche gütige Pendelgleichung einzuführen. Die richtende Kraft ist nicht mehr die Schwerkraft, sondern muss mit anderen weiter unten besprochenen Mitteln erreicht werden.

Benutzt man die Wechselwirkung zweier elektrischer Ströme zur Erzeugung einer Bewegung in derselben AVeise, wie es im Elektromotor geschieht, so ergeben sich zwei Methoden, um eine Proportionalität zwischen Bewegungsgrösse und dem Produkt beider Ströme zu erzielen.

Rotiert ein Gleichstromanker in einem Magnetfelde von der Stärke N mit einer Geschwindigkeit v, so wird in den £ axialen stromdurchflossenen Leitern auf der Ankeroberfläche eine der Klemmenspannung E entgegengesetzte E. M. K. eff induciert und es gilt die Gleichung:

(6)

z • e • i = 2 C • (z cl. h. der Energieverbrauch ist proportional dem Gangunterschied zweier mit gleichartigen physischen Pendeln versehener Uhrwerke, deren eines von der Wechselwirkung einer Spannungs- und Stromspule beeinflusst wird.

Der Fehler, welcher durch Vernachlässigung der Glieder höherer Potenzen gemacht wird, ist offenbar umso kleiner, je grösser man C wählt. Dies erfordert jedoch kleine Gangveränderungen, was nicht im praktischen Interesse liegt, weil alsdann die Fehler wegen der Abweichung der Uhr und der Ablesung zu schwer ins Gewicht fallen. Man kann dem dadurch abhelfen, dass man beide Pendel im entgegengesetzten Sinne beeinflusst; dadurch erhält man für die Differenz der Schwingungszahlen z' und z" :

z' — z' = z ( 1 -j-

e² i³

2 C 8 C³

z)

(4)

1--

e² i² 1

2 C 8 C²

eg = N • £ • v.

Ist der im Anker fliessende Strom J, der Widerstand w so ist: E = J w -j- eg.

Trifft man die Anordnung so, dass keine Verluste auftreten, also der Motor keine Arbeit leistet, so wird die Gleichgewichts-geschwindigkeit dann erreicht, sobald die Stromstärke im Anker J = 0 oder angenähert Null ist, also E = eg wird. Ist nun E = f (i) d. h. eine Funktion des Nutzstromes, N die Differenz eines konstanten Magnetfeldes N₀ und eines von dem der Nutzspannung e proportionalen Strome erzeugten Feldes Ne, folglich N = Nc — Ne, so wird:

(7)

f(i) = (No — Ne ) • £• V.

Es ist also v dem Verbrauchsstrome i proportional und umgekehrt proportional der Differenz Nc — Ne, welche von der Nutzspannung abhängt. Die Geschwindigkeit v ist also proportional dem Effekt e • i unter der Bedingung, dass der Motor keine Arbeit leistet.

und der erzeugten Ge-Wird diese Energie in Vorrichtungen

Leistet der Motor dagegen Arbeit und zwar wird seine Anordnung so getroffen, dass der Anker von dem Spannungsstrom gespeist wird, das Feld N jedoch vom Nutzstrom i erzeugt wird, so ist die im Motor erzeugte Energie proportional der Stromstärke i, der Spannung schwindigkeit v. verbraucht, die dem Quadrate der Geschwindigkeit proportionale Kräfte absorbieren, so ist die Bilanzgleichung:

(8)

• v = k • v2 e • i = k • v

wobei k eine Konstante ist. Auch hier ist die Geschwindigkeit v proportional dem Effekt e • i, jedoch unter der Bedingung, dass der Motor Arbeit leistet, welche in geeigneten Vorrichtungen so absorbiert wird, dass die verbrauchte Arbeit dem Quadrate der Geschwindigkeit proportional ist.

An den Gleichungen wird nichts geändert, wenn man statt Dotationen den Anker Oscillationen ausführen lässt.

Für Wechselstrom wäre daher nur

Die nach vorstehenden Gleichungen (4, 5, 8) konstruierten Zähler müssen ohne weiteres für Gleich- und Wechselstrom verwendbar sein, wenn sie kein Eisen enthalten, da für letzteren die dynamische Wirkung nur von der Wattkomponente des Stromes abhängig ist. statt e • i der Wert êî cos (p zu setzen.

Gleichung (7) ist für die Konstruktion von Wechselstromzählern nicht verwendbar, da eine Differenzwirkung eines konstanten Feldes mit einem zweiten Felde angenommen wurde,

die nur durch ein stets gleichgerichtetes Feld erhalten werden kann.

Dagegen lässt sich für Wechselstromzähler eine weitere Methode verwenden, das Ferraris’sche Prinzip, die Wechselwirkung zweier in Phase verschobener Magnetfelder auf einen metallisch geschlossenen drehbar gelagerten Leiter. (Scheibe oder Cylinder.) Solche Zähler heissen im Gegensatz zu den vorher im Prinzip besprochenen dynamometrischen

„Induktionszähler“. Trifft man die Anordnung beispielsweise so, wie es die Figur 1 zeigt, wo Sh und Sh Magneten sind, welche vom Mutzstrome î, resp. von einem der Nutzspannung ê proportionalen Strome in erregt werden, so ist das auf den Metallkörper M ausgeübte Drehmoment D proportional dem Produkte î • in • sin 99; hierbei ist cp der Phasenverschiebungswinkel zwischen î und in- Ist ê mit in in Phase, so ist:

D = k • ê • î • sin (ê, î).

Da nun aber die Leistung in einem Wechselstromnetz gleich ist dem Produkt ê î • cos (ê, î), so muss man, wollen wir mit einem solchen sogenannten Sinusmessgerät die Leistung

Zählern

ft

ft

Mg. 1.

17

VfS.

Jf

ft

jf

(9)

messen, dieses in ein Cosinusmessgerät überführen. Man erreicht dies dadurch, dass gleich von vornherein dem Strome in der Spannungswickelung eine Phasenverschiebung von gegen die ihn erzeugende Spannung gegeben wird. Es ist dann:

90°

D = k • ê • î • sin (90 — cp)

wobei cp die Phasenverschiebung ê und î ist, oder:

(10)

D = k • ê • î • cos cp d. h. das Drehmoment ist proportional der Leistung des "Wechselstromes, wenn dem Spannungsstrome von vornherein eine Phasenverschiebung von 90° gegen die ihn erzeugende Spannung gegeben wird.

Wie schon vorher erwähnt kommen für Ampèrestunden-zähler als Messmethoden die Wirkungen des Nutzstromes allein in Betracht. Es sind dies die chemischen, Wärme-, magnetelektrischen und elektromagnetischen Wirkungen. Alle auf Anwendung dieser Wirkungen beruhenden Methoden sind aber nur für Gleichstrom verwendbar. Die chemische Wirkung lässt Wechselströme wegen der Natur der Sache nicht zu, die übrigen Wirkungen gestatten keine Trennung der Wattkomponente des Stromes von der wattlosen, während die Messung der ersteren allein von Interesse ist. In die Praxis Eingang gefunden haben nur die chemische und magnetelektrische Methode, da die beiden andern sich zu einer Integrierung nicht eignen und nur Registrierung oder absatzweise Summierung zulassen.

Geht ein Strom durch eine elektrolytische Zelle, so ist die vom Strome i in der Zeit t auf der Kathode ausgeschiedene Menge Metalls resp. Gases:

m = i • A • t

wobei A das chemische Aequivalent der Substanz ist.

(H)

d. h. die ausgeschiedene Menge Metalls oder Gases ist proportional der Amperestundenzahl.

Für die Anwendung der magnetelektrischen Wirkung des Stromes, d. h. der Wirkung auf einen permanenten Magneten sind wie bei den elektrodynamischen Wattstundenzählern wieder zwei Methoden gegeben und zwar Beeinflussung einer bestehenden Bewegung oder Erzeugung einer solchen. Wird für Pendelzähler die bewegliche Spannungsspule durch einen permanenten

Magneten ersetzt von der Feldstärke H, welche in den Gleichungen an Stelle von e tritt, so geht die Gleichung (4) über in:

2C

(12)

d. h. der Stromverbrauch ist proportional dem Gangunterschied zweier mit gleichartigen physischen Pendeln versehener Uhrwerke, deren eines statt der Linse mit einem permanenten Magneten ausgestattet vom Mutzstrome beeinflusst wird.

Für die zweite Möglichkeit, magnetelektrische Wirkungen für Amperestundenzähler zu verwenden, gibt Gleichung (6) ohne weiteres den einen Weg an. Wieder möge die Gleichgewichtsgeschwindigkeit dann erreicht werden, wenn der Strom im Anker angenähert Null ist, also der Motor keine Arbeit leistet und die gegenelektromotorische Kraft eg gleich der Klemmenspannung E ist. Sieht man nun von der Anbringung jener Spule die das Feld Ne erzeugt ab, ist also nur das konstante Feld Nc vorhanden, ferner sei E eine Funktion des Nutzstromes i, so ist:

(13)

f (i) = No • £ • v.

d. h. der Nutzstrom ist proportional der Geschwindigkeit v, wenn der Motor keine Arbeit leistet.

Man kann jedoch denselben Motor mit derselben Anordnung zur Arbeitsleistung heranziehen und die absorbierte Arbeit proportional dem Quadrate der Geschwindigkeit machen, dann lässt sich Gleichung (8) in anderer Form schreiben: (e = f(i), Nc entspricht dem früher vom Strome i erzeugten Felde.)

(U)

f (i) • Nc = k • v f (i) = kr . v

d. h. der Nutzstrom ist proportional der Geschwindigkeit v, wenn der Motor Arbeit leistet, welche in geeigneten Vorrichtungen so verbraucht wird, dass die absorbierte Energie dem Quadrate der Geschwindigkeit proporfional ist.

Für Voltstundenzähler bleiben selbstverständlich alle Gleichungen bestehen, nur dass man nicht die Nutzströme sondern einen der Spannung proportionalen Strom wirksam verwendet.

Bei Gleichstrommehrleiteranlagen stösst man hei der Effektmessung auf keinerlei Schwierigkeiten, da sich diese stets in einte Anzahl Zweileiter zerlegen lassen und durch Anbringung mehrerer Spulen eine additive Wirkung leicht erreicht werden kann.

10 —

Dagegen muss man in Wechselstrommehrphasensystemen für eine vereinfachte Messung des Effekts einige Kunstgriffe anwenden, will man nicht zu grosse und schwere Messapparate erhalten. Von Wechselstrommehrphasensystemen benutzt man

k-

sA

Mg. 2 a.

heute fast ausschliesslich den Dreiphasenstrom oder Drehstrom, auf welchen die Aufstellung der Effektgleichungen daher auch beschränkt werden soll.¹)

wenn man dass ihre

Dreiphasenstrom erhält man bekanntlich dann, drei Wechselstromquellen miteinander so verbindet

ea

h.

ec

e6

Mg. 2 b.

E. M. K/e in der Phase um 120° gegeneinander verschoben sind, d. h. dass eine E. M. K. ihr -f- Maximum in einem Moment hat, in dem die andere E. M. K. ihrem — Maximum zustrebt, während die Dritte von ihrem — Maximum nach Null abfällt.

Man unterscheidet zwei Arten von Schaltungen, die diesen drei Wechselstromkreisen gegeben werden kann: 1. Die Dreieck-( A)Schaltung, bei der die sechs Enden dreier Nutzstromkreise miteinander paarweise verbunden werden, dass nur drei Leitungen angeschlossen werden können (Fig. 2a).    2. Die Stern-(Y)Schal-

tung (Fig. 2b), bei der die drei Verbrauchsstellen alle mit je einer Klemme zusammen in einem Punkte (Nullpunkt) verbunden sind, während die noch freie Klemme mit je einer Leitung verbunden ist. Ebensogut wie die Verbrauchsstellen kann man natürlich auch die Erzeuger in einer der angegebenen Schaltungen verbinden. Hat Generator und Verbrauchsapparate Y-Schaltung, so kann man die beiderseitigen Nullpunkte durch eine vierte (in Fig. 2b punktierte) Leitung miteinander verbinden und erhält ein sogenanntes Dreiphasensystem mit vier Leitungen. Dreieck und Sternschaltung können schliesslich auch kombiniert Vorkommen. Man muss daher bei Aufstellung der Effektgleichungen darnach trachten, nur die überall zur Verfügung stehenden Grössen ix, i₂, i₃ und el5 e₂, e₃ zur Messung zu verwenden, da die Aufstellung des Messapparates nicht von der Lage der konsumierenden Apparate abhängig gemacht werden kann.

Bezeichnet man nun die Momentanwerte der Ströme und Spannungen folgendermassen :

ÜO

CT¹ bo

CO

is £

l|

p cT

Spannungen 1,2; 2,3; 3,1; bezw. ex; e₂; e₃.

„    1,0; 2,0; 3,0; bezw. ea; eb; ec.

so ist der elektrische Effekt zu einer bestimmten Zeit t für die in Eig. 2a gezeichnete Ą-Schaltung:

(15)

Et = ia •    -f- ib • e₂ —(— ic - e₃.

Für die in Fig. 2b gezeichnete Y-Schaltung ohne Nullleiter:

(16)

Et = ix • ea -)- i₂ • eb i₃ • e0 Für A-Schaltung gelten nun die folgenden Gleichungen:

el    e2 + e3 — 0

(15a)

Für Y-Schaltungen ohne Nullleiter

CD CD CD H*.

Cd to 1—1    >_*

+ ^ + G O

- 6a    6b

= eb

- 6c

(16a)

Setzt man in Gleichung (15) ein: e₃ = —ex — e₂, so ergiebt sich:

= ia ©i ~f- ib e₂ — ic *    ~\~ e₂)

= ei (ia — ic ) -j- e2 * (ib ®t A == ei ii e2 " *3-

ic )

(17)

±L

T* > 2L

vAMAAA

Kg. 3.

hält man:

In Gleichung (15) eingesetzt: i₂ = —i^ —i3, so er

®tY — ii ea eb * (ii -f-i₃) -f- is • ec = ii (ea — eb ) -j- i₃ • (ec — eb )

®ty = ii ei —i₈ e₂

Fiese Gleichung ist mit Gleichung (17) identisch, also sowohl für Dreieck- und Sternschaltung als auch für eine gemischte Schaltung zur Effektmessung zu verwerten.

Durch cyklische Vertauschung ergiebt sich

(St === e2 i2 - e3 il

(17a)

und ferner

dB)

@t = e₃ i₃ — e₁ i₂.

Durch Addition der Gleichung (17) und (18) erhält 2 ©t = ix (ej — e₃) + e₂ (i₂ — i₃).

(19)

man

Addiert man dagegen Gl. (17, 18 u. 19), so ergiebt sich 3 ©t = ej (ix — i₂) -j- e₂ (i₂    i₃) + e₃ • (i₃ — ij)

3 @t = ix (e₁ — e₃) + i₂ • (e₂ — ex) -f i₃ (e₃ — e₂)    (22)

von Aron²) her und ist die Schaltung schematisch in Fig. 3 dargestellt. Gleichungen (21) u. (22) wurden von Görges aufgestellt³) und zeigt die Schaltung der ersteren schematisch Fig. 4.

oder

(21)

Gleichungen (17), (18) und (19) rühren

t,

jsl

Jl

£3

Fig. 4.

Addiert man zu Gleichung (19) und (22):

— ei G + ei 13 ⁼ 0

so erhält man für Gleichung (19):

(£t = e₃ i₃ — ej i₃ -f- ex i₃ ex i₂

(23)

= (ei — e₃) • (— i₃) + ei ² O3 — 12) = (ei — e3) ' (h iz) ~i~ ei ’ (13 — i2)

und für Gleichung (22):

(23 a)

3 (St = i₁ (ex— e₃) —{— i₃ • e₃ — ex i₃ —)— i₂ ² (e₂ — ex)— i₃ e₂ -|- i₃ej = Ol — is) ² (ei — es) + (is — is) ² (e2 — ei)

Diese letztere Gleichung sowie Gleichung (20) und (23) können dazu benützt werden, mit Hilfe von zwei Wattmetern den Drehstromeffekt zu messen, wenn man folgendes beachtet:

Schaltet man drei induktionslose Widerstände rx , r₂ , r3 in Stern, wie Fig. 5 zeigt, so erhält man für die Ströme j in diesen Widerständen die Gleichungen

Jirl — hr2 = ei

j2 r2 J 3 r3 = e2

Jl + j2 + j3 == 0

und hieraus

Ji =

r3 ei — r2 e3

rl r2 + r2 r3 + r3 rl

(24)

J*2 =

rl e2 — r3 el

ri r₂ + r₂ r₃ + r₃ rx

(25)

r2 e3 — ri e2

ri r2 + r₂ r₃ + r₃ rx

ei e3

(26)

Setzt man in Gleichung (24) r₃ = r₂, so wird r₂ (et — e₃)

rir2 + r2² + r2r! 2    -j- r₂

Dies in Gleichung (20) eingesetzt, ergiebt:

(27)

2 (£t = ii ji (2 rx + r₂) + e₂ (i₂ — i₃)

d. h. der doppelte Drehstromeffekt wird erhalten durch Summieren der Angaben von zwei Wattmetern, wenn dieselben nach Fig. 6 geschaltet werden; bei dem oberen Wattmeter ist die Stromspule (I) vom Strome ij durchflossen, die Spannungsspule von jx, welcher Strom von dem Mittelpunkt eines zwischen die Leitungen 2 und 3 eingeschalteten Widerstandes 2 r₂ und der Leitung 1 abgenommen wird, das untere Wattmeter (II) hat zwei Stromspulen, deren eine von i₂, deren andere von i₃ durchflossen wird; beide Stromspulen wirken mit einer zwischen die Leitungen 2 und 3 eingeschalteten Spannungsspule zusammen. Gleichung (27) nimmt die Form an:

(28)

2 @t = ii ji (2 G -J- r₂) -f i₂ j w — i₃ j w

wenn w der Widerstand der Spannungsspule des Wattmeters II ist. Die Schaltung Fig. 6 entsprechend Gleichung (28) wurde von Bauch angegeben.

In ganz analoger Weise kann auch die Beziehung (23a) unter Verwendung von zwei Dynamometern benutzt werden, indem man Folgendes beachtet:

JL

J"

ez

Kg. 5.

Macht man in Fig. 5:

so wird

ri — r₂ = r₃ = r

3 rJi = ei — e3 ; 3 rk = e₂ — e₁ ; 3 rj₃ = e₃ — e₂

2.

//

Fig. 6.

Gleichung (23a) erhält mit Rücksicht hierauf die Form:

©t = [(ii — d) Ji (^2 D) J2] r d. h. der Effekt (S wird erhalten durch Summieren der Angaben zweier Wattmesser mit je zwei Hauptstromspulen, welche

(29)

nach Fig. 7 geschaltet werden; die beiden Spannungsspulen,, von denen jede mit zwei Stromspulen zusammen wirkt, sind dabei durch Vorschalten von bifilarem Widerstand je auf den Widerstand r zu bringen und mit dem bifilarem Widerstand r in Stern zu schalten. Die Schaltung Fig. 7 ist von Siemens & Halske angegeben worden.

Auch die Gleichung (17a) für Sternschaltung kann zur Effektmessung bei Beachtung der folgenden Bezeichnungen verwandt werden. — Wird der Nullpunkt des Sternes mit jeder Leitung durch einen Widerstand r verbunden, so ergiebt sich

Ji

2_

Fig. 7.

und hieraus

oder

©t = r • [ii • (ji — ja) + G (ja “ j*)] @t = r • [ii (2 jx -j-j₃) + i₃ (2 j₃ + jj)]

• Di (2 L + g) + J3 (ii + 21₃)]

(30)

(31)

(32)

©t = r*(iiji H- i₂ J2 H- J3 Js) je nachdem man in Gleichung (30): —j₂ = jx —{— j₃ oder — il — i₃ = i₂ einsetzt.

Nach Gleichung (30) sind zwei Wattmesser erforderlich mit je einer Strom- und zwei Spannungsspulen, chung (31) kommt man mit einem Wattmeter aus, welches zwei Spannungsspulen und zwei Stromspulen hat, wobei jede Stromspule auf beide Spannungsspulen gleichzeitig einwirkt und zwar auf die eine doppelt so stark wie auf die andere. Die Gleichung (32) schliesslich erfordert drei Wattmeter.

Nach Glei-

Sämtliche Gleichungen sind selbstverständlich für dynamometrische und Induktionszähler verwendbar; nur muss man für letztere beachten, dass den Spannungsströmen von vorn herein eine Phasenverschiebung von 90° gegen die sie erzeugenden Spannungen gegeben wird.

Die Gleichungen für den Drehstromeffekt vereinfachen sich bedeutend, wenn die drei Phasen gleichmässig beansprucht sind, wie es bei Belastung mit Motoren der Fall ist.

Mg. 8.

Nach Gleichung (21) ist der Effekt:

3 @t = ej • (ij — i₂) + i₂ • (i₂ — i₃) + i₃ • (i₃ — ix) oder für das gleichbelastete Dreiphasensystem.

(33)

= ej (ij — i₂)

Nach Gleichung (22) ist der Effekt:

3 @t = ix • (e₁ — e₃) + i₂ • (e₂ — ex) + i₃ (e₃ — e₂) oder für das gleichbelastete Dreiphasensystem.

(34)

®t = ii • (ei — e₃)

Der Gleichung (33) entspricht die Schaltung Fig 8, der Gleichung (34) die Schaltungen Fig. 9 und 10, welche von G ö r g e s und Behn-Eschenberg herrühren.

Es erübrigt nur noch die Effektgleichungen für ein Dreiphasensystem mit vier Leitungen aufzustellen.⁴)

Für dieses gilt, wenn der Index ; " die entsprechenden Ströme und Spannungen für das Dreiphasensystem mit Nullleiter und f₀ der Strom in letzterem bezeichnen möge:

•r t i •? t \ 'ft

(35)

— 11 *ea -f-i₂,eb ~r¹3ec

- G b    G a

G c G jj

- G a    G c

G a “I⁻ G b —j— e'c ⁼ 0

2.

Kg. 9.

2L

CO

Kg. 10.

Hieraus folgt:

e'

-e3 el

G b —■ Gj G₂

G c - e₂ Gg

Gleichung (35) kann also umgeformt werden in:

3®'t = er (i'2 — i'j) + e2 • (i'3 — i'a) -f e3 • (i'x — i'3) (36)

KSPsf:

TO

w

0.

B»

® '©*

9/

\ YY YYY

¹

s. Bauch. Z. f. E. u. M. 1899 und Möllinger E. T. Z. 1901.

²

D. K. P. 63350. E T. Z. 1892 Heft 15.

³

E. T. Z 1891 S. 213.

⁴

S. Aron E. T. Z. 1901 Heft 10 und Stern E. T. Z. 1901 Heft 12

3®'t = er (i'₂ — i'j) + e₂ • (i'₃ — i'a) -f e₃ • (i'x — i'₃)    (36)

Diese Gleichung ist in ihrem absoluten Werte identisch mit der Gleichung (21) für Dreiphasenstrom ohne Nullleiter und man kann unter Berücksichtigung der Vorzeichen und der Annahme, das Et = E't, also die in beiden Systemen übertragene Deistung gleich ist, schreiben:

(37)

e i * (i'2 — i'i) + e2 * (i's — i'2) + es ' (i'i — i's)

= ei ' O2 — ii) + e2 (is — i2) + e3 (ii — is)

Diese Gleichung wird allgemein nur erfüllt, wenn

(38)

(39)

is

Nun ist:

ii + i2 + i3 — 0 7 i'i + i'2 + i'3 + io — 0 Man kann setzen

io

¹3

ni

io

n2

io

n3

⁼ i's

H—=1

öi    u2    n₃

(40)

(41)

wodurch Gleichung (39) erfüllt bleibt.

Führt man in Gleichungen (38) die Gleichungen (40) ein, so erhält man :

o = i₀- —

o = i₀.

pH    Ol

H ¹ C

J? j I

II3 n2

Da i₀ im allgemeinen von 0 verschieden ist, muss sein

Hi n₂ u3 und mit Rücksicht auf Gleichung (41)

ni n₂ n₃ 3 Hieraus folgt nach Gleichung (40);

io

(42)

Formt man mit Hilfe dieser Gleichungen die Gleichungen (17), (18), (19), (23), (23a) und (27) um, so erhält man die folgenden Formeln :

— e2

V\

(43)

io

— eS i'₃ + -ö

— el

to

©t — (ei — e₃) • fi'i -|-i 2 + g°j + ei * (*3 — i 2)    (44)

ei) • (gj —yj + ei • (i's — i'₂)

©t -(©3

(44a)

3 ©'t — (i^i — if₃) * (et — e₃)    (i'₂ — i;₃) • (e₂    ©i)    (45)

2 <rt = Ji • (2 rL + r₂).    + fj + e₂ . (i'₂ - i'₃)    (46)

Es ist ersichtlich, dass Formel (45) die einzige ist, die hei der Transformation ungeändert bleibt. Apparate, die auf

Grund dieser Gleichung aufgebaut sind, messen also Drehstrom sowohl in Yierleiter- wie in Dreileiteranlagen richtig. —

3-4

Fig. 11.

Fig. 12.

Sämtliche Gleichungen (43-1-46) führen zur Konstruktion von Messapparaten für Drehstromsysteme mit Nullleiter.

Die den Gleichungen (43 — 46) entsprechenden Dynamometerschaltungen zeigen Figuren 11 —14 und zwar wurden die Schaltungen Fig. 11 und 13 zuerst von Aron angegeben, diejenigen der Figuren 12 und 14 sind Gegenstand eines

Kg. 13.

Fig. 14.

ge-

Patentes der Union E. - G. und wurde von G. Stern fanden.

Zweiter Teil.

Konstruktion der Elektricitätszähler.

Anforderungen an Elektricitätszähler.¹)

Die Anforderungen, welche an einen brauchbaren Elektricitätszähler gestellt werden können, sind sehr zahlreich und lassen sich folgendermassen zusammenstellen.

1. Genauigkeit; 2. sicheres Funktionieren; 3. dauerhaft; 4. Anlauf bei geringer Stromstärke; 5. lautloser Gang; 6. Unmöglichkeit, die Angaben zu fälschen; 7. Unempfindlichkeit gegen äussere magnetische Felder; 8. Reduzierung der beweglichen Teile auf ein Minimum; 9. geringer Kraftbedarf; 10. keine Uhrenbewegung, möglichst keine Verwendung von dem Gefrieren ausgesetzten Flüssigkeiten, von Quecksilber, Kontakten und Kommutatoren; 11. direkte Anzeige der zu messenden Grösse (Wattstunden, Amperestunden); 12. Unempfindlichkeit gegen äussere mechanische Einflüsse wie Erschütterungen; 13. 14.    15. Unempfindlichkeit gegen Temperaturveränderungen,

Änderungen der Periodenzahl, des Luftdrucks.

Schliesslich kann man noch verlangen:

16. Möglichkeit einer Benutzung für Gleich- und Wechselstrom, womöglich für Zwei- und Mehrleiteranlagen; 17. Möglichkeit einer schnellen Kontrolle der Angaben und 18. geringe Anschaffungskosten.

Man erkennt daher, dass diese grosse Zahl Forderungen nur sehr schwierig zu erfüllen sind. Für die Schwierigkeit der Aufgabe spricht wohl am meisten die grosse Anzahl von verschiedenen Typen, welche im Laufe der Zeit entstanden sind und zum Teil von den hervorragendsten Vertretern der Elektrotechnik herrühren. Die hauptsächlichste Ursache dieser grossen Schwierigkeiten liegt darin, dass sich die Anforderungen in gewissem Sinne widersprechen, z. B. bedingt die Forderung 9, dass der Zähler nur geringe Energie verbraucht, eine zarte und leicht bewegliche Konstruktion der Triebwerke. Die Praxis verlangt demgegenüber möglichste Unempfindlichkeit gegen äussere mechanische Einflüsse beim Transport und Montage.

Eine grosse Anzahl der oben genannten Anforderungen muss für jede Konstruktion unbedingt erfüllt sein:

1. Die Angaben eines Zählers dürfen innerhalb seines gesamten Messbereiches nur um wenige Prozente von der wirklichen zu messenden Grösse ab weichen. Diese im Verkehr zulässigen Fehlergrenzen der Elektricitätszähler sind durch die Ausführungsbestimmungen zum Gesetz betreffend die elektrischen Masseinheiten (s. Anhang) vom Bundesrat, wie folgt, festgesetzt worden²):

Gleichstromzähler.

a)    Die Abweichung der Verbrauchsanzeige nach oben oder unten von dem wirklichen Verbrauche darf bei einer Belastung zwischen dem Höchstverbrauche, für welchen der Zähler bestimmt ist, bis zu dem zehnten Teile desselben nirgends mehr betragen als sechs Tausendtel dieses Höchstverbrauchs, vermehrt um sechs Hundertel des jeweiligen Verbrauchs und ferner bei einer Belastung von ein Fünfundzwanzigstel des obigen Höchstverbrauchs nicht mehr als zwei Hundertel des letzteren.

Auf Zähler die in Lichtanlagen verwendet werden, finden diese Bestimmungen nur insoweit Anwendung, als die anzuzeigende Leistung nicht unter 30 Watt sinkt.

b)    Während einer Zeit in welcher kein Verbrauch stattfindet, darf der Vorlauf oder der Rücklauf des Zählers nicht mehr betragen, als einem halben Hundertel seines oben bezeichneten Höchstverbrauchs entspricht.

Wechselstrom- und Mehrphasenzähler.

Für diese gelten dieselben Bestimmungen wie unter 1, jedoch mit der Massgabe, dass, wenn in der Verbrauchsleitung zwischen Spannung und Stromstärke eine Verschiebung besteht, der nach la ermittelte Fehler in Hundertel des jeweiligen Verbrauchs umgerechnet und der entstehenden Zahl der Hundertel die doppelte trigonometrische Tangente des Verschiebungswinkels hinzugefügt wird. Dabei bedeutet der Verschiebungswinkel den Winkel, dessen Cosinus gleich dem Leistungsfaktor ist. Alle zur Berechnung der Fehler dienenden Grössen sind mit dem gleichen Vorzeichen zu nehmen.

2. und 3. Die Angaben dürfen sich weder durch längeren Gebrauch noch durch etwaiges Verschmutzen ändern. Es ist daher stets die Anbringung staubdichter Gehäuse erforderlich. Die Verwendung von Phosphorbronze und Silber verdient vor Stahl und Eisen den Vorzug, da letztere zu leicht dem Rosten ausgesetzt sind.

4. Man verlangt von den Zählern, dass sie auch den kleinsten Stromverbrauch registrieren oder wenigstens bei */50 des Kapazitätsmaximums mit Sicherheit anzeigen. Um jedoch diese Empfindlichkeit zu erhalten, müssen für viele Zähler besondere Vorrichtungen eingebaut werden, welche die in den Triebwerken stets auftretende Reibung kompensieren.

6. Um einer Fälschung der Angaben durch Zufall oder Böswilligkeit vorzubeugen, ist das Gehäuse stets so zu konstruieren, dass Bleisiegel angelegt werden können.

10.    Ein vorhandenes Uhrwerk kann dadurch leicht zu Irrtümern Anlass geben, dass ein Wiederaufziehen vergessen wird. Quecksilber kann durch seine Dämpfe oder durch direkte Einwirkung die Organe des Zählers beschädigen. Kontakte und Kommutatoren verursachen oft durch unvollkommenen Stromschluss infolge von Staub oder Metalloxyd Fehler in den Angaben des Apparates.

11.    Die Bedingung, dass der Apparat auch den wirklichen Verbrauch anzeigt, ist besonders wichtig für Wechselstromzähler. Wilmshurst giebt einen Fall an, wo ein Wechselstromzähler nicht nur weniger zeigte bei einer Bogenlampenbelastung, sondern auch bei Einschaltung einer genügenden Selbstinduktion rückwärts lief.

Die übrigen obengenannten Anforderungen bedürfen keiner besonderen Begründung, insbesondere, da sie sieli für moderne Zähler leicht erfüllen lassen.

Wie bereits im ersten Teile erwähnt, kann man die Zähler einteilen in: 1. Wattstundenzähler; 2. Amperestundenzähler;

3. Elektricitätszeitzähler. Oder man berücksichtigt die mechanischen Hilfsmittel und unterscheidet: A. registrierende Instrumente, B. Instrumente mit absatzweiser Summierung, C. Integrierende Instrumente. — Bei der letzteren Gruppe kann man unterscheiden je nach den benutzten Wirkungen der Ströme: 1. Elektrochemische Zähler, 2. Pendelzähler, 3. Motorzähler (elektromagnetische und elektrodynamische), 4. Motorzähler (nach Ferrarischem Prinzip, sogenannte Induktionszähler), 5. Oscillierende Zähler, 6. Zeitzähler. — Je nach ihrer Vei⁻-wendung in der Praxis kennt man noch Strassenbahnzähler, Batteriezähler, Zähler für verschiedenen Tarif, Zählerautomaten etc., welche als besondere Konstruktion in einem Abschnitt behandelt werden sollen.

A. Registrierende Instrumente.

Bei den registrierenden Instrumenten wird der jeweilige Energie- oder Stromverbrauch resp. die Spannung fortlaufend auf einem Papierstreifen markiert, welcher durch ein Uhrwerk vorwärts bewegt wird. Die Fläche unter der markierten Kurve stellt dann den Gesamtwatt- und Stromverbrauch dar und zwar je nach dem Massstab in Wattstunden, Kilowattstunden oder Amperestunden. Die registrierenden Zähler bestehen also im wesentlichen aus zwei Teilen, dem die elektrische Grösse messenden Instrument mit der Schreibvorrichtung und einein Uhrwerk, das den zur Aufzeichnung der gemessenen Werte dienenden Papierstreifen vorwärts bewegt. Die Aufzeichnung der gemessenen Werte kann entweder mechanisch oder photographisch erfolgen. Die letztere Methode hat jedoch für in der Praxis verwandte Instrumente fast keine Anwendung gefunden, da sie teuer ist und eine besondere Beleuchtungseinrichtung erfordert. Sie hat dagegen den Vorzug, keinerlei Energie zu beanspruchen und schliesst Fehler durch Reibung eines Schreibstiftes auf dem Papier aus.

Die Konstruktion guter mechanischer Registriervorrichtungen erfordert viel Sorgfalt, weil meistens bei den Instrumenten,

bei denen sie angewendet werden sollen, nur eine sehr kleine Richtkraft zur Verfügung steht und daher die Reibung der Feder oder eines Stiftes auf dem Papier ein fehlerfreies Funktionieren leicht beeinträchtigen kann.

Um die Reibung auf ein Minimum zu reduzieren, lässt man einen am Zeiger des Messinstruments angebrachten feinen Stift über ein berusstes Papier so gleiten, dass derselbe nur ganz fein die Schreibfläche berührt, oder man lässt die Kurve durch eine mit Tinte gefüllte Feder oder leichten Heber sich auf weisses Papier aufzeichnen. Lässt man einen solchen Stift oder Feder stets auf dem Papier gleiten, so erhält man eine fortlaufende Kurve. Die Angaben können aber durch zu grosse Reibung fehlerhaft sein. Die Genauigkeit lässt sich dadurch erhöhen, dass man den Schreibstift nicht fortwährend, sondein

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Fig. 15.

nur in kurzen Zwischenräumen mit dem Papier in Berührung bringt, d. h. die zum Schreiben erforderliche Kraft von aussen zuführt und erhält dann eine aus Punkten zusammengesetzte Kurve.

Fig. 15 zeigt verschiedene Ausführungsformen von Schreibstiften. I ist eine Feder, wie sie Richard Frères, Paris an wendet; sie hat die Form einer auf einer Seite offenen dreiseitigen Pyramide; die auf dem Papier gleitende Spitze ist etwas gespalten, so dass die Tinte durch Kapillarwirkung fliesst. Die Dittmarsche Feder (II in Fig. 15) beruht auf der Wirkung eines Hebers. An einem mit einem Schnabel versehenen Gefäss ist ein Kapillarrohr befestigt, welches bis zum Boden des Gefässes reicht. Die dritte Form hat die geringste Reibung. Sie besteht aus einer in einem Rahmen drehbar gelagerten porösen Scheibe. Letztere wird durch die im Rahmen enthaltene Tinte durchtränkt und verzeichnet auf dem Papier rollend die Kurve.

Für eine punktweise Aufzeichnung der Kurven ist ein Farbschreiber nicht unbedingt erforderlich, die Punkte können durch direkte mechanische Eindrücke auf dem Papier hervorgerufen werden oder der mechanische Eindruck erzeugt in Verbindung mit einem Farbband einen Punkt.

Letztere Methode wird bei dem Siemens & Halskeschen Universalregistrierinstrument angewandt, dessen wesentliche Teile aus den Fig. 16 und 17 hervorgehen.³)

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Fig. 16 und 17.

Hierin bedeutet A ein Messinstrument irgend welcher Art, an dessen Zeiger z unten ein Stift s befestigt ist. Dieser Stift hat einen kleinen Abstand von dem Registrierpapierstreifen, sodass der Zeiger sich vollkommen frei einstellen kann. Uber dem Zeiger ist Klopfer K um D drehbar gelagert. Dieser Klopfer wird nun durch das Steigrad R, welches mit einem gezahnten Sperrrade r auf derselben Achse sitzt, mit Hilfe des Elektromagneten E gehoben und fällt alle zwei Sekunden gegen

den Stift des Zeigers, abgehoben, sodass der Zeiger vollkommen frei einspielen kann. Der Stift würde auf dem Papierstreifen p, welcher von der Rolle P durch das Stiftenrad T abgerollt wird, kaum sichtbare Zeichen hinterlassen; deshalb ist eine besondere Färbevorrichtung angebracht. Diese besteht aus einem Farbband B, welches sich unter dem Papierstreifen p befindet; durch den Schlag des Stiftes entsteht ein intensiv gefärbter Punkt auf der Rückseite des Papiers, welcher aber, da das Papier durchsichtig ist, sehr gut von der hinteren Seite gesehen wird. Die Punkte

Sofort wird der Klopfer aber wieder

verschwimmen, da sie sehr nahe an einander liegen, zu gut definierten Linien.

Das Farbband würde sich nun sehr bald abnutzen, wenn der Zeiger, wie z. B. bei Spannungsmessungen, längere Zeit nahe an demselben Orte stehen bleibt. Deshalb wird das Farbband unter Vermittelung der Zahnräder 0 von dem Uhrwerk langsam von links nach rechts bewegt, sodass immer andere Stellen des Bandes

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Fig. 18

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unter den Zeigerstift kommen. Die Länge und die Geschwindigkeit des Bandes ist so bemessen, dass es ganz auf der rechten Rolle aufgerollt ist, wenn der Papierstreifen p abgelaufen ist trotz der sehr häufigen Registrierung nur alle acht Tage erfolgt.

Wenn ein neuer Papierstreifen eingelegt wird, rollt man das Band mittels der Kordelschraube k auf die linke Rolle

zurück und das Spiel beginnt von neuem.

Man kann die Registrierungen durch den durchsichtigen Streifen sehr gut erkennen, ebenso die Teilung auf dem Streifen. Wenn der Streifen abgeschnitten wird, was beliebig oft erfolgen kann, ohne dass die Registriervorrichtung angehalten zu werden braucht, kann man den Streifen umdrehen und nun auf der vorderen Seite, auf welcher sowohl die Zeit- und Wertmarken,

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als auch die Registrierungen richtig aufgedruckt sind, die genaue Ablesung machen. Damit man die Zahlen, welche durch das Papier hindurch wie ein Spiegelbild, umgedreht erscheinen,

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Fig. 20.

gut ablesen kann, sind dieselben nochmals auf der rechten Seite richtig angebracht.

Der Antrieb der Registriervorrichtung kann in Gleichstromanlagen von nicht mehr als 150 Volt durch die Betriebsspannung erfolgen, wenn diese hinreichend konstant ist. Anderen-

falls empfiehlt es sich, für den Antrieb einen Satz Trockenelemente zu benutzen.

Es ist selbstverständlich, dass die geringste Verbiegung des Zeigers beim Einsetzen eines neuen Papierstreifens ein feines Kegistrierinstrument sofort unbrauchbar machen würde; deshalb ist auf die Handhabung des Instrumentes die grösste Sorgfalt verwandt und die Konstruktion so durchgeführt, dass ein Berühren der vitalen Teile des Instrumentes beim Einsetzen eines neuen Papierstreifens selbst von ungeübter Hand gar nicht geschehen kann.

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Kg. 21.

Fig. 18 zeigt die Gesamtansicht des Instruments, Fig. 19 zeigt das Instrument ohne die äussere Schutzkappe; der ganze Teil, welcher die Papierrolle, Farbband und Uhrwerk enthält und den Fig. 20 teilweise aufgebrochen zeigt, kann durch Anfassen des unten befindlichen Federhakens aus dem Apparate herausgezogen werden, ohne dass irgend eine Verletzung des Zeigers Vorkommen kann. Jetzt kann man sehr bequem eine neue Papierrolle einsetzen, deren Lochreihe mit den Zähnen des Transportrades in Eingriff gebracht wird.

Eine punktweise Aufzeichnung der Kurve, jedoch ohne Benutzung eines Farbbandes, verwenden Gans & Goldschmidt bei ihren in Fig. 21 dargestellten Instrumenten. Der frei

schwingende Zeiger des Ampère-, Volt- oder Wattmessers ist mit einem scharfen Markierstift versehen, damit die einzelnen Punkte genau abgelesen werden können. Für gewöhnlich ist dieser Stift ein hochglanzpolierter Stahlkonus, welcher unter einem bestimmten Winkel angeschliffen, scharf genug ist, um deutliche Punkte erkennen zu lassen, anderseits indessen nicht so spitz, dass er im Papier stecken bleiben könnte.

In besonderen Fällen ist an Stelle des Stahlstiftes ein Bronzestift angewandt, welcher, auf besonders präpariertes Papier gedrückt, schwarze Punkte aufzeichnet. Auch dieser Stift wird periodisch gegen den Begistrierstreifen gedrückt.

Der letztere sitzt auf einer Schreibtrommel, welche je nach dem Zwecke, welchem das Instrument dienen soll, in 2 — 24 Stunden eine Umdrehung macht. Die Befestigung des Registrier-streifens, dessen Skala vollkommen proportionale Teilung hat, geschieht durch Unterklemmen unter eine Bandfeder. — Die Andrückung des Zeigers erfolgt elektromagnetisch vermittelst eines Andrückbügels. Die periodische Einschaltung dieses Bügels wird von einer geeigneten Achse des die Trommel bewegenden Uhrwerkes aus automatisch herbeigeführt. Die Uhrwerke sind sämtlich mit Anker-Echappements versehen, der Eingriff der Trommelachse erfolgt stets unmittelbar vom Federhaus aus, so dass man die grösste Kraft des Werkes auf die wirksame Achse ausübt. Die Trommelachse steht im allgemeinen vertikal und ist mit Stützzapfen ausgebildet. Die Schreibtrommeln werden nur sanft auf den Konus der Achse aufgesetzt und durch Reibung gehalten.

Direkte Farbschreiber kann man hei solchen Instrumenten verwenden, bei denen es möglich ist, bei gleicher Grösse ein stärkeres Drehmoment zu erzielen, wie beispielsweise bei Induktions-Wattmetern. Ein solches Instrument wird von der A. E. G. gebaut. Der Papierstreifen desselben geht über zwei Rollen, die von einem Uhiwerk so angetrieben werden, dass der Streifen, der ungefähr 44 cm verfügbare Länge hat, in einem Tage abläuft. Das Aufziehen eines neuen Streifens geschieht dadurch, dass die Enden über den Rollen zusammengeklebt werden.

Die bisher beschriebenen Instrumente erfordern für die Registrierstreifen ein krummliniges Koordinatensystem. Hartmann & Braun führt nun die drehende Bewegung der Messinstrumente durch geeignete Übertragungsmechanismen in Königswerther, Elektricitätszähler.

eine geradlinige über, wodurch es ermöglicht wird, rechtwinklige kartesische Koordinaten zu verwenden.

Fig. 22 zeigt ein registrierendes Wattmeter für

Wechselstrom, dessen Messinstrument auf demselben Konstruktionsprinzip wie der später beschriebene W attstundenzähler der Firma beruht. Das Drehmoment wird durch ein Drehfeld von einer Hauptstrom - und zwei Nebenschlussspulen in einer leicht gelagerten Aluminiumtrommel erzeugt und durch geeignete Übersetzung in ein gleiches Drehmoment von kleinerem Hebelarm und grösserer Kraft umgesetzt, wodurch sowohl eine genauere Aufzeichnung und Registrierung, als auch ein gleich-massiger Skalenverlauf erzielt wird.

Die Benutzung Kohlrausch’scher Federgalvanometer gestattet die Aufzeichnung auf geradlinigen Koordinaten ohne besondere Übertragungsmechanis

kombiniertes Registrierinstrument für Strom- und Spannungsmessung für Schalttafeln mit regulierbarer Luftdämpfung der

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Braun A.-Gr. Die Instrumente können auch freistehend für die Aufstellung im Bureau des Chefs von Elektricitäts-werken mit auslegbaren Metallfüssen versehen werden ; allerdings muss hierbei auf die regulierbare Luftdämpfung verzichtet werden.

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Man führt die Registrierinstrumente meist so aus, dass sie auch eine direkte Ablesung des augenblicklichen Stromoder Energieverbrauchs gestatten. Die Auswertung der Kurven des Registrierstreifens geschieht meist mittels einer jedem Instrumente beigegebenen Grlasskala.

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Fig. 23.

werden insbesondere in den

Für alle Instrumente ist, um sie gegen Stromstösse und starke Schwankungen unempfindlicher zu aperiodische Einstellung zielen, starke Dämpfung lässlich. Man findet daher oft magnetische und Luft - Dämpfung vereint.

Die Registrierinstrumente .Zentralen verwendet, um die jeweilige Belastung graphisch fest-

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zustellen. In neuerer Zeit werden sie öfters in Strassenbahn-wagen eingebaut zur Aufzeichnung der Stromverhältnisse während der Fahrt. Auch für die graphische Ermittelung des Arbeits-diagrammes an Werkzeugmaschinen, Webstühlen, Kranen usw. finden sie Verwendung.*)

B. Instrumente mit absatzweiser Summierung.

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I)ie im vorigen Abschnitt beschriebenen Zähler eignen sich für die Verrechnung gewerbsmässig abgegebener elektrischer Energie zwischen Produzent und Konsument nicht. Apparate, die solchem Zwecke dienen sollen, ist die Forderung Hauptbedingung, dass die abgegebene Energie oder Strommenge direkt abgelesen oder wenigstens durch einfache Rechnung gefunden werden kann. — Für die Konstruktion solcher Apparate ist zunächst das Naheliegendste, die bereits vorhandenen Stromoder Energiemesser direkt zu verwenden und ihre Ausschläge in möglichst kurzen Zwischenräumen durch geeignete Vorrichtungen zu summieren. Die Genauigkeit eines solchen Apparates hängt natürlich von der Häufigkeit der Belastungsschwankungen wesentlich ab, da nur die zu ganz bestimmten Zeiten herrschenden Ausschläge summiert werden und in der Zwischenzeit vorkommende Änderungen unberücksichtigt bleiben. Gelingt es,, die zwischen zwei Summationen liegende Zeit auf ein Minimum zu beschränken, so verschwinden die durch Belastungsschwankungen hervorgerufenen Fehler mehr und mehr, und die erhaltene Angabe entspricht ohne wesentliche Abweichung der wirklich verbrauchten Strom- oder Energiemenge.

Diese Zähler mit absatzweiser Summierung bestehen also im wesentlichen aus dem eigentlichen Messinstrument und der Vorrichtung, um die Ausschläge des freischwingenden Zeigers jenes Messinstrumentes zu summieren. -— Ob der Apparat die verbrauchte Energie oder die Summe der verbrauchten Stromstärken, also die verbrauchte Elektricitätsmenge misst, hängt nur davon ab, ob die Stellung des Zeigers von der Grösse des Produkts von Spannung und Stromstärke (e • i) oder allein von

der Stromstärke i abhängig gemacht wird. Als Messinstrument kann natürlich jedes beliebige direkt zeigende Watt- oder Amperemeter benutzt werden; jedenfalls werden sich aber stark gedämpfte Instrumente weit besser eignen, also solche, welche bei jeder Belastungsänderung erst eine grössere Anzahl Schwingungen ausführen, bis die definitive Einstellung erfolgt.

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Fig. 24.

Vorrichtungen, welche die Ausschläge freischwingender Zeiger von Messinstrumenten summieren, sind eine grosse Anzahl angegeben worden. Siemens & Halske hat in ihren alten sogenannten Säbelzäh-leni folgendes Prinzip verwandt: Ein leichter, passend gekrümmter Hebel C (Fig. 24) wird aus seiner Ruhelage in bestimmten Zeitabschnitten, beispielsweise alle 1¹/4 Minuten, durch ein kräftiges Uhrwerk mit dem Minutenzifferblatt U gegen die Spitze oder Schneide eines Zeigers Z bewegt, bis der Hebel die letztere trifft. Der von dem Hebel bei dieser Bewegung jedesmal beschriebene Drehungswinkel wird auf ein auf der Achse des Hebels sitzendes Zahnrad und durch dieses auf das Zählwerk übertragen. Ist nun die Stellung des Zeigers Z in bestimmte Abhängigkeit von der zu summierenden Stromstärke gebracht, und ist die Kurve, welche den Hebel C an der Seite, welche der Zeigerspitze gegenübersteht, begrenzt, derart gestaltet, dass die Bogenwinkel, welche der Hebel durchlaufen muss, bis derselbe die Zeigerspitze trifft, proportional den Stromstärken resp. Energiemengen sind, die diesen Stellungen des Zeigers entsprechen, so addiert das Zählwerk alle Stromstärken resp. Energiemengen, welche zu den Zeiten der Messungen vorhanden waren, und misst mithin die Quantität der durch die Leitung geströmten Elektricität unter

der bereits vorher erwähnten Voraussetzung, dass die jedesmaligen Messungen als die mittleren Stromstärken resp. Energiemengen zu betrachten sind, was hei kontinuierlichem Betrieb hinreichend genau der Fall sein wird, wenn die Messungsintervalle nicht zu gross gewählt werden. Der Hebel C wird beständig durch ein Gegengewicht nach dem Zeiger hingezogen, während eine durch das Uhrwerk bewegte Excenterscheibe ihn alle l¹/^ Minuten von demselben entfernt und ihm gestattet, vermittelst des Gegengewichts in seine .Ruhelage zurückzukehren.

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Die Kuppelung des Zählwerkes mit dem Zeiger behufs periodischer Registrierung des Ausschlagswinkels lässt sich auch in folgender Weise ausführen :

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Fig. 25.

An dem Zeiger Z (Fig. 25) befindet sich ein kleiner in einer feinen Lagerung drehbarer Sperrkegel K, welcher sich entweder durch sein eigenes Übergewicht oder durch Vermittelung einer Feder an einen Anschlag anlegt, den Zeiger vollkommen frei spielen und in seine jeweilige Lage einstellen lässt. Sobald aber der Stösser S, welcher eine periodische Bewegung ausführt, den Zeiger auf seine Nullstellung zurückführen will, muss er an den Sperrkegel K stossen ; dieser macht infolge seiner sehr geringen Masse zuerst eine kleine Drehung, durch welche er in die Zähne des Zählrades E-,^ eingreift; dann erst wird der Zeiger und mit ihm das Zählrad um einen dem Ausschlag des Zeigers gleichen Winkel gedreht. Sobald der Zeiger Z bei der Zurückbewegung des Stössers S losgelassen wird, fällt der Sperrkegel auf seinen Anschlag i zurück, der Zeiger ist ganz frei und kann sich, von irgend welcher Reibung durchaus nicht beeinflusst, einstellen. Die periodische Bewegung des Stössers kann durch ein Pendel oder Doppelpendel oder ein Torsionspendel (Unruhe) hervorgerufen werden, welche durch ein Uhrwerk, elekfrischen Antrieb oder dergleichen in Schwingungen versetzt werden. Jedesmal, wenn dann das

Pendel nach einer Seite schwingt, kuppelt es Zeiger und Zählwerk, führt gleichzeitig den Zeiger auf seine Nullstellung zurück und dreht das Zählrad um einen dem Ausschlag proportionalen Winkel weiter.

Diese soeben beschriebene Vorrichtung ist in den neueren Präcisionselektricitätszählern von Siemens & Halske⁴) in etwas veränderter Form angewandt worden.

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Fig. 26.

Die periodische Bewegung wird bei diesem Zähler durch

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einen kleinen Elektromotor hervorgerufen.

Bewegung der Zeiger mittels des Mitnehmers AB (Fig. 26) genau auf C zurückgeführt werden muss, so müsste die Unruhe des Motors stets ganz genau gleiche Amplituden machen. Da dies aber in Wirklichkeit nicht durchführbar ist, so muss eine besondere Einrichtung getroffen werden, welche ein freies Ausschwingen der Unruhe erlaubt. Zu diesem Zwecke ist der Mitnehmer AB durch eine Feder F an einem Vorsprung V

des Unruherades H augedrückt. An der linken Seite kann die Unruhe nebst Bügel nun dagegen findet der Bügel einen Anschlag S, welcher der Nullstellung des Zeigers genau entspricht. Die Unruhe selbst kann frei ausschwingen.

frei ausschwingen, an der rechten

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Der"! periodische Motor besteht nur aus einer schweren Unruhe, einer Feder und dem nötigen Bewegungsmechanismus, der seinerseits aus einem Elektromagneten, einem Anker von besonderer Form und der Kontakteinrichtung besteht. Um Funkenbildung zu vermeiden, welche bei einem derartigen Instrument sehr störend sein würde, ist die Schaltung Fig. 27

angewandt. M ist der Elektromagnet, W der Vorschalt wider-stand, A B sind die beiden Stromleitungen. Jetzt liegt parallel hierzu eine Kurzschlusseinrichtung, eine Feder f, die im allgemeinen auf dem Kontakt c aufliegt. Also ist zum Elektromagneten ein Kurzschluss hergestellt. Sobald nun liier der Mitnehmer m ankommt, wird der Kontakt abgehoben, infolgedessen wird der Kurzschluss des Elektromagneten aufgehoben. Der Strom passiert den Magneten, ein Stromstoss erfolgt und treibt die Unruhe an. Der Stromstoss erfolgt in dem Augenblicke, in welchem die Unruhe ihre Gleichgewichtslage passiert.

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Fig. 28.

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Fig. 30.

Beim Rückgänge (von links nach rechts) kann die kleine Feder k des Mitnehmers m frei durchgehen und macht keinen Kontakt. Dieser Kontakt ist nun aus folgenden Gründen zu einer besonderen Form von Doppelkontakten ausgebildet. Die Spannung der Feder ? ist stärker als die von f, so dass letztere sich hei jeder Bewegung durch drückt und sich daher auf ihrer Auflage, dem Kontakt c, reibt, wodurch eine automatische Reinigung des Kontaktes erreicht ist. Um einer Störung durch "V ersagen des Kontaktes vorzubeugen, ist ein Kontrollkontakt c angebracht, der vorkommenden Falles stets Stromschluss giebt.

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Da der periodische Motor wechselnde Arbeit verrichten je nachdem der Zeiger hei kleinen oder grossen Aus

schlagen auf 0 zurückgebracht wird, so muss derselbe sich seine Amplitude selbstthätig regulieren, und das macht er dadurch, dass er sich so viel Strom nimmt, wie er zu der bestimmten Amplitude notwendig hat. Wenn er nun eine zu grosse Amplitude macht, so schlägt der kleine Mitnehmer m gegen einen Stift i an. Jener dreht sich dadurch ein wenig um, stellt sich in die in der Fig. 27 punktiert gezeichnete Lage ein, und deshalb geht beim nächsten Durchgang die kleine Feder k unter der Kontaktfeder F durch. Der Motor bekommt dann keinen Strom mehr, so lange der Schwingungsbogen eine gewisse Grösse überschreitet. Sobald die Amplitude wieder abnimmt, wird der Kontakt wiederhergestellt, d. h. der Motor reguliert seine Amplitude selbst.

Konstruktiv bietet der Apparat noch in der Lagerung der Unruhe einige Schwierigkeit, da dieselbe, um eine Änderung der Schwingungsdauer durch Vergrösserung der Zusatzkräfte unschädlich zu machen*), sehr schwer sein muss. Siemens & Halske hat daher die Unruhe in Kugellagern gelagert.

Während bei den Säbelzählern jedes Messinstrument zur Registrierung geeignet ist, wenn nur der Säbel passend konstruiert ist, können bei der zuletzt beschriebenen Vorrichtung nur Instrumente mit vollkommen proportionaler Teilung, wie Deprez dArsonval-Instrumente angewendet werden.

Ähnlich der in den Präcisionselektricitätszählern von Siemens & Halske angewandten Vorrichtung zum Summieren der Ausschläge eines frei schwingenden Messinstrumentes ist eine von Rissler & Bauer angegebene Vorrichtung.**) Bei dieser wird die periodische Zurückführung des Zeigers in die Kulilage jedoch nicht durch einen periodischen Motor, sondern durch eine mit einem sich gleichmässig drehenden Uhrrade fest verbundene Kurbel oder ähnliche Vorrichtung bewirkt.

Fig. 28-—30 zeigt eine solche Konstruktion (Tourtel-Zähler. Engl. Patent 20 743 identisch mit der Konstruktion von Rissler & Bauer). Der um c drehbare Zeiger a des Messinstruments wird mittels des Uhrrades f und der Kurbel e, die auf seinen

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Mit d ändert sich t.

wobei f

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die richtende Kraft, d die Zusatzkraft bezeichnet.

Die Änderungsgrösse verschwindet bei hinreichend grossem K. **) D. E. P. Nr. 114 240.

oberen Teil drückt, auf Null eingestellt. Der Zeiger a ist mit dem Zählmechanismus nur während der Rückkehr zu Null in Verbindung und zwar in folgender Weise: Ein gekrümmter Hebel h, in p px gestützt, wird durch das Gegengewicht q niedergehalten, ausser während des Vorwärtsganges des Kammes g, der gegen das entgegengesetzte Ende von q drückt. Der obere Teil des Zeigers a trägt einen Ansatz mit dem dreiarmigen Hebel o 1. Sobald h in Kontakt mit g kommt, wird der Hebel ol nach rückwärts geneigt, und sein Arm o giebt das Rad m, das erste Triebrad des Zählwerkes, frei.

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Während dieser Zeit kann der Zeiger a in seine Gleichgewichtslage zurückschwingen.

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Fig. 31.

starr mit dem Rade m verbunden ist, rückt das Zähl-

Ist aber der Kamm g an h vorübergegangen, so zwingt auch sein Arm i, der eben noch auf den Hebel 1 drückte, o wieder in das Rad m einzugreifen. Der Zeiger sitzt fest, bis sich, nachdem er auf Null eingestellt ist, das Spiel wiederholt. Da während der Einstellung auf Null der Zei-ger

werk um eine Strecke proportional dem Ausschlag des Instruments vor.

Dieselbe

Eine von Hartmann & Braun angegebene Vorrichtung*) hat auch als Grundprinzip die periodische Zurückführung des Zeigers eines Messinstruments in die Nulllage, wird durch periodisches Kuppeln eines Friktionsrades, das durch

ein Uhrwerk in dauernde Umdrehung versetzt wird, mit dem beweglichen Teil des Messinstrumentes bewirkt.

Bei dem in Big. 31—33 abgebildeten Wattstundenzähler von W. C. Johnson und Th. J. Mur day wird das disconti-nuierliche Integriersystem durch ein Pendel d bethätigt, welches regelmässig das Zahni’ad hi vorwärts treibt. Dies letztere veranlasst mittelst eines Armes h alle Operationen. Der Hebel i ist mit einem Ansatz j versehen, der auf den Zeiger k des Wattmeters drückt, und ihn nach links zu führen sucht, während die Kulisse 1 ihn in seiner Lage festhält. Nur wenn der Knopf m des Armes h auf das Gestänge iiBj drückt, wird der Zeiger freigegeben. Er nimmt dann die der verbrauchten

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Fig. 33.

Fig. 32.

Sobald der

Energie entsprechende Gleichgewichtslage ein.

Arm h den Hebel i loslässt, hebt sich dieser wieder, bis sein Ansatz j den Zeiger k trifit. Letzterer hat sich inzwischen eingestellt, auch i wird daher festgehalten und wenn der Arm h von neuem heruntergeht, kann der Hebel i nur einen Raum durchlaufen, welcher der gemessenen Kraft pi’oportional ist. Bei jedesmaligem Sinken treibt der Hebel i die Räder des Zählwerks vorwärts. Der Arm h bewirkt endlich auch mittelst des Hebels x, der auf di© Federn wwj einwirkt, dass der Stromkreis der beweglichen Spule nur während der Messung geschlossen bleibt, wodurch die zum Messen nötige Energie verringert wird.

Das die Messung ausführende Wattmeter ist ähnlich den bekannten Wattmetern von Ganz & Co. gebaut und besteht aus einer festen Spule o für den Nutzstrom und einer beweglichen Spannungsspule, welche an einem starken Faden ausserhalb der ersteren aufgehängt und leicht drehbar zwischen den festen Zapfen s gelagert ist; Spiralfedern n führen Strom zu und halten das System fest.*)

Zähler mit absatzweiser Summierung der Ausschläge eines Messinstrumentes werden heute nur noch wenig verwendet, da sie an Exaktheit und einfacherer Bedienung von den im folgenden Abschnitt beschriebenen integrierenden Zählern übertroffen werden. — Allerdings haben die meisten den Vorteil, dass ihr Energieverbrauch klein ist, da nur diejenige Menge in Betracht kommt, welche zur Einstellung des Messinstrumentes notwendig ist. Dafür haben sie, abgesehen von der unvollkommenen Integration, den Nachteil, den die Anwendung von Uhrwerken mit sich bringt, und ist elektrischer Antrieb vorgesehen, so erreicht der Kraftbedarf die Höhe, welche auch bei den nunmehr zu behandelnden vollkommen integrierenden Zählern auftritt.

C. Integrierende Zähler.

1. Elektrochemische Zähler.

Die elektrochemischen Zähler gehören zu den ältesten Konstruktionen der Verbrauchsmesser und ist das Gesetz, nach welchem der Konsum in solchen Apparaten bestimmt wird, in Gleichung (11) des ersten Teiles gegeben worden.

Der erste elektrochemische Zähler ist der Edisonzähler (Fig. 34), dessen Kasten in seinem Oberteile zwei mit Zinksulfatlösung gefüllte Zersetzungszellen enthält, in welche je zwei Zinkelektroden tauchen, von denen die Kathode alle 14 Tage, die Anode zur Kontrolle alle Monate nachgewogen wird. Der Unterteil des Zählerkastens enthält einen Neusilberwiderstand, der so abgeglichen ist, das nur ein Tausendtel des Gesamtstromes die Zersetzungszellen passiert. Diese Stromverzweigung ist aus dem Grunde notwendig, weil in der elektrolytischen Zelle keine zu hohen Stromdichten zur Anwendung kommen dürfen, da sonst Gasentwickelung eintreten würde und die Angaben nicht mehr den Stromstärken proportional wären. Den Zersetzungszellen sind "Widerstände aus Kupfer vorgeschaltet, um Änderungen im Widerstande der Zinksulfatlösung, welche durch

*) Der Vollständigkeit halber seien noch die denselben Gegenstand behandelnden Patente angeführt: D. R. P. 67867; 68696; 71484; 75066; 77 576.

Stromdurchgang oder Temperaturschwankungen hervorgerufen werden können, zu kompensieren. Die in den unteren Raum ausserdem noch eingebaute Glühlampe soll bei grosser Kälte das Innere des Zählers erwärmen. Zu diesem Zwecke wird dieselbe automatisch bei einer bestimmten Temperatur durch einen Thermostat eingeschaltet. Letzterer besteht aus zwei nebeneinander liegenden Streifen aus Messing und Stahl, durch deren Zusammenziehung eine Ausbauchung und dadurch Kontakt für die Leitung der Glühlampe herbeigeführt wird. — Diese Zähler werden von der „Edison Illuminating Co. in New-York“ noch heute verwandt.

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Eine Hauptbedingung ist für den vorliegenden Zähler jedoch nicht erfüllt: die direkte Ablesbarkeit der verbrauchten Strommenge. Schon 1882 konstruierte daher Edison ein sogenanntes registrierendes Voltameter*), welchem der Erfinder den Namen „Webermeter“ gab. Der Apparat besteht aus zwei an einem Wagebalken hängenden ausbalancierten Elektroden, welche in eine Ablagerungszelle ein-tauchen, durch die ein Teil des Stromes geleitet wird. Sobald durch die elektrolytische Wirkung des Stromes eine gewisse Gewichtsdifferenz der beiden plattenförmigen Elektroden erreicht ist, senkt sich die durch die Metallablagerung schwer gewordene eine Elektrode und bringt hierdurch êine Drehung der Achse des Wagebalkens hervor, die in geeigneter Weise auf ein Zählwerk übertragen wird. Gleichzeitig aber kehrt die Bewegung des Wagebalkens die Richtung des den Apparat durchströmenden Stromanteils um, wodurch die Elektroden ihre Rollen vertauschen und die vorher als Kathode wirkende Platte jetzt zur Anode wird und umgekehrt, so dass das auf ersterer abgelagerte Metall sich wieder ablöst und nunmehr sich wieder auf der anderen jetzt als Kathode wirkenden Platte ablagert, diese beschwert und den Wagebalken in umgekehrter Richtung bewegt. Das Zählwerk muss selbstverständlich so eingerichtet sein, dass beide Drehrichtungen des Wagebalkens auf dasselbe in gleicher Richtung wirken.

Eine auf diesem Prinzip beruhende Konstruktion ist in Fig. 35, 36 abgebildet.*) Bei derselben dient der Wagebalken (17) als Hemmung eines beliebig angetriebenen Uhi’werkes, welches die Registrierung bewirkt. Es wird bei jedem Ausschlage des

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¹

S. Ecl. êl. Bd. 12. Les compteurs d’électricité par T. P. Wilmshurst

²

S. Prüfordnung für elektr. Messgeräte. Berlin 1902. (J. Springer.)

³

S. E. T. Z. 1897. Heft 13. Dr. Raps, Über ein Universalregistrierinstrument von Siemens & Halske.

⁴

E. T. Z. 1898. Dr. Raps.

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Fig. 35.

Wagebalkens das Uhrwerk um einen bestimmten Betrag — beispielsweise eine halbe Umdrehung — freigegeben. Die Konstruktion ist nun die folgende: Die Schaltwelle (28) des Uhrwerkes trägt einen möglichst langen Arm (29), welcher an seinen beiden Enden mit hervorragenden Stiften (30) und (31) ver-

sehen ist; diese Stifte sind von der Welle (28) ungleich weit entfernt und können mit einem oberhalb des Auflagepunktes des Wagebalkens angeordneten Arm (32) Zusammentreffen, sobald der Wagebalken in Schwingungen gerät, wobei der Arm (32) in die Bahn des einen oder anderen Bolzens (30, 31) gelangt.

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Die Schaltwelle (28) ist einem ihrer Enden mit einem Kurbelbolzen (33) versehen, der in das untere gabelartige Ende eines Hebels (34) hineinragt. Das obere Ende dieses Hebels ist mit einem Kontakt (35) ausgestattet, dessen Berührungsfläche vorteilhaft goldplattiert ist. Der Kontakt (35) wird durch die Schaltwelle abwechselnd in oder ausser Berührung mit den Kontaktfedern (36 und 37) gebracht, die sich mit ihren freien Enden einander so weit nähern, dass nur ein kleiner Zwischenraum zwischen ihnen bleibt und jede Bewegung der Welle den Kontaktpunkt von der einen Feder sofort auf die andere verlegt. Die Enden der Federn, mit denen der Kontakt in Berührung tritt, sind vorteilhaft ebenfalls goldplattiert.

Fig. 36.

Der Hebel (34) steht mit der Grundplatte mittels eines biegsamen, nicht federnden Metallstreifens (38) von bestimmtem und konstantem Widerstand in elektrischer Verbindung. Die Federn (36 und 37) sind auf isolierenden Blöcken (39) befestigt und durch Leitungen (40 und 41) mit den Kontakten des zu messenden Stromes verbunden.

Den beiden beweglichen Elektroden (6 und 7) wird der Strom durch biegsame, nicht federnde Streifen (42 und 43) aus Blattmetall von ganz bestimmtem und gleichbleibendem

Widerstand zugeführt; diese Streifen sind an den die beweglichen Elektroden tragenden Drähten (13) befestigt. Auf diese Weise besitzen die Leitungen im Elektricitätszähler stets einen bestimmten Widerstand, und es wird keine Stromverbindung durch ein bewegliches Gelenk getragen, auch ist keine Stromverbindung abhängig vom Oberflächenkontakt, ausgenommen die Umschaltvorrichtung. Die Drähte (13), die die beweglichen Elektroden tragen, sind wie die Zellen (6 und 7) von ihrer Verbindungsstelle mit den beweglichen Elektroden bis zur Oberfläche der Flüssigkeit mit mehreren Schichten von essigsaurem Amylkollodium bedeckt, so dass sie isoliert sind und ein elektrolytischer Prozess auf diesen Drähten oder an ihren Verbindungsstellen mit den Elektroden nicht stattfinden kann.

Der Zähler liegt parallel zu einem vorteilhaft aus Neusilber bestehenden Widerstand (44), welcher in eine der Hauptleitungen (45) des zu messenden Stromes eingeschaltet ist. Der Neusilberwiderstand wird in Bandform an der Innenseite des Gehäuses entlang über Spulen (47) geführt. Die beiden Enden des Widerstandes sind mit den Enden der Hauptleitung verbunden, während von der Mitte des Widerstandes eine Leitung (48) über eine Wärmeausgleichspule (49) zu einer der beweglichen Elektroden einer der Zellen führt. Ebenso wie bei dem zuerst beschriebenen Zähler ist noch eine bei grösserer Kälte automatisch durch einen Thermostaten (51) einzuschaltende Glühlampe vorhanden.

Eine direkte Ablesung der verbrauchten Elektricitätsmenge lässt sich auch dadurch erreichen, dass man beispielsweise die entwickelte Gasmenge eines Knallgasvoltameters oder die Niveaudifferenz des Elektrolyts an einem kalibrierten Rohre abliest. — Ein solcher Elektricitätszähler wird seit ungefähr zwei Jahren in England häufig benutzt und ist von Charles Orme Bastian angegeben worden.¹) (Fig. 37.) Derselbe besteht aus einem einfachen Knallgasvoltameter. Der Elektricitätsverbrauch wird gemessen an der Abnahme des in einer geteilten cylindrischen Röhre befindlichen, angesäuerten Wassers. Das Verdampfen des Wassers wird durch eine dünne Oelschicht verhindert. Die Elektroden sind ohne Durchlöcherung der Wandungen des Ge-fässes von oben in den Elektrolyten eingeführt. Dabei sind die beiden Platinelektroden, um sie möglichst dicht aneinander zu

befestigen und doch zur Vermeidung eines Kurzschlusses sicher voneinander zu trennen, an den Kippen eines Gasgestelles festgekittet oder auf andere Weise an diesem Gestelle befestigt. Das Glasgestell besteht dabei mit den die isolierten Zuführungsdrähte einschliessenden Röhren aus einem Stück.

Ein ähnliches Prinzip liegt dem Quecksilbervoltameter von Gurwitsch zu Grunde. *) besteht aus

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Dasselbe einem Glas-gefäss, an dessen Boden zwei Quecksilberelektroden konzentrisch angeordnet sind. Der Elektrolyt ist eine Merkuronitratlösuhg. Die Menge des vom Strome ausgeschiedenen Quecksilbers wird ihrem Volumen nach an einem kapillaren Steigrohr abgelesen. Die an der Kathode abgeschiedene Quecksilbermenge kann durch entsprechend angeordnete Hähne jedesmal wieder nach der Anode zuruck-

4.,

gebracht werden.

Kg. 37.

Auch Arthur Wright benutzt in seinem in Eig. 38 und 39 schematisch und. Fig.40 in Ansicht abgebildeten Zähler zur Messung der verbrauchten Strommenge die aus einer Lösung eines Quecksilberoxydulsalzes ausgeschiedene Menge Quecksilbers.**) Die verschiedenen Teile jener elektrolytischen Zelle sind in einer luftdicht verschlossenen Glasröhre angeordnet. Die Verbindungen desZählers

sind aus Fig. 39 zu ersehen. Der Widerstand im Nebenschlussstromkreis beträgt einschliesslich der Zelle ca. 40 Ohm und die maximale Stromstärke etwa 0,025 Ampère bei einem 5 Ampère-

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Fig. 39.

Fig. 38.

zähler. Der Widerstand B, im Hauptstromkreis besteht aus Platinoiddraht und hat einen Wert von 0,2 Ohm. Dieser Zähler unterscheidet sich von anderen Typen besonders durch die Lage der Anode A zu derjenigen der Kathode B. Die erstere ist nämlich über anstatt unter der letzteren angeordnet. Das Quecksilber befindet sich in einem ringförmigen Be-

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Fig. 40.

hälter C, welcher bis zu einer solchen Höhe gefüllt ist, dass die konzentriertere Lösung, welche durch die elektrolytische Thätigkeit entsteht, von der konvexen Oberfläche des Quecksilbers infolge der Schwere herabsinkt und sich von selbst mit der Flüssigkeit vermischt, so dass diese das Bestreben hat, eine gleichmässige Dichte aufrecht zu erhalten. Die Mitwirkung der Schwere bei dieser Mischung würde bald unwirksam sein, wenn das Quecksilber der Anode unter das Niveau des Behälterrandes herabsinken sollte. Diesem beugt man vor und erhält ein konstantes Niveau des Quecksilbers durch die Anwendung der sogenannten Speisevorrichtnng D, deren Thätigkeit aus der Figur her-

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Pig. 41.

vorgeht. Das auf dem Platinkegel B niedergeschlagene Quecksilber tropft in den Glastrichter F, der auf dem oberen Bande der Glasröhre E aufgekittet ist. Wenn nun eine auf 100 Einheiten bestimmte Menge Quecksilbers in dem rechten Schenkel der Röhre sich angesammelt hat, so wird das Quecksilber in diesem etwas höher stehen als im anderen Schenkel, welcher Niveauunterschied genügt, einen Heber in Thätigkeit treten zu lassen, der das gesamte in der TJ-förmigen Röhre enthaltene Quecksilber in das darunter befindliche Gefäss G leitet. Letzteres ist mit einer nach Amperestunden geaichten Skala versehen, während an dem U-förmigen Rohre selbst die Bruchteile abgelesen werden können. Durch Umstürzen des Zählers führt man das in G enthaltene Quecksilber wieder nach der Anode zurück.

Wie oben erwähnt, ist die Glasröhre luftdicht verschlossen. Dies ist statthaft, weil die chemische Wirkung kein Gas erzeugt und infolgedessen kein innerer Druck vorhanden Da ausserdem die. Luft keinen Zutritt hat, so erfolgt keine Verdunstung, kein Beschlagen und keine Wertverminderung bezüglich der Qualität der verwendeten Materialien. Der Zähler wird durch den Luftdruck gar nicht und durch die Aussen-temperatur nur in geringem Masse beeinflusst.

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2.

Fig. 42.

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Abweichend von den Methoden der bisher beschriebenen elektrochemischen Zähler benutzt Strasser in seinem Elektri-citätsmesser*) die unter dem Namen „elektrische Endosmose“ bekannte., Erscheinung. Durch den von der einen Elektrode zur anderen (Fig. 41) fliessenden Strom wird die Lösungsflüssigkeit in derselben Richtung durch die Zwischenwand d hindurch in die andere Zelle getrieben, so dass, wenn beide Zellen ganz erfüllt und durch ein Rohr, in dem ein Quecksilbertropfen F enthalten ist, verbunden sind, der Ausgleich durch das Rohr stattfindet, F also zwischen den Kontakten Sobald nun durch den Quecksilbertropfen F der eine Kontakt geschlossen wird, wdid ein Zählwerk eingeschaltet, gleichzeitig aber der durch die Zellen gehende Strom umgekehrt und der Quecksilbertropfen nach dem anderen Kontakt hingetrieben. In dem Rohre befindet sich eine isolierende Flüssigkeit, beispielsweise Öl.

Ein Hauptübelsfand der meisten elektrochemischen Zähler ist jedoch die auftretende gegenelektromotorische Kraft der Zelle, wodurch ein Spannungsabfall von 2 — 3 Volt bei einer Stromstärke von 5 Ampère hervorgerufen wird. Um diese gegenelektromotorische Kraft auszugleichen, schaltet Wright**) vor das elektrolytische Messgerät eine Zusatzstromquelle (Primäroder Sekundäi’element, elektrisch geheiztes Thermoelement oder dergl.) und legt dieses System parallel zu einem in den Uaupt-

Stromkreis eingeschalteten Widerstand. Die Zusatzspannung kann auch dadurch hergestellt werden, dass das elektrolytische Messgerät einerseits an den Endpunkt des Widerstandes im Hauptstromkreis, andererseits an einen Punkt eines zwischen die beiden Hauptleitungen eingeschalteten Widerstandes angelegt wird. (s. Fig. 42.)

Trotz aller dieser Verbesserungen scheint es nicht, dass die elektrochemischen Zähler zu sehr zufriedenstellenden Resultaten führen können, insbesondere, da die mechanischen Zähler den praktischen Anforderungen weit mehr genügen.

2. Pendel Zähler.

Unter einem Pendelzähler versteht man einen solchen Apparat, bei dem die Schwingungsdauer eines Uhrpendels durch den Verbrauchsstrom beeinflusst wird. Die Theorie ist bereits Â im ersten Teile S. 4 gegeben worden.

Die ersten, welche auf dem bezeich-neten Prinzip einen Zähler konstruierten, waren Ayrton und Perry (1882) und unabhängig von diesen Dr. H. Aron. Die ersteren stellten eine Ampererolle hinter einem Pendel auf, an welchem parallel mit jener die Voltrolle befestigt war. Diese Anordnung ist jedoch sehr ungünstig, > weil die Kraft beinahe senkrecht zur J Schwingungsebene steht und nur eine kleine Komponente derselben zur Wir- 4 kung kommt, so dass die erzielten '

Differenzen zu klein werden, welche im Vergleiche mit dem Fehler der Uhr und der Ablesung für die Praxis unbrauchbar sind. Durch die einseitige, aus der Schwingungsebene abgerichtete Kraft ist bei stärkerer Einwirkung das Pendel gezwungen, eine elliptische Bahn zu beschreiben, wodurch der Gang der Uhr gestört wird. Ayrton und Perry scheinen auch nicht den erwünschten Erfolg mit dem Apparat gehabt zu haben, da sie weder Konstruktionsdaten noch Versuchsresultate veröffentlicht haben.

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Fig. 43.

56 —

Glücklicher war Aron mit dem von ihm konstruierten Apparat und der „Aronzähler“ ist heute noch der charakteristische Typus der Klasse der Pendelzähler. Bei letzterem ist die Stromspule unterhalb des Pendels aufgestellt. Fig. 43 zeigt

eine ältere Type des Appa-Derselbe besteht im

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wesentlichen aus zwei Pendeln, von denen eines ein rein physikalisches Pendel ist, das andere jedoch statt der Linse eine von dem der

Spannung proportionalen Strome durchflossene Spule trägt. Letzteres kann durch die bereits oben erwähnte Stromspule in seinem Gang verzögert oder beschleunigt werden, und wird der Gangunterschied beider Pendel durch ein Planetenrädergetriebe auf ein Zählwerk übertragen, dessen Angaben nach der auf S. 5 gegebenen Theorie dem Energieverbrauch proportional sind, bei Vernachlässigung der höheren Potenzen der Gleichung (3 a).

Den neueren Zählern der Firma H. Aron (Fig. 44) liegt die Gleichung (5) zu Grunde, wodurch die durch die höhei’en Potenzen der Gleichung (3 a) verursachten Fehler eliminiert werden. Die Konstruktion ist ferner so getroffen, dass auch die Fehler, welche dadurch entstehen können, dass die Pendel bei Leerlauf in gleichen Zeiten ungleiche Schwingungen machen, selbstthätig sich korrigieren. Es ist deshalb gleichgültig, ob die Pendel genau einreguliert sind oder nicht: Fehler können dadurch in die Messung nicht hineinkommen. Es dient hierfür die sogenannte Umschaltvorrichtung, welche auf folgendem Grundgedanken beruht:

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Wenn die Pendel verreguliert sind, d. h. bei Leerlauf nicht synchron schwingen,²) so muss je nach dem, welches der beiden Pendel schneller schwingt, eine Voreilung oder ein Rücklauf des Zeigerräderwerkes stattfinden, da sich die Antriebswelle entsprechend der Differenz der Schwingungen beider Pendel herum

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Fig. 45.

bewegen muss. Die so zu stände kommenden Abweichungen können nun in der Weise ausgeglichen werden, dass das letztere abwechselnd während einer gewissen Zeit links herum und während einer gleich grossen Zeit rechts herum angetrieben wird. Zu diesem Zwecke sind auf einer Wippe zwei Zahnräder e und e! (Fig. 45—48) angebracht, von denen je

nach der Stellung der Wippe das obere oder das untere die Verbindung der Antriebswelle g₂ mit dem Zeigerwerksrad d herstellt. Durch das Ohrwerk des Zählers wird die Wippe mit Hilfe des Excenters a und Hebels b immer nach derselben

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Hg. 47.

Zeit abwechselnd in ihre Links- und Rechtsstellung gebracht. Die Bethätigung des Excenters a geschieht durch eine Drehung von 360° des auf der Welle z sitzenden Zahnrades s, von der halben Zähnezahl des Bades t. Die Drehung von 360° der Welle z wird folgendermassen erreicht: Das Rad h wird durch die Bewegung der gemeinsamen Welle herumgedreht und spannt mit m die Feder 1 an. Hat es eine Umdrehung gemacht, so; hebt der Stift w mittels des Hebels v den Hebel p, welcher mit ihm eine gemeinsame Achse hat, hoch und macht den Stift r frei, so dass infolge der gespannten Feder 1 die Achse z um 360 ⁰ nachgezogen wird, bis der Stift n an dem Arm m einen Anschlag findet. Dreht sich nun das Rad h weiter, so fallen die Hebel v und p wieder herunter, der Stift r liegt wieder hinter Hebel p und die Feder 1 kann von neuem gespannt werden. Nach zwei Umschaltperioden müssen hiernach die Zeiger wieder ihren ursprünglichen Stand erreicht haben. Bei Belastung muss das Zeigerräderwerk natürlich dauernd vorwärts laufen, was auf folgende Weise erreicht wird:

In demselben Augenblicke, in welchem die oben beschriebene Umschaltung, erfolgt, um die durch die Gangdifferenzen beider Pendel bewirkten Abweichungen automatisch

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Kg. 48.

auszugleichen, wird die Richtung des durch die Pendelrollen fliessenden Stromes durch einen Kommentator x (Fig. 4 7) umgekehrt. Wenn aber in einem Zähler der Sinn des Stromes entweder in den Nebenschluss-Spulen oder in den Hauptstrom-Spulen allein umgekehrt wird, so dreht er sich entgegengesetzt herum wie vorher. Hier tritt der erstere Fall ein, und infolge-

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Fig. 49.

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dessen rotiert die Hauptantriebswelle nach der erfolgten Umschaltung im entgegengesetzten Sinne. Für das Zeigerräderwerk finden demnach hei Belastung zwei Umkehrungen statt, welche sich ebenso wie zwei Verneinungen aufheben. Zeigerräderwerk wird bei Belastung dauernd vorwärts laufen müssen, und trotzdem werden; die Fehler, welche durch Ver-regulïerùng der. beiden; Pendel in die Messung hineingebracht wrnrden konnten, unbedingt aufgehoben.

Das Werk (Fig. 49—51) selbst besteht aus zwei Uhrwerken mit Steigrad und Pendel, welche so auf ein drittes Werk, das Differentialwerk (q, vx, v₂, bx) wirken, dass letzteres die Differenz ihrer Bewegungen anzeigt. Um die Triebkraft des einen gemeinsamen Aufzuges auf beide Werke zu übertragen, dass sie unabhängig voneinander arbeiten können, ist

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Fig. 50.

ausser vorgenanntem, zur Registrierung dienendem Differentialwerk, noch ein zweites, stärker gebautes, vorhanden (b₂, fx, f₂). Dadurch wird erreicht, dass die mit je einem Uhrwerk verbundenen Kronräder fx und f₂ gleichzeitig immer derselben Triebkraft ausgesetzt sind, ohne in der Verschiedenartigkeit ihrer Geschwindigkeit gestört zu werden.

An dem hinteren Lagerbock jeder Pendelachse sind zwei kleine isolierte Klemmen N befestigt, die dazu dienen, die

Verbindung zwischen den an den Pendelstangen isoliert hochgeführten Enden der Pendelspulen unter sich, sowie mit den

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Fig. 51.

Zur ungefähren

übrigen Teilen des Zählers herzustellen.

Gangregulierung dienen die Gegengewichte m₂, welche sich auf-und abwärts schrauben lassen.

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Fig. 53.

Fig. 52.

Die Zähler ziehen sich vermittelst einer elektrischen Aufzugsvorrichtung selbstthätig auf. Dieser Selbstaufzug (Fig. 52/53)

Superoxyd verwandelt wird; dieses, ist aber metallisch fest und leitet den Strom gleich gut wie metallisches Silber.

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Fig. 54.

besteht

aus einem hufeisenförmig gestalteten Elektromagneten a, welcher einen freischwingenden Anker b, bevor sich die Triebfeder für das Werk ganz entspannt hat, anzieht, und die letztere dabei von neuem anspannt. Seine Wickelung wird zu diesem Zwecke durch eine Kippvorrichtung zur rechten Zeit eingeschaltet und alsdann wieder ausgeschaltet, so dass der Anker ablaufen und die Feder das Werk des Zählers treiben kann. •    I >

Die Pendel, welche so leicht gehalten sind, dass sie während des Transportes nicht arretiert zu werden brauchen, gehen von selbst an, sobald die Spannung, für welche sie gebaut sind,

80 % ihres normalen Betrages erreicht .hak- — Die Kontakte für die Aufzugsvorrichtung bestehen

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Die Aronschen Wattstundenzähler eignen sich für Gleichstrom und Wechselstrom, da sie weiter nichts als eisenfreie Wattmeter sind« Fig. 54 zeigt das Schaltungsschema für , Gleichstrom - Zweileitersysteme und einphasigen Wechselstrom. Für Gleichstrom-Dreileiter wird je eine Ampererolle mit einem Aussenleiter verbunden. Für Gleichstrom-Fünfleiter müssen unter jedem Pendel zwei Ampererollen angebracht werden, welche von den Strömen der vier Aussenleiter durchflossen werden. Fig. 55 zeigt einen Gleichstrom-IImschaltzähler, System Aron, für 10 000 Ampère und 260 Yolt.

Für Dreiphasenstrom ohne Nullleiter ist die von Aron zuerst abgeleitete Gleichung (18) benutzt und zeigt die Schaltung Fig. 3. Zur Konstruktion von Zählern für Dreiphasen-

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ström mit vier Leitungen werden von Aron die Gleichungen 43 und 45 benutzt, und zeigen die Fig. 56, 57 die Schaltungsschemata. In Fig. 58 ist ein solcher Zähler bildlich dargestellt.

Den Aronschen Am-perestundenzählern liegt die Gleichung 12 zu Grunde und ist ein solcher für Gleichstrom - Zweileiter in Fig. 59 abgebildet.

Im Vergleich zu der älteren 'Wattstundenzählertype ist die Spannungsspule des einen Pendels durch einen konstanten Magneten ersetzt. Das fehlerhafte quadratische Glied wird hier dadurch eliminiert, dass der Magnet durch die darunter befindliche Stromrolle temporär magnetisiert wird, wodurch ein quadratisches Glied zur Beschleunigung hinzugefügt wird. Es hat sich gezeigt, dass der Magnet aus sehr hartem Stahle gefertigt sein muss, da sonst der temporäre Magnetismus grösser wird, als die Korrektur erfordert.

Für die Aufhängung der Pendel ist massgebend, dass sich dieselben nicht nur in der Schwingungsebene bewegen können,

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Fig. 55.

sondern auch senkrecht zu derselben, damit es immer im Lot bleibt, wenn sich das Gehäuse aus irgend einem Grunde verschieben sollte. Mit Rücksicht auf diesen Umstand ist die beliebteste Aufhängung so, dass das Pendel an einer zarten Blattfeder hängt, welche durch die Biegungen die Schwingungen des Pendels gestattet, und somit als Schwingungsachse dient; anderseits hängt das Pendel mit zwei Haken an einem Stift senk-

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Fig. 57.

Fig. 56.

recht zur Feder, welche dem Pendel gestattet, sich nach vorn und hinten zu bewegen und so in die Lotlinie sich zu stellen. Es ist also eine Art Cardanischer Aufhängung, wo die Feder die eine Achse darstellt und der senkrecht zu ihr stehende Stift die andere.

Ein solches Pendel wird nun durch ein unsymmetrisches Feld, wie es durch absichtliche oder zufällige imsymmetrische Anordnung der feststehenden Pollen in Bezug auf die Schwingungsebene entstehen kann, aus derselben herausgezogen werden, und kann dadurch an irgend einem festen Punkte ausserhalb der Schwingungsebene zum Anstossen kommen und so den Stillstand der Uhr veranlassen.

Man kann dies dadurch vermeiden, dass die Pendelgabel, welche die Verbindung mit dem Werk herstellt, dem Pendel

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für eine Bewegung senkrecht zur Schwingungsebene nur so viel Freiheit gestattet, um kleine Veränderungen in der Aufhängung eines

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gut befestigten Gehäuses, wie man es ja bei einem Zähler voraussetzen muss, auszugleichen, nicht aber gestattet, bei grösseren elektromagnetischen oder elektrodynamischen Kräften so viel aus der Schwingungsebene herauszugehen, um an einen festen Punkt ausserhalb derselben an-zustossen und den Stillstand zu bewirken.

Statt der vertikalen Pendel kann man Horizontalpendel verwenden.³) Als Bichtkraft kann man Spiralfedern oder auch einen permanenten Magneten verwenden (Fig. 60).

Die Doppelhebel 5 und 7 mit ihren Spulenpaaren 6 und 8 schwingen mit ihrer Amplitude unter bezw. über den festen Stromspulen 9. Die magnetischen Wirkungen gehen aus den Polbezeichnungen der Fig. 60 hervor.

Behufs genügender Centrifugalwirkung sind die schwingenden Massen der Solenoide möglichst weit vom Zentrum entfernt

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Fig. 60.

zu verlegen; bei solchen — nach Art von Horizontalpendeln, aber völlig ausbalanciert, also ohne Schwerpunkt schwingenden — Balanciers ist die Anwendung eines mit geringer Amplitude arbeitenden Ganges notwendig, der es gestattet, die Solenoide

stets innerhalb des magnetischen Feldes der Stromspulen zu halten, so dass die Empfindlichkeit, d. h. die Konstante des Zählers unveränderlich bleibt.

Durch Veränderung der Stellung der festen Stromspulen gegenüber den Spannungsspulen lässt sich die Proportionalität der Zählerangaben in geeigneter Weise einregulieren.

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Einen Wattstundenzähler mit Horizontal-Balancier-System der D eutsch - Russischen Elektricitätszähler - Gesellschaft zeigt Fig. 61. Der Zähler besteht aus einem Doppelwerk mit gemeinsamem selbsttätigem elektrischen Aufzug und schwingenden Horizontalbalanciers der beschriebenen Art als gangordnendem System

Fig. 61.

Um die Gangdifferenz der Pendel zu registrieren, kann man statt eines Planetenrädergetriebes, wie es im Aronzähler zur Anwendung kommt, auch andere geeignete Vorrichtungen verwenden. Eine solche Konstruktion ist von E. Bergmann angegeben worden⁴) und besteht darin, dass die Gangdifferenz jedesmal, wenn sie eine bestimmte Grösse, z.B. eine Hektowattstunde erreicht hat, aufgehoben wird. Die beiden Pendel sind mit den Uhrwerken I'und II (Fig. 62) verbunden, deren Räder 1 und 2 die Räder 3 und 4 in Umdrehung versetzen. Das Rad 4 setzt an der Welle 7 an, 3 dagegen an einer Hülse 8, die frei drehbar über die Welle geschoben ist. Die Hülse trägt einen Arm 10, dieser an dem Gelenk 12 einen kleinen Hebel 11, der durch eine Feder angedrückt wird In einer Stelle hat die Scheibe einen senkrecht abfallenden Grat, und hier steht ihr ein von der Welle 7 isolierter Kontaktarm 14 gegenüber, dem der Strom durch die Schleif bürste 17 zugeführt wird.

Cornpteurs. Z. f. 13. 1901, Heft 17. Russischen Elektricitätszähler-Gesellschaft.

Andererseits geht der Strom von der Bürste 18 auf den Arm 10 und den Hebel 11 über, die gleichfalls beide von der Achse isoliert sind.

Wenn nun durch die Einwirkung des Stromes das Pendel II vorläuft und I zurückbleibt, dreht sich die Hülse 8 schneller als die Welle 7, und infolgedessen rückt der Hebel auf der

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Fig. 62.

Fig. CJ.

Scheibe 13 vor. Ist die Gangdifferenz gleich einer Umdrehung geworden, dann ist der Hebel 11 gerade auf dem höchsten Punkte der Scheibe und schliesst nun heim Herabfallen auf den Kontakt 14 den Stromkreis des Elektromagneten 20. Dadurch wird das erste Triebrad des Zählers um einen Zahn weiter gedreht. Dauert die Gangdifferenz fort, so verlässt der Hebel 11 den Kontakt 14 und fällt auf die tiefste Stelle der Scheibe herab, worauf sich dasselbe Spiel wiederholt. Die Sperrklinke 6 soll das Zurückgehen des Armes 10, was bei unrichtigem Gange der Pendel eintreten kann, verhindern. Einfacher erreicht man dieselbe Wirkung, wenn man die Scheibe 13 mit Zähnen (Fig. 64) versieht. Bei einer anderen Anordnung (Fig. 65 und 66) wird auf das Bad 3 ein schräg abgeschnittener Cylinder 25 aufgesetzt, auf welchem das mit der Hülse 26 und dem Bad 4 fest verbundene Bädchen 35 läuft. Man ei'kennt leicht, dass das Laufrädchen sich bei der Botation abwechselnd hebt und senkt, und dabei den Hebel 29 mitführt, der wiederum den Zähler mittelst der Sperrklinke 33 weiter dreht.

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Fig. 64.

Die Schwierigkeiten, welche bei Doppelpendelzählern wegen der Notwendigkeit des synchronen Ganges der Pendel auftreten, haben G. Hookham dazu geführt, einen Zähler mit nur einem Pendel zu konstruieren.⁵) Das Prinzip ist das folgende: Ein gewöhnliches Pendelwerk wird durch ein Zahnradgetriebe eine bestimmte Zeit, etwa 5 Minuten lang, vorwärts bewegt, darauf,

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Fig. 65.

Fig. 66.

durch Umschaltung des Systems, 5 Minuten lang rückwärts. Es ist klar, dass die Bäder nach 10 Minuten wieder ihre ursprüngliche Stellung erreicht haben, und, wenn Zifferblätter vorhanden sind, dieselben Zähne bei 0 stehen, wie am Anfang. Wenn man nun während der ersten 5 Minuten eine beschleunigende Kraft auf das Pendel wirken lässt und während der nächsten 5 Minuten eine verzögernde, werden sich die Bäder in der ersten Periode schneller vorwärts bewegen, in der zweiten langsamer zurück, und am Ende werden die Zifferblätter einen

Wert angeben, der proportional ist den angewandten beschleunigenden und verzögernden Kräften. Diese kann man aber leicht der Intensität eines zu messenden Stromes proportional machen.

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Fig. 69.

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Fig. 70.

Der in Fig. 67—70 dargestellte Apparat ist ein Wattstundenzähler, dessen Voltspule Ax an dem Pendel A befestigt ist, und zwar so, dass sie durch die Amperespule B hindurch schwingt. Das Pendel hängt an einer federnden Lamelle A₃, und eine Gabel Dx teilt ihm die von dem Anker D₂ D₃ eines

gewöhnlichen Uhrwerks empfangenen Anstösse mit. Die Bewegung des Pendels wird mittelst des Hebels E auf die beiden Sperrklinken Fx und F₂ am Ende des Armes F und von diesen auf die Zifferblätter J übertragen. Je nach der Stellung des Gegengewichts G₃ greift eine der Sperrklinken in das zugehörige Rad J oder J₄, und die Zeiger der Zifferblätter werden von dem Uhrwerk durch Vermittelung der Schraube ohne Ende J₃ und des Rades J₄ vor- oder rückwärts bewegt.

Damit der so konstruierte Apparat die verbrauchte Energie anzeigt, genügt es, in möglichst gleichen Zwischenräumen die Stellung von G₃, sowie die Richtung des Stromes in Aj zu ändern. Diese doppelte Aufgabe erfüllt die Scheibe L, die von einer zweiten Uhr in Rotation versetzt wird. In diesem Falle ist keine Präzisionsuhr nötig, es ist nur erforderlich, dass die absolute Dauer der einzelnen Umdrehungen gleich sei.

An die Scheibe L lehnt sich ein Hebel K mittelst der Nase Kj. Trifft diese Nase mit der Einbuchtung zusammen, so senkt sich der Hebel, trifft mit dem hakenförmigen Ende K2 auf den Stift G₂ auf, wirft dadurch das Gegengewicht nach rechts und bringt die Sperrklinke Fj zum Eingriff in J. Nach einer halben Umdrehung von L wird der Hebel K durch L2 gehoben, und der Haken K₃ schiebt jetzt mittelst des Stiftes G₃ das Gegengewicht nach links. Daher tritt die andere Klinke in Aktion, und das Rädersystem J₄ erhält die entgegengesetzte Bewegung wie in der ersten Periode. Der Hebel, der das Gegengewicht G₃ und die Stifte Gj und G₂ trägt, ist noch mit einem kleinen Kommutator G versehen. Infolgedessen wird gleichzeitig mit der Umschaltung der Zahnräder die Stromrichtung in der Spule Aj umgekehrt.

Ein anderes Prinzip für Pendelzähler, als das in den bisher beschriebenen Apparaten benutzte, wurde von Boys angegeben.*) Es beruht auf der Messung der Kräfte durch Schwingungen unter dem Einfluss elektrischer Kräfte. Diese Schwingungen sind von der Art der Pendel- oder elastischen Schwingungen, also solcher, welche um eine Gleichgewichtslage unter dem Einfluss von Richtkräften, ohne jede äusseren Hilfsmittel, erfolgen, wie eine Steuerung oder Umschaltung, und eben in dieser prinzipiellen Einfachheit liegt ein grosser Anreiz für solche Konstruktionen. Die Durchführung derselben ist

*) s. E. T. Z. 1884 s. 482.

D. E. P. No. 19 520; 21 446; 24 268

aber sehr schwierig und zwar wegen der Unterhaltung der Schwingungen und insbesondere deshalb, weil die Schwingungsdauer von dem reciproken Werte der Wurzel aus der Kraft abhängt. Die Schwingungszahl ist also proportional mit )/i. e resp. Ÿ i .

Aron hat diese Schwierigkeiten bei bezeichnetem Prinzipe für einen Wattstundenzähler zu überwinden gewusst,⁶) indem er die j/i. e proportionale Bewegung eines Hauptwerks durch ein Hilfswerk in eine i. e proportionale Angabe verwandelt.

Wie schon erwähnt, eignen sich Pendel-Wattstundenzähler zur Messung von Gleich- und Wechselstrom, da sie reine eisenfreie Dynamometer sind. Sie messen, wie noch später gezeigt werden wird, über den ganzen Messbereich mit derselben Fehlergrenze und sind von der Keibung gänzlich unabhängig. Ein Nachteil ist die grosse Zahl beweglicher Teile, welche sie enthalten. Hierin sind ihnen die nachfolgend beschriebenen Motorzähler überlegen.

3. Motorzähler.

a) Elektrodynamische und elektromagnetische Motorzähler.

Unter elektrodynamischen und elektromagnetischen Motorzählern versteht man solche für die Messung des Elektricitäts-verbrauches geeignete Apparate, bei denen ein Anker nach Art derjenigen einer Gleichstromdynamomaschine in einem Kraftlinienfelde, das durch permanente Magnete oder stromdurchflossene Spulen erzeugt wird, rotiert. Die Konstruktionsgrundlage für Wattstundenzähler bilden die Gleichungen (7) und (8), für Amperestundenzähler die Gleichungen (13) und (14) des ersten Teils. Wie bereits an jener Stelle erwähnt, benötigen Apparate, die den Gleichungen (8) und (14) genügen sollen, Vorrichtungen, sogenannter Bremsen, welche die im Motor erzeugte Arbeit aufnehmen, so, dass die absorbierte Energie proportional dem Quadrate der Geschwindigkeit, ist. Zähler, deren theoretische Grundlage die Gleichungen (7) und (13) sind, bedürfen einer solchen Vorrichtung nicht; es muss sogar dafür gesorgt werden, dass alles, was einen Energieverlust herbeiführen könnte, wie

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Fig. 71.

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Fig. 74.

insbesondere Reibung, vermieden wird. Nach letzterem Prinzip, dem unstreitig einfacheren, hat zuerst O’Keenan in Paris*) (1898) Zähler zu konstruieren versucht und werden solche von der Danubia A. Gr. Strassburg und Wien unter dem Namen O’K-Zähler*) in den Handel gebracht.

Fig. 74

ersehen ist,

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Sämtliche Glockenanker

Der in Fig. 71 — 73 dargestellte Elektricitätszähler dieser Type ist ein Amperestundenzähler und besitzt einen Stahlmagneten E, dessen Form ähnlich denjenigen der Galvanometer von Deprez d’Arsonval ist; zwischen seinen Schenkeln liegt ein kleiner glockenförmiger Anker F, welcher lediglich aus Spulen von übersponnenem Kupferdraht gebildet wird. Diese Spulen bilden halbkreisförmige Schalen, wie aus welche einander überlappen und sind unter sich und mit den Lamellen eines Kollektors in derselben Weise verbunden, wie bei den Ankern einer Gleichstromdynamomaschine. Die Spulen, welche also übereinander liegen und mit einem Gummilack zusammengeklebt sind, bilden einen sehr wenig Kaum einnehmenden Anker, welcher trotzdem leicht und widerstandsfähig gegen Formänderungen ist. werden in absolut gleichen Formen rundgepresst, wodurch Schwankungen im Gleichgewicht des Ankers so gut wie ausgeschlossen werden. Im Innern des Ankers befindet sich ein Cylinder G aus weichem Eisen, der in dem Zwischenraum der beiden Magnetschenkel befestigt ist und dazu dient, den Widerstand des magnetischen Stromkreises zu vermindern, und eine grösstmöglichste Konzentrierung der Ki’aftlinien herbeiführt.

Die Welle des Ankers ruht mit ihrem unteren Ende in einer aus Saphir hergestellten Lagerschale, welche in der Schraube H angebracht, während das obere Ende der Welle in dem Lager I gelagert ist. Eine auf der Welle angebrachte Schnecke J greift in das erste Kad eines Zählwerkes ein, welches die Registrierung der Umdrehungszahl des Ankers besorgt. Die kleinen, sehr leichten Bürsten D D^ sind mit den Enden A A' eines Neusilberdrahtes B verbunden, welcher einen genügenden Querschnitt besitzt, um ohne bemerkenswerte Erhitzung den ganzen zu messenden Strom fortzuleiten. Dieser aus Neusilber hergestellte Widerstand ist so viel wie möglich induktionslos, so dass selbst im Falle eines Kurzschlusses in

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der Installation der Strom keine Wirkung heivorruft, die den Magnetismus des ]Dermanenten Magneten verändern könnte.

Fig. 7 5 zeigt schematisch die Anordnung des Apparates.

Die Wirkungsweise ergiebt sich aus der Theorie und ist die folgende : Der zu messende Strom tritt in die Klemme A (Fig. 75) ein, durchfliesst den Neusilberdraht B und tritt bei der Klemme A' aus, um zu den Lampen oder den sonstigen Verbrauchsstellen zu fliessen. Da der Widerstand B unver-

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Fig. 75.

änderlich und sein Wärmekoeffizient gleich Null oder zu vernachlässigen ist, so wird zwischen den beiden Polklemmen A und A' eine Potentialdifferenz entstehen, welche genau proportional der den Draht B durchfliessenden Intensität i ist. Da die beiden Bürsten D D’ ein verschiedenes Potential haben, so wird der kleine Magnetelektromotor sich sofort in Drehung versetzen und seine elektromotorische Gegenkraft hat das Bestreben den Potentialabfall in dem Draht B auszugleichen. Seine Geschwindigkeit wird hei sonst gleichen Umständen um so schwächer sein, je stärker das magnetische Feld ist. Es ist klar, dass der Ankerstrom das Bestreben hat, gleich Null zu werden und in der That würde derselbe vollständig zu Null

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Fig. 76.

unendlich vergrössert werden könnte. Man würde dann die Verhältnisse so haben, dass die gegenelektromotorische Kraft

gleich der Klemmenspannung am Widers!and B und der Ankerstrom gleich Null ist, woraus folgt, dass die Klemmenspannung am Widerstand B proportional der Geschwindigkeit ist. In der That kann, wenn man ein starkes magnetisches Feld ver-wendet und einen Anker, dessen Draht nur geringen Widerstand besitzt, die Proportionalität als vollständig angesehen werden. Somit ist also auch die Strom

intensität im Widerstand B proportional der Winkelgeschwindigkeit.

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Fig. 76 u. 77 zeigt die Konstruktion und Ansicht des

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O’K-Zählers derDanubia“ A.-G. Es sind daran alle Vorsicbtsmass-regelu getroffen, um alle durch Wirbelströme, Hysteresis, Joule-Wirkung oder Reibungen ent-stehendenYerl uste auf das kleinste Mass zuriickzufüliren. Der O’K-Zäh1er ist in gewisser Beziehung eine ideale Maschine, die im luftleeren Raum rotiert.

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kation muss hinsichtlich des Ankers in erster Linie darauf gesehen werden, dass derselbe vollkommen centrisch auf die Achse montiei't ist und dass der Luftzwischenraum zwischen Anker und Magnete auf das äusserst Notwendige gebracht wird.

Die Justierung erfolgt durch Vergrösserung bezw. Verkleinerung des Widerstandes, denn je grösser der Widerstand, um so grösser die Spannungsdifferenz und um so grösser die Zahl der Ankerumdrehungen.

Wattstundenzähler mit dem gleichen Prinzipe, entsprechend der Gleichung (7) wurden ebenfalls von O’Keenan angegeben*)

*) D. R. P. 108431.

und von der „Danubia“ A.-G fabriziert, sind jedoch bisher wegen des verhältnismässig hohen Preises wenig angewandt worden.

In seinem Aufbau dem O’K-Zähler ähnlich, in seiner Wirkungsweise jedoch der Gleichung (14) entsprechend, ist der Amperestundenzäbler der „Allgemeinen Elektricitäts-Gesellschaft Berlin.“

Bevor jedoch die Beschreibung desselben folgt, soll untersucht werden, welche Vorrichtungen als Bremsen benutzt werden können. An die letzteren ist bekanntlich die Bedingung geknüpft, dass ihre Effektaufnahme proportional dem Quadrate der Geschwindigkeit sei, ferner, dass die Bremse möglichst konstant wirkt. Man hat sich zuerst sogenannter Flügelbremsen bedient, bei denen auf der Motorachse befestigte Flügel in der Luft oder in einer Flüssigkeit rotierten. Diese Bremsen besitzen jedoch keine konstante Wirkung, da abgesehen davon, dass bei kleinen Drehungsgeschwindigkeiten, wie sie früher angewandt wurden, die Bremsung der einfachen Geschwindigkeit der Umdrehung proportional ist, der Widerstand der Luft bei frei in der Luft rotierenden Windflügeln sich mit dem Drucke derselben ändert oder weil bei Flüssigkeitshemmwerken die Viskosität dieser Flüssigkeit sich mit der Temperatur verändert. — Heutzutage wendet man meist nur noch magnetische oder Wirbelstrombremsen an, bei denen eine mit der Zählerachse festverbundene Kupfer- oder Aluminiumscheibe im Felde eines permanenten Magneten rotiert, wodurch in der Scheibe Wirbelströme erzeugt werden. Allerdings sind auch diese vom Altmeister der Elektrotechnik, Werner von Siemens, erfundenen Bremsen nicht von vollkommen konstanter Wirkung, da der Widerstand der Scheiben sich mit der Temperatur ändert, aber diese Inkonstans ist auf die Zählerkonstante von unmerklichem Einfluss und kann vernachlässigt werden.⁷)

Alle bis jetzt in der Pi’axis verwandten Zählertypen, den O’K-Zähler ausgeschlossen, sind mit solchen AVirbelstrombremsen ausgerüstet. Für Zähler, deren Feld durch permanente Magnete erzeugt wird, kann derselbe Magnet zur Erzeugung des Feldes und zur Bremsung benutzt werden.

Bei dem in Fig. 78 perspektivisch dargestellten Amperestundenzähler der A. E.-G. Berlin, sind die Pole dieses

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Die Ankerspulen sind auf eine Aluminiumglocke, die die Rolle einer Bremsscheibe vertritt, aufgelegt und befestigt.

Der in den Anker fliessende, als Triebkraft wirkende Strom ist proportional der Spannungsdifferenz der Enden

eines vom Haupfstrom durchflossenen AViderstands, die mit den Bürsten des Apparats verbunden sind. Die Lagerung des Zählers gestattet ein leichtes Auswechseln des Steines und eine gleichzeitige Auswechslung des auf diesem laufenden Stahlzapfens. — Die Justierung erfolgt in derselben J) Wei§e wie die des O’K-Zählers.

Fig. 79.

Der prinzipielle Unterschied des O’K- und A. E.-G.-Amperestundenzählers sei noch durch ein Diagramm erläutert: A¥enn man in Eig. 79 auf den Abscissen die AVinkelge-schwindigkeiten v und auf den Ordinaten die Stromintensitäten i des Ankers aufträgt, welche notwendig sind um ihn in Umdrehung zu versetzen, so erhält man für den A. E.-G.-Zähler eine Linie A-B, welche fast gerade bezw. leicht im positiven Sinne von i gekrümmt ist und einen AYinkel a mit einer Parallelen zur X-Achse einschliesst. Die Ordinate OA entspricht der Intensität, welche notwendig ist, um den Reihungswiderständen des A. E.-G.-Zählers das Gleichgewicht zu hallen, d. h. dass der Ankerstrom i nahezu proportional ist der Winkelgeschwindigkeit plus einer Konstanten in diesem Zähler, also i = O A -j- v. tg a, weil die durch die AVirbelströme erzeugte Bremswirkung ein entgegenwirkendes Kräftepaar erzeugt, welches proportional der Geschwindigkeit ist.⁸) — Bei dem

O’K-Zähler hat man für den Wert i eine Gerade CD, welche parallel zur X-Achse ist. Dieser Ankerstrom ist konstant, weil das hier nur von der Reibung herrührende entgegenwirkende Kräftepaar konstant ist. Wie gross die Ordinaten O A und O C sind, hängt von der Güte der Konstruktion ab, es wird bei gleichen Ankergewichten und sonst gleichen Verhältnissen O A angenähert gleich O C sein.

Ed. S. Halsay⁹) verwendet statt eines gewickelten Ankers einen Cylinder von dünnem Kupferblech (2 in Fig. 81), der mittelst einer Querstange 14 an der vertikalen Welle 9

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Fig. 80.

Fig. 81.

Fig. 82.

Um den Hohlraum während

befestigt ist. Dieser Cylinder rotiert in einem schmalen ringförmigen Raum, der in einer isolierenden Masse ausgespart ist. Der permanente Magnet (1) erzeugt ein magnetisches Feld zAvischen den Polen (4) und (5). Die ringförmige Aussparung ist mit Quecksilber gefüllt und zwei Kupferelektroden (22) führen den Strom zu, der den Cylinder durchläuft. Da der Strom sich in dem Kupfercylinder zwischen den Elektroden ausbreitet, giebt man den Polen gleichfalls eine ausgedehnte Form, um die bewegenden Kräfte zu steigern (Fig. 83). Dabei bringt der Magnet, wie bei dem vorher beschriebenen A. E. - G. - Zähler zugleich die bewegenden und die hemmenden Kräfte hervor, so dass die Geschwindigkeit der Intensität proportional ist.

Königswerther, Elektricitätszähler.

des Transportes völlig zu schliessen, kann eine Masse 7 auf den Deckel 6 herabgelassen und festgeschraubt werden. Wie bei den meisten Motorzählern wird das Räderwerk des Halsey-zählers durch die Welle mittelst einer Schraube ohne Ende, welche in das Rad (10) eingreift, angetrieben. Da der Kupfer-cylinder eine Drehungsrichtung hat, die durch die jeweilige Richtung des Stromes und des Magneten bedingt wird man

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die Führungen in einer bestimmten Weise anbringen.

Fig. 84.

Fig. 87.

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Um diese Unbequemlichkeiten zu vermeiden, schaltet Halsey zwischen das Had 10 und das Zählwerk ein Differentialgetriebe (Fig. 85 u. 86) ein, bestehend auf der Achse sitzen und je eine Sperrklinke 34 haben; diese Sperrklinken greifen beide in dasselbe Zahnrad ein.

dem Rade (10)

37 und 38 werden durch das Vorgelege 35 und 36 in umgekehrter Richtung bewegt und dieses selbst von angetrieben. Es ist leicht zu erkennen, dass, welches auch immer die Drehungsrichtung dieses Rades sein mag, das Zahnrad 33 immer im Sinne des unteren Pfeiles rotieren wird, muss

doch die eine Sperrklinke immer eingreifen, während die andere über die Zähne hinweggleitet. Der bewegte Teil kann auch statt eines Cylinders eine Scheibe sein (Fig. 84); in diesem Falle ist eine der Elektroden im Zentrum, die andere an der Peripherie angelegt, und die Kraftlinien des Feldes schneiden die Scheibe zweimal, einmal auf dem Wege vom Nordpol zu der Eisenplatte 34 und das zweite Mal von dieser zurück zum Südpol.

Die vorstehend beschriebenen Danubia-, A. E.-G.- und Halseyzähler waren Amperestundenzähler und können, da hei ihnen ein permanenter Magnet als Triebmittel dient, nur in Gleichstromanlagen Verwendung finden. Wenn auch für sie die Forderung, dass ein Zähler die „Energie“ messen soll, nicht erfüllt ist, so ist durch ihre Konstruktion eine andere wichtige Aufgabe gelöst. — Da die Zähler verhältnismässig ausserordentlich klein und leicht sind, so kann der zur Zeit bei kleineren Stromentnehmern der Gleichstrom - Elektricitätswerke verhältnismässig hohe Betrag der jährlichen Zählermiete auf ein geringes Mass reduziert und gleichzeitig auch die kleinsten Stromabnehmer an Stelle der Pauschaltarife mit Zählern versehen resj). solche Konsumenten, welche von den Elektricitäts-werkleitern in natürlicher Abneigung gegen das Pauschalsystem noch vernachlässigt wurden, zur besseren Rentabilität des Werkes herangezogen werden.

Dem Halseyzähler ähnlich, sind die auf Ferranti’schem Prinzip gegründeten Elektricitätsverbrauchsmesser. Ferranti¹⁰) benutzte zur Messung die Potation eines Quecksilberbades, durch welches der Strom von der Peripherie nach dem Mittelpunkte, nach Erregung eines magnetischen Feldes, hindurchgeht, dessen Kraftlinien rechtwinklig zur radialen Pichtung des Feldes stehen. Die Geschwindigkeit der Rotation ist proportional dem Strome und die Bewegung wird auf das Zählwerk mittels einer Fächertrommel übertragen, welche auf einer leichten Spindel montiert und in das Bad getaucht ist.

H. Reason und The Mutual Electric Trust haben eine Reihe von Verbesserungen an solchen Motorzählern nach Ferranti’schem System angebracht.¹¹) Sie benutzen eine strom-

führende Spule, deren magnetischer Stromkreis gerade gegenüber dem Einschnitt (2) (Fig. 89), in dem sich gewöhnlich der Anker bewegt, eine Stelle enthält, an welcher der Kraftfluss in zwei Teile gespalten ist. Der eine Teil (5) (Fig. 90) ist Eisen und sein Querschnitt ist dünn, so dass der durch die Shuntwickelung (3) hervorgebrachte Kraftfluss genügt, um ihn ättigen. Der andere Teil ist bei (6) unterbrochen. Der

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Fig. 89 bis 92.

von der Hauptstromwickelung (4) gelieferte Kraftfluss, welcher hier hindurchgehen muss, durchschreitet also einen offenen magnetischen Kreis, wodurch die schädliche Wirkung der Hysteresis verringert wird Der magnetische Kreis kann die in Fig. 92 dargestellte Form erhalten. Die Shuntspule (3) ist direkt um den Schenkel (5) gewickelt, und die Unterbrechungsstelle des zweiten Schenkels wird durch ein Eisenstück (12) reguliert, das den Polen (9) und (10) genähert werden kann.

Die Ausführung des Apparates lässt Fig. 93 erkennen. In einem von zwei Eisenstücken (1-1) gebildeten Raum (2), der am Rande durch einen Ebonit- und Kupferring (14) geschlossen ist, bewegt sich die Scheibe (22) um die vertikale Achse (23). Der Durchmesser der Scheibe ist ca. 16 — 20 mal so gross als die Höhe des Raumes (2). Ähnlich wie bei dem Halseyzähler geht der Strom von der Peripherie zum

Zentrum, und zwar wird er durch das Quecksilberbad, welches die Scheibe in dem ringförmigen Raum (14) umgiebt, zugeleitet. Der magnetische Kreis wird durch die Bodenstüeke (19 und 20) und den durch eine Shunt-Wickelung (3) gesättigten

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Fig. 93.

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Kern vervollständigt. Die im Hauptstromkreis liegende Spule (4) ist um den Hauptkern gewickelt. Die zweite regulierb Unterbrechungsstelle (11) (Fig. 92) wird hier durch den Raum zwischen dem beweglichen Eisenteil (12) und der Deckenplatte (19) dargestellt.

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Fig. 95.

Fig. 94.

Bei einer anderen Konstruktion werden zwei vollkommene Unterbrechungsstellen (2 und 5) in (Fig. 94) im magnetischen Kreis verwandt. Die Regulierung geschieht dadurch, dass durch Annäherung eines Teiles (16) (Fig. 95) die Länge der einen Unterbrechungsstelle variiert wird. Ausführungsformen dieser Konstruktion sind in Fig. 96 a und 96b dargestellt.

Die Firma Chamberlain & Hookham Ltd, Birmingham, fabriziert ähnliche Zähler. Der in Fig. 97 abgebildete Apparat ist ein Amperestundenzähler. Das magnetische Feld wird bei

B D, B D von einem kräftigen permanenten Magneten A A erzeugt. Die Motorscheibe N besteht aus Kupfer und ist in einem mit Quecksilber gefüllten Behälter L L angebracht. Das Quecksilber dient ebenso wie beim Beasonzähler lediglich

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Fig. 96 a.

dazu, den durch die Kontaktscbeiben K K geleiteten Strom zu-und abzuführen.

Der Zähler ist mit einer besonderen Bremsvorrichtung versehen. Dieselbe besteht aus einer mit der Motorscheibe X durch eine Achse fest verbundenen Scheibe 0 aus Kupfer oder

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Aluminium, welche in einem bei EE von dem permanenten Magneten A A erzeugten Felde rotiert.

Durch die Auskehlungen F der Polschuhe E E ist erreicht worden, dass nur die für die Felder benötigte Anzahl magnetischer Kraftlinien durchgelassen werden, so dass die Felder konstant bleiben. Der permanente Magnet A A kann deswegen 50°/₀ in seiner Intensität nachlassen, ohne die Felder zu beeinflussen. Einer Schwächung des Magneten wird durch weicheiserne Platten B B, eiserne Brücken bei D D und Gr Y vorgebeugt.

Der bei der Reibung der Motorscbeibe gegen das Queck* silber eventuell entstehende kleine Kraftverlust soll durch eine

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¹

Inst. El. Eng. 1898. S. 547. D. R P. 108408.

Königswerther, Elektricitätszähler.

²

Neuerdings werden die Pendel absichtlich ungleich lang gemacht, weil zwei nebeneinanderhängende nahezu isochron schwingende Pendel einander beeinflussen.

³

E. Bergmann, D. R. P. No. 107 955.

⁴

Engl. Patent No. 12 693. Ecl. êl. 1901. XXVII. Armagnat.

D. R. P. 110 683 der Deutsch-

⁵

s. Ecl. êl. 1901. Bd. XXVII. Armagnat. Compteurs. Z. f. B. 1901. Engl. Patent. No. 21 633.

⁶

D. R. P. 95 780.

⁷

Weiteres über Bremsen s. Abschnitt C, 3, c.

⁸

Marcel Deprez, Lumière électrique Bd. 11, S. 223.

⁹

Ecl. êl. 1901. Bd. XXVII. Armaguat: Compteurs u. Z. f. B. 1901.

¹⁰

E. T. Z. 1891 S. 186.

¹¹

D. E. P. No. 116268. E. P. No. 17 026. Armaguat. Ecl. êl. 1901 u. Z. f. B. 1901.

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Fig. 97.

in Serie mit dem zu messenden Strome angeschlossene Windung H beseitigt werden.

Die Achse der Motor- und Bremsscheibe ist mit einem Zählerwerk verbunden, welches bei fixierter Spannung direkt Wattstunden registriert.

Wattstundenzähler, entprechend der Gleichung (13) sind in grosser Zahl konstruiert und auf den Markt gebracht worden. Sie bestehen sämtlich im wesentlichen aus einer oder einer Anzahl feststehender Stromspulen, einem Anker mit Kommutator, dem ein der Spannung proportionaler Strom durch leicht aufliegende Bürsten zugeführt wird, und der aus Kupfer oder Aluminium hergestellten zwischen permanenten Magneten

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Fig. 98.

Fig. 99.

Zählei⁻ für Stromstärken bis 400 Ampère

offen

geschlossen

rotierenden Bremsscheibe. Sollen die Zähler für Gleich- und Wechselstrom richtige Resultate ergeben, so muss die Verwendung von Eisen ausgeschlossen werden. — Die jetzt erforderliche besondere Bremsscheibe bedingt, dass das Gewicht des beweglichen Teiles, also die Reibung im Spurlager grösser wird. Ein ebenso die Reibung erhöhender Faktor ist eine öfter vorkommende Funkenbildung am Kollektor, wodurch letzterer eine rauhe Oberfläche erhält. Es ist daher für die Zähler noch eine Vorrichtung notwendig, welche die Reibung kompensiert, also ein der Reibung gleich grosses Zusatzdrehmoment schafft.

Apparate dieser Art wurden von Thomson, Hummel und anderen angegeben und werden von der „Union“ E.-G. Berlin, E.-A.-G. vorm. Schuckert & Co. Nürnberg und den Lux’schen Industriewerken A.-G. München gebaut.

Fig. 98—103 zeigen den Thomsonzähler der Union E.-G in verschiedenen Ausführungen für verschiedene Stromstärken.

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Fig. 100.

Fig. 101.

Zähler für Stromstärken bis 2000 Ampère

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Die Stromspulen werden von starkem Draht oder Kupferband für Ströme bis ungefähr 400 Ampère gewickelt. Für höhere Stromstärken werden dicke Kupferschienen (Fig. 98) verwandt.

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Fig. 102.

Fig. 103.

Zähler für Stromstärken bis 10000 Ampère

offen

geschlossen

Die Anker der Thomsonzähler sind Trommelanker (Fig. 104). Über denselben befindet sich der Kollektor, der aus einzelnen Silberstäbchen zusammengesetzt ist. Die Bürsten bestehen aus Bronze mit Silbereinlage oder reinem Silber und werden durch Torsionsfedern gegen den Kollektor angedrückt.

Zähler für hohe Stromstärken werden, wenn stromführende-Leitungen in der Nähe vorbei gehen, durch diese beeinflusst und infolgedessen unrichtige Angaben machen. In solchen Fällen baut die-Union E.-G. die Thomsonzähler mit Doppel-anker. Es wirken dann die Hauptstromspulen auf zwei astatisch geschaltete Anker, welche auf gemeinsamer Achse befestigt sind (Fig. 102). Hierdurch ist eine Beeinflussung durch andere Leiter von aussen ausgeschlossen und Zuverlässigkeit der Angaben gewährleistet.

Hie Konstruktion der Zähler der

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E.-A.-G. vorm. Schuckert & Co. unterscheidet sich nur in der äusseren Form von den Thomsonzählern der „Union“

E.-G.

Fig. 104.

Die von den Lux’schen Industriewerken gebauten Zähler (Fig. 105) unterscheiden sich von den eben beschriebenen Konstruktionen hauptsächlich dadurch, dass sie statt des Trommelankers einen Anker mit offener Wickelung besitzen, wie sie die bekannten Thomson - Houston - Bogenlichtmaschinen haben, errreicht, dass nicht der halbe Spannungsstrom die Windungen durchfliesst dies bei Trommelankern mit Parallell-

Hierdurch wird

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Schaltung der Fall ist, sondern der volle und hierdurch die Zugkraft erhöht wird,

Nebenschlussstrom resp. bei gleicher Kraft das Kupfergewicht vermindert wird.*)

*). Ist: z = Windungszahl und i = der der Spannung proportionale Strom, so ist beim geschlossenen Anker die Wirkung proportional:

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Beim offenen Anker schwankt die Kraft zwischen :

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Bei der offenen Schaltung ist es ferner möglich, mit nur drei Kollektorlamellen auszukommen, wodurch die Dimension des Kollektors geringer wird und die durch die Bürsten bewirkte Beibungsarbeit sich vermindert.

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Um einer Funkenbildung am Kollektor nach Möglichkeit vorzubeugen, sind auf dem Anker kurzgeschlossene Wickelungen (Fig. 106s-s) angebracht, wodurch dem Induktionsstrom

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ein bequemerer Ausgleich als durch den Funken geboten wird.*) Diese Kurzschlussspulen können zwecks Erleichterung des Gewichts des Ankers auch ausserhalb desselben angebracht werden.

(Fig. 106 frf₂).

Bei der offenen Wickelung des Ankers der ,.Luxzähler“ wird immer ein Drittel des Drahtgewichtes bezw. bei anderer Spulenzahl infolge der Eigenart der offenen Wickelung mindestens eine Spule, ohne Arbeit zu verrichten als Last mitgedreht werden. Diese nicht volle Ausnutzung des Drahtes wird durch die folgende von der Union E. G. angegebene Anordnung vermieden.**) Bedeuten in Fig. 107 (a a) die vom Hauptstrom durchflossenen Feldspulen (b b) die Stromzuleitungen, welche im Nebenschluss zum Hauptstrom liegen und dem dreiteiligen Kollektor den Strom zuführen, so sind die Enden der beiden Spulen an das kleinere der drei

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Fig. 105.

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Fig. 106.

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Kollektorsegmente geführt und die Anfänge der Spulen an die beiden anderen Segmente. Die Spulen sind in der Figur um

*) D. R. P. No. 111720. **) D. R. P. No. 129022.

120° von einander verschoben gezeichnet, können jedoch um jeden beliebigen Winkel versetzt werden, nur ändern sich dadurch die einzelnen Werte des Drehmomentes. Die Rechnung zeigt, dass bei 120 ⁰ Verschiebung zwischen den beiden Spulen das beste Resultat erzielt wird, und dass in diesem Palle das Drehmoment günstiger als dasjenige der vorher erwähnten Con-struktionen ist.

Bei Verfolgung der einzelnen Stellungen, welche der Anker zu den Bürsten einnirnmt, zeigt sich, dass sich das Drehmoment während des Überganges einer Bürste von einem Segment zum anderen nicht ändert, dass jedoch eine der beiden Spulen

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Kg. 107.

Diese zweite kleinere Bürste kann zweckmässig aus einem auf die Hauptbürste aufgelöteten, schwachen, elastischen Draht bestehen.

während einer Umdrehung zweimal unter halbem Ankerstrom ausgeschaltet wird. Dies würde zum Funken Veranlassung geben. Die schädlichen Wirkungen der an sich schwachen Funken können dadurch beträchtlich herabgemindert werden, dass eine zweite kleinere, mit der Hauptbürste in Verbindung stehende Bürste angebracht wird, so dass der Funken sich an einer Stelle des Kollektors bildet, der von der Hauptbürste nicht berührt wird.

Bei den bisher beschriebenen Wattstundenzählern mit Bremsen wird die Reibung in einfacher Weise dadurch kompensiert, dass man die Feldspulen mit einer Kompoundwickelung versieht oder eine besondere Spule in einer der Feldspulen anbringt, die in Serie mit dem Anker liegt und so abgeglichen

ist, dass der Einfluss derselben auf die Drehbewegung den Reibungswiderständen das Gleichgewicht hält. Statt der Kompoundspule kann man auch einen permanenten Magneten verwenden.

Die Zugkraft der Anlaufsspule steigt mit dem Quadrate der wachsenden Spannung, die des Anlaufsmagneten im linearen Verhältnis. Um aber für Zähler, die an stark veränderliche Spannungen angeschlossen sind, diese Zugkraft konstant zu erhalten, kann man einen permanenten Magneten und eine Kompoundspule gleichzeitig so anbringen, dass diese im entgegengesetzten Sinne auf den Anker einwirken. Die Differenz der Zugkräfte kann aber in weiten Grenzen durch passende Wahl der Verhältnisse konstant erhalten werden, (s. Fig. 108 schraffierte Fläche).

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Fig. 108.

Es hat sich nun in der Praxis ergeben, dass es unmöglich ist, die Reibungswiderstände , welche durch die Zapfen-, Räderreibung u. s. w. entstehen, genau sich gleichbleibend zu erhalten. Es kann Vorkommen, dass diese Widerstände mit der Zeit sich durch Einlaufen vermindern, und somit die Anlaufsspule zu kräftig wirkt, das Zusatzdrehmoment überwiegt, und der Zähler verfällt dann in den schwersten Fehler: zu zählen, ohne dass Energie verbraucht wird.

Kaum eine andere Unart kann einen Zähler in den Augen des Konsumenten mehr herabsetzen als diese. Zur Beseitigung dieses Übels wurden die verschiedensten Wege eingeschlagen. Die E.-A.-G. vorm. Schuckert & Co. fügt dem Instrument absichtliche Reibungswiderstände hinzu, welche in der Grösse sich gleichbleibend und beträchtlich gegen die an und für sich auftretenden Zapfenreibungen etc. sind. Die ursprünglichen Reibungen machen sich dann nur als Diflerenzwirkungen schädlich bemerkbar. Es haben diese künstlichen Reibungen gegenüber den ursprünglichen den Vorteil, dass sie auf ein bestimmtes Mass je nach Bedürfnis eingestellt werden können. Das Gleich-■gewicht zwischen den Reibungswiderständen und der Zugkraft der Anlaufsspule kann aber ausserdem durch Verstellung der Spule hergestellt werden. — Zur Ausführung einer solchen Zusatzreibung kann ein Gewicht oder die Kraft einer Feder benutzt werden, indem an irgend einer geeigneten Stelle des beweglichen Teiles des Mechanismus passende Materialien zur gegenseitigen Reibung gelangen. Es kann z. B. ein Cylinder aus Metall von einer ebenfalls metallischen einstellbaren Feder gepresst werden, es kann auch ein Gewicht auf einer Scheibe aufliegen. Als praktisch hat sich eine besondere Anordnung erwiesen, welche darin besteht, dass ein Anschlag, welcher an der sich drehenden Achse angebracht ist, bei jeder Umdrehung gegen einen oder mehrere federnde Pinsel streift, an deren Stelle auch ein einziges Haar oder Glasfaden treten kann.

Auf diese Weise kann eine sehr konstante Reibung erzielt werden, und es wird dadurch ermöglicht, den Zähler auch bei geringer Belastung durch entsprechende Einstellung der Anlaufsspule richtig zeigen zu lassen.

Die Union E. G. bringt bei ihren Zählern an der Bremsscheibe ein Eisendrähtchen an, das vom Bremsmagneten angezogen wird und denselben Zweck erfüllt, wie eine künstlich hinzugefügte Reibung (magnetische Reibung). — Ein weiteres Mittel, den Leerlauf von Zählern zu verhüten, ist die Kombination von Zusatzspulen mit bestimmten Spulen des Ankers, welch erstere so geschaltet sind, dass ihre magnetisierende Wirkung die der Ankerspule verringert. Hierdurch wird das Drehmoment so geschwächt, dass der Anker stehen bleibt, wenn die Stromabnehmer auf den entsprechenden Kommutatorsegmenten aufliegen. In anderer VTeise kann die Schwächung des Drehmomentes so ausgeführt werden, dass der Einfluss der Kompoundierungsspule periodisch während der Bewegung des Zählers aufgehoben bezw. geschwächt wird, dadurch, dass ein Nebenschluss zur Kompoundierungsspule aus- und eingeschaltet und daher der Einfluss derselben verringert wird.

Luigi Cauro will die Möglichkeit des Arbeitens des Zählers, ohne dass ein Stromvei’b rauch stattfindet, dadurch verhüten, dass ein Elektromagnet vorgesehen wird, der unter dem Einfluss des Verbrauchshauptstromes steht und bei offenem Hauptstrom den Anker festhält, ihn aber freigiebt, sofern in der Verbrauchsstelle der Strom geschlossen wird. — Das Festhalten des Ankers kann auf verschiedene Weise geschehen. Als

-einfachste Konstruktion empfiehlt es sich, den unter der Kontrolle des Hauptstromes stehenden Elektromagneten eine auf die Drehwelle des Zählers wirkende Bremse beeinflussen zu lassen. Eine andere Ausführungsform besteht darin, dass man die Spule des Hülfsfeldes kurz schliesst oder auch dass man den Anker des Zählers ausschaltet oder kurz schliesst.

Evershed und

Ausser der Anbringung von Kompoundspulen zur Kompensation der passiven Widerstände, die jedoch stets auch eine der vorhergenannten Vorrichtungen zur Verhütung des Leerlaufs bedürfen, sind noch eine Reihe anderer Vorrichtungen für denselben Zweck angegeben worden.

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Mg. 109.

Vignoles in London versucht die Lagerreibung durch eine magnetische Achslagerentlastung zu kompensieren. Es wird zu •diesem Zwecke ein Pol N •oberhalb der senkrechten Welle (Fig. 109) angebracht und zwar so, dass keinerlei die Drehung hemmende Momente durch •die auftretenden Kraftlinien erzeugt werden, diese also sich in der geometrischen Achse der Welle oder deren unmittelbaren Nähe konzentrieren.

Eine ähnliche Einrichtung wurde von W. Stanley in Great Barrington angegeben und ist in Fig. 110 dargestellt. Zwischen den Polen b c des Magneten a ist ein feiner Stahldraht e straff ausgespannt und zentral durch die Achse d geführt. Letztere ist aus magnetischem Material hergestellt und wird in der Längsrichtung in der Schwebe gehalten zwischen einem im oberen Polschuh b befestigten Pflock f aus weichem Stahl und einem im unteren Polschuh c befestigten Pflock g .aus diamagnetischem Material. Dieser letztere ist mit einem Mantel k aus weichem Eisen versehen, welcher einen einwärts gerichteten Flantsch h besitzt und durch diesen eine magnetische

96 —

Anziehung auf einen Flantsch i der Achse d ausübt. (s. auch Abschnitt C, 3 b).

Die Deutsch - Russische Elektricitätszähler- Gesellschaft hat vorgeschlagen, den Anker im Schwerpunkt an einem Torsionsfaden aufzuhängen, welcher noch zum Schutz gegen äussere starke Stösse mit Federn verbunden sein kann. Rach je 90 ⁰ Drehung wird die Entspannung des Fadens durch ein Relais bewirkt.

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Fig. 110.

Die Unabhängigkeit des Motors von der Reibung der Bürsten und des Zählwerkes haben einige Konstrukteure dadurch zu erreichen versucht, dass sie den Kollektor nicht auf der Ankerwelle, sondern unabhängig von derselben drehbar anordneten und denselben, sowie das Zählwerk von einer besonderen Kraftquelle (Feder- oder Gewichtstriebwerk, Elektromotor oder dergl.) aus antrieben. Es wird aber die Bewegung des Kollektors bezw. der denselben treibenden Kraftquelle von der Bewegung des Zählermotors selbst abhängig gemacht, indem wie bei der Konstruktion von Dr. Hiecke, letzterer bei der Rotation die Hemmvorrichtung, welche den Kollektor oder die

denselben treibende Kraftquelle für gewöhnlich hemmt, zeitweise auslöst.

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Die Deutsch - Russische Elektricitätszähler - Gesellschaft m. b. H. ersetzt den Kollektor nebst Schleifbürsten durch einen nach Art der Momentschalter in Installationen gebauten, periodisch bethätigten Umschalter, der durch einen gesonderten Elektromagneten angetrieben wird. Ebenso wird der Antrieb des Zählwerkes periodisch durch den Elektromagneten bewirkt.

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Fig. 111 zeigt diesen sogenannten Reversiermotorzähler in Ansicht.

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Eig. 111.

In Fig. 112 ist schematisch die Schaltung der elektrischen Organe dargestellt. Die Ankerwickelung besteht aus vier Abteilungen und enthält, um wie bei den schon vorher beschriebenen Wattstundenzählern den Apparat für Gleich- und Wechselstrom brauchbar zu machen, keinerlei Eisen, so dass der Zähler wie ein reines Wattmeter misst. Um die Motorankerachse 1 (Eig. 112) ist der Träger 2 der Stromschlussstücke 3-3 beweglich, welche federnd an die gegenüberliegenden Kontaktflächen des doppelpoligen Umschalters gepresst werden und die Spannung den an diesen angeschlossenen Wickelungsabteilungen des Motorankers 5 unter Mitwirkung der isoliert befestigten Federn 6-6 zuführen. Unterhalb des messenden Systems befindet sich gesondert der zur periodischen Umschaltung der Ankerpole und zum Antrieb des Zählwerks dienende einfache Reversier-Elektromagnet 7 mit seinem periodisch hin und her zu bewegenden Anker 8.

Die Wirkungsweise ist nun die folgende : Der zwischen den festen Hauptstromspulen drehbare, in den Nebenschluss ge-

Königswerther, Elektricitätszähler.

schaltete Anker 5 hat infolge der elektrodynamischen Anziehung das Bestreben, sich etwa um eine halbe Drehung nach links zu bewegen und nimmt hierbei die durch den Umschalter 4 zeitweise federnd mit ihm gekuppelten Stromschlussstücke 3-3 nebst

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Fig. 112.

deren Trägerarni 2 ebenfalls mit herum, bis nach einer Vierteldrehung sein Kontaktanschlag 9 die Stromschlussstelle 10 des Elektromagneten 7 trifft und diesen momentan erregt. Der hierdurch angezogene Elektromagnetanker 8 wirft nun den Träger 2 nebst den Stromschlussstücken 3-3 wiederum eine Vierteldreh-

ting schnell nach rückwärts (nach rechts) auf die beiden anderen Seiten des Umschalters 4. Der rotierende Anker 5 erhält durch die um 90 ⁰ verschobene Lage der Stromschlussstücke 3-3 auf dem Umschalter die entgegengesetzten Pole und setzt infolge dessen mit erneuter Zugkraft seine Rotation nach links fort, bis sich nach einer weiteren Vierteldrehung dasselbe Spiel des Reversierschalters wiederholt. Der Anker 8 des Elektro-

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Fig. 113.

magneten 7 wird stets durch eine Feder wieder in seine ursprüngliche Lage zurückgeführt. Figur 113 zeigt die Ansicht des Reversierschalters.

Der Zähler arbeitet, wie aus der Wirkungsweise hervorgeht, mit pulsierender Zugkraft; das Ankerdrehmoment nimmt vom Höchstwert beim Beginn der Vierteldrehung bis zum Endpunkte derselben ab, um dann durch die Umschaltung wieder auf den Höchstwert zu steigen. Eine Anlaufunterstützung zur Überwindung der noch vorhandenen passiven Widerstände erhält das bewegliche messende System durch die Stromzuführungsfedern 6-6, welche bei jeder Umschaltung periodisch nachgespannt werden.

Zur Erreichung hoher Zugkraft hat die Deutsch-Rus-sische Elektricitätszähler-Gesellschaft noch eine Schaltungsweise des Ankers angegeben, welche in Eigur 114 dargestellt ist. Es ist dabei je ein Ende jeder Wickelungsabteilung a, b, c, d, von denen die gegenüberliegenden a, c bezw. b, d paarweise hintereinander geschaltet sind, mit je einem Kollektorsegment e, f, g, h verbunden, und es wird eine der Zahl der Segmente entsprechende Zahl von zum Teil untereinander verbundenen Bürsten i, k, 1, m angewendet, derart, dass eine

Hintereinanderschaltung aller Wickelungsabteilungen erzielt wird.

Bei einem von W i r t h & Co. in Berlin angegebenen Elektricitätszähler I    derselben Art wer-

¹    den die von den im

b i Hauptstromfelde sich drehenden Spannungspulen mitgenommenen Stromschlussstücke nach Zurücklegung bestimmter Drehungswinkel durch eine alsdann ausgelöste, zur gleichzeitigen Fortschaltung des Zählwerks dienende Antriebsvorrichtung auf einem mit den Spannungsspulen verbundenen Umschalter behufs Weiterdrehung desselben um den bisher zurückgelegten Winkel wieder rückwärts verschoben.

Die Bürstenreibung am Kollektor versucht die E.-A.-Gr. vorm. Schuckert & Co. durch einen Zahnradkollektor auf das Mindestmass herabzudrücken.*) Kollektor und Stromzuführungsteile werden als Zahnräder ausgebildet. Ersterer ist in axialer Richtung in so viel Teile geteilt, als der Anker Wickelungsabteilungen besitzt. Die Einschnitte fallen in die Zahnlücken und sind mit Isolationsmaterial ausgefüllt.

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*) E. R. 1901/1902 Heft 6.

Bei den neuesten Zählern von Dr. Bruger der Firma Hartmann & Braun A.-Gi. wird die Bürstenreibung dadurch auf einen ganz geringen Betrag herabgemindert, dass eine Schaltung des Ankers verwendet wird, welche nur eine Bürste erfordert. Es sind drei Spulen angeordnet, welche um gegeneinander versetzt sind. Je ein Ende derselben ist mit einer Lamelle des dreiteiligen Kollektors verbunden, während die drei anderen Spulenenden zu einem gemeinsamen Punkte geführt sind. Die drei Kollektorlamellen sind ebenfalls, unter Vorschaltung geeigneter Widerstände an einen gemeinsamen Punkt geführt, von welchem die Stromzuführung erfolgt. Die

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Stromabnahme geschieht durch eine auf dem Kollektor schleifende Bürste. Die wirksamen Spulen sind so gewickelt, dass ihre Windungen vom Kollektor in gleichem Sinne verlaufen, und werden vom Strome so durchflossen, dass immer zwei derselben gleiche Polarität, die dritte aber, durch welche ein doppelt so starker Strom wie in den beiden anderen fliesst, eine jenen entgegengesetzte erhält. Auf diese Weise wird der Reibungsfehler so verkleinert, dass man ohne Hilfsvorrichtungen für ein zusätzliches Drehmoment auskommt.¹)

Auch zur Vermeidung der Reibung im Zählwerk sind Methoden angegeben worden. S. Evershed²) gab eine Vor-

ricłitung an, bei dem das Zählwerk nicht direkt durch eine -Schraube ohne Ende von der Motorwelle angetrieben wird, sondern die Zählwerksbedienung elektromagnetisch erfolgt.

Wie schon des öfteren bemerkt, verwendet man in den Motorzählern Eisen nach Möglichkeit nicht den Zähler auch für Wechselstrom benutzen zu können. Oft können jedoch durch Anwendung von Eisen nicht zu unterschätzende Vorteile erzielt werden.

Bei dem Zähler von A. Peloux gelang es durch Verwendung von Eisen alle stromdurchflossenen Spulen fest anzuordnen. Dadurch können diese viel beträchtlichere Dimensionen und eine bedeutend grössere Anzahl von Drahtwickelungen erhalten, so dass der Motor ohne Überlastung der beweglichen Teile ver-grössert werden kann.

Die Anordnung ist schematisch die folgende:*) Vier Spulen Aj und A4 (Fig 115 —122) durchkreuzen sich derartig, dass Aj und A₄ einen rechten Winkel einschliessen. Sie werden nacheinander in den Hauptstromkreis eingeschaltet, zu welchem Zwecke sie alle mit dem einen Pol direkt, anderseits mit je einer Lamelle des festen Kollektors J verbunden sind, welchem die Bürste E von dem anderen Pole den Strom zuführt. Auf der Vertikalachse, die den Kollektor trägt, sind zwei weiche Eisenstücke D angebracht, welche sich in einem ähnlichen Spulensystem A befinden. Die Eisenstücke D und die Spulen

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Fig. 118.

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Astehen im rechten Winkel zueinander, das heisst, die unteren Spulen nehmen die beiden Viertel des Kreises ein, den die oberen Spulen freilassen. Die Scheibe F bildet wieder die bekannte Wirbelstrombremse mit dem Magneten K. Wenn der Hauptstrom die Spule B durchfliesst, stellt sich das weiche Eisenstück D

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Fig. 121.

in die Richtung der Resultante der von A und B erzeugten Felder ein. Der Kollektor dreht sich

um eine Lamelle weiter und A₂ wird erregt, Ax dagegen stromlos. Demnach ändert sich die Richtung der Resultanten.

A₄, dann tritt der Strom in das

Das Spiel geht weiter bis zu untere System über. Jede Spulengruppe A tritt also nur während einer Viertelumdrehung in Aktion.

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Der Zähler wird in zahlreichen

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Fig. 122.

Modifikationen ausgeführt. Einmal sind die Spulen A sämtlich untereinander parallel (Fig. 121) geschaltet, die Kerne D dagegen auf der ganzen Peripherie verteilt; die Spulen A werden nacheinander vom Strom durchflossen, die Wirksamkeit ist also dieselbe. Bei einem anderen Modell hat das Eisenstück D ungefähr die Form eines Z (Fig. 120, 121) und befindet sich innerhalb der mit dickem Draht umwickelten Spule C. Diese wird umschlossen von den Spulen A, die wiederum nacheinander vom Strom erregt werden, so dass D sich kontinuierlich herumdreht. Diese Art Armatur kann auch innerhalb der Spule A (Fig. 122) angebracht werden, indem dann in dieser durch den Kollektor die Stromrichtung geändert wird. Um den toten Punkt zu vermeiden, verdoppelt man das System und versetzt die Pole von D um 90°.

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Fig. 124.

ström, dessen Schaltungsschema Fig. 123 zeigt, und ohne weitere Erklärung aus Obigem verständlich ist. Aus Fig. 124 und 125 sind die einzelnen Teile des Zählers erkenntlich. H, H sind

zwei aus Kupferdraht gewickelte Spulen, welche vom Haupt-strom durchflossen werden. Nt, N₂, N₃ und N^ sind vier auf

den Böcken e angeordnete Nebenschlussspulen, welche von den Spulen umschlossen und vom Spannungsstrom durchflossen werden. In dem Hohlraum der Nebenschlussspulen ist die ¹ in Fig. 126 dargestellte vertikale Achse R drehbar angeordnet, welche die Eisenflügel F trägt, die paarweise um versetzt durch ein Eisenrohr zu einem Z-förmigen Eisenkörper vereinigt sind.

sitzt ferner isoliert der Bürstenträger u, dessen Bürsten auf einem Silberschleifring g bezw. einem vierlamelligen Kommutator c schleifen. Schleifring und Kommutator sind feststehend angeordnet.

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Um eine Funkenbildung am Kommutator und das Verbrennen der Kontaktstellen zu vermeiden, ist zu jeder Nebenschlussspule ein induktionsfreier Nebenschluss gelegt, in welchem, wie beim Luxzähler, der auftretende Öffnungsstrom verläuft. Diese Nebenschlüsse n (Fig. 125) bestehen aus Manganindraht, und sind bifilar auf die unifilaren Kupferwindungen w aufgewickelt. Die Übertragung der Um-

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Fig. 125.

drehungszahl erfolgt, wie auch hei den anderen Motorzählern, durch .eine Schraube ohne Ende p auf das Zählwerk.

Auch G. Hookham³) verwendet bei seinem in Fig. 127 —131 dargestellten Zähler Eisen im Anker. Dieser letztere ist aus dünnem Blech hergestellt, die zu einem Bündel vereinigt und an einer Stelle aufgeschnitten sind; dort schiebt man die einzeln für sich gewickelten Spulen B auf und verbindet dann die Ringenden. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Ankers bei gleichem Stromverbrauch beträchtlich vergrössert. Ferner ist, da dieser Eisenanker in einem vollständig geschlossenen magnetischen Kreise rotiert, der sich ungefähr gleich bleibt, wenn die Yoltzahl konstant ist, keine Hysteresis zu befürchten.

Die Ankerspulen werden, wie bereits erwähnt, gesondert gewickelt, weshalb sie ohne Schwierigkeit aus zahlreichen Windungen sehr feinen Drahtes hergestellt werden können. Die Spulen sind, wie beim Cf rammeschen Ring, an die Lamellen des Kollektors S geführt.

Fig. 126.

Da das Schleifen der Bürsten am Kollektor bei schwacher Ladung merkliche Fehler verursachen kann, so wird mit der Intensität jene Erscheinung geändert. Der Teil des Kollektors, auf dem die Bürsten schleifen, ist sehr schwach konisch geformt; zwei kleine Bürsten P (Fig. 129) aus dünnem Platindraht werden von den an einer Querleiste befestigten Eisenstücken Rx und R₂ getragen. Auf diesen lasten zwei Eisenstangen T, welche in die kleinen Solenoide Gx und G₂ hinein ragen.

Bei schwachem Strom werden die Bürsten

nur durch das Gewicht dieser Stangen angedrückt, bei wachsender Stromstärke kommt dazu noch der durch die Anziehungskraft der

Solenoide ausgeübte Druck. — Die Magneten I (Fig. 131) haben an den Polen eine Einschnürung J erhalten Dieselbe hat den Zweck, den Querschnitt des magnetischen Kreises zu verkleinern und die magnetische Sättigung an diesen Punkten zu sichern. Am unteren Teil sind zwischen dem Pol und der eingeschnürten

Fig. 127.

Fig. 131.

Fig. 128.

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Stelle mehrere Drahtwindungen im Nebenschluss zum Hauptstrom angebracht. Je nach den Umständen steigern oder verringern diese die Wirkung des Magneten und sichern so die Genauigkeit bei voller Belastung; sie können ohne die Permanenz des Magneten zu gefährden, die Feldstärke um verändern. Eine im Nebenschluss zum Anker um den Eisenkern M gewickelte Spule soll den Leerlauf des Zählers verhindern.

Soll einer der bisher genannten dynamometrischen Watt-stundenzähler in einer Mehrleiteranlage Verwendung finden, muss die Anbringung der beiden vom Verbrauchsstrom durchflossenen Feldspulen so geschehen, dass eine .Justierung vorgenommen werden kann; es muss also eine Spule wenigstens in gewissen Grenzen sich in Richtung des Kraftlinienfeldes vor-und rückwärts verschieben lassen, um eine ähnliche Abgleichung auf gleiche Strommomente herbeiführen zu können, wie bei bestimmten Messungen mit einem Differentialgalvanometer erforderlich ist. In welcher "Weise diese Abgleichung geschieht, wird im dritten Teile dieses Buches erörtert werden. Die Spannungsspulen bei Dreileiterzählern können entweder an einen Aussenleiter und den O-Leiter oder an beide Aussenleiter angeschlossen werden. Für den ersteren Fall ist angenommen, dass die Spannungen zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Drähten gleich ist. Dies trifft jedoch nicht immer zu. Bary⁴) hat auf die Fehler aufmerksam gemacht, welche hierdurch entstehen können. Sind z. B. zwischen dem einen Aussenleiter und dem Nullleiter Lampen eingeschaltet, so wird die Spannung zwischen dem anderen Aussenleiter und Nullleiter steigen, wenn nicht die Teilspannungen konstant gehalten werden. Es zeigt dann der Zähler mehr Energie an, als thatsächlich konsumiert wird, vorzusehen

Für Fünfleiteranlagen sind vier Stromspulen welche so dimensionieren sind, dass je eine

Spule die doppelte Wirkung einer mitkombinierten ausübt, und die gleiche Wirkung mit einer zweiten äquivalenten Kombination.

Zähler ohne Eisen wie der Schuckert-, Thomson- und Lux-zähler können in Wechselstromnetzen nur dann ohne Fehler in der Messung Verwendung finden, wenn die Selbstinduktion der Spannungsspule keine merkliche Differenz der Phasenverschiebungen des Stromes und der Spannung der Installation, und der zur Messung verwandten Ströme hervorruft. — Nach Gleichung (3 a) ist der Effekt im Wechselstromkreise (S = J • E cos <p, wobei J und E Verbrauchsstrom resp. Spannung und <p der WTinkel der Phasenverschiebung zwischen beiden ist. Infolge der Selbstinduktion der Spannungsspule tritt aber auch eine Phasenverschiebung % zwischen E und dem dieser Spannung proportionalen Strome i auf und es ist dann:

wobei ist:

© = (J • E * cos cp) • cos y •

cos (cp — y)

cos cp

y = arctg

2yrrLE

WE

Hierin bedeutet v die Frequenz des "Wechselstromes, LE und WE den Selbstinduktionskoeffizienten resp. Widerstand der Spannungsspule. Da cos y gewöhnlich klein ist, so kann die

leicht angebracht werden.

Korrektion

Der Faktor

cos (cp — y)

COS£

ist dagegen von cp abhängig und kann auch bei

cos cp

kleinem y oft gross werden. Um eine korrektionsfreie Messung zu erhalten, stellt Blathy*) die beweglichen Spulen aus zwei gleichen entgegengesetzt gewickelten Teilen her, von denen einer mit einem induktionsfreien Widerstand, der andere mit einer Kapazität hintereinander geschaltet ist. Diese Methode ist jedoch nur für das Laboratorium brauchbar, aber nicht für die Praxis, da der Zähler sich sehr verteuern Avürde und ferner den Nachteil hat, dass die Abgleichung nicht mehr richtig ist, sobald der Strom von der Sinusform abweicht.

Eine von Theodor des Coudres angegebene Vorrichtung eignet sich für "Wechselstromzähler besser und hat den Vorzug, dass die Unabhängigkeit der Angaben des Instrumentes von der Phasenverschiebung cp auch bei beliebigem v bestehen bleibt. Des Coudres schaltet parallel zur Hauptstromspule, die den Selbstinduktionskoeffizienten La und den Widerstand \Va haben möge, einen induktionsfreien Widerstand "Wn und

gleicht diese so ab, dass die Proportion besteht:

LE

WE

La

Es wird so der Amperespulenstrom um denselben "Winkel y gegen den Gesamtstrom im äusseren Kreise Zurückbleiben, wie der Strom in der Voltspule gegen die Spannung.**) Die Durchrechnung der Anordnung ergiebt, dass der Korrektionsfaktor jetzt wird:

Wa +Vn'

*) Blathy, El. London 20 S. 612. Feldmann, Wechselstromtransformatoren S. 268.

**) s. Des Coudres, D. R. P. No. 109 030.

cos y • { cos y — sin y •

wa

2jt v L

also unabhängig von cp und bei hinreichend kleinem AYa gleich wird :

cos² y

also meist vernachlässigbar wird.

Solche KorrektionsvoiTichtungen werden wohl meistens sich nur bei Normalzählern zur Anbringung verlohnen, da die Grösse der Abweichung der Angaben eines gewöhnlichen Zählers von dem wirklich verbrauchten Effekt gegenüber den Mehrkosten der Korrektionsvor-richtung nicht ins Gewicht fällt.

Für Drehstromanlagen kann man entsprechend den im ersten Teile aufgestellten Gleichungen zwei einzelne Zähler zur Messung verwenden, oder besser, man verbindet beide Zähler

durch eine gemeinschaftliche Achse und schaltet nach Aron oder Bauch, wie Fig. 3 und 6. Fig. 132 zeigt einen Thomson-zähler für Drehstrom nach diesem Prinzipe. Um richtige Zähl-

• fl;

if-

ff

y* V:

,-y

I;

•J

Kg. 132.

èj

Werksangaben zu erhalten, ist selbstverständlich Bedingung, dass jeder der Zähler dieselbe Konstante hat. Für Drehstromanlagen mit 4 Leitungen können die Schaltungen Fig. 11—14 zur Konstruktion der Zähler benutzt werden.

Bevor zur Besprechung der Konstruktionen der nur für Wechsel- und Drehstrom geeigneten Induktionszähler übergegangen wird, möge noch eine Gruppe von Motorzählern erwähnt werden, welche darauf beruhen, dass die von einem Hilfsmotor herbeigeführte Bewegung durch den Verbrauchstrom beeinflusst wird. Hierhin gehört der von Oh. Schmidlin angegebene in Fig. 133-—136 abgebildete Zähler.*) Der Hilfsmotor desselben besteht aus einem Uhrwerk a (Fig. 133), das eine Scheibe b treibt; diese steckt zur Hälfte in einer flachen Spule d mit zwei Bewickelungen; die eine aus feinem Draht e, die vom Spannungsstrom durchflossen wird, würde ein konstantes Feld erzeugen, wenn nicht ihre Wirkung durch die zweite Umwickelung f, die von dem zu messenden Strom gespeist wird, gestört werden würde. Infolgedessen ist das Feld um so kräftiger, je schwächer der zu messende Strom ist. In diesem Fall wird der Gang des Motors sehr verzögert, er bewegt sich kaum. Hat hingegen die Intensität ihr Maximum erreicht, dann ist das Feld der Spule gleich Null, die Scheibe wird nicht zurückgehalten und der Motor hat seine grösste Geschwindigkeit. Zwischen diesen beiden äussersten Grenzen ist die Geschwindigkeit der zu messenden Intensität propor-

Fig. 133.

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CL

Fig. 134.

*) s. Arniagnat, Écl. êl. 1901 und Z. f. B. 1901.

ticnal. Um zu verhindern, dass der Motor sich langsam dreht, wenn in der Spule kein Strom vorhanden ist, wird ein Bremsarm i mittels eines Gregengewichtes j an die Scheibe gedrückt. Sobald ein schwacher Strom in dem Stromkreis f und in der stromführenden Spule g kreist, wird dieser Arm angezogen und geht von der Scheibe ab, die sich dann wieder soweit frei drehen kann, als es die Spule d gestattet.

Der Apparat kann nur richtig zeigen, wenn die Spannung, an der die Spule e liegt, konstant ist, denn bei kleinerer Spannung würde das Instrument zu viel, und bei grösserer als die normale Spannung zu wenig zeigen. Die Angaben sind dem Verbrauchsstrom proportional, also der Apparat ein Amperestundenzähler.

Für Wattstundenzähler ersetzt Schmid-lin die Spule durch einen permanenten Magneten k (Fig. 135,

136), der am Ende eines Hebels sitzt; dieser letztere ist an der beweglichen Spule e eines Wattmessers befestigt. Je nach dem Energieverbrauch nähert sich der Magnet mehr oder weniger der Achse der Scheibe b, so dass diese, entsprechend der von ihr geschnittenen Kraftlinienzahl, eine der gemessenen Intensität proportionale Geschwindigkeit annimmt.

W. Arthur Price*) benutzt als Hilfsmotor einen von einer besonderen Stromquelle angetriebenen Elektromotor, der, wenn keine Störungen vorhanden wären, mit konstanter Ge

ng. 135.

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Fig. 136.

*) s. Armagnat, El. él. 1901 u. Z. f. B. 1901.

Königswerther, Elektricitätszähler.

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schwindigkeit laufen würde. Die Beeinflussung des Motors geschieht durch die elektrodynamische Wirkung zwischen dem zu messenden Strom und einem permanenten Magneten derart, dass der Motorstrom jedesmal unterbrochen wird, wenn die Geschwindigkeit im Verhältnis zu der zu messenden Intensität zu gross wird. So erhält der Motor eine Reihe von Anstössen, durch die seine mittlere Geschwindigkeit dem Strome immer proportional ist.

Aus Fig. 137 und 138 ist die Schaltung des Apparates ersichtlich. Von der Stromquelle E wird der Anker A gespeist, der im Felde des permanenten Magneten M rotiert. Die Unterbrechungen des Erregerstroms werden durch folgenden

'*2

b₂

Kg. 137.

/*

R, "ä

Kg. 138.

Prioezähler in verschiedenen Anordnungen, (s. auch Kg. 139—141.)

Mechanismus herbeigeführt : Ein permanenter Magnet P ist zwischen den Stiften e drehbar aufgehängt und umschliesst mit seinen Polen u und s die Scheibe c. Zwischen den Polen unterhalb der Scheibe ist ferner der vom Mutzstrome durch-

Bei der Potation der

flossene Leiter dj hindurchgeführt.

Scheibe c sucht nun letztere den frei schwingenden Magneten P mitzunehmen. Die Schwingungen sind jedoch durch die Stifte h und k begrenzt, an welche sich das mit dem Magneten fest verbundene Eisenstück g legt. Ist g mit h in Berührung, so ist der Stromkreis des Motors unterbrochen, und der Motor kommt zum Stillstände. Sobald aber der Leiter dj Strom empfängt, arbeitet er der Wirkung der Scheibe entgegen, der Magnet kehrt zu dem Kontakt k zurück, der Stromkreis wird dadurch geschlossen, und der Motor beginnt wieder seine Rotation. Diese wird aber nur so lange aufrecht erhalten, bis

seine Geschwindigkeit und infolge dessen die auf den Magneten P ausgeübte Anziehung der Wirkung des Stromes in dA äquivalent wird. Es stellt sich durch das abwechselnde Öffnen und Bchliessen ein Gleichgewichtszustand her, wenn die Geschwindigkeit der Intensität des Nutzstromes proportional ist.

Statt den Stromkreis des Ankers zu unterbrechen, kann man den Anker auch kurz schliessen, und den Widerstand B,₂

Mg. 139.

JB

JC-\ :

Mg. UO.

«infügen (Fig. 138). Im ersteren Falle ist zur Vermeidung des ■Dffnungsfunkens ein Kondensator K in Fig. 137—138 erforderlich. Jm letzteren Falle findet eine unnötige Beanspruchung der Hilfsstromquelle statt. Die Kraft des Magneten P hat Price dadurch zu verstärken versucht, dass er denselben aus weichem Eisen herstellte und erst durch einen grossen Magneten A ^Fig. 139 —140) durch Influenz magnetisierte. In Fig. 143 u. 144

ist eine Anordnung gezeichnet, welche das magnetische Feld zu schwächen gestattet: An der einen Seite des aus den Eisen-stiicken C — C gebildeten Magneten befindet sich die Scheibe G, an der anderen der zu einer flachen Spule aufgerollte Leiter H.

b) Induktionszähler.

»,

Das Verlangen, in den Verbrauchsmessapparaten möglichst wenig bewegliche Teile zu haben und diese so leicht wie möglich zu halten, brachte bald nach Entdeckung der Wirkungen eines unsymmetrischen Wechselfeldes auf eine Metallglocke oder Scheibe und des Drehfeldprinzips die Konstrukteure auf den Gedanken, diese Erscheinungen zur Konstruktion von Verbrauchsmessapparaten zu verwenden.

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c Ak

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Oj

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Fig. 142.

Fig. 141.

Abgeänderter Pricezahler.

Das von E. Thomson wohl zuerst genau formulierte Prinzip des unsymmetrischen Feldes⁵) benutzte zuerst Wright und Ferranti zur Konstruktion eines Zählers.⁶) Derselbe besteht aus zwei vertikalen Elektromagneten mit unterteiltem Kern, an welchem gekrümmte Hörner befestigt sind. Diese aus dünnen Eisenblechen bestehenden Hörner sind stellenweise durch Kupferband magnetisch gedrosselt und umfassen einen Raum, in welchem ein leichter Kupfer- oder Eisenhohlcylinder rotieren kann. Dieser Cylinder bildet den Hand eines leichten Rades mit vertikaler Achse, an welcher auch ein Zählwerk und eine Bremse in derselben Weise wie bei den vorher beschriebenen Motorzählern angebracht sind.

Die Drosselung der gekrümmten Eisenliörner zwingt das rascli wechselnde Feld, die Form einer lateralen Diffusion der

fł

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£.

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Kg. 143.

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Fig. 144.

Abgeänderter Pricezähler.

Kraftlinien von den Seiten der Hörner anzunehmen. Thatsäeh-lich wandert eine Reihe von entgegengesetzten Magnetpolen

die Horner von der Basis entlang gegen die Spitze. Diese Pole werden durch eine Reihe von Kraftlinienbündeln dargestellt, welche lateral aus den Seiten des Hornes hervorgehen

und. nach der Spitze desselben wandern. Sie durchsetzen den Me-tallcylinder und erzeugen dort Ström er welche beständig von dem sie hervorrufenden Feld abgestossen werden. Daraus resultiert eine kontinuierliche Drehung des Rades, dessen Geschwindigkeit durch din Bremse verzögert proportional dem die Magnete erregenden Strom gemacht werden kann.

Dasselbe Prinzip verwandte Thomas Duncan*) in seinem in Figur 145 mit Cylinderanker und in Figur 146 mit Scheibenanker dargestellten Zähler. Zwischen den vom Hauptstrom durchflossenen Spulen Sh befindet sich der Alumi-niumcylinder M, leicht drehbar montiert und im Inneren desselben ist ein aus Eisenblechen bestehender Kern untergebracht, auf dem die kurzgeschlossenen Spulen Sn sitzen. Dieser Kern hat den Zweck,, die magnetischen Kraftlinien von ihrer axialen Richtung abzulenken und wurde daher von Duncan „Ablenker“ benannt. Die Kraftlinien durchsetzen dann den Aluminiumzylinder in der skizzierten "Weise und erzeugen dieselbe Wirkung wie bei dem Wright-Ferranti-Zähler. Die Angaben sind dem Nutzstrome proportional.

Hm einen Wattstundenzähler zu erhalten, werden die kurzgeschlossenen Spulen Sn durch Nebenschlussspulen ersetzt, deren,

M.

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jf.

Kg. 145.

Im

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Fig. 146.

3 Al

*) s. W. S. Resor.    E. T. Z. 1894, S. 549 u. Lumière électrique

1893. Bd. 50 Möllinger. E. T. Z. 1898, S. 608.

Strom gegen die Spannung um 90 ⁰ verschoben ist. Ein auf dem angegebenen Prinzip beruhender Zähler ist der Westinghouse Company patentiert worden*) und in Figur 147 dargestellt. Es bedeuten B-B¹ die Hauptstromspulen, A die Nebenschlussspule,

D die Ankerscheibe. Wesentlich also ist im Gegensatz zu den meisten später zu beschreibenden Induktionszählern dass ein Teil der das Innere der einen Spule durchsetzenden Kraftlinien auch durch den Hohlraum der anderen Spule hindurchgeht. Um den Apparat einzustellen, besitzt der eine der Wechselstrommagnete einen verstellbaren Eisenkern a-a¹ (Fig. 148). Ferner ist in die Nebenschlussleitung eine Induktionsrolle t¹ eingeschaltet, deren Magnetfeld durch Ausstanzung der Eisenplatten t² eine Unterbrechung t3 besitzt, um zu bewirken, dass der Nebenschlussstrom stets proportional mit der EMK variiert.

Bei diesen Zählern soll das Drehmoment dem Strome proportional sein, welcher in den auf den Anker wirkenden Spulen fliesst, und das Widerstandsmoment proportional der Geschwindigkeit des sich zwischen den Polen von unveränderlicher Stärke drehenden Ankers. Das ist aber nicht der Fall, weil die Felder des auf den Anker wirkenden Hauptstromes eine Bremswirkung auf den Anker ausüben. Diese Bremswirkung durch die Wirbelströme wächst proportional dem Hauptstrome bezw. proportional

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. a cLd

*) D. R. P. 90 554 (1895).

Fig. 147.

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Ob

Aa

B¹

Fig. 148.

120 ■ —

der Zahl der den Anker durchsetzenden Kraftlinien und proportional der Drehgeschwindigkeit. Die Bremswirkung wächst daher proportional dem Quadrate der Stromstärke des Hauptstromes. Infolge dessen wird der Zähler hei wachsender Stromstärke zu langsam laufen. In Figur 149 stellt die Kurve a die Beziehung zwischen Umdrehungszahl und Nutzarbeit dar. Die Abweichung von der idealen geraden Linie b giebt die Kurve c.

Die Beseitigung dieses Missstandes kann dadurch erzielt werden, dass ein Hilfsdrehmoment hinzugefügt wird, welches in demselben Verhältnisse d. h. im Quadi'ate zur Stromstärke wächst, wie die Bremswirkung.

Albert Peloux⁷) hat einen Zähler von diesem Gesichtspunkte aus konstruiert, welcher in Figur 150 u. 151 von vorn

Fig. 149.

und von der Seite gesehen schematisch dargestellt ist. Auf den Drehkörper c wirkt ein Magnetfeld, welches einerseits durch die auf der einen Seite des zweckmässig scheibenförmigen Ankers liegenden Hauptstromspulen f, g und andererseits durch die auf der anderen Seite der Scheibe c liegenden, auf einen gemeinsamen Eisenkern gewickelten Spulen a, b und k, 1 hervorgerufen wird. Diese letzteren Spulen sind gegen die mit f, g bezeichnten Spulen versetzt, ähnlich wie bei dem in Figur 146 dargestellten Duncanzähler. Das eine Paar jener Spulen a, b wird vom Nebenschlussstrom und das andere Paar k, 1 von einem durch den Hauptstrom induzierten Strom durchflossen, um das dem Quadrat des Hauptstromes proportionale Hilfsdrehmoment zu erzeugen. Die Wirkung kann auch dadurch erreicht werden, dass auf der der Hauptstromspule g (Fig. 152) ahgewendeten Seite des Ankers c die vom Nebenschluss durchflossene Spule a und eine hinter die Selbstinduktionsspule v geschaltete Spule d angeordnet sind und beide im Nebenschluss zur Hauptstromspule liegen.

Die auf dem Ferraris’schen Drehfelde basierten Zähler erhalten, wie bereits Seite 6 erwähnt, zwei feste Solenoide oder Elektromagnete, die zwei sich kreuzende Felder liefern

¹----,

I /rris i

¹

S. E. T. Z. 1902 Heft 27.

²

D. E. P. 114 439.

³

s. Armagnat. Écl. êl. 1901 u. Z. f. B. 1901.

⁴

s. Ind. él. 1898.

⁵

Electrical World 1887. S. 258.

⁶

E. T. Z. 1890. S. 383.

⁷

D. E. P. No. 112 665.

w

Fig. 150.

Man

von gegeneinander verschobener Phase und unter dem Einfluss derselben einen drehbaren Leiter in Form eines Rotationskörpers, meist Cylinders oder Scheibe, in Drehung versetzen, kann hier wieder eine elektrische Dämpfung mittels Wirbelströmen anwenden und die Anordnung so treffen, dass eine be-

w-

*-

*■

Fig. 151.

sondere Dämpfungseinrichtung unnötig ist, dass vielmehr der rotierende Leiter selbst schon durch die die Triebkraft liefernden Felder gleichzeitig auch eine ausreichende Dämpfung erfährt.

Nimmt man an, dass die beiden sich kreuzenden Felder in der Phase um ip ⁰ zeitlich verschoben sind und sich räumlich

unter einem Winkel von 90 ⁰ schneiden, so kann man nach Dr. B rug er¹) schreiben:

v = k • v • 2 i J sin yj • kj k₂

(k₁i)2 + (k₂J)2

wobei v die wahre Geschwindigkeit des rotierenden Leiters, v die Polwechselzahl des Wechselstromes, J und i die die Felder erzeugenden Ströme und k, k1? k₂ Konstanten sind. Hieraus ist ohne weiteres zu erkennen, wie die Geschwindigkeit eines drehbaren Leiters von zwei sich unter 90⁰ kreuzenden Feldern oder den sie erzeugenden Strömen abhängt. Sie ist proportional der Periodenzahl und dem Produkt J i • sin yi und um-

CLs

cL

JETig. 152.

gekehrt proportional der Summe (kj J) ² -j- (k₂ i) ². Die Angaben der auf dieser Gleichung basierten Instrumente sind also abhängig von der Polwechselzahl des Stromes, was auch schon daraus hervorgeht, dass die Induktionsinstrumente bei Gleichstrom, der als ein Wechselstrom von unendlich langer Dauer einer Phase betrachtet werden kann, nichts anzeigen. Soll bei gleicher Stromstärke die Geschwindigkeit möglichst gross sein,

71

muss man den Winkel y> dem Wert — möglichst nahe bringen.

2

Wählt man i konstant, indem man an die Netzspannung anlegt, so muss man, damit v innerhalb möglichst weiter Grenzen proportional J bleibt (k₂ J) ² möglichst klein gegen (kj • i) ² machen. Auf diese Weise erhält man einen Wechselstromamperestundenzähler, der für induktionsfreie Belastung auch direkt für Wattstunden geaicht werden kann. In Figur 153 ist ein solcher Apparat, wie er von der Firma Hartmann & Braun fabriziert wird, bildlich dargestellt. C ist die sehr leicht beweglich gelagerte Metalltrommel, auf deren Achse eine Schnecke befestigt ist, die die Drehung auf das vorn sichtbare Zählwerk überträgt. Hinter der Trommel befindet sich die vom Konsumstrom durchflossene Spule S. Die Spulen s werden von einem der Spannung proportionalen Strom durchflossen und sind auf ein TJ-formiges lamelliertes Magnetgestell geschoben, welches durch ein ebenfalls lamelliertes, im Innern der Trommel befindliches Querstück fast magnetisch kurzgeschlossen ist. Vermöge des vielen Eisens in diesen Spulen ist das erzeugte Feld sehr kräftig und durch die

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b naf.Gr.

Fig. 153.

grosse Selbstinduktion stark gegen die Spannung verschoben, während das in der Haupts!romspule entstehende Magnetfeld dem Hauptstrom proportional und praktisch gleichphasig mit diesem ist. Für die Justierung kann das ganze bewegliche System samt dem Nebenschlussmagneten auf zwei Metallsäulen der Hauptstromspule genähert werden.

Soll ein solcher Zähler in einem Stromkreis Verwendung

finden, der Apparate, wie Motoren, Drosselspulen etc. enthält, welche selbst eine Phasenverschiebung verursachen, so muss in erster Linie auf grosse Phasenverschiebung im Zähler selbst

.Rücksicht genommen werden; für eine genaue Messung muss xp unbedingt 90 ⁰ sein. Wie solche Phasenverschiebungen erreicht werden, soll später auseinandergesetzt werden. Ausser der Eigendämpfung bringt man heute fast ausschliesslich noch eine besondere magnetische Dämpfung an und gestaltet die Verhältnisse so, dass die Eigendämpfung für schwankende Spannung bei gleicher Arbeit möglichst konstant und klein gegen die besondere Dämpfung D ist. Die Gleichung für die Geschwindigkeit v kann man, wenn i der Spannung E proportional und v konstant ist, dann schreiben:

v = K . J • E • sin xp

und ist die Phasenverschiebung im äusseren Stromkreis cp °, so ist:

v = K • J • E • sin ('ip + cp).

Nach dieser Gleichung arbeitet der von der „Helios“ E.-A.-G. hergestellte und von Blathy angegebene Zähler, welcher in Figur 1 schematisch dargestellt ist.

Es wird hier der Winkel xp allein durch die Selbstinduktion der Spannungsspule hervorgerufen. Wegen des in derselben auftretenden Ohmschen Spannungsabfalls kann die innere Phasenverschiebung xp jedoch niemals den Wert von 90 ⁰ erreichen. Ist z. B. xp nur 80 °, so ändert sich für Phasenverschiebungen cp im äusseren Stromkreise die Zäjderkonstante K nach der folgenden Tabelle*):

(M«N

0°

45°    1,2

70°    1,9

Solche

Ohne besondere Hilfsmittel zeigen daher solche Instrumente bei grösseren Phasenverschiebungen cp total falsch. Hilfsvorrichtungen sind in grosser Zahl angegeben worden und werden an den meisten Zählern angebracht, die auf Ferraris’schem Prinzip beruhen und Effekte in induktiv belasteten Netzen zu messen haben.

Carl Baab gab eine Einrichtung an, bei der der Hauptstrom J mit zwei Nebenschlussströmen zusammenwirkt, von denen der erste eine möglichst grosse, der zweite jedoch eine

möglichst kleine Verschiebung gegen die Spannung E hat. Die beiden in verschiedener Phase befindlichen Nebenschlussmagnetfelder sind dabei in der Weise erzeugt, dass der einen der beiden im Zähler wirksamen Nebenschlussspulen S^n und S"n eine Drosselspule Sr, der anderen ein bifilarer Widerstand Sr vorgeschaltet ist (Fig. 154). Jede der beiden Nebenschlussspulen wirkt hier an einer besonderen Scheibe, die mechanisch gekuppelt sind, mit einer besonderen Hauptstrom spule und S ”h) zusam-Sind die

(S^H

4-

öl

A~

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men. Hauptstromspulen gleich gewickelt und geschaltet und werden die durch

Fig. 154.

die Nebenschlussspulen erzeugten Felder N? und N” in derselben Richtung als positiv bezeichnet, so gilt für die Anordnung das Diagramm Fig. 155 und das totale auf die gemeinsame Achse der beiden Scheiben wirkende Drehmoment ist:

P = J . E c' • sin

N'

N⁷⁷

Die Geschwindigkeit ist:

v = J • E • [ c\ sin (1// — 9?) -f- c"j • sin (yj" — cp)

wobei c, c", c\ c!\ Konstanten sind, welche von den Windungen der Hauptstromspulen, der Lage der Haupt- und Nebenschlussspulen und der Dicke und Leitungsfähigkeit der Scheiben abhängen.

Die Gleichung für den Effekt im Wechselstromkreise ist nach Gleichung (3 a) (£ = J • E • cos cp. Eliminiert man aus dieser Gleichung und der Gleichung für die Geschwindigkeit das Produkt J • E, so erhält man:

v = (£ •

c^ sin (yjf— cp) -(- c’\ sin (ip” — cp)

cos cp

Es müssen also die Konstanten c\ und c'\ und die Winkel xp' und xp" so gewählt werden, dass der auf der rechten Seite stehende Bruch unabhängig von cp wird. Da sich der Bruch nuch in der Form schreiben lässt:

c J sinxp' -j- c\ sinxp" — tgyp (c\ cos xp' -j- c'^ cos xp") so wird derselbe von cp unabhängig, wenn c^ cos xp' -f- c'\ cos xp" = 0

ist. Sind die Grössen c\, c"lf xpxp" so gewählt, dass sie der letzten Gleichung genügen, so ist die Anordnung ein absolutes

Wattmeter. Die Grössen erfüllen die Bedingung, wenn die Strahlen N; und N” sich zu einer Resultante zusammensetzen lassen, die auf E senkrecht steht.

yr'

90'

AY“ !'

Fig. 155.

Für die praktische Zählerkonstruktion verwendet Raab nicht den in Fig. 154 dargestellten, der theoretischen Betrachtung zu Grunde gelegten allgemeinen Fall, sondern er lässt an einem und demselben Anker eine Hauptstromspule mit den beiden symmetrisch zu ihr gelegenen Nebenschlussspulen zusammen wirken und zwar werden die beiden Nebenschlussspulen Sn und (Fig. 156) aufeinander gelegt, so dass ihre Achsen zusammenfallen. Es wird sich dann aus den Komponenten N; und N” teilweise ein resultierendes, auf der Betriebsspannung senkrecht stehendes Nebenschlussmagnetfeld bilden.*) Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Phasenverschiebung von 90° ist von Hummel angegeben worden. Die Schaltung zeigt Fig. 157. Hummel ging davon aus, dass es notwendig ist, in dem gesamten Nebenschlussstromkreise eine Phasenverschiebung von 90° zu erzielen. Es ist vielmehr nur

Bedingung, dass zwischen dem Hauptstrom, vorausgesetzt, dass dieser frei von Kapazität und Selbstinduktion ist, und dem betreffenden Teile des Nebenschlussstromkreises, welcher zur

Fig. 156.

Fig. 157.

Erregung des Motors dient, eine Phasenverschiebung von 90° vorhanden ist.

des

Um diese zu erreichen, verwendet Hummel einen fast induktionslosen Widerstand Sr in Parallelschaltung mit der Nebenschlussspule Motors Sn. Beiden ist ein induktiver Widerstand Sr vorgeschaltet.

90°

Fig. 158.

Derin letzterem fliessende Strom U erzeugt ein Feld Nr, welches in die Komponenten Nn und Nr zerlegt wird. Durch passende Wahl von Sr kann erreicht werden, dass das durch die Spule Sn erzeugte Feld senkrecht zum Vektor des Hauptstromes J liegt, vorausgesetzt, dass dieser keine Selbstinduktion oder Kapazität enthält. (Fig. 158.)

Durch das in der Spannungsspule befindliche Eisen und die in demselben auftretende Hysteresis und Wirbelströme wird bewirkt, dass das Maximum des magnetischen Feldes nicht mit dem Maximum des darin fliessenden Stromes zusammenfällt, sondern eine geringe Phasenverschiebung aufweist. Infolge dessen darf auch der Strom in der Spannungsspule nicht genau 90°

gegenüber der Netzspannung verschoben, sondern muss um den durch Hysteresis und die Wirbelströme bedingten kleinen Betrag von 90° verschieden sein.

Bei einer von Görner*) angegebenen Methode wird die

90° des Feldes N im Interferrikum F (Fig. 159) durch zwei Transformatoren er-— zeugt (Tx u. T₂), die primär und sekundär in Serie geschaltet sind. Die Wirkungsweise der Anordnung ist aus dem Diagramm (Fig. 160) zu ersehen. Das primäre und sekundäre Feld des Transformators T₁ und setzt sich zu einem resultierenden Feld Nj zusammen, in deren Richtung auch das Feld N'₂, N”₂ unc^ ^"2 sind die entsprechenden Felder des Transformators T₂. Die erzeugten sekundären EMK'eE^

erforderliche Phasenverschiebung von

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—VWNo

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I v V V V

N fällt.

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A?

Mg. 159.

A'

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F"

ej

Fig. 160.

und Er,₂ stehen in Richtung der Verzögerung senkrecht auf Nj resp. N₂ und ergeben als Resultierende die gesamte wirksame Sekundärspannung ET Die primären Klemmenspannungen E^ und E”₂ erhält man durch geometrische Addition der primären Selbstinduktionen e’j und e'₂ und der Ohmschen

Verluste efj und £r'₂. Aus E^ und Er₂ erhält man die samte wirksame Primärspannung E. Die Abgleichung der Phase von E und N auf genau 90° erfolgt durch den Widerstand W.

ge-

Eine andere ebenfalls von Görner angegebene Art, stark verschobene Felder hervorzubringen, ist in Fig. 161 und 162 dargestellt.

Der in Fig. 161 skizzierte Elektromagnet ist aus verschiedenem Material hergestellt und zwar ist der Eisenteil, auf welchem die Spulen SL und S₂ aufgesteckt sind, aus lamelliertem Eisen hergestellt, während die Polschuhe Mj und M2 massiv sind. Wird an diesem Magnet eine Wechselspannung angeschlossen, so erhält man im Interferrikum F ein Feld N, welches

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Aï

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90°

Fig. 162.

Fig. 161.

je nach der Wechselzahl weit über 90° verschoben sein kann. Die Regulierung kann durch Einschaltung eines induktionsfreien Widerstandes erfolgen.

Die Wirkungsweise der Anordnung erhellt aus dem Diagramm Fig. 162. Der Strom i in den Spulen Sj und S2 erzeugt ein Feld von der Kraftlinienzahl welche alle im Innern der Spule auftreten, aber nur zum Teil die Polschuhe und das Interferrikum durchlaufen, da an den Stossfugen x magnetische Streuung auftritt. Diese verminderten, das Interferrikum durchlaufenden Primärlinien erzeugen in den Polschuhen Mj und M₂ Wirbelströme und hierdurch sekundäre Kraftlinien Na, welche sämtlich das Interferrikum durchlaufen, jedoch nur zum Teil das lamellierte Eisen, da wiederum Streuung an den Stossfugen auftritt. Sind diese verminderten sekundären Kraftlinien: N’g, so erhält man aus und N;₂ und aus    und N₂ die Felder Nk und N im lamellierten Eisen

resp. Interferrikum. Auf Nk senkrecht die in den Spulen

Königswert her, Elektricitätszähler.

erzeugte Selbstinduktion Es aufgetragen und mit dem in diesen Spulen auftretenden Ohmschen Verlust zusammengesetzt ergiebt die Gesamtspannung E.

Eine weitere Methode zur Erzeugung des 90° verschobenen Feldes wurde von Gorges²) angegeben und ist in einer von Schrottke³) abgeänderten Form in Fig. 163 dargestellt.

Die beiden Spannungsspulen S S des Messgerätes werden mit zwei induktionsfreien Widerständen KE zu einer Brücke vereinigt, deren Diagonalzweig durch einen ebenfalls induktionsfreien Widerstand D gebildet wird. Vor die so entstehende Brücke wird eine Drosselspule geschaltet.

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Fig. 163.

Bezeichnet man die Stromstärke in den Drosselspulen S S mit iB die der Einfachheit halber als gleich angenommen werde, die in den Widerständen KK mit ir und endlich die im Widerstand D mit ia, so gilt für die skizzierte Schaltung die Beziehung:

ig = ir 4- id

Für den Strom in der Doppelspule ergiebt sich dann

i = is + ir = 2 ir —J— i«j.

In dem in Fig. 164 dargestellten Diagramm bedeutet die Strecke c e == f d die Spannung an einer Spannungsspule S, e d = c f die Spannung an einem Seitenwiderstande der Brücke

Fig. 164.

und e f die Spannung des Diagonalwiderstandes. Bedeutet noch d b die Spannung der Drosselspule, so ist c b die Klemmenspannung. Die Ströme id = e g und ir = eh geben zusammen den Strom is = e k, der gegen seine Spannung c e die Phasenverschiebung i besitzt. Den Gesamt- ^ ström der Brücke i == e 1 erhält man \X endlich aus id und 2 ir, — Da nun der Strom i₈ gegen die Klemmenspannung c b eine Phasenverschiebung von 90° besitzen soll, so ist dadurch die Dichtung c b senkrecht auf e k gegeben. Um das Diagramm vollständig zu machen, muss noch die Spannung der Drosselspule eingefügt werden. Sie wird dargestellt durch die Strecke d b.

Fig. 165.

Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, besitzt die Spannung d b gegen den Strom i eine Phasenverschiebung, die kleiner als 90° ist; daher lässt sich die beschriebene Anordnung mit dem gewünschten Erfolge wirklich ausführen.    ■

dem Hauptstrom abzuleiten, durch

aus

Tingley und Schallenb erger⁴) gaben auch verschiedene Methoden an, um für Messzwecke einen Strom von bestimmter Phasenverschiebung

geeignete Verbindung von induktiven und induktionslosen Widerständen. In einer Anordnung wird die Spule des Instrumentes, die den phasenverschobenen Strom führt, von der sekundären Wickelung eines Umformers gespeist, von dessen zwei parallel geschalteten primären Wickelungen die eine mit einem induktiven Widerstande, die andere mit einer Kapazität

in Reihe liegt, welch letztere einstellbar ist.

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mm

Bei einer von W. U h d e ⁵) angegebenen Methode wird ebenfalls die Spannungs-(jgp I spule des Zählers in den Sekundärkreis eines Transformators geschaltet, dessen Primärkreis durch die Netzspannung gespeist wird.

Stellt in Fig. 165 _ AB die Klemmenspannung der Spannungsspule dar und AC den Ohmschen Spannungsverlust und daher auch die

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Fig. 166.

Richtung des Stromes, so fehlt der Winkel ABO = a an 90° Phasenverschiebung. Es wird dann durch die Schaltungsweise bewirkt, dass die ihrer Richtung nach durch AB dargestellte Klemmenspannung der Spannungsspule gegenüber der Netzspannung DE um den Winkel a verschoben ist, wie Fig. T65 zeigt. In diesem Falle ist dann auch der Ohmsche Spannungsverlust AC senkrecht zu DE, d. h. die Phasenverschiebung zwischen dem in der Spannungsspule des Zählers fliessenden

D. R. P. No. 115 775.

Strome und der Netzspannung beträgt 90 °. — Das Diagramm stellt vollständig dasjenige eines Transformators dar, dessen Primärspannung AD und dessen Sekundärspannung AB ist, und der so gebaut ist, dass bei Belastung des Sekundärkreises durch die Spannungsspule des Zählers die Sekundärspannung gegenüber der Primärspannung um den Winkel a verschoben ist.

Die Schaltungsweise zeigt Fig. 166. Bei der dargestellten Anordnung erfolgt die Regulierung der Phasenverschiebung durch Veränderung der magnetischen Streuung.

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Fig. 167.

Fig. 168.

Eine andere Regulierung kann mit oder auch ohne Änderung der magnetischen Streuung durch Parallel- und Vorschaltung von Widerständen zum primären oder sekundären Kreise, oder beiden zugleich, erfolgen. (Fig. 167 und 168.)

Es bedeuten hierbei AB die Netzspannung, AC die primäre Spannung des Transformators, BC die Spannung des Widerstandes Wj, AE die Spannung des Widerstandes w₂, AD die Klemmenspannung der Spannungsspule des Zählers, welche um ADF = a gegen die Netzspannung verschoben ist, so dass die Richtung AF des Stromes der Spannungsspule senkrecht zur Netzspannung steht, wie es auch das Spannungsdiagramm ADF der Spannungsspule zeigt.

Die Regelungsmittel der veränderlichen Streuung des Transformators und der parallel geschalteten Widerstände können weiter noch dadurch ergänzt werden, dass die Sekundärspule des Transformators gleichzeitig an das Netz angeschlossen wird.

Eine ähnliche Anordnung wurde von Möllinger und Kurda⁶) angegeben, bei der die Einregulierung nur durch Yorschaltwiderstände erfolgt.

Catenhusen ordnet, um die bedingte Phasendifferenz des Feldes der Spannungsspule gegen das der Hauptstromspule zu erzielen, eine annähernd induktionslose Wickelung, welche mit der Bewickelung des Spannungsfeldes parallel liegt, auf dem durch den Hauptstrom erregten Elektromagneten an.**) (Fig. 169.)

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Kg. 169.

Die Wirkungsweise ist die folgende: Wenn zunächst nur die eine hohe Selbstinduktion besitzende Bewickelung h des Elektromagneten b (Fig. 170) erregt wird, dessen Magnetfeld um weniger als 90° gegen die Betriebsspannung verschoben ist, so entsteht ein kräftiges Drehmoment nach einer bestimmten Richtung, die durch die Einschaltungsweise der Bewickelung d und h der Magnete a und b gegeben, sobald der äussere Stromkreis induktionsfrei belastet ist. Es ist dann ja der Hauptstrom in Phase mit der Betriebsspannung und daher die Phasenverschiebung im Messmotor zwischen beiden Feldern nahezu 90 °. Wird dagegen der äussere Stromkreis induktiv belastet und zwar so, dass der Hauptstrom dieselbe Phasenverschiebung gegen die Spannung zeigt, wie sie die Betriebsspannung gegen den Hauptstrom im Messgerät selbst besitzt, so ist kein Drehmoment mehr vorhanden. Schaltet man jetzt die nahezu induktionslose sekundäre Bewickelung g des Elektromagneten a ein, so wirkt mit dem Hauptstrom eine zweite Kraft zusammen, die mit der Betriebsspannung sich addiert, und mit dieser annähernd in Phase

P. 606 630.

**) D. R. P. 123 827.

ist, so dass sich der Zähler wieder in Bewegung setzt. ■— Die durch die sekundäre Bewickelung g dem Elektromagneten a verliehene Polarität ist dabei so zu wählen, dass sich die Scheibe c in demselben Sinne dreht, wie wenn nur die Bewickelung h des Elektromagneten b eingeschaltet und die Belastung des äusseren Stromkreises induktionsfrei wäre.

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Fig. 170.

Das durch die beiden Nebenschlussströme in g und h, die selbst nicht in Phase sind, ausgeübte Drehmoment beseitigt Catenhusen durch eine an der Peripherie der Scheibe c angebrachte entsprechend geformte und verstellbar angeordnete magnetische Metallmasse i, welche in den Bereich der Kraftlinien der Elektromag-nete a und b eingebracht wird. Durch Verstellung derselben hat man es dann in der Hand, einem Teil der Kraftlinien bestimmte Bahnen anzuweisen, so dass sie entweder gar nicht oder in vernichtendem Sinne an der Dreharbeit der

Scheibe c teilnehmen.    ,

Die in Fig. 154 dargestellte Ra ab sehe Anordnung wird in den von E.-A.-Gh vorm. Schuckert & Co. konstruierten Wechsel-stromzählem angewandt. Fig. 171 zeigt den Zähler in Ansicht. In demselben wird ein Scheibenanker (Fig. 172) angewandt, der auch die Dienste einer Bremsscheibe versieht. Unterhalb der Scheibe ist die Hauptstromspule, oberhalb derselben sind die beiden Nebenschlussspulen, die induktive und die induktionslose, angeordnet. Der Hauptstromspule ist eine ovale Form gegeben,

die Nebenschlussspulen sind als Hufeisenmagnete ausgebildet. Das Haupthufeisen (induktiv) hat einen grösseren Eisenquerschnitt; seine Bewickelung besteht aus sehr vielen Windungen

\p)!

vi-

Fig. 171.

dickeren Drahtes und ist direkt von der V erbrauchsspannung erregt (Fig. 173 a u. b). — Das Hilfshufeisen (induktionslos) hat einen geringeren Eisenquerschnitt und eine Wickelung von kleinerer Windungszahl (Fig. 173 c u. d), welcher ein induktionsloser Widerstand vorgeschaltet ist; hierdurch wird erreicht, dass das Haupthufeisen ein kräftiges Magnetfeld von grosser Verschiebung, das Hilfshufeisen ein schwächeres Magnetfeld von kleiner Verschiebung hervorbringt.

In Fig. 173 e, f, g, h sind die Hauptstromspulen für verschiedene Stromstärken dargestellt.

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Fig. 172.

Alle Teile werden von einem auf die Grundplatte montierten Ständer getragen (Fig. 174 und 175). Derselbe breitet sich unten zu einer Platte aus; in dem vorderen Teile derselben wird das Fusslager von unten eingeschraubt, während das Halslager von einem Lappen getragen ist, welcher in der Mitte des Ständers horizontal vorspringt. Der Ständer endigt oben in einem T-förmigen Teil, auf welchem die beiden Hufeisen. montiert sind und zwar das Haupthufeisen auf der vorderen, das Hilfshufeisen auf der hinteren der Grundplatte zugekehrten Fläche; indem hierbei einem Teil der aus dem einen Hufeisen

austretenden Kraftlinien das andere Hufeisen als Schlussstück dient, durchsetzen die beiden Felder teilweise in gemeinschaftlichen Bahnen die Scheibe, wobei sich aus ihnen ein resultierendes Feld bildet. Auf dem plattenförmigen Teil des Ständers wird hinter der Zählerachse die Hauptstromspule, vor derselben der Zählwerkträger montiert, den Fig. 176 zeigt.

Die Hummelsche Anordnung zur Erreichung der Phasenverschiebung von 90⁰ in der Spannungsspule verwendet die Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft, Berlin, in ihren in

Fig. 177 abgebildeten    _

HtjM

W echselstromzählem.

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Fig. 178 zeigt die schematische, ebenfalls    von Hummel

angegebene Anordnung der Zähler. *)

Das    Eisengerüst he-    * -J®!1

steht aus einem äusse-    , WKĘĘę

ren zusammenhängenden Teile E mit vorspringenden Zähnen und    einem inneren

Teile    F; beide Teile

Mg. 173.

sind durch den Anker G voneinander getrennt. Die auf Kähmen angeordnete Nebenschlusswickelung n wird zwischen den Zähnen des die Hauptstromwickelung tragenden Eisengerüstes untergebracht.

Für kleine Stromstärken hat Hummel die in Fig. 179 dargestellte Anordnung angegeben.**) Die Nebenschlusswickelung N ist an einem hufeisenförmigen Elektromagneten und gleichzeitig die Hauptstromwickelung H in Löchern oder Nuten des feststehenden, jedoch verstellbar gelagerten Armatureisens angeordnet, um durch beliebige Einstellung des letzteren die Geschwindigkeit des registrierenden Teiles innerhalb weiter Grenzen beliebig verändern zu können, m^ und m₀ zeigen den Verlauf der Kraftlinien der Felder.

Hartmann und Braun verwenden in ihren Wechselstrom-zählern zur Herstellung des um 90° in der Phase gegen die

*) D. R. P. No. 90 474.

**) D. R. P. No. 92 959.

— 138 —

Spannung versetzten Nebenschlussfeldes' die in Fig. 159 von Görner angegebene Anordnung. Der Zähler selbst besteht, wie

Fig. 180 zeigt, aus einem E-förmigen lamellierten Eisenkern A, au innerem Ansatz die Haüpt-stromspule und auf dessen seitlichen Ansätzen die ; Nebenschlussspulen S^ und S₂ sitzen. Als Anker dient eine Aluminiumtrommel T, in deren Innerem ein feststehender Eisenkern untergebracht ist, der das Feld magnetisch fast kurz schliesst. Oberhalb der Trommel ist die mit zwei permanenten Magneten zusammenwirkende Dämpferscheibe untergebracht; t ist der die hohe Phasenverschiebung hervorrufende Transformator. Die Magnete sind so angeordnet, dass etwa auftretende Kurzschlüsse in der Hauptstromspule sie möglichst nicht beeinträchtigen dem sind sie noch durch mehrere aufeinander geschichtete Eisenbleche vor solchen Einwirkungen geschützt.

Kg. 174.

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ausser-

Die Brückenschaltung Fig. 163 benutzen Siemens & Halske A.-G. bei ihren Ferrariszählern für Wechselstrom. Derselbe ähnelt in seiner Anordnung der Swinburne sehen Konstruk-

Kg. 175.

tion*) und ist in Fig. 181 schematisch und in Fig. 182 in Ansicht dargestellt. Das Drehfeld ist in elektrischer wie in magnetischer Beziehung vollkommen symmetrisch. Der Eisenkörper A

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Fig. 176.

ist aus dünnen Blechen hergestellt und hat vier radial nach innen gerichtete Polansätze EE und FF. Den Anker bildet eine Aluminiumtrommel B, in welcher sich zum Zwecke des magnetischen Kurzschlusses der geblätterte Eisenkern C befindet. Die Polansätze FF tragen die Stromspulen, EE die Spannungsspulen. — Die Aluminiumscheibe S, welche zur Erhöhung der Steifigkeit gewellt ist, in Verbindung mit den Magneten MM besorgen die magnetische Bremsung.

Eine Ausführung der Brückenschaltung zeigt Fig. 183, hei welcher Widerstände und Drosselspule zu einem Ganzen vereinigt sind.

Durch die grossen Herstellungskosten der bisher beschriebenen für induktive und induktionsfreie Belastungen brauch-

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ii

Fig. 177.

*) E. P. No. IG 307.

baren Energiemesser ist es ausgeschlossen, bei kleineren Konsumenten (1 bis 5 Lampen) solche Zähler zu installieren und würde man deshalb gezwungen sein, Pauschaltarife abzuschliessen. Dem hieraus sich ergebenden Bedürfnisse nach einem billigen

und doch guten Zähler abzuhelfen

war

_'x    das Bestreben vieler

3>    Firmen, und es sind

eine Beihe Zähler

Cr

konstruiert worden, bei welchen möglichst grosse Kräfte bei kleinsten Dimensionen erreicht werden.

Der Zähler der Allgemeinen Elektricitäts-Gesellschaft für kleine Belastungen *) aus einem Drehkörper in Scheibenform, einem Eisenkern mit drei Ausläufern, auf denen die zwei Spannungsspulen SXS₂ (Fig. 184) y, und eine Hauptstromspule H sitzen. Der magnetische Rückschluss für alle drei Kerne wird durch das Eisenstück R gebildet. Ein Teil der Hauptstromwindungen wird dabei um eine bestimmte Spannungsspule gelegt, zum Zweck, die Ungleichmässigkeit des den gemeinsamen Eisenkern durchsetzenden Feldes zu kompensieren, da das Feld der Hauptstromspule auf die der Nebenschlussspulen derartig ein-

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besteht

Fig. 178.

(* D. R. p. 112 441.

wirkt, dass das eine geschwächt und das andere verstärkt wird.

Die beiden Nebenschlussspulen Sj^ geben im allgemeinen ohne Hauptstrom schon ein ziemlich kräftiges Drehmoment, solange entweder die beiden zu den Spannungsspulen gehörigen Lufträume oder aber die magnetomotorische Kraft der beiden Spulen verschieden ist. — Dieses Drehmoment würde ein Leer-

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Kg. 179.

laufen des Zählers verursachen, dasselbe muss daher bis auf einen bestimmten Teil, welcher zur Überwindung der ruhenden Reibung notwendig ist, kompensiert werden, was durch Variieren der Windungszahl oder des Luftraumes geschehen kann. — Fig. 185 zeigt einen mit diesem Prinzipe ausgeführten Zähler geöffnet. Man erkennt daran, dass der Scheibenanker auch gleichzeitig als Bremsscheibe benutzt wird,

Hartmann und Braun⁷) verwenden einen Eisenkern b (Fig. 185 u. 186) mit nur zwei Ausläufern, auf welche die Nebenschlussspulen c und d gewickelt sind. Die den Hauptstrom führende Spule a ist über die beiden Magnetschenkel gewickelt. Die Wirkungsweise des Zählers ist ähnlich der des A. E.-G. Zählers: Die von den Nebenschlussspulen erzeugten Kraftlinien durchlaufen den einen Magnetschenkel z. B. von oben nach unten, den anderen dagegen von unten nach oben, die von dem Ver-brauchsstrom erzeugten Linien gehen dagegen durch beide

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Kg. 180.

Schenkel in der gleichen Richtung. Infolgedessen werden die resultierenden Felder in beiden Schenkeln von verschiedener Phase sein und die Metallscheibe unterliegt der Einwirkung eines Drehfeldes, muss sich also drehen. Wird der Zähler als Amperestundenzähler ausgeführt, so muss, damit Proportionalität zwischen Strom und Geschwindigkeit besteht, konstante Betriebsspannung vorausgesetzt, das von den Nebenschlussspulen erzeugte Feld sehr kräftig gegen das Hauptstromfeld gewählt werden.

Der Zähler lässt sich natürlich auch als Wattstundenzähler für induktive Belastung hersteilen, wenn man durch eine der bekannten Methoden die Verschiebung des Nebenschlussfeldes gegen die Betriebsspannung auf genau 90° bringt, und ausserdem, wie bei dem A. E.-G.-Zähler aus den bereits oben erwähnten Gründen eine durch permanente Magnete erzeugte Dämpfung anbringt.

Die Union E.-Gr. verwendet bei ihrem von R. Theiler angegebenen Wechselstromzähler die folgende Anordnung: Auf der Welle J (Fig. 187) sitzen in gewissem Abstande zwei parallel gelagerte Scheiben F. Zwischen diesen liegen zwei Eisenkörper M, von denen der eine durch den Hauptstrom, der andere im Nebenschluss mit verschobener Phase erregt wird. Die Eisenmassen E dienen dazu, den magnetischen Stromkreis wieder möglichst eng zu schliessen und auf bestimmte Stellen der Scheiben zu lenken.

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^ A, H

ICE:

Bei dem in Fig. 188 abgebildeten Uni-o n zähler werden an Stelle von zwei, drei in der gleichen Ebene sich befindende Elek-tromagnete in der Weise angeordnet, dass die beiden äus-

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Uh

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N;

Mg. 181.

Magnete

seren

in den Nebenschlussstromkreis und der mittlere in den Hauptstrom oder umgekehrt eingeschaltet sind.⁸)

Es sind noch eine grosse Anzahl anderer Anordnungen für einphasige Wechselstrominduktionszähler angegeben worden, von denen nur noch eine von Juraske, Bröckelt und Bum-

rich angegebene erwähnt werden möge*).

Fig. 189 ist diese Anordnung und in Fig. 190 ihr Schaltungsschema dargestellt. Ein metallischer Drehkörper b wird durch drei in ihren Phasen gegen einander verschobene Magnetfelder a,c,d beeinflusst. Feld a wird vom Hauptstrom, Feld c durch einen Nebenschlussstrom und Feld d durch Induktion des ersten Feldes a erzeugt.

Um den Effektverbrauch in Dreh Stromnetzen mit Induktionszählern zu messen, kann man ebenso wie bei dynamometrischen Zählern zwei Einphasenzähler nach einer der im ersten Teile abgeleiteten Gleichungen schalten.

So benutzen Siemens & Halske A.-G.**) für ihre neuen Drehstromzähler die Gleichung welche in der Form geschrieben werden kann:

@ = (ii “b b) ’ e2 (b ~b b) * ei>

da it = — (b + b) und b — — (b + b) ist-

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Fig. 183.

*) D. R. P. No. 94 309. E. T. Z. 1898 S. 74. **) D. R. P. No. 115 295.

In dem einen System wird die eine Stromspule von dem Strom ix, die andere von dem Strome i₂ durchflossen, während die Spannung in der schon vorher beschriebenen Brückenschaltung an die Spannung e₂ angeschlossen sind. In dem zweiten System durchfliesst der Strom i₂ die eine und der Strom i₃ die andere Stromspule, die Spannungsspulen sind an die Spannung e, angeschlossen. Bei dieser Schaltung sind die Angaben des Zählers stets richtig, ob die Spannungen gleich oder verschieden sind.

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Fig. 184.

Fig. 191 ist die Achse desselben mit den beiden Ankern und der Bremsscheibe.

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Auch die Drehstromzähler der Union E.-Gr. (Fig. 192) besteh en im wesentlichen aus einer Kombination von zwei bereits vorher beschriebenen Einphasenstromzählern, deren jeder das Produkt aus dem Strom je einer Zuführung und derjenigen Spannung misst, die zwischen dieser Zuführung und der dritten herrscht, während der Apparat die Differenz bezw. die Summe dieser beiden Produkte registriert.

.i.

Fig. 185..

Da der Drehstrom nun die für Induktionszähler angenehme Eigenschaft hat,

Phasenverschiebungen in Sprüngen von je 30° aufzuweisen, so hat man nicht nötig, die bei Einphasenzählern, also auch bei ihren Kombinationen, notwendigen komplizierten Hilfsvorrichtungen zur Erzielung der 90° Verschiebung zwischen Feld und

10

Königswerther, Elektrioitätszähler,

Spannung der Nebenschlussspule zu verwenden, sondern man kann durch richtige Wahl der Abzweigungen die notwendigen Phasenverschiebungen erhalten*).

Allerdings beruhen diese Konstruktionen auf der nie völlig

zutreffenden Voraussetzung, dass die Netzspannungen gleich sind.

Soll

die Aronsche

Gleichung ©t = ij • e₃ -f-

i₂ • e₂ zur Messung der

Arbeit mit zwei Induk-

s

tionszählern benutzt werden, so sind für die Nebenschlussspulen Spannungen zu verwenden, welche senkrecht auf e₃ bezw. e₂ stehen. Hierzu benutzt

G. Hummel die Spannung e₂ bezw. ex und verschiebt die durch sie in den Nebenschlussspulen erzeugten Ströme um 30°.

Oz

3)

•j

Die Phasenverschiebung ist aber ohne Hilfsvorrichtung durch induktive Spulen leicht zu erreichen.

Der Hummelsche Zähler besteht sonach aus zwei bereits vorher beschriebenen Einphasenzählern, welche mechanisch in der in Fig. 193 dargestellten Art gekuppelt sind.

Mg. 186.

Man kann auch die

beiden Spannungsspulen so konstruieren, dass ihr Ohmscher Aüiderstand gross ist gegen ihre Selbstinduktion, so dass also Magnetfeld, Strom und Spannung nahezu dieselbe Phase haben, und den Anfang der einen Spannungsspule

*) s. Z. f. E. u. M. 1899. R. Bauch, Wattmessung bei Drehstrom ; ferner G. Hummel, Über Motorelektricitätszähler, Stuttgart 1898; E, T. Z, 1900; Möilinger, Über Prehstromzähler.

an Leitung 2, den der anderen an Leitung 1 anlegen, die Enden beider vereinigen und durch einen bifilaren Widerstand von gleicher Ohmzahl wie eine Spannungsspule mit Leitung 3 verbinden (künstlicher Nullpunkt) (Fig. 194); alsdann entstehen in den Spannungsspulen Ströme, welche von Spannungen eb und ea herrühren, senkrecht auf e₃ und ei stehen und sich nur, unter Voraussetzung gleicher Netzspannungen, um

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Fig. 187.

eine konstante Grösse unterscheiden (Fig. 195).⁹) — Diese Schaltung wurde von Siemens & Halske A.-G. angegeben.

Um Gleichung (5) in einfacher Weise für Induktionszähler nutzbar zu machen, wurde von C. Raab die in Fig. 196 dargestellte Schaltung angegeben.¹⁰) Mit der Stromspule des Apparates I wirkt eine Spannungsspule, die einen Strom führt, welçher mit e₂ in Phase ist und senkrecht auf e! — e₃ steht. Die

10⁹

Nebenschlussspule des Apparates II führt einen Strom, welcher mit ea in Phase ist und senkrecht auf e₂ steht.

Um den mit e₂ phasengleichen Nebenschlussstrom zu erzeugen, ist es notwendig, der Spule einen so grossen bifilaren

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Fig. 188.

Fig. 189.

Widerstand vorzuschalten, dass die Selbstinduktion der Spule dagegen ohne Bedeutung und der Strom mit e₂ praktisch in Phase ist. Statt dessen ist es jedoch zweckmässiger, die

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r~-

i-

Fig. 190.

Spannung e₃ zu benutzen und die Nebenschlussspule so zu bauen, dass in ihr der Strom gegen die erregende Spannung um 60 ⁰ zurückbleibt.

Zur Erzeugung der beiden Nebenschlussströme kann ferner folgendes Verfahren angewendet werden. Die Nebenschluss-

— 149

spule I wird derart bemessen, dass sie eine Verschiebung von 45° aufweist, wenn an ihren Enden eine Spannung

von

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a E.û.

Fig. 191.

Fig. 192.

herrscht; genau so wird die Nebenschlussspule II gebaut. Die erstere wird nun (Fig. 198) mit ihrem einen Ende an Leitung 3

S>

Fig. 193.

angelegt, die letztere an Leitung 2; die beiden anderen Enden der Spulen werden miteinander verbunden und die Verbindungsstelle 0 durch eine regelbare Drosselspule Sl mit Leitung 1 verbunden. Diese Drosselspule muss gestatten, den von dem Verbindungspunkt beider Spulen nach Leitung 1 fliessenden

ea

90°

■M

ji

Kg. 19-1.

■M

90°

Fig. 195.

Strom seiner Intensität und Verschiebung nach auf den richtigen Wert einzurichten. Dies kann in bekannter Weise dadurch geschehen, dass man ihren Luftspalt ändert oder einen

mit ihr in Serie oder zu ihr parallel geschalteten Widerstand verändert; man kann auch auf die Drosselspule eine sekundäre Wickelung auflegen, welche durch einen veränderlichen Widerstand geschlossen wird. Durch die .Regelung an dieser Drossel-

4ZM

//

Fig. 196.

spule kann man nun herbeiführen,

dass

die Ströme in den Nebenschlussspulen die gewünschte Lage haben.

Dies geht aus dem Diagramm Fig. 197 hervor e20; e3o die bezw. Spannungen an

worin

den Nebenschlussspulen, i₂₀,

i₃0 deren Ströme bedeuten. Da nun e₂ = e₂₀— e₃₀ ist und e₃₀ = —= sein soll, ergiebt sich

e20 —

aus

gegebener Grösse und

Richtung von e₂ die für e₂o und e₃₀ im Diagramm eingezeichnete Grösse und Richtung, da die Ströme i₂₀ und i₃₀ eine Phasenverschiebung von 45⁰ haben sollen, ist ihre Lage die im Diagramm eingezeichnete. Diese Ströme erzeugen Felder, die wie bei der Fig. 196 gezeichneten Schaltung in Phase mit e₂ bezw. senkrecht zu e₂ liegen.

Schliesslich kann man noch Schaltung Fig. 199 verwenden und die beiden Nebenschlussspulen so bauen, dass sie für eine

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Vu

e,

Kg. 197.

Spannung e₁₀ = e₂₀ = -Ł. eine Phasenverschiebung von 75 ⁰ ihres

y 2 .

Stromes aufweisen.

Falle zwei Felder, welche in Phase mit e₂ resp. senkrecht zu e₂ liegen (Fig. 200).

Die beiden zuletzt

Man erhält dann analog wie beim vorigen

0.

angegebenen Schaltungen haben im Gegensätze zu der ersten Raab’schen Schaltung den für die praktische Ausführung wünschenswerten Vorteil, o dass die beiden im Zähler wirksamen Nebenschlussmagnete vollkommen gleich ausgeführt werden können. Die Schaltung Fig. 200 hat schliesslich vor der vorangehenden noch den Vorteil, dass der Energieverbrauch im Nebenschluss geringer ist, da derselbe proportional der Ko-

^-UwNAAAA

Fig. 198.

^4

tangente des Verschiebungswinkels zwischen Strom und Spannung ist.¹¹)

A. Gast hat die in Fig. 201 skizzierte Schaltung angegeben¹²), der die Ar on sehe Gleichung zu Grunde liegt. Die

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Fig. 199.

Fig. 200.

beiden Nebenschlussspulen sind so konstruiert, dass sie eine Phasenverschiebung von 60° hervorbringen, während die Widerstände der Nebenschlussspulen und der Widerstand W

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60°

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Fig. 202.

Fig. 201-

gleich sind, so dass ö₁₀ = e₂o = e₃₀ sind (Fig. 202). Statt der zwei von ij und i₂ durchflossenen Stromspulen können auch vier verwendet, also \₁ durch — (i₂ -(- i₃) und i₂ durch — (ij -j- i₃) ersetzt werden.*)

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Kg. 20S.

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Kg. 204.

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Einer von Fritsch-Trautmann angegebenen in Fig. 203 dargestellten Schaltung**) liegt die Gleichung (32) zu Grunde, welche in der Form © = ix ea -j- i₂ eb -f- G ec geschrieben werden

i*

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Kg. 205.

Kg. 206.

Da i₃ = — (h 12) ist? s0 kann man schreiben:

Zur Erregung der drei Spannungsspulen werden die Spannungen e₁ e₃ e₂ benutzt und

möge.

©t — ii ea h et> — Öi + i2) ’ ec.

*) D. E. P. No. 119 616. **) D. E. P. No. 119 377.

die Nebenschlussspulen so konstruiert, dass sie eine Phasenverschiebung von 60° hervorbringen (Fig. 204).

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Schematische Darstellung.

Fig. 207.

Die Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft¹³) verwendet bei ihren neuen Drehstromzählern die in Fig. 205 dar-

— 155 —

stellte Schaltung, der die Aronsche Gleichung zu Grunde liegt. (@t ⁼ ii * 13    ^2 ' eż) Eur Erregung der Nebenschlussspulen

wird jetzt nur eine Spannung verwendet und zwar e₃. Der Strom wird in der Spule II um 30° gegen e₃ verschoben und liegt senkrecht zu e₂; in Spule I wird durch den induktionsfreien Nebenschluss der Strom gegen e₃ um 90° verschoben (Fig. 206).

In Fig. 207 ist der Aufbau des nach dem eben geschilderten Prinzip eingerichteten Zählers schematisch dargestellt und gehen alle Einzelheiten aus der Zeichnung hervor. Eine Ansicht des geöffneten Zählers zeigt Fig.

Der Yoiteil dieser Konstruktion gegenüber den übrigen ist der, dass nur eine Spannung zur Anwendung kommt, was für die Einfachheit und Sicherheit von Bedeutung ist, da das für die Spannungen erforderliche äusserst feine Drahtmaterial ein besonders empfindlicher Teil der Apparate ist.

208.

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Fig. 208.

Die E. - A. - G.

vorm. Schuckert & Co. verwendet in ihren Drehstromzählern die Schaltung von G. Gast mit vier Stromspulen. Vorher war stets stillschweigend angenommen worden, dass das vom Nebenschlussstrome erzeugte Feld auch mit diesem in Phase ist, jedoch trifft diese Voraussetzung aus schon früher erwähnten Gründen nicht zu. In dem Schuckert sehen Zähler beträgt die Phasendifferenz von Nebenschlussstrom und Feld etwa 20°; die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung demnach 40°.

Fig. 209—214 zeigen die Ansicht des Zählers und dessen einzelnen Teile. Für den Aufbau dienen drei Aluminiumgussstücke, die kreisförmige Grundplatte (Fig. 209 u. 211), der E-förmige Ständer (Fig. 210) und der rahmenartige Zählwerkskörper (Fig. 213).

Die Anker werden von zwei Aluminiumscheiben gebildet (Fig. 214), welche mit Hilfe von Messingnaben oben und unten auf dieselbe Achse aufgebracht sind. Eine kleine Fahne auf

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Fig. 209.

In [Fig. 212 ist die

der Achse dient zum ausbalanzieren.

Hauptstromspule (h) von oben und von der Seite abgebildet, Si ist ein Nebenschlussmagnet, a, b, c dessen Einzelteile. Die Hauptstromspulen besitzen eine längliche Gestalt; sie sind aufgebunden auf geschlitzte Spulenuntersätze aus Messing, auf welche wiederum zwei kleine Messingscheiben mit Büchsen gelötet sind. Letztere dienen zur Aufnahme der Befestigungsschrauben bei der Montage der Hauptstromspulen, während die ersteren dabei eine solide Sitzfläche bieten. Die Nebenschlussmagnete besitzen die Form eines Bechtecks, sie sind aus dünnen Blechen aufgeschichtet, welche durch starke Deckbleche mit Hilfe von Hohlnieten zusammengehalten werden, und sind aus den beiden Teilen a und b zusammengesetzt, wobei der Stoss des Blech-packets an dem unteren, der Stoss der Deckbleche an dem oberen Ende des vertikalen Schenkels liegt. Nachdem die Spule aufgeschoben ist, werden beide Teile zusammengesteckt und durch zwei Schrauben (c), deren Köpfe versenkt sind und

Sk>r x

O«

Fig. 210.

deren Muttern konische Ansätze haben, verschraubt. Auf diese Weise wird eine so innige Verbindung der beiden Teile erzielt, dass jede Veränderlichkeit und jedes Verziehen der Eisen ausgeschlossen ist. Für die Montage der Eisen ist an dem oberen horizontalen Schenkel ein Messingwinkel mit eingenietet (Fig. 212, a, Sx) und angeschraubt, während an dem unteren die mittlere Hohlniete zur Aufnahme eines Schraubenbolzens ausgebohrt ist.

Den Magneten ist ein guter Eisenschluss gegeben; ferner ist dadurch, dass dem vertikalen Schenkel der horizontale von beträchtlicher Länge gegenübersteht, den Kraftlinien ein Luft-

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Fig. 211.

raum von grossem Querschnitt geboten; aus beiden Gründen ist der magnetische Widerstand klein. Dadurch, dass der Kraftlinienfluss aus der Spule direkt in die Scheibe eintritt, ist auch die Streuung gering.

Die stromführenden Teile werden getragen von dem E-förmigen Ständer. Die Form dieses Gussstückes ist aus Fig. 210 und 211 zu ersehen; oben und unten breitet sich dasselbe zu zwei horizontalen Platten aus, welche rechts und links durch je

¹

s. Dr. Bruger, Über Motorzähler E. T. Z. 1895, Heft 43.

²

E. T. Z. 1898 S. 164.

³

E. T. Z. 1901 Heft 33.

⁴

E. P. 22852 u. F. d. E. 1893.

⁵

E. R. 1900/1901. Heft 13.

⁶

Möllinger und Kurda, Alternating-current motor meter. U. S.

⁷

D. R. P. No. 123 411.

⁸

s. D. R. P. No. 94 999; 115 534; 115 564; 118369 und E. T. Z. 1902 Heft 35.

⁹

D. E. P. 99 644, Siemens & Halske.

¹⁰

D. E. P. No. 100 748; 105 087; 107 682.

¹¹

S. Möllinger. E. T. Z. 1900. Heft 28.

¹²

D. E. P. No. 108 854.

¹³

E. R. 1901/02 Heft 3.

0.

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zwei vertikale Leisten von | - förmigem Querschnitt verbunden sind; die linke dieser Leisten hat in halber Höhe einen Vorsprung nach innen, an welchem eine vertikale Fläche angefräst ist; diese wird zur Montage der Nebenschlussmagnete benutzt.

Die Hauptstromspulen werden an die beiden horizontalen Platten des Ständers montiert, wie dies Fig. 210 zeigt.

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Da für die Justierung des Apparates eine Verstellung der Hauptstromspulen erforderlich ist, werden die zur Aufnahme der Messingbüchsen der Spulenuntersätze in den Platten erforderlichen Löcher als Schlitze ausgebildet; die kleinen bearbeiteten Messingscheiben der Spulenuntersätze werden durch die Befestigungsschrauben auf die ebenfalls bearbeitete Innenfläche der Platte gepresst,wodurch eine äusserst solide Befestigung der Spule ermöglicht wird.

- , I Teilstrich am Zifferblatt llyrv 1 Kilowattstunde, ^j¹;

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120 Volt.

3 x 10 Amp.

100 Poiwechsel.

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Fig.'213 a.

Bei der Montage der Nebenschlussmagnete wird zuerst der horizontale Teil des auf dieselbe aufgenieteten Messwinkels an den inneren bearbeiteten Teil der horizontalen Platte des Ständers durch die Befestigungsschraube angedrückt. Dabei legt sich der Magnet an den Vorsprung der linken vertikalen Leiste an, wobei die in dem Vorsprung befindliche Bohrung zur Deckung kommt mit der mittleren Hohlniete des Magnets; durch Anziehen der Mutter einer durchgesteckten Kopfschraube wird der Magnet fest gegen die bearbeitete Innenfläche des Vorsprungs gepresst. Auf diese "Weise wird einerseits eine durchaus zuverlässige und zweckmässige Montage erreicht und andererseits bleibt der hintere vertikale Schenkel des Magnets für höhere Spannungen zur Aufnahme

einer weiteren Erregerspule reserviert.

Die horizontalen

Platten des Ständers tragen noch die beiden Lager, wie Fig. 211 zeigt.

Der die beschriebenen Teile aufnehmende Ständer wird mit vier versenkten Schrauben auf die Grundplatte montiert; zwei derselben sitzen mit ihren Köpfen in den beiden am Ständer angegossenen Lappen,

die beiden anderen    ___

in der Grundplatte und greifen in Gewinde, welche in die beiden vertikalen Leisten in der halben Höhe derselben eingeschnitten sind.

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Der Ständer ist also nur unten und in der Mitte mit der Grundplatte verschraubt, weshalb sich eine Verspannung    der    Letzteren    nicht    auf

den Ständer überträgt.

Das    dritte    Guss

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Eig. 213 b.

stück — den Zählwerksträger — mit dem von ihm getragenen Elementen zeigt Fig. 213 a und h. Dasselbe hat die Form    eines    recht

eckigen Kähmens ;

Der

an den horizontalen Seiten desselben werden die Dämpfungsmagnete verstellbar montiert, während auf zwei Verstärkungen der vertikalen Seiten das Zählwerk mit Hilfe von zwei lappenartigen Vorsprüngen der hinteren Platine befestigt wird. Zählwerksträger wird mit vier versenkten Schrauben auf die vordere Fläche des Ständers aufmontiert, welcher hierdurch zu einem aus zwei horizontalen Platten und vier dieselben verbin-

11

Königswer t h e r, Elektricitätszähler.

(lenden vertikalen Säulen bestehenden Kasten von grosser Stabilität vervollständigt wird.

Die bei der gewählten Schaltung notwendige Drosselspule wird genau wie die Nebenschlussmagnete gebaut und links von dem Ständer auf die Grundplatte montiert.

Die Konstruktion eines Drehstromzählers vereinfacht sich natürlich entsprechend den bereits im ersten Teile aufgestellten Effektgleichungen bedeutend, wenn die Phasen gleich belastet sind, wie es bei Motorenanschluss stets der Fall ist. Man

könnte z. B. einen gewöhnlichen Einphasenzähler verwenden und dessen Hauptstromspuleentsprechend der Gleichung für symmetrisch belastete Dreiphasenanlagen

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il • ea

L.

Fig. 214.

in Leitung 1, dessen Nebenschlussspule zwischen Leitung 1 und einen künstlichen Nullpunkt schalten. Dann würde der Zähler stets ein Drittel des Gesamteffektverbrauchs an-zeigen. Für Induktionszähler ist jedoch durch passende "Wahl der Abzweigungen für die Nebenschlussspule ein künstlicher Nullpunkt, sowie die bei gewöhnlichen Einphasenzählern unbedingt notwendigen Hilfsvorrichtungen für die 90° Phasenverschiebung nicht notwendig.

Unter Benutzung der angegebenen einfachen Gleichung, kann man die in Fig. 215 dargestellte Schaltung [verwenden. Die gewählte Spannung e₃ steht senkrecht auf der Spannung eą.

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Legt man die Gleichung —— = ia • ej zu Grunde, so kann

o

man die Schaltung Fig. 216 anwenden.*) Das sich aus ij und i₂ ergehende Feld der Hauptstromspulen liegt senkrecht zu ia,

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Kg. 215.

Kg. 216.

so dass die im Zähler wirkenden Felder die verlangte 90° Phasenverschiebung aufweisen.

Statt ej kann man zur Erregung der Nebenschlussspule auch e₂ benutzen und diese so konstruieren, dass ihr Feld gegen e₂ eine Verschiebung von 30° aufweist.**)

Die E.-A.-G. vorm. Schlickert

& Co.***) benutzt für ihre Drehstromzähler mit gleichbelasteten Pha-die Schaltung Fig. 217, der die

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Gleichung ——- =    • (ej — e₃) zu

ö

Grunde liegt. Zur Erzeugung des e₁ — e₃ entsprechenden Feldes wird die Spannung e₃ benutzt und die Nebenschlussspule so konstruiert, dass ihr Feld gegen die Spannung e3 um 60° verschoben ist und also senkrecht zu (ej — e₃) steht.

Die konstruktive Anordnung der Hauptstrom- und Nebenschlussspule erfolgt, wie Fig. 218 zeigt, in derselben Weise wie bei Einphasenzählern.

Kg. 217.

*) Hartmann & Braun. D. B. P. 97 568. **) Union E. G. D. E. P. No. 116 032. ***) D. E. P. No. 101419.

11*

Ein von Bicardo Arno*) angegebenes Verfahren zur genauen Messung der Leistung in symmetrisch belasteten Drehstromnetzen, beruht auf dem Zusammenhang der folgenden Grössen: Die Spannung zwischen den Punkten 0 und 1 (Fig.219) eilt e₂ um 90° voraus, während die Spannung zwischen 2 und 0 um 60° jener, voreilt. Die Spannung zwischen 2 und n ist dann gegen die Spannung 0 1 um einen zwischen 90° und 60"

veränderlichen W inkel verzögert, wobei unter n ein zwischen 3 und 0 verschiebbarer Punkt verstanden wird. Schaltet man nun die Stromspule in Leitung 1, die Spannungsspule an 2 und 3, so erhält man für das Drehmoment des Zählers nach der bekannten Beziehung: P == 0 • e₀₁ • ij • sin (90°— <P~h%) wobei die Phasenver-I Schiebung zwischen i2 j§ und dem die Neben-

■    schlussspule durch-

■    fliessenden Strome ist, während % die aus der Selbstinduktion der

spannungsmessenden Spule herrührende Phasenverzögerung des die letztere durch-fliessenden Stromes gegen ihre Spannung ist. — Um den Einfluss der Selbstinduktion zu beseitigen, benutzt Arno nicht die Spannung e₂ sondern die zwischen den Punkten 2 und n herrschende Potentialdifferenz und wählt n so, dass die Spannung zwischen 0 und 1 derjenigen zwischen 2 und n um Dann hat man: P = C • e₀ i • ^ • sin (90° — % — 99 -j- d. h. das Drehmoment ist proportional der Leistung des "Wechselstromes in einem der drei Zweige der Verkettung.

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Fig. 218.

*) D. R. P. No. 124929. Ecl. él. 1900.

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90°

1 voreilt.

Bei Anwendung dieser Schaltung ist es also nicht nötig, vor die Spannungsspule zur Beseitigung der Selbstinduktion derselben einen grösseren bifilaren Widerstand zu schalten, wie es bei der in Fig. 215 angegebenen Schaltung notwendig wäre Für Dreiphasenstrom mit vier Leitungen werden von der Union E.-G. die Schaltungen Fig. 220 und 221 für Induktionszähler verwendet, welche den Gleichungen (44 a und 46) und den Schaltungen Fi^,. 12 und 14 für dynamometrische Zähler entsprechen. Wiederum gilt für die Kraftwirkungen der Spule in 0 und der mit dieser zusammenwirkenden Spule in 2 resp. 3 das Verhältnis 1: 3.

Obwohl bei Induktionszählern das Gewicht des beweglichen Teiles sehr gering, so dass die im Fusslager auftretende Reibung nur unbedeutend ist, bringt man doch noch ähnlich wie hei den dynamometrischen Motorzählern Reibungskompensationen in Form von Zusatzdrehmomenten an.

Fig. 219.

Zu diesem Zwecke bringt die E.-A.-G. vorm. Schuckert & Co. ein zu einem Hufeisen gebogenes Stückchen weichen Eisens an, das die Scheibe in der Nähe des mit der induktiven Nebenschlusswickelung versehenen Magneten umgreift und mit letzterem zusammen eine konstante Zugkraft ausüht.

Hummel versieht die Zählerarmaturen mit unsymmetrischen Polansätzen, so dass schon unter der Einwirkung der Nebenschlussströme allein ein Drehmoment auf die Armaturglocken ausgeübt wird, welches hinreicht, die Reibungswiderstände zu eliminieren.

Dieselbe Wirkung hat die von E.-A.-G. vorm. Schuckert & Co. bei ihren Drehstromzählern verwendete Vorrichtung. In die obere Platte des Ständers ist rechts und links von dem horizontalen Schenkel des Magnets je ein Gewinde eingeschnitten, welches zur Aufnahme einer eisernen Schraube, der

166 —

sogenannten Anlaufsschraube, dient (Fig. 211). Sie wird bedarfsweise in das eine oder andere dieser Gewinde eingesetzt

indem

und bewirkt eine mehr oder weniger kräftige Drehung der Anker-Scheibe,

der von den Ke-benschlussmagne-ten in der Scheibe induzierte Wirbelstrom von der eisernen Schraube angezogen wird.

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Fig. 220.

In etwas anderer Weise wird in den Induktionszählern der

A. - G. Siemens

erreicht, dass der

& Halske das Zusatzdrehmoment dadurch verstellbar angeordnete Kern 0 (Fig. 182) an seiner den Spannungspolen gegenüberstehenden Cylinderfläche mit je einer kleinen

Küthe N versehen

symme-

wird. Stehen diese Nuthen

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Fig. 221.

trisch zu den Spannungspolen, so wird ohne Verbrauchsstrom kein Drehmoment auf die Trommel ausgeübt. Verdreht man jedoch den Kern ein wenig nach der einen oder nach der anderen Seite, so dass die Nuthen in die punktiert gezeichnete Stellung kommen, so tritt ein kleines Drehmoment auf, und zwar dreht sich die Trommel gerade der Kichtung entgegengesetzt, nach welcher der Kern gedreht ist. — Diese Einrichtung ist justierbar durch die Schraubenverstellung L.

An demselben Zähler möge noch eine Einrichtung erwähnt werden, welche dazu dient, den Apparat gegen äussere Erschütterungen unempfindlich zu machen. Diese Einrichtung besteht darin, dass das ganze bewegliche System ständig in äusserst schnelle und kräftige Erschütterungen versetzt und hierdurch zugleich die Zapfenreibung ganz bedeutend verringert wird. Hierzu dient der kleine Elektromagnet Gr (Fig. 182), dessen Anker die das Steinlager tragende Feder H in kräftige Schwingungen setzt.

Die Anbringung von Zusatzdrehmomenten erfordert nun aber auch Vorrichtungen zur Verhütung des Leerlaufs, die hier ebenso durch Veränderung der Zapfenreibung auftreten können.

Solche Vorrichtungen sind bereits bei den dynamometrischen Motorzählem beschrieben worden, und können zum Teil auch hier Verwendung finden, so z. B. die Hinzufügung künstlicher Reibung, die magnetische Haltestelle.

Mg. 222.

Für Induktionszähler im besonderen wurde eine Einrichtung von Schrader angegeben¹) und wird in den bereits oben beschriebenen Ferrariszählern der A. - Gr.

Siemens & Halske benutzt. Sie besteht darin, dass der untere Rand der drehbaren Trommel mit einer Anzahl, meist vier (Fig. 181), ganz kleinen Einschnitten versehen wird. Hierdurch wird erreicht, dass der Widerstand der Trommel nach einer bestimmten Achse ein kleinerer, nach der anderen darauf senkrechten Achse ein grösserer wird. — Die Trommel stellt sich nun stets so vor die Spannungspole dass der in ihr erzeugte Strom ein Minimum ist, sie ist dann nach der einen oder anderen Seite nur mit Aufwand einer bestimmten Kraft drehbar.

Die Helios E.-Gr. versieht den Scheibenanker des Bläthy-zählers mit Löchern oder Schlitzen (Fig. 222) wodurch dieselbe Wirkung erreicht wird.

Die Induktionsmotorzähler haben sich in Wechsel- und Drehstromanlagen jetzt fast allgemein eingeführt, da ihre Bedienung wegen der kleinen Zahl beweglicher Teile weit weniger sorgfältig zu sein braucht. Auch ist ihre Betriebssicherheit aus demselben Grunde eine bedeutendere.

Die Genauigkeit der Angaben bleibt, obwohl diese von der Polwechselzahl abhängig sind, noch gut in den praktisch zulässigen Grenzen.

c) Konstruktionsdetails zu Motorzählern.

Konstruktion der Achsenlagerung. Auf die Konstruktion der unteren Lagerung ist in Anbetracht der Wichtigkeit

dieses Teiles für Motorzähler besondere Sorgfalt zu verwenden.

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Fig. 223.

Eine Ausführungsform, welche die E. A.-G. vorm. Schuckert & Co. bei Iihren S. 136 beschriebenen Wechselstromzählern verwendet, ist in Fig. 223 dargestellt. Die Kugel, in welcher die Zählerachse A endigt, läuft in der in der Lagerschraube L gefassten Saphierpfanne S. Der Lagerschraube ist oben eine leicht konische Form gegeben, auf welche eine .ebenfalls konische Hülse H dicht schliessend aufgesetzt wird. Der über der Lagerschraube emporragende Teil der Hülse ist umgedrückt und bildet so eine Ölkammer um die Kugel herum; die obere Öffnung ist möglichst klein — gerade so gross, dass die Kugel bequem hindurch geht — ein Entweichen des Öles beim Versand bei heftigen Stössen zu verhindern.

Auf die Achse ist unten ein Messingteil M aufgesetzt; an dem konischen Teil desselben greift die Arretierung an; der cylindrische Teil C ist innen ausgebohrt und bildet für die

A-A

Fig. 224.

feinpolierte Kugel eine schlitzende Höhlung. Hierdurch wird einerseits dem Staub und Schmutz das Eindringen in das eigentliche Lager erschwert, andererseits kann die Kugel nicht so leicht beschädigt werden, ehe der Anker in den Zähler eingesetzt ist, hezw. wenn er aus demselben herausgenommen wird.

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Häufig wird die Konstruktion so ausgeführt, dass die etwas ausgehöhlte Achse auf einer auswechselbaren Stahlkugel ruht (s.

Fig. 224).

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Zwecks bequemer Revision und Auswechselung des Steinlagers wird von Siemens & Halske A.-G. ein

beweglicher Bock d (Fig. 124) geordnet, welcher nach Lösen der Schraube c heruntergeklappt werden kann, ohne dass sonst irgend welche Änderungen am Apparat notwendig werden.

Die Konstruktion der unteren Lagerung der Zähler der „Union“ E. Gl. zeigt Fig. 225.

Die Lagerung der Achse ist stets von einem Ölbassin umgeben, welches mit Knochenöl oder jahrelang haltbarem Pasdreuuhröl gefüllt wird.

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Der Zapfen, mittels dessen das obere Wellenende bei Motorzählern gelagert ist, soll einerseits möglichst dünn gemacht werden, um die Lagerreibung auf ein Minimum zu beschränken, andererseits muss er jedoch so stark sein, dass er unter den heim Transport des Zählers auftretenden Erschütterungen des Drehkörpers nicht abbricht. Fig. 224 zeigt eine Ausführungsform der Allgemeinen Elektricitäts-Gesellschaft. Der

Zapfen ist aussergewöhnlich lang gemacht und der Lagerhals des Drehkörpers möglichst nahe an dem freien Ende des Zapfens gelagert, so dass der letztere bei Erschütterungen federnd

nachgiebt. Infolgedessen kann derselbe auch ausserordentlich dünn gemacht werden.

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Fig. 225.

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Der den Lagerzapfen bildende federnde Draht a ist hierbei oben in eine feststehende Hülse eingespannt; nahe an dem unteren Ende des langen freien Stückes dieses Drahtes ist auf demselben ein Metallplättchen h gelagert, welches in das obere Ende der Welle des Drehkörpers verschiebbar und auswechselbar eingesetzt ist und mit dem letzteren umläuft. Draht a und Plättchen b sind sehr dünn, so dass zwischen beiden nur eine äusserst geringe Reibung entsteht. Die Federung des Drahtes kann durch Verschieben eines denselben seitlich abstützenden Eingehens in der ihn haltenden Hülse geregelt werden. Wenn das Loch in dem Plättchen ausgelaufen ist, kann das letztere leicht durch ein neues ersetzt werden.

Eine andere Lagerkonstruktion für den "Wellenoberzapfen zeigt Fig. 230; sie wird von der E. A.-G. vorm. Schuckert & Oo. bei ihren

S. 155 beschriebenen Drehstromzählern verwendet.

Bei Anwendung der magnetischen Achslagerentlastung Stanley² ³) ist die Lagerkonstruktion weit einfacher die Achse schwebt. Fig. 226 zeigt schematisch die Anord-für einen In-

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Fig. 226.

duktionszähler der Stanley Instrument Company Ne w-Yo rk.**)

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Fig. 227.

Arretierungsvorrichtungen. Bei aller Mannigfaltigkeit haben die Arretierungsvorrichtungen das gemeinsam, dass in der Regel ein Teil, Schraube, Hebel, Griff vorhanden ist, und aus der Umhüllung des Instrumentes hervortritt, durch dessen Vor- oder Zurückstellung das Instrument freigegeben oder gesperrt wird. Meist bewegt dieser verstellbare Teil einen Konus, welcher beim Arretieren gegen einen zweiten auf der Ankerachse befindlichen gepresst wird (Fig. 227) und so das bewegliche System gegen das obere Halslager drückt.

Bei dem Flügelwattstundenzähler für Gleichstrom der Firma Siemens & Halske A.-G. (Fig. 124, S. 105) dient zur Arretierung die Schraube a, welche einen Messingwinkel h gegen

den Konus einer auf der Achse befestigten Buchse k presst, den Lagerzapfen aus dem Steinlager hebt und so das bewegliche System festlegt.

Bei der in Big. 228 dargestellten Arretierungsvorrichtung wird beim Lösen derselben die Arretierungsmutter S so lange rechtssinnig gedreht, bis man das Aufsitzen des Kolbens K auf der Unterlage U fühlt. Umgekehrt muss die Feder F durch Linksdrehen der Mutter S wieder frei gemacht werden, wenn eine Feststellung des beweglichen Systems erfolgen soll.

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Eine sehr einfache aber sicher wirkende Vorrichtung zum Arretieren verwendet die Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft hei ihren Drehstromzählern. Die Einrichtung geht aus der Fig. 207 S. 154 hervor. Durch die Arretierungsschraube wird ein auf der Transportsicherungsfeder befindlicher Konus gegen einen zweiten auf der Achse befindlichen gepresst, hierdurch hebt sich das bewegliche System und wird mit Hilfe der am Oberlagerhals befindlichen Arretierkonusse fest-

gestellt.

Die "Wechselstromzähler der

Fig. 228.

selben Firma haben eine in Fig. 229 dargestellte Arretiervorrichtung, welche im Inneren des Eisenkernes untergebracht ist. Durch Linksdrehen der Mutter R bis zum Anschlag wird der Bolzen B bewegt und fasst unter Vermittelung der Stifte S die Glocke G und das bewegliche System wird so gegen das obere Halslager gepresst.

Um Beschädigungen des unteren Achsenendes, das ist die Kugel oder Spitze der Achse, oder des Saphiersteines bei heftigen Stössen während des Transportes unmöglich zu machen, konstruiert man zweckmässig die Feststellvorrichtung so, dass gleichzeitig mit dem Festklemmen des Ankers ein .Zurückschrauben des Lagers erfolgt. In Fig. 230 ist eine solche mit dem Fusslager kombinierte Arretierung dargestellt⁴). Sie wird von der Firma E.-A.-G. vorm. Schuckert & Co. angewendet:

Die Messinghülse H wird in die untere Platte des Ständers eingeschraubt und mit einer Gegenmutter gesichert; H ist innen von oben und unten aufgebohrt, sodass zwischen beiden Bohrungen noch ein Bing Material stehen bleibt, auf dessen obere Fläche sich eine Spiralfeder stützt. In der Hülse bewegt sich

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Fig. 230.

Pig. 229.

die Lagersehraube L, welche oben in einem leicht konisch geschliffenen Teil die Saphierpfanne S trägt; durch Aufsetzen einer dichtschliessenden Kappe wird über der Lagerpfanne eine Ölkammer gebildet.

Die Lagerschraube ist unten eingedreht, sodass nur der Bund b und der den Schlitz tragende Kopf k stehen bleiben. Sie greift ein in das Gewinde der Büchse B, welche oben eine

sich nach aussen konisch erweiternde Bohrung enthält, und welche, mit Rücksicht auf den Stift s, sich nicht drehen kann. Um den Zähler zu arretieren, fasst man durch eine unten im Gehäuse befindliche, mit einer Plombenschraube P verschliess-bare Öffnung hindurch, mit dem Schraubenzieher die Lagerschraube und dreht sie links herum. Hierbei liegt zunächst ihr Bund b an dem Ring der Hülse an, während die Spiralfeder die Büchse B nach oben bewegt. Der Hohlkonus der letzteren legt sich alsbald gegen den Vollkonus der unteren

Nabe, hebt dabei den Zähleranker und presst ihn gegen das obere Halslager, wobei sich der oben an die Achse angeschnittene Vollkonus fest in den Hohlkonus des oberen Lagers einsetzt. Durch weiteres Linksdrehen der Lagerschraube wird bewirkt, dass sich dieselbe aus der Büchse B herausschraubt, wodurch sich die Saphier-pfanne von der Kugel entfernt und ein Zu-sammenstossen beider unmöglich gemacht wird ; schliesslich legt sich ein durch die Lagerschraube gesteckter Stahlstift seitlich gegen eine an der Hülse sitzende Stahlschraube und macht weiteres Linksdrehen unmöglich.

Es ist also dadurch, dass der Vollkonus der unteren Nabe sich in den Hohlkonus der Büchse fest einsetzt, einerseits ein absolut sicheres Festklemmen des Zählerankers gewährleistet, andererseits ist das Zählerlager, so lange der Apparat unbenutzt ist, völlig staubdicht abgeschlossen.

Bei der Feststellvorrichtung von Möhlenbruck und Schmidt*) (Fig. 231) wird das Lager durch das Metallstück e mit dem Lagerstein d gebildet, und dieses ist durch irgend

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Fig. 231.

*) D. R. P. No 114 311.

ein geeignetes Mittel im oberen Teile einer starken Schraube f befestigt, deren Kopf g einen Hals h von geringerem Durchmesser besitzt, der zwischen zwei stärkeren Stücken liegt. Dieser Hals h ist in eine Spalte eingesetzt, die sich in einer Platte i befindet, die ihrerseits mit dem Gestell a durch zwei Schrauben k und zwei Paar Schraubenmuttern m und n verbunden ist.

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Der Zweck dieser Anordnung ist, eine Höheneinstellung der Schale e im Verhältnis zum Gestell a zu gestatten, um den Motor des Zählers genau in die von ihm einzunehmende Stellung zu bringen und um die Feststellung der Schale in der gewollten Lage zu ermöglichen.

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Fig. 232.

In der cylindrischen Öffnung des Gestelles a, deren Achse mit der Welle b zusammenfällt, kann eine⁵ mit Innengewinde versehene Hülse o gleiten, die auf ihrer Aussenseite eine Längsnute p besitzt, in welche eine am Gestell a befestigte Schraube q eingreift. Die Hülse o kann sich also nicht drehen; infolgedessen wird, wenn man den Kopf g der Schraube f dreht, ein Steigen oder Sinken der Hülse o veranlasst, denn die Schraube f kann sich nicht in der Dichtung ihrer Achse bewegen, weil sie durch die Platte i festgehalten wird. Beim Steigen trifft die Hülse auf den das Ende der Welle b bildenden Flantsch r, nimmt die Welle mit und trennt so die Spitze c vom Lager d. Also auch hier kann die beliebige Trennung der Welle von ihrem Lager ermöglicht werden.

Die Bremsvorrichtungen. Bereits S. 78 sind die Vorteile und Nachteile der verschiedenen für Motorzähler möglichen Bremsvorrichtungen erklärt worden. Es mögen daher im folgenden nur einige konstruktive Anordnungen beschrieben werden. — Luft- und Flüssigkeitsbremsen sind heute kaum noch im Gebrauch, da sie nicht konstant wirken und weit mehr Wartung bedürfen als die magnetischen Bremsen. Die Anordnung der Luft- und Flüssigkeitsbremsen ist meist so getroffen, dass Schaufelräder oder Flügel im Widerstandsmittel (Luft, Glycerin etc.) rotieren. Eine neuere von Catenhusen⁵) angegebene Bremsvorrichtung besteht aus einer Schnecke c, welche in einem geeignet cylindrisch begrenzten Flüssigkeitsbade durch die zu regelnde Vorrichtung zum Umlaufen gezwungen wird. Durch die Anwendung der Schnecke sollen Temperatureinflüsse, welche die Dichtigkeit der vorhandenen Flüssigkeit verändern und dadurch einen nachteiligen Einfluss auf das Messergebnis

ausüben, ausgeglichen werden.

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Die magnetischen Bremsvorrichtungen, bei denen in einer Metallscheibe oder Trommel durch permanente Magnete bei der Dotation Wirbelströme hervorgerufen werden, welche die Bremswirkung verursachen, werden heute fast ausschliesslich angewendet, und ist ihre gewöhnliche Konstruktion aus den zahlreichen Figuren zu erkennen. Zwischen den Polen eines oder mehrerer verstellbarer permanenter Magnete rotiert eine Metallscheibe aus Kupfer oder Aluminium, welche öfters zur Erreichung grösserer Steifigkeit gewellt ist.

Kg. 233.

Abweichend von dieser Konstruktion verwendet die Compagnie pour la fabrication des Compteurs in Paris bei ihren Vulkanzählern (Fig. 233) einen mit der Zählerachse verbundenen Kupferring, welcher zwischen den Polen einer Anzahl auf einem Achsenkreuz angebrachten Magneten rotiert. Das Achsenkreuz selbst ist in einer Schraube drehbar, so dass die Magneten mehr oder weniger den Kupferring umfassen können und die Stärke der Bremsung reguliert werden kann.

Bei Ferrarismessgeräten mit Scheibenanker wird, wie bereits früher erwähnt, diese gleichzeitig als Bremsscheibe benutzt, und die Anordnung der Dämpfungsmagnete ist ohne Schwierig-

keit zu bewirken. Wenn indessen st ait der flachen Scheibe eine Trommel angewendet wird, so ordnet man gewöhnlich auf derselben Achse eine besondere Bremsscheibe an, die zwischen den Polen eines oder mehrerer Stahlmagnete umläuft. Man kann jedoch auch in diesem Palle die besondere Bremsscheibe ersparen. Zu diesem Zwecke baut Siemens & Halske A.-Gr. die Trommel b und den Eisenkern c (Fig. 234) etwas länger

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Kg. 235.

Kg. 234.

und ordnet die für die Dämpfung bestimmten Stahlmagnete g derart an, dass ihre Polflächen dem cylindrischen Teil der Trommel gegenüberstehen. Ihren magnetischen Schluss finden die Magneten durch den verlängerten, von der Trommel umgebenen Eisencylinder c.

In anderer Weise ist die Trommel gleichzeitig für die Dämpfung benutzt bei dem in Fig. 235 abgebildeten Zähler der Fort Wayne-Electric-AVorks.

Zähler, welche nur mit konstantem Bremsfeld versehen sind, laufen bei geringer Stromstärke relativ zu langsam, da bei dieser die mechanische Bremsung durch Reibung, welche

12

Königswerther, Elektricitätszähler.

proportional der Geschwindigkeit, im Verhältnis zur elektrischen Bremsung durch Wirbelströme, die proportional dem Quadrate

der Geschwindigkeit, sehr bedeutend ist. Je grösser die Stromstärke und damit die Geschwindigkeit wird, um so mehr tritt die Wirkung der mechanischen Bremsung vor der elektrischen zurück.

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Fig. 2B6.

Bringt man daher neben dem konstanten Magneten noch einen von ersterem unabhängigen Elektromagneten an, dessen Feldstärke dem zu messenden Strom proportional ist, so wird die Wirkung des variablen Bremsfeldes proportional der Stromstärke mal dem Quadrat der Geschwindigkeit, also annähernd proportional der dritten Potenz der Geschwindigkeit. Ein Zähler, bei welchem das variable

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3)

Fig. 237.

Bremsfeld bedeutend in seiner Wirkung iiberwiegt, wird demnach bei starken Strömen viel zu langsam laufen. Durch passende Abschwächung des variablen Feldes ist daher die Möglichkeit gegeben, den Zähler so zu bremsen, dass er innerhalb eines bestimmten Messbereiches ziemlich wenig von der Proportionalität abweicht.

Die Wirkung dieser von Dr. L. Strass er angegebenen Anordnung zeigt das Diagramm Fig. 236. In demselben sind als Abscissen die Stromstärken aufgetragen, welche in dem Hauptstromkreise herrschen, als Ordinaten die Konstanten des Zählers. Kurve a ist die Aichung des Zählers, wenn die Bremsscheibe nur in konstantem Felde i⁶otiert, Kurve b zeigt den Fall, dass die elektromagnetische Bremsung überwiegt, Kurve c endlich giebt die Aichung des Apparates, bei welchem die Erregung des Elektromagneten durch passende Wahl des Widerstandes entsprechend reguliert ist.

4. Oscillierende Zähler.

Unter oscillierenden Zählern versteht man solche Verbrauchsmesser, bei denen im Felde fester vom Verbrauchsstrom durchflossener Spulen eine oder mehrere Spannungsspulen hin und her schwingen, deren Strom zwecks Aufrechterhaltung der Bewegung durch besondere Vorrichtungen, wie Beiais, am Ende jeder Schwingung umgekehrt wird. — Zweck der Konstruktionen ist, die bei gewöhnlichen elektrodynamischen Motorzählern durch die Bürsten hervorgerufenen Mängel zu beseitigen.

Gr. Hummel⁶) und A. Lotz⁷)

an-

Oscillierende Zähler wurden zuerst von M. Botten und E. Thomson, später von

gegeben, und zwar sind die Prinzipien der beiden letzteren Zähler identisch.

Bei dem in Fig. 237 schematisch dargestellten Hummel -schen Zähler ist eine Nebenschlussspule S^ drehbar zwischen zwei feststehenden Spulen Sh gelagert. Letztere werden vom Hauptstrom durchflossen. Der beweglichen Spule wird der Spannungsstrom mittelst biegsamer Leitungen zugeführt. Ist der Zähler in Betrieb, so dreht sich die Nebenschlussspule so lange nach der einen Seite, bis der an der Achse befestigte Kontaktarm A mit der betreffenden Kontaktfeder B die eine Spule des Beiais B kurzschliesst. Hierdurch erfolgt eine Um-

G. Hummel. Stuttgart 1898.

von

Steuerung des Stromwenders W, wodurch der in der Nebenschlussspule fliessende Strom seine Richtung ändert, und es tritt eine rückläufige Bewegung der Spule ein. Die Schwingung dauert bis zum abermaligen Kontakt auf der anderen Seite und das Spiel wiederholt sich. — Die von dem oscillierenden Motor

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geleistete Arbeit wird in be-“ kannter Weise dadurch konsumiert, dass eine auf der Motorachse sitzende Metallscheibe C zwischen den Polen kräftiger permanenter Magnete schwingt. Da die Zugkraft des eisenfreien Motors direkt proportional dem Wattkonsum ist, die von der Dämpfung verbrauchte Arbeit proportional der Schwingungszahl, so ist die Bedingung der Proportionalität zwischen Wattverbrauch und Schwingungszahl erfüllt.

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.Fig. 238.

Der von A. Lotz angegebene von der Allgemeinen Elektricitäts-Gesellschaft hergestellte in Fig. 238 in Ansicht dargestellte Zähler unterscheidet sich dadurch von dem Hummelzähler, dass die bewegliche Nebenschlussspule mit zwei gleichen aber in entgegengesetztem Sinne geführten, getrennten Wickelungen versehen ist und durch abwechselndes Kurz-schliessen der einen und der anderen dieser Wickelungen die Umkehrung der Bewegung veranlasst wird. Ebenso wie beim Hummelzähler wird zur Vermeidung von Funkenbildung und toten Stellungen das Relais bei Vollendung jeder Oscillation der Nebenschlussspulen nur durch abwechselndes Kurzschliessen von Teilen seiner Wickelung in Funktion gesetzt und zwar durch Anstoss eines mit der beweglichen Spule sich drehenden Kontaktarmes an feststehende Begrenzungskontakte. Es entstehen so nacheinander vier Phasen der Schaltung, die man aus den Schematas Fig. 239 a—d verfolgen kann.

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Da die jeweils durch den Kontaktarm kurz geschlossene Wickelung des Relais nur einen Bruchteil des Glesamtwider-

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Fig. 239 a.

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Fig. 2'9 c.

Fig. 239 d.

Standes vom Zweigstromkreise bildet, welcher Umstand auch , bei der Hebenschlussspule zutrifft, und da ferner die Stromstärke in diesem Kreise äusserst gering gehalten werden kann,

so sind die Kontaktstellen, welche einesteils das Kurzschliessen und Ummagnetisieren der beweglichen Spulen, andererseits das jeweilige Kurzschliessen einer Relaiswickelung, jedoch niemals ein Öffnen und Schliessen des Nebenschlussstromkreises vermitteln müssen, keiner schädlichen bezw. gar keiner Funkenbildung ausgesetzt und können daher dauernd kontaktfähig bleiben.

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Fig. 240.

Die Stromzuführung zur beweglichen Spule erfolgt durch dünne, flexible Leitungsfäden, sogenannte Kandillen. Hummel bringt diese Zuleitung in der hohlen Achse an. Bis zur Achse kann die Stromzuführung in der in Fig. 240 dargestellten Weise geschehen. Leichte biegsame Leiter a-b sind einerseits mit flachen Federn c-d, andererseits mit isoliert auf der Drehachse e der beweglichen Spule f sitzenden Rollen g-h verbunden; durch Regulierung der Federn kann man sowohl den Nullpunkt, als auch die Konstante des Apparates einstellen. Lotz legt die Zuleitungsdrähte zwischen die Hauptanschlussklemmen des Zählers und schützt sie durch eine besondere Hülse. Bei einer von den Luxschen Industriewerken angegebenen Stromzuführung für oscillierende Elektricitäts-zähler*) sind die stromzuführenden Leiter innerhalb des beweglichen Teiles in möglichst geringem Abstande von der Drehungsachse angeordnet, und zwar sind die Fäden unterhalb des oberen Lagerzapfens aufgehängt. Die Achse des oscillierenden Teiles besteht aus zwei Hälften, welche den inneren Achsenraum für die Zuführungsdrähte freilassen, zu dem Zwecke, die letzteren leicht zugänglich zu machen. Um die Stromzuführungen jederzeit auswechseln zu können, sind dieselben an den Enden in Kapseln mit Stromschlussstücken befestigt.

Für die genaue Zählung des Wattverbrauchs mit oscillierenden Zählern ist es erforderlich, dass der Ausschlag der schwingenden Spule eine gewisse Endstellung nie überschreitet. Aus diesem Grunde trägt die Achse einen Arm, der in den äussersten Lagen gegen feste Anschläge trifft, welche verstellbar sind und eine genaue Aichung des Apparates ermöglichen.

versucht, dass er noch einen zweiten gegen den ersten entsprechend versetzten Anker behufs grösserer Bichtkraft und hierdurch bedingten stärkeren Druckes gegen den Kontakt im Augenblicke der Umkehr an dem System anbrachte.*)

Infolge von Verlusten an lebendiger Kraft bei der Bewegungsumkehr des schwingenden Systems können jedoch Fehler in der Proportionalität auftreten. Es kann ferner durch die Schwierigkeit der Erzielung eines sicheren Kontaktes im Augenblick der Umkehr, infolge der alsdann allzu geringen lebendigen Kraft des Ankers, die regelmässige Wirkungsweise der Umschaltorgane und hiermit die Betriebssicherheit derartiger Zähler beeinträchtigt werden.

Hummel hat diesen Ubelständen dadurch abzuhelfen

Während die Zugkraft der Armaturspule A (Fig. 241) sich im Verhältnis des Sinus des Ausschlagwinkels ändert, ist der Hilfsmotor Mj derart konstruiert, dass er annähernd in dem Punkte, wo der Hauptmotor M seine geringste Kraft besitzt, die höchste Kraftleistung entfaltet.

Statt eines Beiais kann man auch eine mechanische Um-

schaltung verwenden, zeichnet. Dieselbe erfolgt in der Weise, dass mittelst eines mit den beiden Armaturen fest verbundenen doppelarmigen Hebels h ein aus zwei Lamellen bestehender Stromwender C

In den Fig. 241 ist eine solche ge-

derart gedreht wird, dass die beiden Bürsten b-b durch Übergang von einer Lamelle auf die andere das Umschalten des Sti'omes in den Armaturen bewirken. Die Drehung des Stromwenders erfolgt dabei durch Anstossen des Hebels h an den Stift p.

Um nach dem Umschalten ein Zurückweichen des Strom

wenders in die Kurzschlusslage durch Einwirkung von aussen zu verhindern, ist eine Einrichtung getroffen, von welcher die Fig. 242 zwei spezielle Ausführungsformen schematisch darstellen. In Fig. 242 a wirkt eine Zugfeder z, in Fig. 242b zwei Druckfedern d d der Bewegung entgegen.

Der Hilfsmotor führt also, ausser der Überwindung der Beibung und der Gegenkraft der stromzuführenden Spiralen, noch die Umschaltung des Stromes in den beiden Armaturen herbei.

Wie bereits erwähnt, sollen die Zähler, damit die Schwingungszahl und somit die Angabe des Instrumentes genau pro-

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portional dem Wattverbrauch wird, mit annähernd gleichem Ausschlagswinkel bei den verschiedenen Belastungen arbeiten, eine Forderung, welcher ohne besondere Vorrichtungen im allgemeinen nicht genügt wird, weil bei rascheren Oscillationen das schwingende System nicht mit der Geschwindigkeit „Null“ in der normalen Endlage ankommt, sondern infolge der in ihm aufgespeicherten lebendigen Kraft noch das Bestreben hat, über diese Endlage hinauszuschwingen. Die Begrenzung der Bewegung durch den Umschalthebel selbst herbeizuführen, ist aus konstruktiven Gründen nicht empfehlenswert, weshalb die Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft noch einen zweiten Hebel t anordnet (Fig. 243), dessen Hauptaufgabe ist, den Ausschlagswinkel des oscillierenden Teiles genau zu begrenzen, so dass unabhängig von den Kontaktfedern stets angenähert gleichbleibende Amplitude gewährleistet ist.*)

Da nun aber das schwingende System, insbesondere bei höherem Stromverbrauch, die Endlage mit einer gewissen Geschwindigkeit erreicht, würde durch den Anschlag die in dem System aufgespeicherte lebendige Kraft einfach vernichtet wei’den, und die Rück Schwingung mit der Geschwindigkeit Null beginnen. Die vorher also vorhandene, vom Stromverbrauch herrührende Energie würde sich daher der Messung entziehen, und die Angaben des Instrumentes fehlerhaft werden. — Um dies zu umgehen, wird dem Hebel t grosse Elasticität erteilt, so dass die Energie des schwingenden Systems nicht durch Stosswirkung verloren geht, sondern sich in dem elastischen Anschlag ansammelt und für die Rückschwingung nutzbar gemacht wird.

An Stelle des Hilfsmotors kann auch in einfacher Weise ein Hilfsanker, aus einem weichen Eisenstab bestehend, treten, welcher senkrecht zur Wickelungsebene der bewegten Spule steht und der Einwirkung eines konstanten Magnetfeldes unterworfen ist.**)

Hg. 242 a.

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Fig. 242 b.

*) D. E. P. No. 103669.

**) D. E. P. No. 108601 der Allg. Elektr. - Ges. Berlin und E.-E. 1899/1900.

Die Herbeiführang eines genügend sicheren Kontaktes und Vermeidung der Verluste an lebendiger Kraft lassen sich auf andere Art erzielen, so durch Teilung der Bewegungsmassen des schwingenden Systems und ferner durch Zerlegung der freien Schwingungswege. Insbesondere umgeht man auf letztere Art die Schwierigkeiten der Erzielung eines sicheren Kontaktes in den Endlagen dadurch, dass man die schwingende Spule nur eine einseitige Bewegung ausführen lässt, d. h. die Spule bewegt sich frei unter dem Einflüsse der elektrodynamischen Kraft der festen Stromspulen mit den Bremsmassen gekuppelt immer nur nach einer Seite, während die Rückkehr der Spannungsspule

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Kg. 243.

nicht ebenfalls in freier Schwingung, sondern mittels Rück-stosses durch einen in der Endlage erregten Elektromagneten geschieht, welcher die Spule zwangläufig in ihre Anfangslage zurückdreht.

Eine ähnliche Anordnung jedoch für eine andere Art von oscillierendem System ist die folgende: Der schwingende Körper oscilliert einseitig nach Art eines Pendels oder einer Unruhe unter dem nach Vollendung jeder Ausschwingung erfolgendem Impuls eines Elektromagneten im Kraftfelde der Stromspulen. Dieses System ist jedoch nur für Conlombzähler, infolge des quadratischen Schwingungsgesetzes, anwendbar, und ist daher auch mit keinerlei Bremsmassen verbunden.

Fig. 244 zeigt das Schema eines solchen Zählers von P. B. Blondlot.*) Im Innern der Spule AA', deren Achse horizontal liegt, ist eine zweite Spule oder ein von mehreren Windungen gebildeter Bing B'B' ebenfalls mit horizontaler Achse angeordnet, der um eine Vertikalachse frei drehbar ist, indem er an einem Bahnten o hängt, welcher sich mit einem Spitzzapfen auf eine feste Pfanne oder Scheibe stützt. Die Windungen der Spule B'B' endigen in zwei in der vertikalen Achse liegenden Spitzen aus geeignetem Metall, welche in zwei mit Quecksilber gefüllte Näpfchen gg tauchen und zur Zu- und Ableitung des Stromes dienen. Eine Schicht einer isolierenden Flüssigkeit, wie z. B. Glycerin, schützt die Quecksilberspiegel vor Berührung mit der Luft. Die Näpfchen können mit Deckel versehen sein, welche als Halslager für die vertikale Achse der Spule ausgebildet sind, um seitliche Verschiebungen zu verhindern. Beide Spulen sind hintereinander geschaltet, werden also stets von demselben Strom durchflossen.

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ïig. 244.

Unter dem Einfluss dieses Stromes sucht die bewegliche Spule, die vorher in beliebiger Lage zu denken ist, eine Gleichgewichtslage auf, bei welcher ihre Windungen denen der festen Spule parallel laufen. Sie würde aber dabei, wenn sie sich selbst überlassen wäre, Schwingungen um diese Gleichgewichtslage ausführen, für die nach elektrodynamischen Gesetzen das Produkt aus Schwingungsdauer und Intensität des Stromes konstant ist, so dass also die Anzahl der während einer beliebigen Zeit vollführten Schwingungen ein Mass für die Elek-tricitätsmenge darstellt, welche in dieser Zeit durch die Spulen geflossen ist.

Bei der Anordnung von Blondlot schwingt im Interesse der grösseren Genauigkeit der Messungen und wegen konstruk-

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tiver Vorteile die Spule nur auf der einen Seite der Gleichgewichtslage, aber bis in diese, um bei Erreichung derselben durch einen mechanischen Impuls von stets gleichbleibender Stärke entgegen der elektromotorischen Kraft von gleichbleibender Richtung zurückgetrieben zu werden. Dies wird dadurch erreicht, dass, sobald die bewegliche Spule die Gleichgewichtslage erreicht hat, diese mit dem Ende eines Armes C auf

eine Feder R trifft, welche durch die Federkraft des Ankers D eines Hilfselektromagneten EE gegen einen Anschlag E i gedrückt wird, so lange der Elektromagnet stromlos ist. — Beim Auftreffen von C auf R aber schliesst sich der Stromkreis des Elektromagneten, der Anker lässt die Feder R los und die Spule von letzterer einen Impuls, vermöge dessen sie wieder zurückschwingt. — Weder die Amplitude der Schwingungen, noch die Stärke des Impulses erweist sich als von merklichem Einfluss auf die Schwingungsdauer der Spule. Um eine Beeinflussung der Schwingungen der Spule von dem Widerstande des Zählwerkes auszuschliessen, wird mit dem Anker des Elektromagneten eine Schaltvorrichtung verbunden, welche für jede Schwingung der Spule das erste Rad des Zähl-wei’kes um einen Zahn weiter bewegt.

Da der Apparat nicht von selbst in Thätigkeit treten würde, wenn bei ausgeschaltetem Strom die bewegliche Spule

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Fig. 245.

kurz vor der Gleichgewichtslage zur Ruhe käme, ist eine Einrichtung getroffen, welche mit Sicherheit auf Hinführung des beweglichen Teiles in die Gleichgewichtslage wirkt, worauf die Feder R in Thätigkeit treten und die Spule zurückstossen würde. Diese Einrichtung kann in einfacher Weise so konstruiert werden, dass ein mit dem beweglichen System verbundener kleiner Cylinder von weichem Eisen stets von einem fest angebrachten Stahlmagneten so angezogen wird, dass die Gleichgewichtslage en eicht ist und die Feder R in Thätigkeit treten kann.

Es erfolgt also die Zurückführung der Spule in die Anfangslage nicht zwangsweise durch einen Elektromagneten, sondern sie muss zur Erzielung der Proportionalität der Theorie des Pendels gemäss in wesentlich freier Rückschwingung sich vollziehen, während nur der Impuls zur Wiederholung des Spiels durch den elektromagnetischen Antrieb erfolgt.

Bei einem anderen System, welches Holden und Garfield⁸) und G. Little⁹) verwendet haben, wird in regelmässigen, vom Stromverbrauch unabhängigen, durch ein Uhrwerk bestimmten Zeitperioden eine Spule für kurze Zeit erregt, welche mittelst einseitiger Kuppelung den ihrem Stromverbrauche entsprechenden Impuls den Bremsmassen mitteilt, und durch diese auf das Zählwerk überträgt, während sie selbst in die Anfangslage, ohne messend zu arbeiten, zurückkehrt und in der Ruhelage während des Restes der Zeitperiode bleibt.

Einige der vorstehend erwähnten Anordnungen finden sich auch an dem neuen Reversier-Zähler (Fig. 245) der Deutsch-Russischen Elek tri citât szähl er- Gesellschaft.¹⁰)

Auf der Rückplatte von Zink - Aluminium resp. Messing sind in üblicherweise zwei Hauptstromspulen HH (Fig. 246) befestigt; zwischen ihnen befindet sich die feste Spannungsspule n, die den auf der Achse beweglichen sogenannten Reversier-Anker dauernd in demselben Sinne polarisiert.

Der Reversier - Anker besteht aus einem dünnwandigen Eisenrohr, welches oben und unten je einen Eisenflügel Z Z trägt. Die Flügel sind diametral gerichtet. Am oberen befindet sich ein Sperrhaken S, welcher Achse und Bremsscheibe mittels eines auf der Achse befindlichen Messing-Vierkantes mit 4 um je 90° versetzten Stahlstiften X bei Drehung des Beversier-Ankers — von oben gesehen im Uhrzeigersinn — mit diesem kuppelt und so die Bewegung auf die bremsenden Organe überträgt. Die Spannungsspule trägt gleichzeitig das obere Lager für die Systemachse. Das untere Lager wird von einem

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Tritt nun Strom in die Hauptstrom -spulen und ist die Spannungsspule eingeschaltet, so wird der polarisierte Beversi er-Anker, der ja eine Magnetnadel darstellt, deren Magnetimus jedoch der Spannung proportional ist, eine bestimmte Lage

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einzunehmen streben und zwar eine solche, dass die Längsachse der Eisenflügel der magnetischen Achse der Hauptstromspulen parallel ist. Theoretisch beträgt dabei der Winkel zwischen Anfangs- und Endstellung 180°. Es wird nun von mir 90⁰ benutzt, indem der Beversier-Anker nach Absolvierung dieses Weges durch eine Hilfskraft zwangläufig ausserordentlich rasch wieder in seine Anfangsstellung befördert wird, von der aus er seinen Weg wieder aufs neue antreten muss.

Zu diesem Zwecke ist am unteren Eisenflügel ein mit Platiniridium bewehrter Kontaktarm y isoliert aufgesetzt, dem durch eine cylindrische Spirale der -J—Pol zugeführt ist; der --Pol ist durch Widerstand und eine Elektromagnetwickelung

hindurch zu einem anderen Kontaktarm geführt, der am Anker des erwähnten Elektromagneten so befestigt ist, dass hei Berührung der Kontakte, also Stromschluss und Erregung des Elektromagneten, der Keversier-Anker mittels des am Elektromagnetanker befestigten Kontaktarmes momentan in seine Anfangsstellung zurückgeschnellt wird. Dies geschieht so schnell, dass die rotierende Kupferscheibe keine sichtbare Geschwindigkeitseinbusse erleidet.

Gleichzeitig wird durch einen, auf der Elektromagnet-Ankerachse angebrachten Stosskegel, das letzte Zählwerksrad um einen Zahn fortbewegt. Infolge der Zählwerks-Übersetzung sind dann vorn an den springenden Ziffern direkt Kilowattstunden ablesbar.

Da die Spannungsspule fest ist, fällt jede Stromzuführung zum messenden Organe fort. Sodann erfolgt der Zählwerksantrieb wie geschildert, durch eine Hilfskraft, die die Messung nie beeinträchtigen kann. An der einzigen Kontaktstelle tritt infolge geeigneter Vorkehrungen kein Funke, infolgedessen auch kein Verschleiss auf.

Eine Besonderheit stellt auch die Anlaufs - Unterstützung dar. Infolge seiner periodischen hin- und herschwingenden Bewegung ist es möglich, dem Kontakt des Keversier-Ankers die Spannung durch eine cylindriscbe Spirale zuzuführen, welche mit Vorteil gleichzeitig zur Einstellung des Anlaufs benutzt wird. Das untere Ende der Spirale ist nämlich an einem drehbaren, natürlich isolierten King befestigt, der von der linken Seite mit einem Stift leicht in dem einen oder anderen Sinne verdreht werden kann. Dadurch wird die mechanische Spannung entweder vergrössert oder verkleinert, d. h. die Spirale an sich wird dem Keversier-Anker und, da dieser mit Kupferscheibe und Achse gekuppelt ist, auch diese im Sinne ihrer Spannung zu bewegen suchen. Es wird also auf den Keversier-Anker jeweilig eine andere Drehkraft einwirken müssen, damit die Kontaktberührung herbeigeführt wird, d. h. der Anlaufstrom hängt ab von der mechanischen Spannung der genannten Feder und ist somit beliebig einstellbar.

Die Achse besteht aus Stahl. Der obere Achszapfen endigt in einer Kugel, die glashart und hochglanzpoliei't ist. Sie läuft in einer cylindrischen Bohrung der oberen Lagerschraube; der Cylinder der Bohrung erweitert sich nach oben, so dass die Kugel des Zapfens bei arretiertem System — wobei das System angehoben ist und bei Stössen keinen Schaden nehmen kann. Der untere Achszapfen, ebenfalls glashart und hochglanzpoliert, endigt in einer parabolischen Spitze und läuft auf einem Saphier.

nicht an der Wandung anliegt

Die Arretierung wird durch eine Schlitzschraube von unten, nach Abnehmen der Klemmenkappe bethätigt; eine mit einem entsprechenden Ausschnitt versehene Messingfeder hebt die Systemachse mit allem was daran befestigt ist in die Höhe. Hierdurch wird der untere Zapfen aus dem Lagerstein herausgehoben. Die Kugel des oberen Zapfens gelangt in den weiteren Teil der sie führenden Bohrung und das obere konische Ende der Achse wird in eine konische Senkung der oberen Lagerschraube gepresst, sodass eine sichere Feststellung des Systems erreicht und der denkbar beste Schutz gegen Zerstörung beim Transport gewährleistet ist.

Der Lagerstein ist behufs Revision sehr leicht zugänglich. Er kann ohne weiteres von unten herausgenommen werden, wenn das ihn haltende Messingplättchen beiseite geiückt ist. Auch die obere Lagerschraube kann leicht entfernt und gereinigt werden.

Die Eisenscheibe unter der linken Stromspule hat den Bremsmagneten bei evtl. Kurzschlüssen in der Installation vor der Schwächung durch den dann extrem hohen Hauptstrommagnetismus zu schützen und ist gleichzeitig zur Anbringung der Vorschaltwiderstände benutzt.

Bei einem von Weston¹¹) angegebenen Instrument ist die Schwingungsweite der Oscillationen nicht begrenzt, wie dies bei den bisher beschriebenen Zählern der Fall ist, sondern die Schwingungsweite selbst ist dem zu messenden Energieverbrauch proportional und wird durch ein passend eingerichtetes Zählwerk registriert.

Erwähnt sei noch ein Zähler von J. Möhrle¹²), welcher als Zwischenglied von Pendelzählern und oscillierenden Zählern gelten kann. Derselbe besteht aus einem vertikalen Pendel, an dessen unterem Ende drei Spannungsspulen konzentrisch mit der Hauptstromspule schwingen Von den drei Spannungsspulen ist die mittlere dauernd unter Strom, die beiden anderen werden abwechselnd ein- und ausgeschaltet, um die Pendel in Gang zu

setzen und im Gang zu erhalten (Fig. 247). Die Umschaltvorrichtung besteht aus zwei voneinander getrennten Stromschlussspitzen und einem gewölbten von diesen Spitzen isolierten Stück, auf welchem eine Metallkugel rollt. Je nachdem nun die Kugel auf der rechten oder linken Spitze aufliegt, geht der Strom durch die betreffende seitliche Spule, nachdem er einen Vorschaltwiderstand und die mittlere Spule passiert hat.

Die Wirkung der Anordnung ist nun die folgende :

Der zu messende Strom geht durch die feste Spule Sh und beeinflusst die Schwingungen des Pendels. Der Nebenschlussstrom geht zur Anregung der Pendelschwingungen abwechselnd durch die Spulen Sj und S₃, und es steigert sich die Geschwindigkeit der Schwingungen, mithin auch die Schnelligkeit der Weiterschaltung des Übertragungsrades mit der Steigerung der durch die Spule Sh fliessenden Strommenge. Die mittlere fortwährend von dem Nebenschlussstrom durchflossene Spule, die ständig in der Spule Sh eingeschlossen bleibt, wirkt hemmend auf die Schwingungen des Pendels ein, um die Pendelausschläge nicht zu weit anwachsen zu lassen. Sie verlegt nämlich die Pole, welche sonst an den Enden von Sx und S₃ entstehen würden, so dass sie an den aneinander strossenden Enden von Sx und S₂ bezw. S₃ und S₂ zu liegen kommen. Sie wirkt ausserdem, da sie ständig eingeschaltet ist, auch ständig auf die Geschwindig-

Königswerther, Elektricitätszähler.

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Fig. 247.

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keit des schwingenden Pendels nach Massgabe des in Sh fliessenden Stromes ein. Der Zähler läuft offenbar, da die Kugel in der Mittelstellung sich im labilen Gleichgewicht befindet, von selbst an, sowie die Spule Sh durch Einschalten des Stromes erregt wird.

Die oscillierenden Zähler haben fast ausschliesslich in Deutschland eine grössere Verwendung gefunden.

5. Zeitzähler.

Unter Elektricitätszeitzählern werden solche Apparate verstanden, welche nur die Zeitdauer angeben, während welcher in der Installation Lampen etc. eingeschaltet waren. Da dieselben also nicht direkt die verbrauchte Energie angeben, können die Angaben von Zeitzählern nur dann zur Berechnung des Stromverbrauchs herangezegen werden, wenn die Zahl der gleichzeitig brennenden Lampen stets ein und dieselbe und deren Wattverbrauch bekannt ist. —— Die Anwendung von Elektrici-tätszeitzählem beschränkt sich daher auf Installationen mit geringer Lampenzahl.

Für letztere bietet ein Zeitzähler sogar gegenüber dem Watt- oder Amperestundenzähler gewisse Vorteile. Ihre äusserst einfache Konstruktion und ihr demgemäss geringer Preis verbilligt die jährliche, an das Elektricitätswerk zu zahlende Miete für den Apparat bedeutend. Hierdurch können kleinere Konsumenten, welche sich durch die teueren und kostspieligen Anschaffungskosten oder hohe Miete der Wattstundenzähler vor dem Anschluss an das Werk abschrecken Hessen, gewonnen werden.

Das oft hervortretende Misstrauen des Publikums gegen die verschiedenen Arten von Elektricitätszählern, betreffs der Kontrolle der verbrauchten Strommenge und zu hoher Berechnung derselben, kommt hei Zeitzählern weniger in Betracht, indem der Stromabnehmer sofort die Zeit des Stromverbrauchs einer vorher festgesetzten Stromstärke ablesen kann. Eine unberechtigte Belastung und Stromentnahme, mehr als vereinbart, kann von den Zentralen durch Vorschaltung einer Sicherung verhindert werden.

Konstruktionsprinzipien für Elektricitätszeitzähler können zwei unterschieden werden. Man kann ein gewöhnliches Uhr-werk von grösserer Gangdauer verwenden, welches elektrisch

durch einen Magneten oder mechanisch ausgelöst wird. Solche Zähler wurden von Aubert angegeben und werden von dem Elektrotechnischen Institut in Frankfurt a. M. fabriziert. Dieselben besitzen elektromagnetische Auslösung und enthalten ein ca. 500 Stunden gehendes Uhrwerk.

Eine schematische Darstellung einer elektromagnetischen Auslösung des Uhrwerks zeigen die Fig. 248—250. Dieselbe wird von den Firmen Jordan & Treier in Wien*) und der Allgemeinen Elektricitäts-Gesellschaft gewendet. Die letztere Firma baut ferner Zeitzähler mit mechanischer Auslösung des Uhrwerkes. Fig. 251 zeigt einen solchen Zähler in Ansicht. Aus dem Gehäuse ragt der Griff eines kleinen Ausschalters hervor, welcher die Auslösung und Arretierung besorgt, wie dies

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Fig. 248.

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Das Uhrwerk ist alle

schematisch Fig. 252 und 253 zeigt.

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*) Z. f. E. 1899. S. 616.

13*

selbst. Bei nahezu abgespannter Uhrfeder wird nämlich der Ausschalter selbstthätig ausgeschaltet und festgestellt. Der Konsument erhält also, sobald das Uhrwerk abgelaufen ist, nicht eher wieder Strom, als bis er die Uhr mittelst des dem Apparate beigegebenen Schlüssels aufgezogen hat. Kurz vor vollendeter Abspannung der Feder wird eine sonst verdeckte kleine, rote Scheibe in einem Ausschnitt der Deckelklappe sichtbar und zeigt die bevorstehende selbstthätige Ausschaltung an. Eine unentgeltliche Stromentnahme ist also ebenso ausgeschlossen, wie eine Registrierung nicht verbrauchten Stromes infolge

etwaigen Leerlaufens des Zählers.

Statt des Aufzugs des Uhrwerks mit Schlüssel kann auch ein automatischer elektrischer Aufzug angewendet werden; Richard¹³) und Cautery¹⁴) rüsten ihre Elektricitätszeit-zähler mit solchen Vorrichtungen aus.

Kg. 251.

Das zweite Prinzip für die Konstruktion vorliegender Zähler ist die Anwendung eines Elektromotors statt des Uhrwerks. Siemens & Halske A.-Gr. benutzt den bereits

S. 37 beschriebenen periodischen Motor, der nur an Stelle des variablen Zählwerks ein Zählwerk mit fester Übersetzung hat. Ein Schaltrad wird durch eine einseitig gesperrte Feder bei jedem Hube des Motors um einen Zahn weiter geschaltet. Beim Rückgänge der Feder kann dieselbe ausweichen und geht frei an dem Schaltrade vorbei.

Der Elektricitätszeitzähler struiert. Es sind zum verwendet, sondern die Bewegung des Ehrwerks wird durch einen in Nebenschluss geschalteten kleinen periodischen Motor bewirkt.

von Frager*) ist ähnlich kon-Antrieb keine Federn oder dergleichen

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Kg. 252.

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Bei dem in Fig. 254 veranschaulichten Zeitzähler von Dr. F. Kühlo**) wird das Uhrwerk durch einen konstanten Elektromotor angetrieben, welcher mit einer Achse des Bäderwerks gekuppelt ist, also in seiner Drehung durch das Uhrwerk gehemmt wird. Der Zähler, welcher parallel zu den Verbrauchsapparaten liegt (Fig. 255), ist so lange in Betrieb, als Energie konsumiert wird.

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In Fig. 254 bedeutet a den Anker des Motors, der in diesem Falle auf der Achse des Echappementrades sitzt. Der Motor kann selbstverständlich auf irgend eine andere Achse des Bäderwerkes wirken.

Die Zeitzähler von Hartmann &Braun A. G.

aus

Fig. 253.

Gangdauer des Uhrwerks wird

(Fig. 256) bestehen einem gut gearbeiteten Unruheuhrwerk, welches mittels Schlüssel von Hand aufgezogen werden muss. Die durch einen kleinen beweglichen Anker, welcher durch einen Elektromagnet gehoben werden kann, gehemmt. Wird entweder

*) Armagnat. H. Instruments et Méthodes de Mesures électriques industrielles 2e éd. Paris 1902. p. 394.

**) D. ß. P. No. 125 767.

— 198

durch den Konsumstrom oder durch die die Gebrauchsspannung, je nachdem die Zähler mit Strom- oder Spannungswicklung versehen sind, der Elektromagnet erregt, so wird der Anker angezogen und hierdurch die Unruhe nicht nur freigegeben, sondern auch gleichzeitig in Bewegung gebracht, so dass ein sicheres An- und Fortlaufen des Uhrwerks erfolgt, so lange der

der Strom durch die "Wicklung des Magneten fliesst. Die Zeitdauer des Ganges wird auf einem Zählwerk summiert. Die Zähler mit Stromwicklung laufen bei etwa ein Zehntel ihres Maximalstromes sicher an während diejenigen mit Spannungswicklung schon bei einer Spannung, die um 3ü°/₀ niedriger als diejenige, für welche der Zeitzähler gebaut ist, funktio-nieren.-

Mg. 254.

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nach Villy¹⁵) den

Sollen Elektricitätszeit-zähler in grösseren Anlagen Verwendung finden, so teilt man

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Kg. 255.

ganzen Verbrauchskreis in mehrere Teile und bringt am Zeitzähler ebensoviel Zifferblätter an, als es Unterabteilungen giebt. "W ird in einer der Unterabteilungen Strom gebraucht, so wird der Anker eines in diesen Stromkreis eingeschalteten Elektromagnetes angezogen und dadurch das dieser Abteilung entsprechende Zählerwerk eingerückt.

Fig. 257 zeigt einen solchen Zähler der Firma F. "W. Raschke & Co. Reick-Dresden für drei Lampengruppen.

Statt elektromagnetischer Auslösung des Zählerwerkes kann auch das zu einer Lampengruppe gehörige Zählerwerk durch

Drehen eines Hebels mechanisch mit einem Uhrwerk gekuppelt werden. In dieser Art sind die Zeitzähler für mehrere Strom¹⁶-

kreise der Allgemeinen Elektricitäts-Gesellschaft eingerichtet.

Sind die Unterabteilungen von gleichem Umfange, ihre Lampenzahl also die gleiche, so ist es möglich, mit nur einem

¹/3 n.Gr.

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¹

E. T. Z. 19G1. Heft 33.

²

s. S. 96.

³

El. World. Bd. 33, S. 855.

⁴

E. T. Z. 1900 Heft 29.

⁵

D. R. P. No. 118 388.

⁶

Über Motorelektricitätszähler (Voitsche Sammlung) und E.-A. 1898, No. 57.

⁷

E.-A. 1898, No. 61.

12⁶

⁸

s. E. R 1899/1900, Heft 5. D. R. P. No. 105846.

⁹

D. R. P. No. 122578.

¹⁰

D. R. P. No. 115 667 u. 129686.

¹¹

U. S. P. No. 621005.

¹²

D. E P. No. 100359 und 104597. Ecl. él. Bd. 21. S. 164 ff.

¹³

El. Paris. Ser. 2 Bd. 16, S. 267.

¹⁴

Desgl. S. 805.

¹⁵

E. P. 15 944.

¹⁶

s. Aliamet Nouveau compteur électrique horaire multiple, système Cauderay. El. Paris Bd. 16 und Écl. él Bd. 16, S. 332,

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Kg. 256.

Zifferblatt auszukommen. Es läuft dann das Uhrwerk durch automatische Einrichtung mit doppelter, dreifacher u. s. w. Geschwindigkeit je nach der Anzahl der eingeschalteten Gruppen.¹) Aber auch bei verschiedenem Umfange der einzelnen Stromkreise kann man mit einem Zifferblatte auskommen. Bei dem Elektricitätszeitzähler von Dr. 0. May²) wird jeder

einzelne Stromzweigantrieb mit einem gemeinschaftlichen Trieborgan des Zählwerkes während der Stromverbrauchsdauer gekuppelt. Die Stromzweigantriebe besitzen entsprechend dem Umfange des betreffendes Zweiges eine Anzahl Zähne, durch welche das Hauptrad des Zählerwerkes bewegt wird.

6. Besondere Konstruktionen.

Ausser den bisher besprochenen Gruppen integrierender Zähler, den Pendel-, Motor, Zeitzählern u. s. w. sind noch eine

Reihe anderer Konstruktionen, wie die der folgenden, angegeben worden.

C. Raab hat einen Elektricitätszähler zu konstruieren versucht, bei welchem die Wärmewirkung des Stromes in einem Drahte zur Messung benutzt wurde. Der Strom wurde durch einen Leiter in Form einer Spirale oder von anderer, eine grosse Oberfläche bietender Gestalt hindurchgeleitet. Die durch die Wärmeabgabe des Leiters an die ihn umgebende Luft in letzterer erzeugten Strömungen wurden zum Betrieb eines Anemometers benutzt, dessen Anzeigen ein Mass für die Stärke des jeweilig durch den Apparat gehenden Stromes geben sollten. — Praktische Bedeutung haben Zähler, welche auf der Wärmewirkung des Stromes beruhten, niemals erlangt, einmal wegen ihres zu hohen Eigenverbrauchs, weiter aber wegen ihrer von vielen äusseren Umständen abhängigen Inkonstans der Angaben.

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Pig. 257.

Eine Reihe von Zählern hat als Konstruktionsprinzip den Antrieb des Zählwerkes durch einen Motor von konstanter Geschwindigkeit unter Vermittelung eines Getriebes von veränderlicher Schaltgeschwindigkeit, wobei die Elemente des Schaltgetriebes durch ein Amperemeter eingestellt werden.

Bei dem Elektricitätszähler von T. A. Edison³) geschieht diese Einstellung unter Vermittelung eines Wagebalkens. Das Zählwerk ist direkt mit dem Wagebalken verbunden, um zu ermöglichen, dass sich derselbe ohne Reibung einstellt. Hierdurch wird, wenn die Schalteinrichtung des Zählwerkes periodisch ausser Eingriff ist, zugleich jede Verbindung der an dem "Wagebalken sitzenden Teile mit anderen aufgehoben.

In Fig. 258 ist das Schema eines Zählers für Dreileitersysteme dargestellt. Die Wirkungsweise ist die folgende : In der Ruhelage befindet sich die Friktionsscheibe M nahezu in Eingriff mit dem schmalen Ende des Kurvenstückes B. Wenn der Zähler in die Leitung eingeschaltet ist, so setzt sich der Motor A in Bewegung, bis seine Geschwindigkeit den gewünschten Grad erreicht hat, worauf dieselbe durch den Centrifugal-Regulator N konstant erhalten wird. Der schwache Strom, welcher durch den Motor hindurchgeht, erregt die Hilfsspule K in der Weise, dass die magnetische Trägheit des Eisenkernes überwunden wird. Wenn ein Strom die Amperespulen in einem oder in beiden Seitenzweigen erregt, so wird der Eisenkern angezogen und der Wagebalken so bewegt, dass die Friktionsscheibe M mit dem Kurvenstück B in Berührung kommt. Das Amperemeter wird daher bei seiner Einstellung durch keine anderen Reibungswiderstände beeinflusst, als durch die von der Wagebalkenschneide, welche sehr gering sind. Das rechte Ende der Achse von der Friktionsscheibe M liegt frei auf einer Stellschraube auf, wodurch stets eine Berührung der Friktionsscheibe mit dem Kurvenstück gesichert ist.

Um einer Überlastung der Amperespulen durch einen etwa vorkommenden Kurzschluss ausserhalb des Zählers vorzubeugen, sind magnetische Ausschalter LL angeordnet, welche bei zu hohem Strome die Amperespulen kurzschliessen. Infolge der Entstehung von Foucaultschen Strömen in der Kupferröhre P beim Auftreten eines sehr starken Stromes in den Spulen des Amperemeters, wirken dieselben dämpfend, sodass der Eisenkern nicht sofort durch die starken Ströme bewegt wird, die dann durch den Kurzschluss beseitigt werden.

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Fig. 258.

Die Praxis hat ergeben, dass bei einem Amperemeter, welches eine oder mehrere Solenoidspulen enthält, der Eisenkern eine verhältnismässig kleinere Bewegung durch schwache als durch stärkere Ströme erfährt. Dieser Fehler wird durch Anwendung einer Hilfsspule K korrigiert, die aus sehr feinem Draht besteht, auf den anderen Spulen sitzt und mit dem Motor A in Reihe geschaltet wird.

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Fig. 259.

F. A. Brocq in Paris hat durch Aufzeichnung der Anzahl der Aufstiege eines Schwimmers die Elektricitätsmengen zu messen versucht.*) Der Auftrieb wurde durch Einwirkung

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Fig. 260.

eines vom Strom durchflossenen Solenoids auf eine am Schwimmer befestigte magnetische Masse hervorgerufen und durch die gleichzeitig stattfindende Flüssigkeitsbewegung in geeigneter Weise

*) E T. Z. 1894. S. 508.

geregelt. Das Herabsteigen geschah rasch während einer nicht zu berücksichtigenden Zeit mit Hilfe eines Ventils unter dem

Einfluss eines auf dieselbe magnetische Achse wirkenden Stromes, welcher durch den Schwimmer am Ende des Aufstieges in Thätig-keit gesetzt wurde.

F. J. Beaumont*) und Harr y Nunns**) haben Zähler angegeben, die auf der Verwendung von Blasebälgen beruhen, deren Öffnungen so reguliert werden, dass die Luft mit einer der Intensität des Stromes proportionalen Geschwindigkeit entweicht.

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Fig. 262.

Bei der in Fig. 259 dargestellten Anordnung des Beaumontzählers ist A der Blasebalg, dessen Balgen mittels des Eisen-

*) E. P. No. 21 941. Ecl. él. 1901. Bd. 27 u. Z. f. B. 1901.

**) E. P. No. 25 260. Dasselbe.

kerns D yon dem Solenoid E angezogen wird. Durch den Hebel Q wird nach Entleerung des Blasebalges der Stromkreis der Spule E bei R geschlossen, der Kern D in das Solenoid hineingezogen und so der Balg wieder gefüllt. Das Gewicht N drückt nun unter allmählicher Entleerung die Luft durch die Mündung C, deren Öffnung durch ein zweites Solenoid, welches als Amperemeter wirkt, mehr oder weniger geöffnet wird. Die Anzahl der Füllungen des Blasebalges wird auf einen Zählmechanismus übertragen. — In Fig. 260 treibt ein Elektromotor I mit konstanter Geschwindigkeit einen Ventilator, der einen Luftstrom in die Gasuhr J schickt. Da die Ausströmungs-Öffnung durch das Solenoid F reguliert wird, ist die Luftmenge, die den Zähler passiert, der Stromstärke proportional.

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Fig. 263.

Die in Fig. 261 bis 263 gezeichneten Anordnungen des Beaumontzählers gehören eigentlich in die Klasse der oscillierenden bezw. Motorzähler, seien aber hier im Zusammenhänge mit den vorerwähnten Konstruktionen besprochen. Die Blasebälge dienen hier lediglich als Bremsen und sind ihre Mündungen stets gleichbleibend geöffnet. In Fig. 261 hebt und senkt sich der Blasebalg mittels der Spulen U, die durch den Kommutatur V abwechselnd mit Strom beschickt werden. Im Inneren dieser beweglichen Spannungsspulen sind feste vom Nutzstrome durchflossene Spulen angeordnet.

In Fig. 262 wird der Blasebalg durch einen mit einer der Intensität proportionalen Geschwindigkeit mittels des Excenters "W abwechselnd gefüllt und entleert. Endlich kann man auch zwei Blasebälge verwenden, die durch eine Röhre z (Fig. 263) verbunden sind; die Luftmenge bleibt konstant und

begiebt sich abwechselnd von dem einen Blasebalg in den andern.

Der Zähler von Harry Nunns enthält als Amperemeter ein flaches Solienoid Ax (Big. 264), in welchem ein Stab von weichem Eisen Hi schräg angebracht ist. Ein zweiter Stab,

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Fig. 264.

der um Cx drehbar ist, wird je nach der Stromintensität von Hx mehr oder weniger abgestossen. Eine in Cx exzentrisch befestigte Stange Dx trägt am unteren Ende einen Konus Fj, der die Öffnung eines mit dem Blasebalg B verbundenen Rohres schliesst. Die in dem Blasebalg eingeschlossene Luft kann also proportional der Stromstärke entweichen. Sobald der . Blasebalg geleert ist, senkt sich der mit G fest verbundene

Hebel F so stark, dass die Stange Jj den Hebel V dreht und dadurch den Riegel T freigiebt, welcher den Kontaktarm Q des Stromschliessers R festhält. Hierdurch fällt dieser herab und schliesst den Stromkreis der Spule P. Nun hebt sich der unter Vermittelung eines Gelenkes G auf dem Balge C befestigte Kern 0 und setzt sich auf den Riegel N auf, der durch das Gegengewicht K vorgedrückt worden ist. Gleichzeitig wird der obere Teil des Kontaktarmes Q wieder gehoben und der Strom in P geöffnet. Sobald der Hebel F durch den Kern 0 nicht mehr niedergedrückt wird, füllt er unter dem Einfluss des Gewichtes Nj den Blasebalg. Die Stange wird gleichzeitig gehoben, wodurch der Riegel T angestossen und der Kontaktarm Q in seiner aufgerichteten Stellung festgehalten wird bis zum Wiederbeginn des Spieles. Infolge des Druckes des Hebels F auf das Gewicht K ist nun auch der Riegel N zurückgegangen, sodass der Kern 0 wieder herabsinken kann. Jede Bewegung der Stange Jx drückt den Zähler mittels der Sperrklinke Kx vorwärts.

D. Zähler für besondere Zwecke.

1. Zähler für Accuinulatorenbetrieb.

Die Zähler für Akkumulatorenbetrieb haben den Zweck, Ladung und Entladung der Batterie aufzuzeichnen oder direkt den Ladezustand der Batterie erkennen zu lassen. Die Einrichtung solcher Apparate muss daher sowohl nach dem Zwecke, für den der Zähler bestimmt ist, als auch nach der Art des Betriebes verschieden sein.    _/

In einfachster Weise hat zuerst Dr. H. Aron⁴) ein Aräometer benutzt, um zu sehen, wieviel Ladung im Akkumulator noch vorhanden ist, indem er die bekannte Erscheinung zur Messung heranzog, dass sich das spezifische Gewicht der Flüssigkeit bei der Ladung und Entladung so ändert, dass dieses grösser beim' Laden und kleiner beim Entladen wird.

Dieses Prinzip hat M. Kugel zur Konstruktion eines Zählers verwendet⁵), indem er einen Schwimmer durch geeig-

nete Bibelübersetzung mit einem Zeiger verband, welcher den Ladezustand des Elementes angab.

Solche Konstruktionen sind jedoch ohne praktischen Wert, da man einerseits im Messraum Zellen möglichst vermeidet, andererseits aber das spezifische Gewicht der Flüssigkeit sich nur sehr träge ändert, weil die Veränderung hauptsächlich in der von den Platten aufgesaugten Flüssigkeit selbst erfolgt, und es lange dauert, bis diese ganz aus den Platten in die umgebende Flüssigkeit diffundiert.⁶) Im allgemeinen hat man die elektromagnetische Wirkung des Stromes ausserhalb der Zelle in üblicher Weise benutzt, um Entladung und Ladung zu registrieren.

Hat nun der Zähler den Zweck, jede einzelne Ladung zu registrieren, und ebenso die entsprechende dann erfolgende Entladung, so eignet sich fast jeder Zähler dafür. Bei Apparaten, die vorwärts und rückwärts zählen, je nach Richtung des Stromes, bedarf es keinerlei besonderer Einrichtung. Sie gehen von selbst bei der Ladung z. B. vor, und bei der Entladung zurück. Der Zähler würde jedoch ohne weitere Vorrichtung nicht die noch vorhandene Elektricitätsmenge anzeigen, sondern vielmehr nur die Differenz der empfangenen und entladenen Elektricitätsmenge. Um den wirklichen Ladezustand der Batterie beurteilen zu können, muss der Wirkungsgrad der letzteren bekannt sein.

Jede Berechnung lässt sich aber umgehen, wenn durch geeignete Vorrichtungen die Empfindlichkeit des Zählers für die Ladung und Entladung geändert wird.

Die Danubia A.-G. schaltet zur Erreichung dieses Resultates vor den mit geeignetem Zifferblatt versehenen bekannten O’K-Zähler einen Widerstand nach dem Schema Fig. 265 derart, dass der Ladestrom nur den Widerstandsteil von K nach B, der Entladestrom dagegen den ganzen Widerstand von B nach A durchfliesst. Durch den Schieber K lässt sich der Widerstand

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derart einstellen, dass das Verhältnis der Widerstände

dem Wirkungsgrad der Batterie in Amperestunden entspricht. Demnach zeigt der Zähler immer die noch zur Verfügung stehende, noch nicht entladene Elektricitätsmenge an.

Für Thomsonzähler, wie sie von der Union, E.-G., und der General Electric Co. gebaut werden, müsste der Strom

in der Compoundspule für die Entladung umgekehrt werden, damit das Zusatzdrehmoment in derselben Richtung wie der eigentliche Drehsinn des Zählers wirkt. Die Zähler werden

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jedoch mit zwei Compoundspulen ausgerüstet und diese mit den beiden, unten rechts und links gelegenen Hauptstromanschlüssen (Fig. 266) befindlichen Kontaktvorrichtungen verbunden. Zu diesen Kontaktvorrichtungen gehört eine mit

14

Königswerther, Elektricitätszähler.

konischem Gewinde versehene Kontaktschraube,, welche oben einen isolierten Griff besitzt.

Bei Ladung der Accumulatorenbatterie wird durch Hereindrehen der Kontaktschraube an der linken mit L bezeichneten Seite Verbindung der einen Comjjoundspule mit der Haupt-

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Fig. 266.

Stromschiene hergestellt. Der Zähleranker wird sich bei dieser Schaltung ganz normal nach rechts herumdrehen.

Bei Entladung der Batterie wird die Kontaktschraube bei L herausgeschraubt und an der rechten Seite bèi E hineingeschraubt. Hierdurch wird die Verbindung der ersten Compoundspule' mit der linken Hauptstromschiene unterbrochen und die Verbindung der zweiten Compoundspule mit der rechten

Hauptstromschiene hergestellt und der Zähleranker dreht sich in der umgekehrten Richtung.

Die Empfindlichkeit für Ladung und Entladung, entsprechend dem Wirkungsgrade, kann hier in einfacher Weise •durch Vorschaltung verschiedener Widerstände vor den Anker erfolgen, wozu die beiden Compoundspulen direkt dienen können.

Fig. 269.

Fig. 270.

Fig. 272.

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Fig. 267.

Fig. 268.

Fig. 271.

Bei dem Zähler von Cooke und Ireland ist der Anker nicht an den Verbrauchsstrom geschaltet, sondern wird durch eine einzelne Zelle oder besondere elektromotorische Ivraft stets in derselben Richtung mit Strom beschickt.

Bei dem Zähler von P. W. Northey und The Electric Motive Power Co.⁸) wird ausser dem Ladezustand der

14⁷

Batterie auch eine Funktion der Intensität und der Zeit, die experimentell nach der Entladungskurve der betreffenden Batterie bestimmt ist, angezeigt. Der Zählmechanismus (Fig. 267—270) besteht aus einer Trommel, welche von einem Uhrwerke mit konstanter Geschwindigkeit gedreht wird, und deren konische Form nach der Entladungskurve berechnet ist.

Auf dieser

Trommel, und zwar durch eine Feder angedrückt, läuft ein Bädchen D, welches gleitend auf der Welle F

befestigt ist, und sich daher an A aufwärts be-\\\\vu f t ¹ *    wegen kann. Die Welle F teilt die von A em-

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Fig. 273.

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pfangene Bewegung der Nadel J mit, welche auf G einem Zifferblatt die Ladung der Batterie anzeigt. Die Stellung des Laufrädchens D bestimmt ein Amperemeter. Der Elektromagnet JK zieht den Anker L an, welcher die ihm erteilte Bewegung durch eine Schnur, die über die Rollen 0 hinwegläuft, dem Rädchen mitteilt, und es hebt und senkt, je nach der Intensität des der Spule K zugeführten Stromes.

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Fig. 274.

Damit der Apparat Ladung und Entladung anzeigt, muss man die Bewegungsrichtung umkehren können, und ebenso die Räder mit einer X in beiden Fällen verschiedenen Geschwindigkeit Oä sich drehen lassen, um der Kraftleistung der \Gj Akkumulatoren Rechnung zu tragen. Die Um-i kehrung der Bewegungsrichtung wird durch die beiden Elektromagneten Q, und das polarisierte Relais R bewirkt. Je nach der Stromrichtung in K wird die Armatur S durch den positiven oder negativen Pol von J angezogen, so dass durch die Kontakte Sj S der Strom in die eine oder die andere der Spulen Q geschickt wird und der Kern Qj den Hebel Rx in Bewegung setzt, der die Umdrehungsrichtung des Kegels A umkehrt. Diese Richtungsänderung kann mit Hilfe des Differentialgetriebes auf Fig. 274 ausgeführt werden, welches gleichzeitig die Geschwindigkeit und die Bewegungsrichtung zu variieren vermag.

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Statt des eben besprochenen Systems von Conus und Laufrädchen kann man auch zwei Kegel von entgegengesetzter Richtung (Fig. 271 u. 272) anwenden, die durch eine Schnur ohne verbunden sind. Diese wird den Kegeln entlang durch die Rollen D₂ aufwärts und abwärts weitergeführt, und

baren Hebel TT, und infolgedessen spannt sich die um die Trommeln Y^₂ gelegte Schnur, gleich kommt das Bad W in Kontakt mit X, beginnt sich zu drehen und rollt mittelst des Friktionsrades Wx das Band Y von Yx ab und auf Y₂ auf. Die dort aufgewickelte Schnurlänge muss also proportional der Zeit sein, in welcher die Batterie unter abnormalen Bedingungen arbeitete.

Pendelzähler nach Aronschem System hat zuerst der Chefingenieur der Beleuchtungscentrale des Kensingtonbezirkes in London, Miller, für Accumulatorenanlagen verwendet.⁹) Fig. 27b

Heft 83.

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Fig. 275.

über die Rollen 0 wie oben vom Amperemeter aus in Bewegung gesetzt. Das Amperemeter kann endlich durch einen Motor ersetzt werden, dessen Anker Lx sich mit einer dem zu messenden Strome proportionalen Geschwindigkeit dreht (Fig. 275). In diesem Falle wirkt ein Kugelregulator auf einen Hebel J₂, der das Laufrädchen hebt, oder es an den Kegeln entlang rollt.

Wie bereits erwähnt, ist der Zähler mit einer Vorrichtung ausgerüstet, welche die Zeit, während der die Batterie abnormen Bedingungen unterworfen war, zu registrieren gestattet.

Wenn die Stromstärke zu gross ist, drückt der AnkerL (Fig. 270) auf den um V dreh-

J.

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L.

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zeigt einen solchen Zähler. Es ist ein gewöhnlicher Wattstundenzähler, wie bereits S. 60 beschrieben, jedoch besteht das Zeigerwerk aus einem grossen, in der Ferne sichtbaren

Zifferblatt mit Zeiger.

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TJm den wirklichen Ladezustand der Batterie direkt ablesen zu können, ist die Konstruktion wieder so geändert, dass der Zähler bei der Ladung eine geringere Empfindlichkeit aufweist, als bei der Entladung, so z. B.

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Kg. 276.

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Hierzu dient das Beiais E (Fig. 277), welches bei der Entladung durch den Kontakt c den Widerstand r₂ vor der Hebenschlussspule abschaltet. Beträgt nun r₂ = 10 % des Gesamtwiderstandes, so wird der Zähler beim Laden um unempfindlicher. Soll der Zähler Ladung und Entladung nicht in Wattstunden, sondern in Amperestunden angeben, so legt man den Nebenschluss für die Spannung im Zähler nicht an die Pole der Accumulatorenbatterie, sondern an die für die Lampenanlage, die ja ziemlich konstante Spannung haben soll.

Will man keine Voraussetzung über den Wirkungsgrad machen, so kann die Einrichtung so getroffen werden, dass man Ladung und Entladung getrennt registriert, und es der Bedienung überlässt, nach den ihr gegebenen Vorschriften Ladung und Entladung zu vollziehen. Für diesen Zweck könnte man zwei Zähler benutzen, von denen der eine vorwärts und der andere rückwärts registriert.

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Fig. 277.

H. Aron hat die Konstruktion so getroffen, dass ein Zähler mit doppeltem Zifferblatt beides leistet. Da die Bewegung eines AVattstun-denzählers sich umkehrt, wenn der Strom seine Richtung wechselt, da die Richtung der Spannung unverändert bleibt, so wird die Hauptwelle des Pendelzählers auch vorwärts und rückwärts gehen. Es müssen also zwei Zählwerke mit der Zählerwelle so gekuppelt werden, dass nur je ein Zählwerk sich bewegt, wenn der Zähler in einem Sinne geht, aber still steht, wenn der Zähler in umgekehrtem Sinne geht, und das andere Zählwerk sich bewegt, wodurch Ladung und Entladung getrennt registriert werden.

Die von H. Aron verwendete Kuppelungseinrichtung zeigt Fig. 278. Auf der Hauptwelle A des Zählers sitzen frei drehbar zwei Räder b und c mit Sperrzähnen von umgekehrter Zahnrichtung. Diese Sperrräder sind fest verbunden mit je einem Rad d und e, welche wiederum in die Triebe f und g greifen, die ihrerseits die ersten Räder h und i der Zählwerke in Bewegung setzen. Je nachdem nun das Bad b oder c mitgenommen wird, schreitet das eine oder das andere Zählwerk vorwärts. Zur Mitnahme der genannten Bäder dient nun ein Arm 1, welcher auf der Hauptwelle a sitzt und zwei Stoss-klinken von umgekehrter Bichtung trägt, welche in die Sperrzähne greifen. Abwechselnd nun, j e nachdem der Zähler vorwärts oder rückwärts geht, wird das eine Sperrrad mitgenommen, und somit auch das eine Zählwerk, während über das andere Sperrrad die Klinke gleitet, und damit es nicht durch die Bei-bung mitgenommen wird, sind die Triebe f und g mit zwei Sperrrädern verbunden, in welche zwei Sperrklinken m und n greifen, die also

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Fig. 278.

verhindern, dass, wenn das eine Zählwerk geht, das andere durch Beibung rückwärts mitgenommen wird.

Fig. 279 zeigt die Schaltung, und Fig. 280 die Ansicht eines solchen Zählers.

Bisher handelte es sich um einen diskontinuierlichen Betrieb, bei dem der Accumulator getrennt von dem Aussen-betrie.be geladen, und getrennt von der Maschine entladen wird.

Handelt es sich aber um einen kontinuierlichen Betrieb, bei dem Maschine und Accumulator dauernd parallel geschaltet sind und gleichzeitig im Aussenbetriebe mitwirken, wo der Strom oft in kurzen Intervallen in den Zähler hinein- und aus ihm wieder herausgeht, so müssen die Zählwerke momentan folgen und dürfen beim Vorwärts- und Rückwärtsgehen keinerlei Art Trägheit besitzen.

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Man muss in Zählern zweierlei Art Trägheit unterscheiden¹⁰): die Trägheit des organischen Teiles des Zählers, d. h. des Ankers oder Pendels, und die des mechanischen Teiles des Zählwerkes. Während rotierende Anker, insbesondere mit Bremsscheiben gekuppelte, einen

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hältnismässighohen von

Fig. 279.

Trägheit besitzen, infolgedessen für Accumu-latorenzähler für kontinuierlichen Betrieb ungeeignet sind, haben die Pendel so gut wie keine Trägheit. Diese folgen sofort der Einwirkung des Stromes, und man kann theoretisch einsehen, dass innerhalb einer halben Schwingung das Pendel schon folgen muss, da es jedesmal nach einer halben Schwingung die Geschwindigkeit Null beim grössten Ausschlage erlangt, und andererseits die Maximalgeschwindigkeit in der Mittellage. Jede halbe Schwingung ist also von der vorhergehenden unabhängig; folglich muss das Pendel innerhalb

einer halben Schwingung den einwirkenden Kräften vollkommen folgen.

Die Trägheit des mechanischen Teiles des Zählwerkes

steht zum grössten I]    Teil in dessen

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Kg. 280.

lich wie Trägheit wirkt. Man kann daher die Umschaltvorrichtung nicht an einer zu langsam laufenden Welle anbringen, da dann leicht toter Gang auftritt. Wiederum ist es aber hei Zählern, die mit geringerer Kraft gehen, wie die alten Aron sehen Zähler mit Federaufzug, nicht möglich, die am schnellsten fortschreitend e Welle zu benutzen, weil die Uhren nicht die Kraft hätten, die Widerstände zu überwinden und leicht stehen bleiben würden.

Die neuen

Aronschen Zähler besitzen jedoch genug Kraft, dass man auch an die schnellste Welle des Zählers die beiden getrennten Zählwerke anhängen kann, so dass in diesem Falle auch das Zählwerk keine Trägheit besitzt. In Fig. 281 ist ein solcher Zähler veranschaulicht.

Man kann selbstverständlich auch Motorzäkler so einrichten, dass Ladung und Entladung, getrennt von nur einem Apparat, registriert werden. Eine dahin zielende Einrichtung wurde von Haskins angegeben.¹¹)

2. Transportable Elektrlcitätszähler und Strassenbahnzähler.

Elektricitätszähler müssen, um durch Erschütterungen hervorgerufene Fehler in den Angaben zu verhüten, stets an einer festen Wand montiert werden. Den Einfluss, welchen regelmässig hervorgebrachte Erschütterungen auf die Zählerangaben ausüben, hat O’Keenan an einem Thomsonzähler untersucht¹²) und gefunden, dass die gerade Linie, welche die Angaben des Zählers darstellt, parallel zu sich selbst verschoben wird.

Für transportable Zähler und Zähler für Strassenbahnwagen, welche ja starken Erschütterungen ausgesetzt sind, werden daher geeignete Einrichtungen getroffen werden müssen, um die Fehlerquelle zu vermeiden. Handelt es sich darum, einen Zähler zur Kontrolle vorübergehend im Bahnwagen anzubringen, so wird man den Apparat, wie es auch O’Keenan vorgeschlagen hat, mit einer Gummilagerung versehen, indem man in die Grundplatte Kautschuckpfropfen einlässt, auf denen der Zähler steht. Fig. 282 zeigt einen solchen federnd gelagerten Thomsonzähler der Union E.-G.

Soll indessen ein Zähler ständig im Wagen mitgeführt werden, so wird einerseits die Raumfrage zu berücksichtigen sein, und ferner die zerstörende Wirkung, welche im Laufe der Zeit infolge der Stösse von den beweglichen organischen Teilen auf ihre Lagerung ausgeübt wird. Für Motorzähler wird diese Wirkung geringer ausfallen, wenn man das Ankergewicht reduziert. Die Union E.-G. baut zu diesem Zwecke einen leichten Anker mit kleiner Windungszahl und verstärkt zur Erreichung der erforderlichen Zugkraft das magnetische Feld durch Eisen-

Diese Anordnung gewährleistet auch bei Verwendung des leichten Ankers das erwünschte Drehmoment und gestattet den Zähler so kompendiös auszuführen, dass er für Dauergehrauch im Wagen montiert werden kann. Fig. 283 zeigt einen

derartigen Zähler offen.

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Pendelzähler eignen sich für den vorliegenden Zweck gar nicht, da die auftretenden Stösse den Gang solcherZäh-ler mit Pendeln oder Vorrichtungen empfindlich stören würden.

Zur jeweiligen Feststellung des Ladezustandes von Sammlerbatterien, welche auf Strassenbahn-wagen mit gemischtem Betriebe zum Betriebe des Motors solcher Wagen vorgesehen sind und während der Fahrt durch eine äussere Stromzuleitung wieder geladen werden,

ähnlichen

eignen sich einige im vorigen Abschnitt

Fig. 281.

angegebene Konstruktionen, wie z. B. der Danubia O’K-Zähler. Selbstverständlich muss auch hier für eine geeignete Lagerung Sorge getragen werden.

Eine von C. Lieb en ow¹³) angegebene Schaltungsweise für Wagen mit gemischtem Betriebe zeigt Fig. 284. Dieselbe bezweckt, die Spannung der den Motor speisenden Hilfsbatterie H konstant, und zwar auf der Ladespannung zu halten. Der Ladestrom der Hilfsbatterie wird daher während der Zeitdauer der äusseren Stromzuleitung, also während der Ladeperiode der Wagenbatterie B, der äusseren Zuleitung 0, während des Betriebes des Motors M aus der Sammlerbatterie dagegen der letzteren entnommen.

Werden Zähler bei Strassenbahnen als Streckenzähler verwendet, so bringt man die Apparate in Zählerhäuschen unter.

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Fig. 283.

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Fig. 282.

Wegen der vorbeifliessenden starken Ströme und in der Nähe befindlichen Eisenmassen benutzt man mit Vorliebe für den bo-zeichneten Zweck asiatische Zähler. Die Schaltung geht aus Fig. 285 hervor, welche ein Zählerhäuschen der Allgemeinen Elektricitäts-Gesellschaft in Verbindung mit einer Strassen-bahn zeigt, deren Netz als Dreileiternetz ausgebildet ist.

3. Höchstverbrauchsmesser und Zähler für besondere Tarife.

Seit einer Reihe von Jahren geht das eifrigste Bestreben der Leiter elektrischer Zentralen dahin, die Rentabilität der

Anlage durch ein den praktischen Bedürfnissen und wirtschaftlichen Anforderungen genügendes Tarifsystem zu

Dies hat wiederum eine Reihe von mechanischen Konstruktionen gezeitigt, mittels deren eine gerechtere Differenti-ierung in der Konsumberechnung ermöglicht werden soll.

Man kann prinzipiell zwei Arten von Tarifen unterscheiden, den Pauschaltarif und den Tarif nach Verbrauchsmessern. Ersterer wird nur noch selten angewendet und nur in den Fällen, wo es sich um eine Gruppe unbedingt gleichzeitig zu benutzender Lampen von ganz bestimmter Brenndauer handelt. In allen anderen Fällen würde der Pauschaltarif den Konsumenten zur Stromvergeudung verleiten und, da er in der ursprünglichen Form auf der Festsetzung eines festen Preises für jede installierte Lampe zurückgreifen musste führen, dass der Konsument so wenig wie möglich Lampen installierte; die Festsetzung eines Pauschpreises

demnach die Ausdehnung eines Werkes und verursacht demselben bei festen Einnahmen unnötig hohe Ausgaben.

Man ist deshalb fast ausschliesslich zu den Zählertarifen übergegangen, und es herrscht nur ein beträchtlicher Unterschied in der Art, wie die Zentralen die besten Konsumenten den schlechteren gegenüber bevorzugen wollen. Man muss auch hier zwei Systeme der Tarifiierung unterscheiden. Bei

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*) Es sind hierüber eine grosse Reihe von Arbeiten ersehn nen, von denen die folgenden hier angeführt Averden mögen: J. N. Singels. E. T. Z. 1892 Heft 25; Hop kins on E. T. Z. 1892 Heft 53; Kapp E. T. Z. 1894 S. 311; Rasch E. T. Z. 1895 S. 739, Journal für Gasbeleuchtung 1896; Kallmann E. T. Z. 1897 Heft 10; Wilkens E.T.Z. 1899 S. 272; Hohmann E. T. Z. 1901 Heft 3; Wilkens E. T. Z. 1901 Heft 6; F o d o r E. T. Z. 1901 Heft 8; Ross E. T. Z. 1901 Heft 9; Kall mann E. T. Z. 1901 Heft 34; Wilkens E. T. Z. 1901 Heft 49; Wright E. T. Z. 1902 Heft 5; s. ferner Herzog und Feldmann Handbuch der elektrischen Beleuchtung, Berlin 1901 S. 572 u. ff.

dem ersteren wird die mittlere Brennzeit der Lampen kalkulatorisch bei’echnet, und hiernach ein Brennstundenrabatt und eventuell auch Geldrabatt gewährt. Bei dem zweiten System werden die Rabatte unter Zuhilfenahme automatischer Kontrolleinrichtungen bestimmt.

Solcher mechanischer Tarifsysteme kann man im Grossen und Ganzen zwei Hauptkategorien unterscheiden¹⁴):

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Fig. 285.

a)    Die Tarifberechnung nach Massgabe der Ausnutzung der Anlage, d. h. nach der Zahl der mittleren Brennstunden für die angeschlossenen bezw. im Maximum benutzen Lampen.

b)    Die Unterscheidung des Tarifs je nach der Zeit der Stromentnahme.

Das erstere System, der Wrightsche Tarif geht von dem Satze aus, dass jeder Abnehmer seinen Teil zum Gesamtverdienste beitragen müsse. Wright betrachtet also alle Abnehmer als Glieder einer Interessengemeinschaft, derart, dass jeder derselben jenen bestimmten Teil der Anlage und Leitungen besitzt, der gerade seinen Anforderungen an die Gesamtanlage entspricht und dass jeder derselben für die durch diesen Teil der Anlage bedingten Kosten aufzukommen hat.

Betrachtet man nun zu diesem Zwecke die Posten, welche die Debetseite der Jahresbilanz einer Zentralanlage bilden, so können dieselben in zwei Gruppen geteilt werden.

Die erste Gruppe, die festen Kosten, umfasst alle diejenigen Ausgaben, welche von der Brenndauer der Lampen unabhängig sind. Es sind dies die Verzinsung des Anlagekapitals, die Abschreibungen, Steuern, Bureaukosten, Gehälter der Beamten und zum grössten Teile die Löhne des Dienstpersonals.

Die zweite Gruppe der Ausgaben, die variablen Kosten, bestehen aus den Ausgaben für Heiz- und Anfeuerungsmaterial, Schmiermittel, den kleineren Unterhaltungskosten und dem anderen Teile der Arbeitslöhne.

Es ist klar, dass die festen Kosten oder Kosten der Bereitstellung der Maximalleistung der Zentrale in Kilowatt proportional sind, ohne Rücksicht darauf, ob dieses Maximum längere oder kürzere Zeit erreicht wurde, während die variablen Kosten sich lediglich nach der Höhe der abgegebenen Energie richten. Zentralen, welche daher stets gleichmässig belastet sind, werden daher eine höhere Rentabilität aufweisen, da die Bereitstellungskosten gegen die Erzeugungskosten weit weniger ins Gewicht fallen.

Daraus geht jedoch hervor, dass Konsumenten, welche lange Brenndauer bei wenig gleichzeitig brennenden Lampen beanspruchen, günstiger tarifiert werden müssen, als solche mit kurzer Brenndauer und grosser Zahl gleichzeitig eingeschalteter Lampen. Von diesem Gesichtspunkt ausgehend, wird beim Wrightschen Stromtarifsystem der Brennstundenrabatt aus dem erreichten Maximum des Stromverbrauchs berechnet.

Der Konsument erhält also zwei Apparate, einen gewöhnlichen Zähler und einen Höchstverbrauchsmesser, von denen einige nachstehend beschrieben werden mögen.

Der Höchstverbrauchsmesser von Wright und Reason, wie er von den Luxschen Industriewerken A.-G. hergestellt wird, ist ein Differentialthermometer, dessen Glaskugel von dem zu messenden maximalen Strome erwärmt wird. Durch

diese Anordnung sind alle mechanisch beweglichen Teile vermieden, die im Laufe der Zeit verstauben und die Genauigkeit des Apparates beeinflussen könnten; ferner ist der Apparat in Räumen verschiedener Temperatur stets richtig und schliesslich kann er ohne    Tj,

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rungen irgend welcher C Art für Gleichstrom und für Wechselstrom

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verwendet werden, da er bei letzterem unabhängig von der Zahl der Polwechsel und der Form der Stromkurve, stets den effektiven Mittelwert an-zeigt.

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Der Apparat besteht aus einer U-förmigen, mit einer schwach gefärbten Flüssigkeit gefüllten Glasröhre FF, die an zwei luftgefüllte Glasgefässe angeschmolzen ist (Fig. 286). Das eine dieser Gefässe trägt eine Spirale W S aus Platinoid oder einer ähnlichen Legierung von hohem Widerstand, die an den Klemmen A A

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Kg. 286.

endigt und von dem zu messenden Strome durchflossen wird. Die unter dem Einfluss dieses Stromes erzeugte Wärme des Bandes teilt sich dem Gefässe und der darin enthaltenen Luft mit, die sich ausdehnt und dadurch die Flüssigkeit der U-förmigen Röhre links zum Sinken, rechts zum Steigen bringt. Es fliesst deshalb etwas von der Flüssigkeit in das mit dem zweiten Behälter verschmolzene Überfallrohr U R. Die Höhe der nach Erreichung des thermischen Gleichgewichts

15

Königswerther, Elektricitätszähler.

in ITR vorhandene Flüssigkeit ist also ein Mass für den durch W S fliessenden oder maximal geflossenen Strom, dessen Stärke an einer empirisch festgestellten, leicht nachaichbaren Skala abgelesen werden kann. Solange der thermische Gleichgewichtszustand noch nicht erreicht ist, fliesst noch etwas Flüssigkeit nach UR über, dies geschieht nicht mehr, wenn entweder der Strom schwächer geworden ist, oder etwa 10 Minuten lang in der bisher betrachteten maximalen Stärke bestanden hat. Wird hei

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einer späteren Gelegenheit der frühere Maximalwert nicht erreicht, so steigt die Flüssigkeit nicht bis zum Überlauf; steigt der Strom über einen früher beobachteten Maximalwert, so fliesst soviel Flüssigkeit nach, dass das neue Niveau in U R dem jetzigen Strome entspricht.

Ist die Ablesung des Maximalstromes vorgenommen worden, so muss nach einer gewissen Zeit die Flüssigkeit aus dem Überlaufrohre UR wieder in den Schenkel F

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zurückgeführt werden. Um dies zu ermöglichen, wird die Plombe des gusseisernen Gehäuses entfernt, und dann kann das ganze Röhrensystem und die mit ihm festverbundene Skala um die Klemmen A A soweit verdreht werden, bis alle Flüssigkeit aus U R entfernt ist. Zu diesem Zwecke sind die Kontakte

besonders gelenkig ausgebildet. Die Arbeit ist einfach und zuverlässig zu bewerkstelligen. Der Apparat ist in Fig. 287 geöffnet dargestellt.

Kg. 287.

Statt einer Platinoidspirale können nach F. Lux j r. Thermoelemente d e zur Erwärmung der Luftkammer c benutzt werden, wodurch die Anbringung einer gleichstufigen Skala ermöglicht wird (Fig. 288). Eine besondere Ausführungsform dieses Messgerätes besteht darin, dass auch in der Gegenluftkammer f Thermoelemente in entsprechender Anzahl angeordnet und mit den

Elementen in der Kammer c entgegengesetzt geschaltet sind, so dass während der Erwärmung der Kammer c die Kammer f behufs Vermeidung eines Gegendruckes auf die Flüssigkeitssäule gekühlt wird (Fig. 289).

Ein der Allgemeinen Elektricitätsgesellschaft patentierter Höchstverbrauchsmesser¹⁵ ¹⁶) benutzt zur Messung die Ausdehnung eines Hitzdrahtes D durch den Strom (Fig. 290), und zwar wird durch die Längenausdehnung desselben eine Bewegung eines federgespannten und federnden Hebels oder Gelenkes p h hervorgerufen. Diese Bewegung lässt die Drehung einer durch Eigengewichts- oder Federwirkung schwingenden

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Pig. 289.

Pig. 288.

Kurven- oder Staffelscheibe s bis auf den dem Strom entsprechenden Wert zu, während der Hebel beim Zurückgehen infolge Sinkens der Stromstärke durch Federung die Scheibe s festhält.

Nach Art eines Metallthermometers ist ein von F. Lux jr. angegebener Maximalstrommesser gebaut.¹⁵) Der Strom tritt bei a (Fig. 291) ein, geht durch die Metallbänder b und c und tritt bei d wieder aus. Die Metallbänder sind aus verschiedenen Metallen (Messing und Eisen) zusammengesetzt. Wenn nun der Strom, wie dargestellt, die beiden Bänder b und c durch-fliesst oder auch durch einen in gewisser Entfernung von den

15¹⁵

Bändern angeordneten Erhitzungsstreifen gesandt wird, so werden die Bänder erwärmt und dehnen sich aus. Da sich nun Messing um etwa doppelt so viel ausdehnt als Eisen, so muss

sich der Verbindungspunkt e nach der Seite des Eisens, in diesem Falle nach rechts, bewegen. Diese Bewegung wird vermittelst eines Fadens oder feinen Drahtes o auf die Rolle f und dadurch auf den auf der Rollenachse sitzenden Zeiger g übertragen.

Um nun den aus Eisen bestehenden Zeiger g auf der Ausschlagsstelle festzuhalten, jedoch nur so fest, dass er nicht in die Nullstellung zurückfallen, dagegen bei wachsender Stromstärke auf der Skala weiter schreiten kann, ist eine Anzahl kleiner Magnete i auf letzterer angeordnet. Der Zeiger g schleift dann auf dem mit die-

Fig. 290.

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sen Magneten i besetzten Kreisbogen h und wird unter der Wirkung der Magnete auf der jeweiligen Maximalstellung festgehalten.

Die Querschnitte der beiden Bänder b und c sind so

bemessen, dass ihre Widerstände und dadurch ihre Erwärmung einander gleich sind. Um nun das Messgerät gegen äussere Temperatureinflüsse unempfindlich zu machen, ist das Eisenband c mittels eines wärmeisolierenden Teiles k mit einem zweiten Stücke Eisen 1 verbunden. Das Messingband b ist mit einem wärmeisolierenden Teile m auf dem gleichen G-rund-block n wie Band 1 befestigt. Von aussen einwirkende Wärme

bezw. Kälte dehnt, bezw. kürzt die Eisenteile c und 1 um den gleichen Betrag, wie das Messingband b. Der Punkt e kann sich deshalb nur in der Längsrichtung verschieben. Diese kleine Veränderung wird jedoch für ein praktisches Messinstrument zu vernachlässigen sein, kann auch durch Aufhängung der Teile b c k m 1 n in einer Kompensationsvorrichtung gebotenenfalls ganz vermieden werden.¹⁷)

Statt bei dem Konsumenten zwei Apparate, einen Zähler und einen Höchstverbrauchsmesser aufzustellen, können auch

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Fig. 291.

beide zu einem Ganzen vereinigt werden. — Halsey hat in dieser Weise einen Thomsonzähler umkonstruiert.¹⁸) Er verbindet den Motoranker mit der Bremsscheibe nicht fest, sondern federnd, und es wird die letztere erst dann normal mit dem Anker rotieren, wenn ein gewisser Gleichgewichtszustand zwischen Zugkraft des Motors, Federung und Bremskraft erreicht ist. Die Grösse der Federung wird nun mit der Zugkraft wachsen

und ihr grösster Wert wird durch eine Klinke und gezahntes Rad, welche sich auf der Achse der Bremsscheibe resp. Ankerachse befinden, festgestellt. Mit der Ankerachse verbunden ist ein Zeiger, der über der Bremsscheibe, welche mit Skala versehen ist, spielt. Die durch die Grösse der Federung hervorgerufene gegenseitige Verstellung von Zeiger und Scheibe

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ist das Mass des maximalen Konsumverbrauchs und kann direkt abgelesen werden.

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Die durch den Höchstverbrauchsmesser gewonnene Grundlage zur Berechnung des Rabattes kann unter Umständen zu einer Benachteiligung des Stromabnehmers führen, wenn er z. B. zu irgend einer Zeit, sei es auch zur Zeit der höchsten Beanspruchung des Elektricitätswerkes, nur auf kurze Dauer ein Strommaximum entnimmt. Um diesem Ubel-stand abzuhelfen, kann man einen Zähler so einrichten, dass der aussergewöhnliche Verbrauch angezeigt und zugleich in der Weise registriert wird, dass ein besonderes Zählwerk von einer bestimmten höheren

Stromentnahme ab in Thätig-keit tritt

Fig. 292.

einmal vorgekommen ist.

oder dass ein gewöhnliches Zählwerk von einer bestimmten Stromentnahme an besonders beeinflusst wird. Nach diesem System ist es gleichgültig, ob das Strommaximum sich während einer Ablesungsperiode vielmals wiederholt oder ob es bei jeder Wiederholung längere Zeit andauert, oder ob es in dem ganzen Zeitabschnitt nur

Einen solchen Elektricitätszähler für aussergewöhnlichen Verbrauch von W. Mathiesen zeigen die Fig. 292 u. 293 in zwei Ausführungsformen.*) Fig. 292 veranschaulicht einen Motor-

Zähler, bei dem das gewöhnliche Zählwerk a von der vorliegenden Einrichtung derart beeinflusst wird, dass es bei dem Überschreiten einer bestimmten Stromentnahme schneller zählt und die Summierung der gewöhnlichen und besonderen Registrierung auf dasselbe Zählwerk überträgt. Es geschieht dies dadurch, dass der Pendelregler b, der mit einem die magnetische Dämpfung bewirkenden Cylinder c in Verbindung steht, den letzteren je nach der Umdrehungszahl der Axe in der Minute mehr oder weniger aus seinem magnetischen Felde herauszieht und dadurch eine Beschleunigung der Umdrehung des Zählers herbeiführt, die sowohl eine progressive als auch eine proportionale sein kann.

sen

kritische Grenze hinaus so gross geworden ist, dass die Kugeln    /

des Reglers sich heben, dann wird auch der Kegel e ange- ^ g hoben und das Friktionsrad f kommt mit ihm in Berührung

h\

In der zweiten Ausführungsform Fig. 293 ist ausser dem gewöhnlichen Zählwerk noch ein zweites mit d be-zeichnetes angeordnet. Sobald die Um drehungsgeschwindigkeit des Zählers durch ein Anwach-des Verbrauches über die

Fig. 293.

und wird in Umdrehung ver-    _

Durch zwei konische Räder g wird diese Umdrehung

setzt.

brauch ziehen kann.

müssen die Angaben des zweiten Zählwerkes Tarif berechnet werden, als wenn das erste ausgeschaltet wild,

auf ein zweites Zählwerk übertragen. Je mehr der Kegel e gehoben wird, desto schneller dreht sich das Rad f, das mehi nach dem Umfange des Kegels gelangt. Die Registrieiung dieses Zählers ist also eine progressive und das gewöhnlich proportional zählende Werk kann bei der beginnenden flhätigkeit des Reglers ausgeschaltet werden; doch empfiehlt es sich, das gewöhnliche Zählwerk proportional weiter registrieren zu lassen, da man bei zwei getrennten Zählwerken in jedem Falle einen Vergleich zwischen dem gewöhnlichen und dem höheren er-Wenn beide Zählwerke' registrieren, dann

zu

einem billigeren

da es sich in solchem Falle nur um einen Zuschlagtarif für den höheren Verbrauch handelt. — Die Welle des Friktionsrades f wird in einer Gabel h geführt, damit es dem Kegel ungehindert folgen kann.

Wenn das zweite Zählwerk proportional zählt, dann müssen seine Angaben mit dem Faktor des Höchstverbrauches multipliziert und zu den Angaben des ersten Zählwerkes addiert werden. Die progressive Registrierung hätte aber den Vorteil, dass eine Ablesung des Verbrauches jederzeit ohne weiteres von dem Konsumenten vorgenommen werden kann. Die Anzeige der grössten Energieentnahme geschieht in der Weise, dass die durch eine Feder leicht angedrückte Hülse k (Fig. 292) von der Muffe des Pendelreglers mitgenommen wird und dann in ihrer Lage verharrt. Da die Ankerachse in dem Bereich der Hülse zweckmässig mit einer Skala von empirisch gefundenen Werten versehen wird, so kann der Höchstverbrauch direkt abgelesen werden. — Das anzeigen des Höchstverbrauches lässt sich auch durch einen Zeiger bewerkstelligen. In Fig. 293 ist m ein Hebel mit Zahnsegment und n der Zeiger. Die Zurückführung des Zeigers in die Mulllage kann auf mechanischem oder magnetischem Wege geschehen. Das letztere ist namentlich bei solchen Zählern notwendig, die, nach einem Vorschläge von Mathiesen, zur Herahminderung der Widerstände ganz oder teilweise in einem luftleeren oder luftdicht verschlossenen Raume befindlich sind.

Die Skalen der Höchstverbrauchsmesser enthalten in ihrer ursprünglichen Form eigentlich nur Stromwerte in Ampère. Neuerdings aicht man jedoch die Skalen in Kilowatt oder aber direkt nach jener Anzahl Kilowattstunden, die bei der betreffenden Anlage nach dem Grundpreise zu bezahlen wären.¹⁹)

Das zweite der mechanischen Tarifsysteme besteht in der Unterscheidung des Tarifs je nach der Zeit der Stromentnahme. Es geht davon aus, dass bei den Elektricitätswerken zur Zeit des höchsten Lichtbedarfs in den Abendstunden für eine kurze Dauer eine sehr grosse Belastung eintritt, während in der ganzen übrigen Zeit, besonders tagsüber, die Beanspruchung des Werkes nur gering ist. Da nun das Werk für einen Maximalkonsum eingei'ichtet werden muss, dieser sich aber auf wenige Betriebsstunden beschränkt, ist die Anlage meist schlecht ausgenutzt. Um nun den Konsum tagsüber zu heben, die Ausnützung der Anlage also zu erhöhen, verbilligt man den Tarif während der Tagesstunden, während man zur Abendzeit einen entsprechend höheren Tarif ansetzt. Der Strom wird also nach zwei verschiedenen Tarifen abgegeben und dies ergiebt die Notwendigkeit, entweder zwei Zähler aufzustellen, oder einen sogenannten Doppeltarifzähler zu verwenden.

Apparate der genannten Art sind in den letzten Jahren in grosser Zahl konstruiert worden. Sie lassen sich allgemein in zwei grosse Gruppen teilen, solchen die sich automatisch mit Hilfe einer Uhr zu bestimmter Zeit auf den höheren bezw. niederen Tarif umschalten, und solchen, die durch eine besondere Leitung von der Zentrale aus umgeschaltet werden Man kann die Einteilung auch nach der Art der Registrierung treffen, ob die zu verschiedenen Tarifen verbrauchten Kilowatt getrennt registriert werden, also zu bestimmten Zeiten die Kuppelung des Zählers mit zwei verschiedenen Zählwerken geschieht, oder nur ein Zifferblatt zur Anwendung kommt und eine Änderung der Empfindlichkeit eintritt.

Das erstere System mit zwei Zählwerken hat den Vorteil, dass man sofort erkennen kann, wieviel Kilowattstunden der Konsument zu dem einen und wieviel er zu dem anderen Tarif verbraucht hat und man kann das Verhältnis der Tarife jeder Zeit ändern, ohne dass man an den Apparaten etwas ändern muss. Bei Doppeltarifzählern mit nur einem Zifferblatt erkennt man weder, wieviel Kilowattstunden zu dem einen und anderen Tarif verbraucht wurden, noch wieviel Energie überhaupt konsumiert wurde, da der Apparat in den verschiedenen Perioden verschiedene Konstanten hat. Die Ablesung bietet nur eine Grundlage zur Berechnung des Preises für gelieferten Strom.

Der Doppeltarifzähler von H. Aron²⁰) besteht aus einem gewöhnlichen Elektricitätszähler mit doppeltem Zifferblatt und einem Uhrwerk, welches vermittelst eines elektrischen Selbstaufzuges, wie bereits früher beschrieben, angetrieben wird. Die Uhr ist eine Pendeluhr, welche sich sehr genau einregulieren lässt, da die treibende Feder immer ziemlich genau mit derselben Kraft auf das Uhrwerk wirkt. Der Antrieb erfolgt durch die Welle c. Auf dieser sitzt das Stundenrad d,

welche durch Vermittelung der Zwischenräder ee ff mit den Rädern g g' derart in Eingriff steht, dass sich die letzteren nur halb so schnell als das Stundenrad drehen, also in 24 Stunden nur eine Umdrehung machen. Die beiden Räder g g’ sitzen drehbar auf den beiden in der Platine festgeschraubten Stiften h hr und tragen die Butzen k kr, welche mit

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Fig. 294.

den Nuten i f versehen sind, in welche die um rr drehbaren Hebel 1 h eingreifen. Aus den Butzen k U sind ferner Einschnitte m mr, welche in eine schiefe Ebene auslaufen, ausgearbeitet, welch letztere zu geeigneter Zeit auf die Nasen n nr der beiden Stellzeiger o o auffallen. Die Räder g g mit den Butzen k kr und Einschnitten m m' werden durch Federn p p' beständig gegen die Nasen n n; der Stellzeiger o o' gedrückt. Die beiden Räder g g sind in der Längsrichtung verschiebbar

auf den beiden Stiften h hr angeordnet. Dreht sich nun z. B. das Rad g durch Vermittelung des Uhrwerkes auf dem Stift h in Richtung des Pfeiles 2, so wird schliesslich durch den Druck der Feder p der Einschnitt m plötzlich unter die Nase n zu liegen kommen und infolgedessen das Rad g mit dem Butzen k and der Nut i, also im Sinne des Pfeiles 4 verschoben. Dadurch wird der um r drehbare Doppelhebel 1 im Sinne des Pfeiles 3 gedreht (Fig. 295—297), was zur Folge hat, dass auch der dreiarmige Hebel s um seinen Drehpunkt t gedreht und in die Stellung, welche in Fig. 297 angedeutet ist, gebracht wird. Der Arm u des dreiarmigen Hebels s umgreift mit der Gabel Uj u das Ende des um v drehbaren Hebels w, dieser letztere aber ist fest verbunden mit dem Hebel x, welcher an die Verbindungsstange y, die das Uhrwerk mit dem Elektricitätszähler verbindet, angreift und dieselbe hin und herbewegen kann. Im Elektricitätszähler ist die Verbindungsstange y durch die Vermittelung des Zapfens A und der Feder B mit einem um C drehbaren Kippwerk D verbunden (Fig. 294), welches die Räder E F Gr trägt, die durch die Räder HI von dem Gangwerk des Elektricitätszählers angetrieben werden. Je nachdem sich nun die Verbindungsstange y in ihrer äussersten Linksoder Rechtsstellung befindet, werden die Räder F E mit dem Betriebsrade J des Zählwerkes für den einen Tarif oder die Räder F G mit dem Antriebsrade K des Zählwerkes für den anderen Tarif gekuppelt. Um den Zapfen A der Verbindungsstange y greift auch noch die Gabel P des Hebels L, welcher mit Hilfe des Bolzens M mit dem Zeiger N fest verbunden ist. Der Zeiger N, welcher von aussen sichtbar angeordnet ist, dient dazu, anzuzeigen, welches Zählwerk augenblicklich eingeschaltet ist; es ist dem Konsumenten hierdurch ein Mittel an die Hand gegeben, sich stets zu vergewissern, nach welchem Tarif er augenblicklich den Strom zu bezahlen hat.

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Fig/296.

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Fig. 295.

Fig. 297.

Die Arbeitsweise dieses Apparates ist nun die folgende : Wenn z. B. die Elektricität von 7 Uhr morgens bis 7 Uhr abends zu einem billigeren Preise, von 7 Uhr abends bis 7 Uhr früh zu einem teueren Preise abgegeben werden soll, so muss der eine Stellzeiger o auf 7 Uhr früh des Zifferblattes 0 gestellt werden, welches eine 24 - Stundenteilung besitzt, während der andere Stellzeiger of auf 7 Uhr abends des Zifferblattes O' zu stellen ist, welches gleichfalls eine 24-Stundenteilung trägt. Diese beiden Zifferblätter sind halb weiss und halb schwarz ausgeführt, und zwar liegen die Stunden von

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Fig. 298.

6 Uhr abends bis 6 Uhr morgens in einem schwarzen Felde, damit eine Verwechselung der Tages- und Nachtzeit durch den bedienenden Monteur ausgeschlossen ist. (Fig. 298.) Da sich die Bäder i und i' in 24 Stunden nur einmal herum-

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drehen, so kann auch, da die Butzen k und k nur einen Einschnitt m bezw. mf tragen, nur einmal in 24 Stunden ein Auffallen der Einschnitte m und m' auf die Nasen n und A stattfinden. Infolge der Einstellung des Stellzeigers o auf dem Zifferblatt 0 auf früh 7 Uhr muss, sobald die Uhr am Zifferblatt 0 früh 7 Uhr zeigt, das Auffallen des Einschnittes m auf die Nase n erfolgen und die erste Umschaltung bewirken. In eben derselben Weise erfolgt die zweite Umschaltung abends um 7 Uhr, wenn das Auffallen des Einschnittes m auf die

Nase rî geschieht, entsprechend der Einstellung des Zifferblattes 0'. Das Wiederzudrücken der Feder p p^ erfolgt selbstthätig

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¹

s. Aliamet Nouveau compteur électrique horaire multiple, système Cauderay. El. Paris Bd. 16 und Écl. él Bd. 16, S. 332,

²

*) D. R. P. No. 102 495.

³

E R. 1901/02. Heft 12.

⁴

s. E. T. Z. 1883, S. 104.

⁵

D. E. P. No. 80 717.

⁶

Dr. H. Aron, E. T. Z 1898, Heft 33.

⁷

E. P. 6033 (1898).

⁸

E. P. 22027 (1899) u. Armagnat, Compteurs Écl. él. 1901 und Z. f. B. 1901.

⁹

Aron, Elektricitätszähler für Accumulatorenbetrieb. E. T. Z. 1898,

¹⁰

s. H. Aron, E. T. Z. 1898, Heft S3.

¹¹

U. S. P. 664 948.

¹²

O’Keenan Influence des vibrations extérieures sur les compteurs El. Thomson Ind. él. 1898 und Z. f. B. 1898.

¹³

D. E. P. No. 103 47G und 105941 und E. R. 1899/1900 Heft 1.

¹⁴

s. Kallmann E. T. Z. 1901 S. G76.

¹⁵

S. E. T. Z. 1898 S. 580.

¹⁶

S. Z. f. B. 1902 Heft 5; D. R. P. 126 309.

¹⁷

S. ferner die Höchstverbrauchsmesser von Young U. S. P. 623861; Swoboda U. S. P. 624 993 u. a. m.

¹⁸

El. World Bd. 33 S. 628.

¹⁹

s. E. Hohmann, E. T. Z. 1901 Heft 3.

²⁰

E. T. Z. 1901 Heft 18.

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durch das Uhrwerk, indem die schiefen Ebenen m und m den Nasen n und nr der Stellzeiger vorbeigleiten und so die Vorrichtung wieder gebrauchsfähig machen. Die Übertragung

der durch die Nasen n und n' und die Einschnitte m und m verursachten Längsverschiehungen auf das Kippwerk D und die hierdurch bedingte Einstellung auf Tarif I oder II ist oben schon ausführlich besprochen. Das am Zifferblatt des Uhrwerkes noch sichtbare Zifferblatt ß giebt an, oh das grosse Zifferblatt

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Fig. 300.

Q, die Tages- oder Nachtstunden anzeigt. Das Zifferblatt S markiert endlich die Sekunden.

Fig. 299 zeigt einen solchen Zähler für 300 Amp. 220 Volt Zweileiter-Gleichstrom in Ansicht, wie derselbe von der Arongesellschaft hergestellt wird.

Der Doppeltarifzähler derE. A. G. vorm. Schuckert & Co. (Fig. 300) ist aus dem bereits vorher beschriebenen Motorzähler der Firma hervorgegangen. Er verzeichnet die zu höherem und niederen Tarif verbrauchten Kilowattstunden ebenso wie der Aronzähler getrennt auf zwei Zifferblättern. Die Kuppelung der Zählwerke mit der Motorachse geschieht nicht unmittelbar durch die Uhr, sondern durch ein unter denselben angebrachtes Relais, dessen rechte oder linke Spule je nach dem Tarif durch die oberhalb des Motors befindliche Uhr erregt

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Fig. 301.

wird, und zwar wird, sobald der Zeiger Z den oberen mit A. h. T. bezeichneten Stellzeiger erreicht, die rechte, sobald er den mit E bezeichneten erreicht, die linke Relaisspule eingeschaltet. Durch Verstellen der Stellzeiger kann man Anfang und Ende des hohen Tarifs auf beliebige Zeit verlegen.

Die Union E. G. hat einen Zähler für Doppeltarif angegeben, der schematisch in Fig. 301 dargestellt ist. Von den beiden getrennten Zählwerken a b registriert das eine a die gesamte verbrauchte Energie, während das andere b durch zeitweilige, elektrische Kuppelung mit dem ersteren nur den-

j eiligen Energiebetrag registriert, der dem besonderen Tarife unterliegt.

Soll der Energieverbrauch nach beiden Tarifen auf einem Zifferblatt verzeichnet werden, so wird meist für den höheren

resp. niederen Tarif die Empfindlichkeit verändert. Dies kann in einfacher "Weise durch zeitweises Vorschalten von Widerstand für die Nebenschlussspule geschehen. Für Motorzähler ergiebt sich noch eine zweite Möglichkeit, indem man die Bremsung

ändert. *) diesem Zwecke werden die Zähler ausser mit einem Stahlbremsmagneten noch mit einem Elektromagneten versehen, welcher im allgemeinen nicht erregt ist, zu den Zeiten billigeren Konsums aber erregt wird und durchBrem-sung die Umdrehung der Weile verzögert. (Fig. 302).

Man kann

selbstverständlich statt der Änderung der Empfindlichkeit ein mechanisches Umschaltwerk einführen, welches die Ein- bezw. Ausschaltung eines die Umdrehungszahl des Zählwerkes verändernden Zwischengetriebes bewirkt.**)

Soll die Einstellung auf den einen oder anderen Tarif nicht durch eine Uhr sondern von der Zentrale aus geschehen, so wird neben der eigentlichen Stromquelle, welche den Nutzstrom liefert, noch eine zweite angeordnet, welche durch

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*) s. Union E. G., D. R. P. No. 99 840.

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107 845 (1900).

Spannungsdrähte mit sämtlichen Nebenschlussspulen der Zähler verbunden ist (z. B. in Ipswich England). Soll nun für den Tagesbedarf der Preis der Elektricität vermindert werden, so schickt man mit Hilfe der zweiten Stromquelle durch den Zähler eine geringere Spannung, welche den Gang des Zählers verzögert, also denselben langsamer registrieren lässt und so den Preis der verbrauchten Elektricität vermindert. Bestimmte Verfahren und Einrichtungen solcher Art sind von Dr. Basch und Dr. H. Lux angegeben worden.¹)

Stelle der Hilfs-

Eine von Dr. H. Aron iń Fig. 303 schematisch dargestellte Anordnung benutzt ebenfalls eine Hilfsstromquelle zur Speisung der Spannungsspulen. Um jedoch den Konsumenten vor einer Benachteiligung durch eine zu hohe Spannung in der Hilfsleitung zu bewahren ist eine Einrichtung vorgesehen, welche bei Überschreitung der normalen Spannung den Strom im Nebenschluss unterbricht, so dass der Zähler überhaupt nicht zählt. Ausserdem kann diese Einrichtung noch dahin ergänzt werden, dass bei der Überschreitung einer gewissen Spannung in der Hilfsleitung die Nutzspannung an Spannung eingeschaltet wird, so dass selbstthätig als Maximum die Nutzspannung im Zähler zur Wirkung kommt,- weiche also den höchsten Preis für die gelieferte Elektricität bestimmt. Es kann somit durch die Hilfsspannung nur Ermässigung im Preise eintreten, so dass der Zähler für das Maximum geaicht werden kann.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist aus der Figur leicht erkenntlich. Bei normalem Betrieb des Zählers geht der vom Pendel p kommende Strom durch die Leitung 4 über Hebel H Kontakt k, Leitung 3 nach der Hilfsstromquelle m zurück. Wird dagegen die Spannung der letzteren zu hoch, so zieht der Elektromagnet E seinen Anker l¹ an, dreht den Hebel H und der der Kontakt k¹ wird geschlossen, was zur Folge hat, dass jetzt der Strom von Klemme K über Leitung 1 Pendel p, Leitung 4, Hebel H, Kontakt k¹ , Leitung 5 nach Klemme K¹ des Zählers geht, also die Spannung der Hilfsstromquelle m aus- und die Normalspannung der Stromquelle M einschaltet.

Statt der Änderung des Nebenschlussstromes wird bei einem von der Union E. G. angegebenem Doppeltarifzähler

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von der Zentrale aus die Übersetzung zwischen Ankerwelle des Zählermotors und der Antriebswelle des Zählwerkes verändert. Diese veränderliche Übersetzung besteht aus zwei Paar auf je einer Achse verschiebbar angeordneter Reibungskegelräder,

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Fig. 303.

zwischen denen eine Reibscheibe die Bewegungsübertragung vermittelt.*)

Vergleicht man die beiden Differentialtarifsysteme an Hand der Tageskonsumkurve einer Anlage (Fig. 304 für einen

Wintertag, Fig. 305 für einen Sommertag), dass das System nach Höchstverbrauchsmessern nur die Höhepunkte der Konsumkurve ohne Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs, also die Ordinaten ohne Rücksicht auf die Abeissen, in Rechnung zieht. Beim Doppeltarifsystem wird durch die Uhr d. h. durch die Abscissen der Rabatt diktiert, also es werden alle diejenigen wichtigen Momente vernachlässigt, die dem System nach Maximalstr₀manzeigern

Soll also ein Tarif geschaffen werden, welcher alle Momente berücksichtigt, so kann dies nur an Hand einer vollständigen Interpretation des Belastungsdiagramms geschehen.

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Einer "Würdigung der thatsächlichen

kommt man schon bei Benutzung eines Apparates, wie der vorher beschriebene Ma-thiesen’sche näher, der also den V erb rauch in zwei Staffeln registriert.

den Gesamtverbrauch in eine grössere Anzahl Staffeln, entsprechend bestimmten Bruchteilen der Gesamtstromstärke der Anlage zerlegen (in Fig. 304 uud 305 sind vier Staffeln angenommen) und den Verbrauch jeder Staffel gesondert an einem Zählwerk registrieren, so könnte ein solcher Apparat die kostspieligen Registrierinstrumente, welche den Verlauf der Konsumkurve direkt aufzeichnen würden, in gewisser Beziehung ersetzen und tiefere Einblicke in die Art des Betriebes gestatten.

Die Grundzüge dieses Systems wurden zuerst von D r. Kallmann auf der VIII. Jahresversammlung des Verbands deutscher Elektrotechniker 1900 dargelegt. Der von ihm in Vorschlag gebrachte Apparat besteht aus einem rohen Amperemeter, gegen dessen Zeiger ein mit vier Skalen versehenes Zähl-

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*) Weiteres hierüber s. Kallmann E. T. Z. 1901 Heft 84.

werk stösst. Durch jeden Stoss wird ein Rad an jenem Zählwerk in eine teilweise Drehung versetzt, in dessen Bereich sich der Zeiger befindet. Nach Ablauf eines Monats zeigt der Apparat also an, dass der Konsument z. B. während 1000 Stunden seine Anlage mit 0—30 °/₀ während 600 Stunden mit 30 bis 50°/₀, während 400 Stunden mit 50—70 °/₀ und während 200 Stunden mit 70—100 °/₀ ihres Maximums benutzt hat.²) Die Rabattberechnung erfolgt nun in der Weise, dass für jede der Konsumstufen den Konsumenten ein separater Rabatt eingeräumt wird.

Als Amperemeter für die Ausführung des Verfahrens eignet sich auch ein elektromagnetisches Relais³) oder elektro-thermischer Strommesser. In Fig. 306 ist ein Staffelzählwerk mit vier Scheiben, von denen jede eine Teilung bis 1000 Stunden besitzt, schematisch dargestellt. Die einzelnen Scheiben stehen

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Kg. 306.

zweckmässig in keiner Verbindung, so dass jede für sich zählt. Es kann aber auch eine Verbindung derartig geschaffen werden, dass je nach der Grösse des Verbrauchs eine oder mehrere Scheiben geschaltet werden. Dann ist rechnerisch zu ermitteln, wie sich der Verbrauch auf die einzelnen Staffeln verteilt.

Für kleine Installationen ohne eigentlichen Elektricitäts-zähler, wirkt das Staffelzählwerk gleichsam als Stufenzeitzähler, indem es angiebt, wieviel an Strom in jeder der Staffeln verbraucht worden ist und hier genügt eine totale Summierung ohne nachträgliche Feststellung der Anzeige für die einzelnen Staffeln.

Gegen alle diese Differentialtarifsysteme sind von vielen Seiten nicht unberechtigte Einwände gemacht worden. Hierauf an dieser Stelle einzugehen, würde zu weit führen und muss daher auf die bereits zitierte Litteratur hingewiesen werden.

Für Installationen, deren Besitzer sich für einen bestimmten Tarif verpflichten, stets nicht mehr als eine bestimmte Anzahl Lampen gleichzeitig zu brennen, werden Kontrollautomaten von

der Firma Dr. Paul Meyer A. Gr. fabriziert, die im wesentlichen aus einem selbstthätigen Ausschalter bestehen, welcher bei Überschreitung einer gewissen Stromstärke so lange die Leitung abwechselnd unterbricht und schliesst, bis die zulässige Stromstärke wieder hergestellt ist.*)

Diese Apparate wurden von H. Tudor und "W. Schwarzhaupt angegeben, und bestehen aus einem Elektromagneten C mit der Spule D (Fig. 307). Der um die Achse I drehbare Anker dieses Elektromag; neten ist fest mit einer wagerecht angeordneten Glasröhre E verbunden, welche zwei napfartige Ausbuchtungen mit zwei eingeschmol-Platindrähten besitzt. Die

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zenen Stromleitung zwischen beiden Näpfen vermittelt der Quecksilberfaden F. Die Glasröhre ist mit einem eigentümlichen Gasgemenge gefüllt, welches den Öffnungsfunken bei der Ausschaltung auch der höchsten hier in Frage kommenden Energiemenge von ca. 15 Ampère bei 220 Volt so stark verkleinert, dass eine Gefahr für den Bestand der Röhre selbst bei andauern-

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Fig. 308.

dem Schalten nicht besteht. Die Enden der Spule D führen zu dem Quecksilberfaden F bezw. den Anschlussklemmen G und H, an welchen der Apparat in die zu kontrollierende Leitung der Konsumstelle eingefügt wird.

*) E. T. Z.1902 Heft 8.

Bei normaler der Vereinbarung entsprechender Stromentnahme ist im Betriebe an dem Apparat nichts zu bemerken. Wird jedoch mehr Strom als vereinbart entnommen, zieht der Elektromagnet den Anker und damit die Glasröhre an. Dadurch fliesst das Quecksilber nach dem Drehpunkt I zu und reisst an irgend einer Stelle zwischen den Näpfen ab. diesem Augenblicke ist aber auch der ganze Stromkreis unterbrochen, der Elektromagnet wird stromlos, der Anker fällt herab und der Quecksilberfaden fliesst wieder nach dem Drehpunkte abgekehrten Ende der Bohre. Es wird jetzt wieder Stromschluss hergestellt, das Spiel beginnt von neuem und hält so lange an, als die Überschreitung der normalen Stromstärke dauert. Erlöschen und Wiederaufleuchten der Lampen zwingt daher den Abnehmer, die erhöhte Stromstärke wifeder auf das vereinbarte Mass zu vermindern.

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In Fig. 308 ist der Kontrollautomat in Ansicht dar

gestellt.

4. Automatische Elektricitäts-Verkäufer.

Der Erfolg der unter dem Namen Gasautomaten in den Handel gebrachten Gasmesser mit Vorausbezahlung hat dazu geführt, auch für Elektricität demselben Zwecke entsprechende Apparate zu konstruieren.

Der Automat von K. H ah n der Firma Lingen&Ba umgart in Königsberg (Fig. 309 u. 310) besteht aus einem sich in Führungen M₂ und M₂ bewegenden Fahrstuhl I, zu welchem ein Einwurfskanal 0 von aussen führt. Der Fahrstuhl ist mit einer Kippvorrichtung versehen und hängt an einem Seidenfaden, der über eine mit Windflügeln L versehene Hemmvoirichtung geführt und am anderen Ende mit einem Gegengewicht C versehen ist. Die Achse der Kippvorrichtung dient gleichzeitig als Achse einer Führungsrolle I₂, welche beim Sinken des durch die Münze beschwerten Fahrstuhles die Führung verliert, wodurch die Kippvorrichtung umkippt und so das Geldstück in den Behälter B fallen lässt. Hierauf klappt die Kippvorrichtung wieder hoch, der Fahrstuhl wird nunmehr durch das Gegengewicht wieder hochgezogen und hebt vermittelst des Stiftes H den Hebel F, wodurch der Strom in den Quecksilbernäpfen D₂ D₂ unterbrochen wird. Gelangt wieder ein Geldstück in den Fahrstuhl, so senkt sich dieser, der Mitnehmerstift tritt ausser Thätigkeit und der Hebel F taucht mit

seinen Enden in die Quecksilbernäpfe, wodurch der Strom wieder geschlossen wird.

An Stelle der Ausführung des Selbstverkäufers mit Wind-fang lässt sich auch eine Flüssigkeitshemmung in bekannter Weise anwenden.

Dieser Apparat, ebenso wie eine grosse Anzahl anderer Konstruktionen *), lässt also die Lampen eine bestimmte Zeit ohne Berücksichtigung der Zahl angeschlossene Watt brennen, vertritt also die Rolle eines Elektricitätszeitzählers und ist daher nur in kleinen Anlagen mit stets gleich bleibender Zahl brennender Lampen wie für nächtliche Treppenbeleuchtung anwendbar.

Soll der Automat die elektrische Energie entsprechend dem Verbrauch abgeben, muss der Mechanismus von einem Wattoder Amperestundenzähler beeinflusst werden.

In einfacherWeise ist diese Aufgabe von F. M. Long und E. Schattner unter Benutzung eines elektrochemischen Zählers gelöst worden**). Fig. 311 zeigt eine Ausführungsform des Long-Schattner Automaten. Der •Schalthebel b ist auf einer Platte a isoliert angeordnet und wird durch eine auf dem Träger c gelagerte Schneide derart getragen, dass er sich nicht im Gleichgewicht befindet. Der Ausschlag des Hebels wird durch eine über dem Schwingungspunkt

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Fig. 309.

O. Burger D. R. P. No. 92 905; de Moyna D. R. P. No. 98125; C. Gladenbeck D. R. P. No. 113928; Dr. Klingenberg D. R P. No. 115357; Gillespie E. P. 18103 u. Écl. él. Bd. 16 S. 139.

**) s. D. R. P. No. 103 790. Écl. êl. Bd. 21 S. 413 Armagnat Compteurs,

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an dem Hebe] befestigte mit Gewicht versehene Stange d verstärkt. An dem einen Ende trägt der Hebel b eine Schraube e, welche mit einer Mutter oder einem Gewicht f versehen ist, durch welches die Hebelwage eingestellt werden kann. Demselben Zwecke dient eine zweckmässig auf einer Schneide aufgehängte Stange g mit Gewicht h. Ein an der Platte a befestigter Anschlag i dient zur Begrenzung des Niederganges des Hebels b. Auf der anderen Seite des Trägers c ist an dem Hebel b ein Behälter j für die Münzen vorgesehen, welcher zweckmässig an einer Schneide aufgehängt ist. Der Hebel b trägt ferner an dem den Münzbehälter j tragenden Arm eine Stange k mit Gewicht 1, das einer bestimmten Anzahl von Münzen entspricht.

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Fig. 311.

An dem äussersten Ende des Wagebalkens b ist die positive Elektrode m des Voltameters n aufgehängt. Die negative Elektrode o des Voltameters ist fest angebracht; nach der Darstellung ist sie an der Platte a bei p befestigt. Der Hebel b ist mit einer Stromschluss Vorrichtung geeigneter Form versehen. Die inFig. 311 gezeichnete Vorrichtung besteht aus einem U-förmigen oder gegabelten Stromschlussstück q, das von dem Hebel in geeigneter Weise isoliert ist. Die Enden des Stromschlussstückes tauchen in Quecksilbernäpfe r s, von denen ersterer die Klemme der Hauptleitung t aufnimmt und letzterer den Leitungen u und u¹ als Anschluss dient. Die Leitung u führt nach der Hauptklemme w und ist mit einem Widerstand v versehen, die Leitung u¹ führt nach dem mit der festen Elektrode o des Voltameters verbundenen Stromschlussstück p.

Die Elektrode m ist durch den Hebel b und Träger c mit dem Draht u² verbunden der mit einem Widerstand v¹ versehen und an die Hauptklemme w angeschlossen ist.

Die Arbeitsweise ist nun die folgende: Vor der Benutzung des Apparates ist der Hebel oder Wagebalken b derart umgelegt, dass das Stromschlussstück q aus den Quecksilbernäpfen rs ausgehoben, also der Stromkreis unterbrochen ist. Werden nun eine oder mehrere Münzen in den Behälter j eingebracht, so neigt sich der Hebel an dieser Seite über, und es taucht das Stromschlussstück q, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, in die Quecksilbernäpfe ein. Ein Teil des an der Klemme w eintretenden Stromes fliesst durch den Widerstand v¹, den Draht u², Träger c, Hebel h und die positive Elektrode m zu der negativen Elektrode o und nimmt weiter seinen Weg durch die Klemme p, den Draht u¹, Quecksilbernapf s, Stromschlussstück q, Napf r zur Klemme t.

Der Hauptstromkreis wird durch den Widerstand v und den Draht u gebildet.

Beim Stromdurchgang wird auf der Elektrode o das Anion niedergeschlagen, während die Elektrode m leichter wird. Durch die Gewichtsänderung der Elektroden wird die Wirkung der in den Behälter j eingeworfenen Münze auf den Hebel b allmählich aufgehoben, bis derselbe schliesslich durch das Gegengewicht h in die Anfangsstellung zurückgeführt und dadurch das Stromschlussstück q aus dem Quecksilber entfernt, also der Stromkreis unterbrochen wird und so lange unterbrochen bleibt, bis eine andere Münze in den Behälter eingeführt wird.

Die Stange k kann Scheiben oder Gewichte aufnehmen, welche einer gewissen Anzahl von Münzen entsprechen; durch den den Apparat nachsehenden Beamten können eine oder mehrere solcher Scheibengewichte aufgelegt werden, um die aus dem Behälter entnommenen Münzen auszugleichen.

An Stelle des dargestellten Gewichtvoltameters, kann auch ein Gasvoltameter angewendet werden, bei dem eine umgekehrte Glocke oder dergleichen an dem Schalthebel vorgesehen werden kann, um das beim Stromdurchgang entwickelte Gas zu sammeln und den Hebel anzuheben.

C. 0. Bastian benutzt für seinen Selbstverkäufer zur Messung nicht die entwickelte Gasmenge eines Gasvoltameters, sondern ebenso wie bei dem früher beschriebenen Bastianzähler

die durch die Grasentwickelung hervorgerufene Niveaudifferenz*). Der Apparat ist in Fig. 312 dargestellt. Durch den Einwurf eines Geldstückes wird die Schnur oder Kette Q um ein gewisses Stück abgewickelt und es entfernt sich die Scheibe S von dem von dem Schwimmer getragenen Haken T der Stange T¹. Gleichzeitig bewirkt die Münze, das sich der Hebel A senkt

und den Hauptstrom schliesst, welcher von dem -j- Pol der Stromquelle in der Pfeilrichtung zur Feder N über den Hebel A durch den Stift B, das Quecksilbergefäss D und das Voltameter (g¹, h¹, h, g) zum — Pol fliesst. Der Hauptleitung kann jetzt so lange Strom entnommen werden, bis der Schwimmer T² so weit gefallen ist, dass der Haken T das Gewicht S berührt. Sobald dies geschieht, wird die punktierte Nebenschlussleitung vom Strom durchflossen und der erregte Elektromagnet 0 bewirkt ein Anziehen des Ankers M¹

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wodurch auch der Haken M unter Überwindung der Feder N verstellt wird und das freie Ende des Ankers A freigiebt. Die Feder E zieht nun den Stromschlusshebel in die Höhe und Hauptstrom und Nebenschlussleitung wird unterbrochen. Jetzt kann Strom erst dann wieder entnommen werden, wenn durch Einwurf einer neuen Münze Hebel A niedergezogen und ein neues Stück der Schnur Q abgewickelt wird.

Bei Benutzung mechanischer Zähler für Selbstverkäufer wird der Mechanismus etwas komplizierter. Die Compagnie anonyme continentale pour la fabrication des

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Kg. 312.

*) D. R. P. No. 106126.

compteurs in Paris stellt einen Apparat her, welcher in Fig. 313 schematisch dargestellt ist. Die Anordnung ist hierbei in der Weise getroffen, dass zunächst nach Münzeneinwurf ein Federwerk gespannt und gleichzeitig der Strom geschlossen wird. Der Elektricitätszähler regelt dann vermittelst eines nur schwachen Kraftaufwand erfordernden Hemmwerkes die Schnelligkeit, mit welcher die Feder sich wiederum entspannt und bestimmt infolge dessen die Zeit, nach deren Ablauf der Strom wiederum unterbrochen wird. Das Einwerfen eines Geldstückes in den Schlitz C gestattet, das Schaltrad B, welches lose auf der Achse eines Diffential-getriebes sitzt, um eine Teilung weiter zu drehen, indem man eine Kurbel dreht, deren Welle eine Blende I trägt, um den Schlitz C zu verdecken.

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Das Schaltrad B, welches das Aufziehwerk der treibenden Feder antreibt, wird durch eine Klinke K festgehalten, die um die Welle L drehbar ist. Auf dieser Welle ist auch ein Hebel N befestigt.

mg. 313.

Derjenige,welcher den Apparat in Thätigkeit setzen will, wirft das Geldstück in den Schlitz C und dreht einen Handgriff in Richtung des eingezeichneten Pfeiles, worauf die Blende I den Schlitz C verdeckt, um während der Thätigkeit des Apparates das Einwerfen eines zweiten Geldstückes zu verhindern. Sodann trifft der Band der Blende gegen den Hebel N, welcher die Klinke K hebt und dadurch das Schaltrad B freigiebt. Das Geldstück trifft alsdann gegen einen der Zähne des Schaltrades und dreht dasselbe um eine Teilung weiter. Darauf fällt das Geldstück in die Schublade T, und man kann den Handgriff in seine Anfangsstellung zurückführen.

Das Hemmwerk, mit welchem der Zähler versehen ist, besteht aus einem Anker c, auf welchem ein Stift d ein wirkt, der auf einer von dem Uhrwerk angetriebenen Scheibe e befestigt ist. Der um f drehbare Anker c ist durch einen Hebel g mit einem Stift h verbunden, der auf der von dem Elektrici-tätszähler in Umdrehung versetzten Scheibe i angebracht ist. Bei jeder Umdrehung dieser Scheibe wird dem Anker c eine doppelte schwingende Bewegung erteilt, so dass der Stift d

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unter dem Einflüsse des Uhrwerkes freigegeben wird. Scheibe e macht infolge dessen ebenfalls eine Umdrehung, die treibende Feder wird entsprechend entspannt und unterbricht wieder den Strom.

In ähnlicher "Weise ist der Elektricitätszählerautomat der Danubia A. Gr. eingerichtet, bei dem jedoch Automat und Zähler getrennt installiert werden können, da die Entspannung

der Feder und Stromunterbrechung durch das Uhrwerk des Zählers vermittelst eines elektrischen Relais erfolgt. Den Automaten und seine Schaltung zeigt Fig. 314. Nach Einwurf eines Geldstückes bei D dreht man den Schlüssel M in der Richtung von links nach rechts und wieder zurück. Infolgedessen wird ein Stromschluss im Unterbrecher herbeigeführt und nach Verbrauch einer dem eingeworfenen Geldstück entsprechenden Elektricitätsmenge wird der Unterbrecher durch den Zähler in Thätigkeit gesetzt, somit der Strom unterbrochen.

Da jedem Einwurf eine ganz bestimmte Elektricitätsmenge entspricht, ist klar, dass man durch Einwurf mehrerer Geldstücke (einzeln, nach vorbeschriebener Art) die gewünschten Elektrici-tätsmengen entsprechend vergrössert. Es wird aber unter Hinweis auf die kleinen hinter dem Griff sichtbar werdende Zahl von 0—10 darauf aufmerksam gemacht, dass nur höchstens 10 Geldstücke nacheinander eingeworfen werden können, bezw. nur so viele, als die Differenz der sichtbaren Zahl bis 10 beträgt, indem diese Zahlen die noch zur Verfügung stehende Elektricitätsmenge angeben. Das oberhalb des Griffes sich befindliche Zählwerk summiert automatisch fortlaufend die Zahl aller eingeworfenen Geldstücke und dient zur Kontrolle des Geldbehälters und zum Vergleich des Zählers.

P. Cox⁴) und E. Allo⁵)

Für Thomsonzähler werden von der British Thomson-Houston Co.⁶) Einrichtungen für Vorausbezahlungen des Stromes angewendet, welche von herrühren. Bei diesen Apparaten wird durch das eingeworfene Geldstück ein Nebenschlussstrom geschlossen, welcher das Geldstück durchfliesst und ein Relais in Thätigkeit setzt, das wiederum den Zähler beeinflusst.

Von der grossen Zahl Zählerautomaten sei hier nur noch ein auf der Wärmewirkung des Stromes beruhender Apparat erwähnt. Er ist in Fig. 315 dargestellt. Das Geldstück wird durch den Schlitz 27 eingeworfen und gleitet zwischen den Backen 28 hindurch auf die Gleitbahn 30. Es bleibt zunächst vor den Bürsten 35 und 36 liegen, wo man es von aussen durch ein Fensterchen sehen kann, und schliesst dabei den Hauptstrom. Die Messvorrichtung besteht aus den beiden

durch die Röhre 23 verbundenen Hohlkugeln 3. Diese enthalten die Hitzdrähte und sind mit Alkohol gefüllt. Die Röhre sitzt an dem Hebel 44, der sich um den Punkt 23 dreht und ist so aufgehängt, dass immer die gefülltere Kugel auf einem der beiden Kontakte 26 aufliegt. Wenn der Hauptstrom geschlossen ist, destilliert aus ihr Alkohol in die andere über, kondensiert sich dort, und sobald diese das Übergewicht erlangt, schlägt ^ das Hebelsystem nach der 7 anderen Seite um und * schliesst momentan den Stromkreis des Elektromagneten 41, der nun die Klinke 38 anhebt. Dadurch wird die bewegliche Gleitbahn zurückgestossen, dem Geldstück sein Stützpunkt geraubt und die Stromlieferung unterbrochen. *)

Soames et Crawley**) benutzen statt des Alkohols Quecksilber, welches von einer Kugel zur anderen destilliert wird.

An allen Automaten sind natürlich auch alle die Vorrichtungen anzubringen, welche das Einwerfen falscher Geldstücke verhüten sollen. Die Konstruktion muss ferner so angeordnet sein, dass die Möglichkeit mit einem an einen Faden angebundenen Geldstück Stromschluss herbeizuführen und dieses wieder zurückzuziehen ausgeschlossen ist.

Elektricitätszählerautomaten eignen sich ganz besonders für kleine Installationen, die nach Art der Gasautomaten, gratis eingerichtet werden und sich durch den höheren Strompreis in kürzester Zeit amortisieren.

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Fig. 315.

*) s. Z. f. B. 1902 Heft 10.

**) s. Écl. él. Bd. 21 S. 298 (Armagnat, Compteurs). F. P. 30020.

E. Allgemeine Konstruktionsdetails. Messtransformatoren.

Zweckmässigkeit der Wahl bestimmter Stromstufen. Die ausserordentlichen Schwierigkeiten bei der Aich-ung der Zähler in Prüfämtern, die durch die grosse Zahl verschiedener Typen bedingt sind, werden noch dadurch erhöht, dass die Zahl der Stromstufen, für welche die Zähler deklariert werden, eine sehr grosse ist. Bereits der Elektrotechniker-Kongress in Wien 1899 hat es für wünschenswert erachtet⁷), dass die Zahl der Stromstufen der Elektricitätszähler verringert werde. Es wurden damals von Dr. J. Sah ulk a Strom stufen vorgeschlagen, welche analog den .Bestimmungen für die im Verkehr zulässigen Gewichte dekadische Vielfache oder Bruchteile von 1, 2, 5 Ampère sein sollten. V. Bläthy schlug als

Stromstufen 1, 3, 5, 10, 30, 50, 75, 100 Ampere

vor.

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In Deutschland werden die Stromstufen bei fast allen Fabriken verschieden gewählt. Häufig begegnet man in den niederen Werten bis ca. 15 Ampère Stromstufen von 2¹/₂ Ampère, für die höheren Werte werden vielfache von 5 Ampere bis ca. 40 Ampère als Strom stufen deklariert. Andere Fabriken haben eine Skala 6, 15, 30, 50, 75, 100 u. s. f. Ampère eingeführt. Die Zulässigkeit solcher Sprünge hängt jedoch von der Konstruktion und dem Prinzipe des Zählers ab. Besitzt der Zähler bei jeder Belastung ungefähr gleiche Genauigkeit, so sind grosse Sprünge in den Stromstufen zulässig; ist jedoch die Genauigkeit, wenn auch nur in geringem Masse, von der Belastung abhängig, müssen die Stromstufen enger gewählt werden.

Immerhin wäre im Interesse der Einfachheit der Aichungen im Grossen in Prüfämtern eine allgemeine Festsetzung bestimmter Stromstufen wünschenswert.

Konstruktionen für geringe und sehr hohe Ströme und Spannungen. Zähler für kleine Stromstärken werden, wo es die Konstruktion erlaubt, einpolig ausgeführt; dies gilt insbesondere für Motor- und oszillierende Zähler. In Fig. 316

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ist ein solcher einpoliger Zähler der Luxsohen Industriewerke abgebildet. Fig. 317 zeigt einen einpoligen oszillierenden Gleichstromzähler der Allgemeinen Elektricitätsge-sellschaft. Man erzielt hierdurch einen gedrängteren Bau, der Apparat wird billiger, was für Installationen mit nur kleiner Kapacität wegen der Zählermiete bedeutend ins Gewicht fällt.

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Fig. 316.

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Übersteigt hingegen die Stromstärke eine gewisse Grenze, so wendet man vorteilhaft Nebenschlüsse an, so dass nur ein be-p|| kannter Teil des Hauptstromes Y* das Instrument durchfliesst. We-L gen des Einflusses, welchen die \ von so starken Strömen durchflossenen Leitungen auf den Zähler ausüben können, werden oft, wie bereits früher schon erwähnt, die Zähler astatisch konstruiert. Ein solcher Zähler ist in

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Fig. 102 u. 103 ab-gebildet.

Bei Wechselstrom

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verwendet man zweckmässig statt derNeben-schlusswiderstände sogenannte Stromtrans-formatoren, die den zu messenden Strom nach einem bekannten Verhältnis in einen schwächeren umwandeln.

Fig. 317.

Um aber überhaupt Transform atoren anwenden zu können, muss man sicher sein, dass sie die Messgeräte nicht etwa verschlechtern. Diese Bedingung wird bei

Stromtransfbrinatoren meist nicht erfüllt.

Mail bekommt für

Induktionszähler eine grössere Abhängigkeit von der Periodenzahl und gerade bei hohen Stromstärken eine empfindliche Beeinflussung durch die in der Nähe vorbeifliessenden Starkströme.

Bei dynamometrischen Zählern beeinflusst die Periodenzahl allerdings die Angaben nicht, jedoch bleibt ohne besondere Hilfsmittel die Phasenverschiebung zwischen primärem Strom und Spannung und Messstrom und Spannung nicht dieselbe, wodurch die Zähler-

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Pig. 318.

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angaben falsch werden. Dies geht aus dem Diagramm Fig. 318 hervor. Der Primärstrom Ij zerfällt in zwei Komponenten, den zur Erzeugung des Transformatorfeldes Mi dienenden Magnetisierungsstrom Im und den durch die Stromspule des Zählers flies-senden Sekundärstrom I₂. Da die Stromspule J etwas Selbstinduktion 1 besitzt, ist der Strom I2 gegen die E. M. K. E2 des Transformators um den Winkel cp verschoben. Primär- und Sekundärstrom haben also eine Phasenverschiebung a, ohne deren Berücksichtigung die Energien falsch gemessen werden würden.

Siemens & Halske A. - Gl. haben Einrichtungen angegeben, welche gestatten, bei Stromtransformatoren den Sekundärstrom I₂ um genau 180° zu verschieben⁸). Eine

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dieser Schaltungen ist in Fig. 319 dargestellt. Man schaltet zu dem als Zähler gedachten Instrument A einen induktionsfreien Widerstand r, so ergiebt sich bei passender Wahl des Widerstandes das Diagramm Fig. 320. Der Sekundärstrom I2 setzt sich jetzt aus zwei Komponenten zusammen, nämlich aus

dem Strom Ir im Widerstande r und dem Strom

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A, der jetzt 180°

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genau gegen den Primärstrom

Ia verschoben ist. Mit Hilfe dieser Anordnung ] werden die Angaben des Zählers un-abhängigvon der Phasenverschiebung im Stromtransformator. Im allgemeinen ist die durch die Selbstinduktion der Spulen des Zählers hervorgerufene Phasenverschiebung cp genügend gross, anderenfalls kann sie durch Vorschaltung einer geeigneten Induktionsspule auf das gewünschte Mass gebracht werden.

Statt den induktionsfreien Widerstand zum Zähler A parallel zu schalten, kann man auch eine zweite Sekundärwickelung auf den Transformator aufbringen, die nur wenige

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Kg. 321.

Windungen enthält und durch einen passenden Widerstand etwa in Form eines Drahtstückes geschlossen wird. Der Erfolg ist hierbei der gleiche.

Für Induktionszähler spielt die Phasenungleichheit des Primär- und Sekundärstromes nur eine geringe Polle, da die beiden wirksamen Felder doch auf eine Phasendifferenz von 90° abgeglichen werden müssen.

In Fig. 321 ist ein Stromtransformator der Firma Siemens & Halske A.-Gr. dargestellt.⁹) Die äussere Beeinflussung die sich bei Transformatoren für hohe Stromstärken bemerkbar macht, wird dadurch beseitigt, dass die Windungsebene der Sekundärspule b zu der der primären Stromschleife a senkrecht angeordnet wird. Die Yerrüittelung zwischen beiden wird durch einen vollkommen geschlossenen Eisenkörper gebildet. Der Eisenkörper besteht aus zwei E-förmigen Teilen c,

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Fig. 322.

deren mittlere Stege e e die runde Sekundärspule tragen, während sie das Material der primären Stromschleife parallel zu deren Windungsebene scheinbar gleichmässig durchsetzen. Der Strom fliesst also gleichmässig an den beiden Seiten der Eisenkerne vorüber, ohne sie zu magnetisieren.

Drängt man jedoch durch passende Einschnitte d d den Strom von der einen Seite immer mehr auf die andere, so wird eine Magnetisierung hervorgerufen, die der Differenzwirkung beider Stromteile proportional ist. — Diese Wirkung kann man durch Vertiefung der Einschnitte beliebig verstärken, bis man für einen bis in die Mitte reichenden Einschnitt das Maximum erhält. Es lassen sich auf diese Weise Bruchteile einer Windung nutzbar machen.

Dieser Transformator zeigt keine Beeinflussung von aussen, weil auf die Sekundärspule nur Kraftlinien wirken können, die durch die mittleren Stege e e geben. Diese können jedoch nur durch innerhalb des geschlossenen Eisenkörpers vorhandene Ströme erzeugt werden.

Die Isolation der Sekundärwickelung dieser Stromtrans-formatoren geschieht nach der Angabe von Schrader in der

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Pig. 323.

Weise, dass die auf einer Schablone hergestellte Sekundärwickelung in zwei einander passende Ring-gefässe (Pig. 322) eingekapselt wird. Die so isolierte Spule

hält selbst ohne Yergiessen mit Isoliermasse über 20000 Volt aus. Fig. 323 zeigt einen Stromtransformator für 300 Amp.

Bei Transformatoren für kleine Stromstärken zeigt sich kaum eine Beeinflussung, wenn man geschlossenes Eisen wählt.

Pig. 324 zeigt einen kleineren Stromtransformator der Union E. Gr.

Pig. 324.

Die Spannungsspulen der Zähler werden niemals direkt an die Betriebsspannung angelegt, sondern man schaltet ihnen Widerstände vor. Bei Zählern bis ca. 500 Yolt Spannung werden diese Widerstände im Inneren der Zähler untergebracht. Für höhere Spannungen, wie sie fast ausschliesslich nur in Wechsel- und Drehstromnetzen verwendet werden, benutzt man Zusatzdrosselspulen, welche in besonderen Dosen untergebracht sind, oder Spannungstransformatoren, um die Höchstspannung vom Apparat und Schaltbrett fern zu halten.

Die Allgemeine Elektricitätsgesellschaft montiert die Zähler mit Drosselspulen, welch erstere in allen seinen Teilen mit Glimmer isoliert sind, auf Marmorplatten, welche

mittelst Hochspamiungsisolatoreii (Fig. 325) an der Wand befestigt werden. Fig. 326 zeigen Drosselspulen der Allgemeinen Elektricitätsgesellschaft, Fig. 327 u. 328 sind Zusatzspulen für eine Mehrspannung bis zu 1000 Volt der Union E. Gr.

Bei Verwendung von Sp annungstrans-formatoren für elektrodynamische Zähler stösst -man auf dieselben Schwierigkeiten, wie bei den Stromtransfor-mätoren. Durch Anordnung geeigneter Nebenschlüsse und induktiver Vorschaltwiderstände zur Spannungsspule kann jedoch auch hier die Phasengleichheit zwischen primärer und sekundärer Spannung erzielt werden. *)

Die Hauptaufgabe bei Konstruktion der Spannungstransformatoren besteht darin, die Isolation so vollkommen zu machen, dass ein Übertritt der Hochspannung Zähler selbst absolut ausgeschlossen ist, dass also der Trans-

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Fig. 325.

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*) s. D. E. P. No. 108996 (Siemens & Halske).

formator auch einen wirklichen und sicheren Schutz gegen die Hochspannung bietet.

Siemens & Halske A.-G. verwendet aus diesem Grunde soweit irgend angängig Porzellanisolierung, da nach den bisher

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Fig. 327.

Fig. 328.

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gemachten Erfahrungen gutes Porzellan das einzige technische Material ist, das selbst den höchsten Spannungen unverändert Stand hält. Fig. 329 zeigt einen solchen Transformator für 10 000:120 Volt, Fig. 330 ist ein Drehstromtransformator für 15 000 : 120 Volt.

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Fig. 329.

Bei allen diesen Transformatoren ist die Hochspannungsspule nicht nur auf einen Porzellankörper gewickelt, sondern auch vollständig in Porzellan eingekapselt. Durch Ausfüllung der Zwischenräume mit einer geeigneten Isoliermasse im Vakuum bilden Spule und Mantel ein unzertrennbares Ganze, dessen Isolation eine vorzügliche ist. In Fig. 331 sind die Spulen in verschiedenen Grössen für Spannungen von 3000, 12 000 und 24000 Volt dargestellt.

Fig 332 *zeigt eine Ansicht der Spannungstransformatoren der Union E. G.

Statt die Zwischenräume der Wickelung mit Isoliermasse auszugiessen, wird vielfach eine Ölisolation verwendet, welche indessen eine grössere Bedienung erfordert.

Die Zählwerke. Die meisten Verbrauchsmesser übertragen ihre Bewegung auf Zählwerke, an denen der Konsum direkt in Kilo- oder Hektowattstunden abgelesen wird.

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Fig. 330.

Es kommen fast ausschliesslich zwei Arten von Zählwerken zur Anwendung, Zählwerke mit Zeigerahlesung und Zählwerke mit springenden Ziffern. Die ersteren bestehen aus einer Anzahl Wellen, welche die über dem Zifferblatt spielenden Zeiger tragen und deren erste von dem beweglichen Teile des Zählers durch passende Übersetzung angetrieben wird. Das

Übersetzungsverhältnis der Wellen untereinander ist 1:10, so dass jeder Zeiger ein dekadisches Vielfaches des ersten anzeigt. Erfolgt die Übersetzung von Welle zu Welle direkt, so drehen sich die Zeiger abwechselnd rechts und links (s. Fig. 333) und man muss beim Ablesen erhöhte Aufmerksamkeit anwenden.

Zählwerke mit springenden Ziffern (Fig. 334) bieten zu unrichtigen Ablesungen keinen Anlass, da nach der vollständigen Umdrehung des einen Zifferrades das nächste um eine Ziffer weiter gestellt wird und Zwischenstellungen nicht auftreten.

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Fig. 331.

Zwecks einer späteren einfacheren Aichung ist es wünschenswert, dass der Einheitswert des letzten Zifferblattes des Registrier-werks möglichst klein ist. Die Zeiger für diese Zifferblätter werden oft, wie bei den Aronzählern nur bei der Aichung aufgesetzt.

Zifferblätter und Zahlen, welche Dezimalen der Verbrauchseinheit angeben, werden praktisch in roter Farbe angefertigt. Das Zifferblatt soll schliesslich noch Angaben über Massein-heit und Messbereich des Zählers, Polwechselzahl und Verteilungssystem enthalten.

Die Gehäuse. Die wirksamen Teile der Zähler werden von Gehäusen umgeben, die eine Berührung des Mechanismus und das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit verhüten sollen. Dieselben werden aus Eisen, Holz,

Zinkblech oder Papier hergestellt.

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Eisengehäuse sind stets mit einiger Vorsicht anzuwenden, da durch sie Ungenauigkeiten in den Angaben des Zählers auftreten können. Holz- und Papiergehäuse haben den Vorteil, weniger empfindlich gegen Stösse und dergleichen zu sein. Am meisten in Anwendung sind Schutzkästen aus schwarzlackiertem Blech.

Bei Zählern mit eleganterer Ausstattung werden die polierten und vernickelten Metallteile von einem Glasgehäuse umgehen.

Ausser der mit Glas verschlossenen Einsichtsöfiiiung für

Fig. 333.

das Zählwerk besitzen die Kappen kleine Fenster, welche das Arbeiten des Zählers zu beobachten gestatten.

Die Befestigung der Gehäuse auf der Grundplatte des Zählers muss so geschehen, dass eine Bleiplombe angelegt werden kann, welche ein Offnen des Zählers von unbefugter Hand sofort erkennen lässt. Das Gehäuse oder ein auf demselben angebrachtes, von aussen nicht abnehmbares Schild enthält schliesslich noch alle die notwendigen Angaben, welche auf dem Zifferblatt nicht Platz finden konnten, es sind dies Firma und Wohnort des Verfertigers oder dessen eingetragenes Fabrikzeichen, die laufende Fabrikationsnummer und die Apparaten-gattung und Stromart (z. B. Drehstromzähler), sowie, falls diese Umstände auf die Richtigkeit der Angaben der Instrumente von Einfluss sind, auch die Belastungsart (z. B. Zähler für induktionsfreie Belastung, Drehstromzähler für gleich belastete Zweige).¹⁰)

Die Abdichtung der Kappe gegen Staub und dergl. wird meist durch eine Nut in der Rückplatte bewirkt, in welche

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Fig. 334.

das Gehäuse hineinpasst und die mit einem Chenillestreifen oder Gummiring ausgelegt ist.

Die Anschlussklemmen werden in einem ebenfalls plombierfähigen Gehäuse so angeordnet, dass die Befestigung der Stromzuführungsdrähte ohne Schwierigkeit erfolgen kann.

Die Stromzuführungen von den Klemmen in das Innere des Apparates sollen durch starke Weichgummirohre etc. abgedichtet werden, um das Eindringen von Staub in den Zähler sicher auszuschliessen.

Die Verbindungsstellen zwischen Strom- und Spannungskreisen sollen stets an den Klemmen ausgeführt sein und zwar durch Verschraubung aber niemals durch Verlötung, damit für die Aieliung die Trennung der Stromkreise ohne Schwierigkeit erfolgen kann.

Sind Zähler für die Schalttafeln in Zentralen bestimmt, so werden die Stromanschlüsse mit nach hinten liegenden Anschlussbolzen ausgeführt, so dass der Apparat, wenn noch seine Form zweckmässig gewählt ist, im Äusseren den üblichen Schalttafelinstrumenten gleicht.

Wünschenswert wäre ferner, wenn sich die Zählerfabri-kannten zu einer grösstmöglichen Reduzierung der Anschlussschraubenstärken verstehen würden, damit bei den Prüfungen das mit passenden Kabelschuhen versehene Drahtmaterial kein zu umfangreiches wird.

Für Zähler deren exaktes Arbeiten von der genauen vertikalen Aufhängung abhängt, ist die Anbringung eines Lotes im oder am Zähler notwendig.

Dritter Teil.

Prüfung der E1 ektricitätszäh 1 er.

A. Prüfung während der Fabrikation.

Wohl kein in der praktischen Elektrotechnik benutzter Apparat ist gegen nicht exakte Ausführung der einzelnen Teile empfindlicher als der Elektricitätszähler. Dies liegt in den sich wie schon erwähnt zum Teil widersprechenden Anforderungen, welche Theorie und Praxis an diese Apparate stellen.

Bevor daher zur eigentlichen Justierung und Aichung der Zähler geschritten wird, ist eine eingehende mechanische und elektrische Prüfung aller einzelnen Teile vor und nach dem Zusammenbau erforderlich. Die mechanische Prüfung umfasst alle diejenigen Untersuchungen, welche über Festigkeit, richtige Ausführung der einzelnen Teile und korrekten Gang etwa mechanisch angetriebener Vorrichtungen, wie Uhrwerke, Aufschluss geben. Über die Art der Prüfung muss natürlich von Fall zu Fall, der Konstruktion des Zählers entsprechend, entschieden werden. Im Nachfolgenden soll daher nur auf die in Deutschland und Österreich gebräuchlichsten Zählertypen, die Pendelzähler, Motorzähler und oscillierenden Zähler Rücksicht genommen werden.

Im allgemeinen gilt, was die Reihenfolge der Prüfung anlangt, bei der Fabrikation die Regel, dass alle Zäblerteile sofort nach Fertigstellung geprüft werden, bevor ihr Einbau beginnt. Hierbei erstreckt sich die mechanische Prüfung vor allem auf Nachprüfung, ob alles, wie die Zeichnung und sonstigen Werkstattangaben es erfordern, ausgeführt ist.

Bei Pendelzählern der A r on’sehen Konstruktion wird der ordnungsmässige Gang der Pendel in folgender Weise untersucht. Die Zähler werden bei Leerlauf mindestens 24 Stunden daraufhin beobachtet, dass die beiden Pendel schwingen, dass dieselben weder am Werkstuhl, noch an den Pendelanschlägen prellen, noch dass die Ankerpalletten auf dem Steigradkranz aufschlagen. Ausserdem ist darauf zu sehen, dass der Abfall beider Pendel nach beiden Seiten gleich ist; hiervon überzeugt man sich am besten, wenn man einen Schraubenzieher gegen die vordere Werkplatine anlegt, da, wo dieselbe am Werkstuhl befestigt ist, und mit dem Schaft des Schraubenziehers sich die Ohrmuschel zuhält. Alsdann muss man einen gleichmässigen Ton hören; das Ticken der Pendel muss nach beiden Schwingungsseiten gleichmässig lang sein. Wenn die Pendel prellen ist das Geräusch unregelmässig. Der Abfall der Pendel wird dadurch reguliert, dass man gegebenenfalls den Anker auf seiner Welle verdreht, so dass die Paletten gleichmässig tief auf beiden Seiten des Steigrades eingreifen. Falls die Pendel prellen sollten, so muss für Abhilfe gesorgt werden. Schliesslich ist darauf zu achten, dass die Ilmschaltvorrichtung ordnungsmässig arbeitet, falls dieselbe Fehler macht, so entstehen Leerlaufsabweichungen und es ist dann am besten, weil dieselben meistens durch Klemmungen und dergleichen verursacht werden, dass man das ganze Werk reinigt.

Bei Motorzählern werden vor dem Einbau vor allem die Lager und der Anker einer eingehenden Prüfung unterworfen. Die Pfannen der Fusslager werden durch Befühlen mit einer scharfen Nadel daraufhin untersucht, ob etwa Sprünge oder Politurfehler im Lagerstein vorhanden sind.

Hinsichtlich der Anker muss in erster Linie darauf gesehen werden, dass dieselben vollkommen zentrisch auf der Achse sitzen. Bei den elektrodynamischen Motorzählern ist, wenn die Kollektoren aufgesetzt sind daraufhin zu prüfen, ob etwa zwischen zwei Lamellen oder in einer Spule Kurzschluss vorhanden ist. Dies wird in der Weise gemacht, dass, nachdem am Kollektor die normale Spannung durch Andrücken von zwei einander gegenüberlingenden Bürsten konstatiert ist, die Spannung zwischen je zwei Kollektorlamellen mit einem Millivoltmeter gemessen wird. Die hierbei gefundenen Werte müssen einander annähernd gleich sein.

Alle in den Zählern zur Verwendung gelangenden Spulen werden vor dem Einbau zwecks Prüfung meist auf einen lamelliertem Eisenkern gesteckt, welcher durch eine Spule mit Wechselstrom so hoch induziert wird, bis eine verhältnismässig höbe, die Gebrauchsspannung mehrfach übersteigende Spannung an den Enden der zu prüfenden Spule auftritt. Die Spannung der letzteren misst man am besten mit statischem Yoltmesser.

Schliesslich bedürfen vor der Verwendung noch die Zählwerke einer Kontrolle. Sie werden obwohl ihnen bereits hei der Herstellung schon besondere Sorgfalt durch gute Politur der Drehzapfen u. s. w. gewidmet wird, nochmals daraufhin untersucht, ob die Räder bezw. Zapfen die notwendige Luft — Spiel — und das notwendige Öl haben.

Sind alle Teile des Zählers zusammengebaut, so wird man gut thun, noch mittelst Galvanoskops zu suchen, ob der Zähler etwa Körperschluss hat. Man legt zu diesem Zwecke das Galvanoskop mit einem Pol am besten an eine der meist messingenen Befestigungsschrauben der Schutzkappe, mit dem anderen an die Stromzuführungsklemmen, an welche auch die Prüfbatterie angeschlossen ist. Ist der Zähler bei dieser Prüfung für gut befunden worden, so kann man zur Justierung und Aichung schreiten.

B. Aicheinrichtimgen für Elektricitäts-

zähler.

Während die einzelnen Fabriken ihre Aicheinrichtungen entsprechend der von ihnen fabrizierten Zählertype treffen, jene also auch wegen der meist geringeren Zahl zu untersuchender Apparate verhältnismässig einfach sein können, müssen die Einrichtungen der für die amtliche Prüfung bestimmten Prüfämter nicht nur die Aichung der Zähler in grossem Umfange, sondern auch der verschiedensten Typen zulassen.

Es erscheint daher überflüssig, auf die speziellen in einigen Fabriken getroffenen Aicheinrichtungen besonders einzugehen, vielmehr sollen diese Einrichtnngen, soweit sie allgemeines Interesse haben, im Zusammenhänge mit denen der bereits vorhandenen amtlichen Prüfstellen und zu errichtenden Prüfämter besprochen werden.

1. Energiequellen und Schaltung.

Für Gleichstrom. Die Wahl der maschinellen Anlage hängt vor allem davon ab, wieviel Apparate jährlich geaicht

werden sollen, weiter aber von den Stromstärken und Spannungen, bis zu welchen die Aichungen ausgedehnt werden sollen.

Für Gleichstrom kommen als Stromquellen lediglich Akkumulatoren in Betracht.

Der Strom für die Hauptstromspulen wird, um bei der Aichung an Energie zu sparen, besonderen Niederspannungsbatterien entnommen, deren Spannung in den Fabriklaboratorien meist 4 Volt, in den öffentlichen Prüfämtern bis zu 10 Yolt beträgt. "Während für erstere stets eine Batterie genügen wird, da die Benutzung derselben nur zeitweise stattfindet, sind für die Prüfämter mindestens zwei Niederspannungsbatterien nach den: Vorschriften für die Ausrüstung der elektrischen Prüfämter¹¹) vorgeschrieben, damit stets eine derselben zum Gebrauche bereit steht, wenn die zweite geladen wird. Diese Batterien können nun entweder aus fünf in Serie geschalteten Zellen von einer den beabsichtigsten höchsten Aichstrom entsprechenden Grösse bestehen oder aus einer Anzahl umschalt-barer Reihen von z. B. je fünf kleineren Elementen, welche in Parallelschaltung die erforderliche Stromstärke zu liefern im Stande sind. Das letztere hat den Vorteil, dass, da in der Regel nur Ströme bic ca. 50 Ampère erforderlich sind, eine grössere Anzahl unabhängiger Batterien zur Aichung in den verschiedenen Laboratorien zur Verfügung steht.

Für die in Nebenschluss geschalteten Stromzweige der Elektricitätszähler ist eine Batterie erforderlich, welche gleichzeitig zur Stromabgabe für mehrere Laboratorien verwendbar ist, weil die für diese Stromzweige erforderlichen Ströme schwach sind und daher der Spannungsverlust, welchen die in die Laboratorien führenden Leitungen verursachen, nur gering ist, wenn die Leitungen hinreichend stark gewählt werden. Die Batterie muss aus Teilbatterien bestehen, welche mit entsprechenden Anschlüssen versehen sind, so dass stufenweise die erforderlichen Aichspannungen hergestellt werden können.

Diese Teilbatterien sollen dieselbe Ladespannung wie die Hauptstrombatterien erfordern, damit sie von demselben Generator bezw. durch Strom aus dem Strassennetze geladen werden können. Eine der Batterien muss mit einem Zellenschalter versehen sein, damit eine Regulierung beim Laden vor-

18

genommen werden kann, schon deshalb wünschenswert bei wenigstens einer Teilbatterie, um die für die Zähler erforderliche Spannung genauer einregulieren zu können, ohne dass in der zur Regulierung so wie so vorgeschalteten Widerständen ein grösserer Effekt als unbedingt nötig verbraucht wird.

Der Zellenschalter ist aber auch

Die Umschaltung der Starkstrombatterien geschieht durch Quecksilberumschalter. Diese sind folgendermassen eingerichtet: Aus dem Akkumulatorenraume führen Leitungen zu einer An-

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Fig. 335.

zahl eiserner oder aus Kupfer gedrehter und vernickelter Quecksilbernäpfe, welche in einer Platte aus isolierendem. Material wie Stabilit oder Marmor befestigt sind. In eine zweite Platte aus Isolationsmasse sind Kupferverbindungen eingepresst, welche von oben sichtbar sein sollen und durch eine Hebelvorrichtung oder dergleichen in jene Näpfe herabgesenkt werden können. Soll die Umschaltung vorgenommen werden, so wird die Schaltplatte mit Hilfe der Vorrichtung gehoben, durch ein an ihrer Tragachse befindliches Handrad umgedreht und alsdann wieder herabgelassen. Fig. 335 zeigt einen Quecksilberumschalter der Firma Max Groergen in München mit aus Kupfer gedrehten Quecksilbernäpfen und Hebelvorrichtung. Diese Schaltvorrich-

tungen sind im Laboratorium der Münchener Elektricitätswerke, der Normalaichungskommission in Wien und der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt eingeführt und haben sich schon

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mehrere Jahre gut bewährt, und es hat das Quecksilber an denselben keinerlei nachteilige Wirkungen ausgeübt.

Fig. 336 stellt eine Schaltvorrichtung für fünf Batterien à 40 Elemente von 50 Ampère maximaler Entladestromstärke

und 150 Amperestunden Kapacität dar.¹²) Jede Batterie sei in vier Teilbatterien à 10 Elemente geteilt, und es entspreche einer jeden Batterie auf dem Schalttische ein horizontales Feld, welches in der Figur bezw. I II III IV V bezeichnet ist. Die Felder enthalten acht Quecksilbeimäpfe nach einer vorher beschriebenen Ausführung, welche mit den von jeder Batterie kommenden acht Leitungen so verbunden sind, dass die nebeneinander befindlichen Näpfe stets einer Teilbatterie entsprechen. (In der Figur sind die Batterieleitungen nicht gezeichnet). Das erste und das letzte Näpfepaar eines jeden Feldes sind mit Klemmen verbunden, welche in der Verlängerung der Napfreihen angebracht sind (s. Feld I). Vermittels einer Schaltplatte lassen sich, wie in Feld II und III gezeichnet, die Teilbatterien jeder Batterie parallel schalten. Jede Battei'ie giebt in Parallelschaltung bis 200 Ampère Strom bei 20 Volt ab. Sollte bei einer grösseren Anzahl gleichzeitig zu aichender Zähler die Spannung von 20 Volt zu klein sein, so kann man, wie beim Felde IV ersichtlich ist, die Batterie in zwei Halbbatterien teilen und dieselben in Serie schalten durch eine mit entsprechenden Verbindungen versehene Schaltplatte. Nun liefert die Batterie bis 100 Ampere bei 40 Volt. Endlich kann man, wie beim Felde V dargestellt ist, alle vier Teilbatterien in Serie schalten, sodass man 50 Ampère bei 80 Volt erhält. An einer an den Schalttisch grenzenden vertikalen Wand, welche in der Figur umgelegt dargestellt ist, sind die in die Laboratorien führenden Leitungen    G₂ . . . G₅ angebracht, in

welche doppelpolige Schalter und Sicherungen eingeschaltet sind. Die Schalter stehen in fester aber leicht auswechselbarer Verbindung mit den Batterieklemmen. Bei der gezeichneten Anordnung ist angenommen, dass die Aichung von Zählern bis maximal 100 Ampère in den Laboratorien, für höhere Stromstärken direkt 'am Schalttische unter Benutzung der Schienen Sx S₂ stattfindet. Diese Schienen sind, damit der Tisch nicht zu breit wird, an der vertikalen unteren Wand des Schalttisches befestigt. Eine Schiene Sx ist durch Kupferstreifen mit Klemmen in Verbindung, welche genau in der Mitte zwischen den an der Vorderseite der Felder I II III etc. befindlichen Klemmen angebracht sind. Die andere Schiene S₂ ist durch Kupferstreifen bei jedem Felde mit zwei seitlich angebrachten

Klemmen verbunden. Macht man die Verbindung bei allen Batterien mit den Schienen wie in Feld II gezeichnet, sokami man 100 Ampère an denselben abnehmen. Um die Polarität der Schienen zu wechseln, braucht man nur die Laschen 1 statt nach links nach der rechten Seite zu klemmen. Diese Anordnung ist aus dem Grunde getroffen, weil es in der Hegel schwer möglich ist, durch Wechseln der starken Stromzuführungskabel die Polarität zu ändern.

In der Figur sind noch die Ladeleitungen DL D₃ gezeichnet, welche unter Vorschaltung der Itegulierwiderstände IV und R-2 mit den Klemmen K-j- K — der Batterien verbunden werden können und in deren Stromkreis die Amperemeter Ax A₂ liegen. V^ und V₂ sind Voltmeter, um die Ladespannungen messen zu können; V₃ und V4 sind Prüfvoltmeter, welche gestatten, auch die Spannung der nicht geladenen Batterien oder die Spannung der Teilbatterien zu prüfen, und deren Messbereiche für das eine Instrument der Spannung einer Teilbatterie, für das andere einer ganzen Batterie angepasst ist. Man kann mit diesen Prüfvoltmetem, wenn eine Batteriesicherung abgeschmolzen ist, leicht erkennen, welche Sicherung es ist; ebenso kann man rasch kontrollieren, ob die Teilbatterien gleiche Spannung haben, also kein Element kurzgeschlossen ist.

Eine der soeben béscliriebenen Anordnung ähnliche Schaltung besitzt die X o r m a 1 a i c h ungsko m m i s s i 0 n in Wien.

Das Laboratorium der städtischen Elektrici-täts werke in München,¹³) welches die Befugnis zur amtlichen Prüfung und Beglaubigung elektrischer Messgeräte besitzt und dessen Einrichtungen als mustergültige anzusehen sind, hat zur Zeit die folgenden Starkstrombatterien:

6 Batterien    von    je    5    Zellen,    300    Amperestunden    bei

300 Ampère Entladestrom,

2 Batterien    von    je    5    Hellen,    290    Amperestunden    bei

290 Ampère Entladestrom,

24 Batterien    von    je    5    Zellen,    201    Amperestunden    bei

201 Ampère Entladestrom.

Die beiden ersteren Batterien leisten bei 10 Volt 0290 Amperestunden, die letzte Batterie bei gleicher Spannung 7700 Amperestunden. Die Einrichtung ist so getroffen, dass beide Batterien durch entsprechende Umschalter verbunden

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werden können, so dass maximal 10 990 Amperestunden bei dreistündiger Entladung mit je 5 hintereinander geschalteten Zellen von den Batterien abgegeben werden können. Die Akkumulatoren sind im Keller untergebracht, von welchem vertikale Steigleitungen zu Quecksilberumschalten an der in Fig. 337 ersichtlichen in der Mitte des Laboratoriums befindlichen Stromverteilungssäule führen. Von den Quecksilberumschaltern gehen nun Kupferschienen zu den einzelnen Schalttafeln, welche später beschrieben werden sollen.

Als Beispiel der Schaltungen der Batterien und der Quecksilber Umschalter ist noch in Fig. 338 das Schaltungsschema der dritten Batteriengruppe dargestellt, welches einer weiteren Erklärung nicht bedarf. Fig. 339 zeigt die verschiedenen Verbindungen am Quecksilberumschalter für 2, 4, 48 und 16 Volt Spannung.

Wie bereits erwähnt, müssen für die in Nebenschluss geschalteten Stromkreise der Zähler verschiedene Betriebsspannungen zur Verfügung stehen, welche ebenfalls von Akkumulatorenbatterien geliefert werden. Die Kapacität derselben muss sich darnach richten, wieviel Zähler gleichzeitig an dieselbe Spannung angeschlossen werden sollen. Ein einzelner Zähler verbraucht in diesem Zweige ca. 0,03 Ampère; für zwanzig in einem Laboratorium gleichzeitig zu aichende Zähler wäre daher eine Stromstärke von 0,6 Ampere erforderlich, für 100 Zähler 3 Ampère. Da die meisten Elektricitätszähler von 100—300 Volt bestimmt sind, so brauchen nur einige Batterien eine dem obigen Strombedarfe entsprechende Entladestromstärke zu liefern; die restlichen Batterien können aus kleineren Elementen gebildet sein. Nach den „Vorschriften für die Ausrüstung elektrischer Prüfämter“¹⁴) soll diese Mittelspannungsbatterie für die Nebenschlüsse der Zähler aus ca. 500 Akkumulatoren bestehen, von welchen jeder 0,5 Ampère mindestens 5, besser 10 Stunden lang ausgeben kann. Wird nur immer die eine Hälfte der Batterie benutzt, um die andere während dieser Zeit laden zu können, so kann dieselbe bei passender Schaltung und Prüfung von Zählern mit beispielsweise 120 Volt Betriebsspannung 2 Ampère abgeben; es können also gleichzeitig ca. 65 Zähler geaicht werden. Steht eine Ladespannung von z. B. 110 Volt zur Verfügung, so bestehen die Teilbatterien praktisch

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Für Wechsel und Drehstrom. DieAichung der Wechselstromzähler wurde bis Mitte der neunziger Jahre stets unter Anwendung derselben Schaltung und Betriebsverhältnisse vorgenommen, unter welchen der Zähler an der Verwendungsstelle in Thätig-keit sein sollte. Dies bedingte jedoch die Einreguli erung eines jeden Zählers besonders und liess eine Aichung in grösserer Anzahl gleichzeitig nicht zu. Dr. J. Sahulka*) machte zuerst 1893 den Vorschlag, die Aichung von Wechselstromzählern in derselben Weise wie bei Gleichstromzählern mit zwei getrennten Stromkreisen durchzuführen von denen der eine den für die dickdrahtigen Spulen der Zähler erforderlichen

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Starkstrom, der andere den für die Nebenschlusskreise der Zähler erforderlichen Strom liefert.

Die Anordnungen für die Wechselstromaichungen komplizieren sich jedoch, weil die Möglichkeit vorhanden sein muss, beliebige Phasenverschiebungen zwischen Hauptstrom und Nebenschlussstrom zu erzeugen, damit die Aichung auch für solche Betriebsverhältnisse vorgenommen werden kann.

Erzeugung zweier getrennter E. M. K. e. und bestimmter Phasenverschiebungen für die Aichung ist in verschiedener Weise zu erreichen. Bei der in Eig. 340*) dargestellten Schaltung wird Dreiphasenstrom Die drei Drehstromleiter I, II, III führen an den Phasenregler P, sodass man von den verstellbaren Bürsten Bx B₂ je nach ihrer Stellung Spannung von einer beliebigen Phase abnehmen kann; diese Spannung kann durch einen Transformator Ty und einen Regulator By variiert werden. An die Leitungen II u. III des Dreiphasensystems ist der Stromtransformator T a angeschlossen, dessen Sekundärstrom die Hauptstromspulen durchfliesst.

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■ *) E. T. Z.l 80S Heft 36.

Der Phasenreglur P ist folgendermassen eingerichtet:*) Ein aus Blechscheiben zusammengesetzter Eisenkern R (Fig. 341) ist mit einer Ringwickelung W versehen, welcher an drei in Abstande von 120 ⁰ befindlichen festen Punkten Drehstrom zugeführt wird. Die Schaltung ist gleich der eines zweipoligen Drehstrommotors mit geschlossener Wickelung. In der inneren Öffnung des Ringes befindet sich ein unterteilter Eisenkern k, welcher den Kraftlinien des erzeugten Drehfeldes einen möglichst eisengeschlossenen Verlauf giebt und dadurch den Magnetisierungsstrom verringert. Die einzelnen Windungen der Wickelung W sind mit einer Kontaktbahn C verbunden, auf der diametral zwei voneinander isolierte Federn f schleifen, von welchen die Stromabnahme bewirkt werden kann. Infolge des erzeugten Drehfeldes wandert das Maximum der Induktion von Windung zu Windung und wird daher der mit Hilfe der Schleiffedern abgenommene Strom je nach der Stellung dieser Federn auf dem Ring früher oder später sein Maximum erreichen. Es kann also die Phase des abgenommenen Stromes für die Zählemeben-

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Fig. 341.

Schlüsse gegen die des an dasselbe Drehstromsystem angeschlossenen Stromes für die Hauptstromspulen beliebig geändert werden.

Diese Phasenregler werden in den meisten Fabriklaboratorien, so bei der E. A. Gr. vor m. Schuckert & Co. und der A ligo meinen Elektricitätsgesellsch aft wendet.

ver-

Die Physikalisch-Technische Reichsanstalt benutzt zur Erzeugung der beiden getrennten E. M. K. e. ebenfalls Drehstrom**) in derselben Weise wie Fig- 340 zeigt. Als Phasenregler wird jedoch ein asynchroner Drehstrommotor be-

*) E. T. Z. 1896 Heft 32. **) s. E. T. Z. 1901 Heft 5.

nutzt, dessen Anker festgestellt und mit einer solelien Wickelung versehen ist, dass der Motor wie ein Transformator vom Übersetzungsverhältnis 1 : 1 wirkt. Zwei Pole des Ankers sind mit dem primären Kreis eines Transformators verbunden. Dreht man den Anker des Drehstrommotors um einen gewissen so wird dadurch die Phasendifferenz zwischen Hauptstrom und Nebenschlussstrom verändert. Um eine kontinuierliche Änderung der Phasendifferenz zu ermöglichen, ist auf die Ankerachse des Motors eine am Kunde gezähnte Scheibe aufgesetzt, in die eine Schnecke eingreift. Grössere Drehungen des Ankers können durch eine besondere Vorrichtung bewirkt werden.

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Die Sekundärwickelungen der Spannungstransformatoren müssen aus mehreren Abteilungen bestehen, so dass Spannungen beliebiger Grösse abgenommen werden können.

Statt der Benutzung von Dreiphasenstrom zur Erzeugung getrennter Strom- und Spannungskreise ist auch einphasiger Ström vorgeschlagen worden, indem mittelst eines Transformators die zweite elektromotorische Kraft erzeugt wird. Das Schaltungsschema zeigt Fig. 342.*) Die Stromspulen der Zähler Z₁ und Z₂ und des Normalinstrumentes P sind direkt in die Wechselstromleitung eingeschaltet, während die erforderliche Spannung durch den Transformator T₂ erzeugt wird, in dessen Sekundärkreis die Nebenschlussspulen c der Apparate gelegt werden. Die Sekundärwickelung ist wieder in einzelne Abteilungen zu teilen, wie es die Figur andeutet. Schliesslich sind noch zwei Kommutatoren Cx C₂ vorgesehen, welche den Strom in den Spannungsspulen und in einer der Stromspulen, deren meist zwei vorhanden sind umzukehren gestatten. Die erforderlichen Phasenverschiebungen müssen hierbei durch Belastung mit Drosselspulen erzeugt werden. Dr. S a h u 1 k a hat bei seinen Versuchen dickdrahtige auf Holztrommeln gewickelte Spulen von je 100 m Drahtlänge verwendet. Mehrere derartige Spulen waren übereinander angeordnet und konnten einzeln oder in beliebiger Zahl in den Starkstromkreis eingeschaltet werden. Bequemer und einfacher ist es, bei der angegebenen Schaltung zum Zwecke der Erzeugung von Phasenverschiebungen in den Spannungskreis einen Kondensator oder eine Selbstinduktionsspule eventuell bei Zählern, welche grosse Selbstinduktion in diesem Kreise haben einen induktionslosen. Widerstand zu

schalten.

.Die Selbstinduktionsspule enthält zur Regulierung

einen verstellbaren Eisenkern, der Kondensator soll aus mehreren

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Einzelkondensatoren bestehen. Diese Einrichtung hat den vorteil, für Zähler verschiedenster Stromstärken anwendbar zu sein.

In den Laboratorien der N ormal-Aichungs-Kom-mission in Wien wird als Stromquelle für die Aichung der Wechselstromzähler ein achtpoliger Wechselstromdynamo benutzt, welcher auf jedem Armaturkerne eine dickdrahtige Spule für 200 Ampere 16 Volt und zwei dieselbe einschliessende dünndrahtige Spulen für je 16 Volt enthält.¹⁵) Die dickdrahtigen Spulen werden, wenn Zähler bis 200 Ampere Stromstärke zu aichen sind, stets in Serie geschaltet; die Klemmenspannung wird auf 100 —105 Volt einreguliert. Für Zähler höherer Stromstärke werden die Spulen parallel geschaltet, so dass der Maschine 1600 Ampère bei 16 Volt entnommen werden können. Die dünndrahtigen Spulen sind alle hintereinander geschaltet; es kann jedoch an jeder Verbindungsstelle eine Spannungsleitung angeschlossen werden, so dass man stufenweise höhere Spannungen bis maximal 256 Volt von der Maschine entnehmen kann.

Die bisher beschriebenen Einrichtungen sind etwas modifiziert auch für die Aichung von Drehstromzählern anwendbar. So benutzte [ früher die Physikalisch-Technis che ßeichsanstalt eine Drehstrommaschine in Verbindung mit Drehstromtransformatoren zur Erzeugung des Haupt- und Neben-schlussstromes und einem Induktionsmotor als Phasenregler zur Aichung von Drehstromzählern.¹⁶)

Den bisher beschriebenen Methoden der Stromerzeugung für die Aichung von Wechsel- und Drehstromzählern haftet jedoch der Nachteil an, dass Spannung, Stromstärke und Phasenverschiebung nicht unabhängig von einander reguliert werden können. Bei der Methode mit Induktionsmotor als Phasenverschieber ist Strom^und Spannung nicht vollständig unabhängig voneinander, da jede Änderung der Generatorerregung beide Grössen und ferner jede erhebliche Änderung einer der beiden Grössen die andere beeinflusst wegen des unvermeidlichen Spannnngsabfalles in Generator bezw. Transformator. Bei den Verfahren, die Phasenverschiebung mit Selbstinduktion zu regulieren, tritt der Übelstand auf, dass mit der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung gleichzeitig sich einer dieser beiden Faktoren ändert.

Von diesen Übelständen frei ist die folgende Methode, welche in neuerer Zeit von der Physikalisch-Technischen

Reichsanstalt verwendet wird und auch im Laboratorium der Städtischen Elektricitätswerke in München zur Anwendung kommen soll. Es werden zwei Wechsel- bezw. Mehrphasengeneratoren gleicher Phasenzahl miteinander gekuppelt und der Anker einer derselben so angeordnet, dass er gedreht und in beliebiger Stellung arretiert werden kann. Den von der Firma Siemens &Halske A.-G. an die Physikalisch-Technische Reichsanstalt gelieferten Doppelgenerator beschriebener

¹

s. E. T. Z. 1895 S. 740 und Z. f. B. 1895 S. 225.

Königswerther, Elektricitätszähler.

²

vergl. Hans Heimann D. E. P. No. 115301.

³

vergl. G. C. P i 11 i n g e r D. R. P. No. 107 684 und Z. f. B, 1899 8. 444.

⁴

E. P. 21044.

⁵

E. P. 21048.

⁶

s. Écl. él. Bd. 21 S. 297 (Armagnat, Compteurs).

⁷

Z. f. E. 1899 No. 25 u. 26.

König swerther, Elektricitätszähler.

⁸

I). n. P. No. 108996.

⁹

F. Schrottke. E. T. Z. 1901 Heft 33.

¹⁰

s. § 11 der Prüfordnung für elektrische Messgeräte.

¹¹

Herausgegeben von der physikalisch-technischen Reichsanstalt. Berlin, Springer 1902.

Königswerther, JOlektricitätsZähler.

¹²

s. Pr. Sahnlk a Z. f. E. 1899 No. 39.

¹³

Die Zeichnungen und Photographien des Laboratoriums und seine Einrichtungen wurden dem Verfasser von Herrn Stadtbaurat Uppenbor n in liebenswürdigster Weise zur Verfügung gestellt.

¹⁴

s. Vorschriften etc. B. 2.

¹⁵

Ausgeführt von Siemens & Halske A.-G.

¹⁶

s. E. T. Z. 1901 Heft 5.

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Fig. 343.

Art zeigte Fig. 343. Die Rotoren eines Drehstromgenerators für 5 Kilowatt und eines zweiten für 1,5 Kilowatt der Radialpoltype sind auf eine gemeinsame Achse aufgekeilt und werden durch einen Gleichstrommotor für 6 PS, 1500 Touren angetrieben. Der Stator des 1,5 Kilowatt Generators ist mit einem Zahnradsegment versehen und kann durch ein Handrad und eine Schnecke um etwa 100° verstellt werden. — Die Gehäuseverstellung kann auch durch einen Motor mit Schneckenrad ausgeführt werden, wenn die Regulierung von einem anderen Raume aus erfolgen soll. —

Ausser der obengenannten Maschine baut die Firma Sie-& Halske A.-G. eine ähnliche für 7 und 1,5 Kilowatt mit einem lOpferdigen Motor.

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Die grössere der Maschinen liefert den Strom für die Hauptstromspulen der Zähler, die kleinere den für die Nebenschlussspulen. Durch Drehung des Ankers der kleineren Maschine kann die Phasendififerenz zwischen Strom und Spannung kontinuierlich geändei't werden. Vermittels eines Umschalters, der die drei Leitungen der kleineren Maschine cyklisch zu vertauschen gestattet, können ausserdem Phasenänderungen von 60° sprungweise bewirkt werden.

2. Messinstrumente, Regulierapparate, Schalttafeln.

Von Messinstrumenten kommen in erster Linie Apparate zur Messung der Zeit, der Spannung und des Stromes, ferner Ajtparate zur Messung des Effektes, Wattmeter und Normalzähler, in Betracht.

Die Zeitbeobachtungen wrerden entweder mit einem "Registrierapparat , sogenannten Doppelzeitschreibers, oder mit einem Taschenchronographen gemacht. Die Doppelzeitschreiber¹) bestehen im Wesentlichen aus einem Morsefarhschreiber mit zwei Schreibstiften (nicht Bädchen), welche auf eiuem ablaufenden Papierstreifen je eine kontinuierliche Linie ziehen, wenn die Magneten nicht erregt sind. In den Stromkreis des einen Magnetes ist. das Kontaktwerk einer Sekundenpendeluhr, welche auch in einem anderen Gebäude aufgestellt sein kann, so eingeschaltet, dass der Stromkreis eine Sekunde lang offen und eine Sekunde lang geschlossen ist. In dem Stromkreise des anderen Magneten ist der Beobachtungstaster eingeschaltet. Dieser ist am besten als dreifacher Taster konstruiert und mit dem Apparate durch vier Leitungen so verbunden, dass durch den Druck der einen Taste der Papierstreifen in Bewegung gesetzt, mit der zweiten Taste er wieder angehalten wird ; mit der dritten Taste werden die Anfangs- und Endpunkte der Beobachtungsdauer verzeichnet. Man erhält dann ungefähr die in Fig. 344 dargestellte Zeichnung auf dem Papierstreifen.

Für die meisten Fälle ist es ausreichend, die Länge einer Sekunde auf der Linie I etwa 10 mm lang zu machen. Die Lage der auf der Linie II durch den Taster verzeichneten Signale a a wird an der Zeitskala durch Schätzung abgelesen oder aber mit Hilfe einer wenig konvergierenden auf einem Glasstreifen aufgetragenen Liniengruppe ausgewertet, einzelnes Signal giebt ein fixiertes Zeitmoment, die Differenz der Ablesung zweier Signale die Beobachtungsdauer an. — Bei der Auswertung mit Glasskala ist darauf zu achten, dass die geteilte Fläche auf dem Papiere aufliegt, um Fehler durch Parallaxe zu vermeiden.

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Fig. 344.

Der Doppelzeitschreiber erlaubt die Beobachtungszeit ohne Verlust an Genauigkeit bedeutend einzuschränken, da eine mindestens doppelt so grosse Genauigkeit der Zeitbestimmung als mit dem Taschenchronographen erreicht wird.

Der Taschenchronograph ist weiter nichts als eine Taschenuhr, die einen, besser zwei arretierbare Fünftelsekundenzeiger besitzt.

Zur Messung von Strom und Spannung eignen sich am besten Instrumente West on’scher Bauart.²) Kleinere Stromstärken werden vermittelst gewöhnlicher Nebenschlusswiderstände und Millivoltmeter gemessen. Zur Messung grösserer Stromstärken sollen Petroleumwiderstände mit Wasserkühlung verwendet werden. — Bei der Aichung von Wechsel- und Drehstromzählern ist wegen der auftretenden Phasenverschiebung ausser der Messung des Stromes und der Spannung noch eine Messung des Effektes mit einem Wattmeter erforderlich. Um ein rasches Arbeiten zu ermöglichen wird man stets direkt zeigende Wattmeter den Torsionswattmetern vorziehen. Solche Instrumente werden von den meisten Messinstrumentenfakriken in grosser Vollkommenheit ausgeführt.

Statt durch getrennte Messung ven Strom, Spannung, hezw. Watt und Zeit kann die Aichung auch mit Normalzählern,

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deren Korrektionen für alle Messbereiche bekannt sind, vorge-nommen werden. Insbesondere wird diese Aichmethode in einigen Fabriklaboratorien angewendet wo eine grössere Zeit zur Aichung der einzelnen Ajjparate zur Verfügung steht, während in Prüfämtern sich die Methode nicht Eingang zu verschaffen gewusst hat. Obwohl das Verfahren bei Aichung mit Normalzählern sich vereinfacht, zeigt sich doch bei kürzerer Beobachtungsdauer eine erheblich grössere Ungenauigkeit als bei Prüfung mit getrennter Messung der Zeit- und elektrischen Grössen.

Die Aron’sche Elektricitätszählerfabrik vergleicht ihre Apparate mit einem .Normalzähler, welcher aus zwei gewöhnlichen Regulatoruhren besteht, die gut einreguliert sind, und deren Pendel anstatt der Linsen feine Drahtwindungen tragen, mit welchen die Spannung gemessen wird. Beide schwingen über einer Stromrolle, durch welche der Aichstrom hindurchgeht. Der Sinn des Stromes ist so gewählt, dass die eine Uhr ihrem normalen Gang gegenüber verzögert und die andere beschleunigt wird. Durch eine genaue Aichung ist die Konstante dieser Zähler, d. h. wieviel Schwingungen Differenz einer Hektowattstunde entspricht, bekannt.

Die Allgemeine Elektricitätsgesellschaft stellt zur Vergleichung ihrer Zähler Kontrollzähler für alle gewünschten Spannungen und Wechsel bis zu Stromstärken von 100 Ampère her, welche besonders genau gearbeitet sind und auf Wunsch von der Physikalisch-Technischen Keichsanstalt geprüft werden können.

Für die Wechselstrommessungen ist schliesslich noch die Feststellung der Periodenzahl von Wichtigkeit. Als sehr zuverlässig haben sich hierbei die Braun’sehen Gyrometer³) erwiesen, welche auch in der Physikalisch-Technischen Keichsanstalt verwendet werden. Ebenso ist das von der Rheinischen Tachometerbau-Gesellschaft m. b. H. fabrizierte Bifluid-Tachometer den Drehpendeltachometern vorzuziehen. Meistens werden die Aichungen jedoch nicht in dem Kaume ausgeführt werden, in welchem die Maschinen stehen, so dass eine gleichzeitige stetige Kontrolle der Periodenzahl bei der Aichung mit den angegebenen Instrumenten nicht möglich ist.

Ein den erforderlichen Genauigkeitsgrad in vollkommenster

Weise besitzender Apparat zur Kontrolle der Periodenzahl unabhängig von dem Aufstellungsort der Maschine ist der von B. K emp f-Ha rtmann konstruierte Frequenzmesser⁴), der von der Firma Hartmann & Braun A.-G. ausgeführt wird. Derselbe hat insbesondere für Messwerke den nicht zu unterschätzenden Vorteil, von Spannungsschwankungen unabhängig zu sein.

Die Einregulierung der erforderlichen elektrischen Grössen. Strom und Spannung, geschieht mit geeigneten Widerständen Die Stromregulatoren oder Belastungswiderstände bestehen meist aus gewellten Konstantanbändern oder Spiralen, welche senkrecht ausgespannt sind und durch geeignete Schalter oder Kontaktwalzen parallel geschaltet werden können. Ein Teil der Belastungswiderstände bis zu den gebräuchlichsten Stromstärken, für die die Zähler konstruiert werden, also ca. 100 Ampère, werden bei den Schalttafeln fest angebracht. Fig. 345, welche die Messschalttafeln im Laboratorium für Zähleruntersuchungen der Münchener Städtischen E lektr i citä ts we rk e darstellt, zeigt einen fest angebrachten Belastungswiderstand oberhalb der Schalttafel. Derselbe enthält fünf Kontaktwalzen zum Parallelschalten der Konstantanbänder. An jeder Kontaktwalze sind fünf Widerstände angeordnet. Die Kontaktgebung erfolgt zum Zwecke der Funkenvermeidung durch zwei hintereinander geschaltete Kupferbürsten. Die erste Kontaktwalze gestattet die Stromstärken in Abstufungen von je fünf Ampere einzustellen, die übrigen Kontaktwalzen regulieren um je zehn . Ampère.⁵) Zur genauen Einstellung der Stromstärke sind ausserdem unter dem vor der Schalttafel befindlichen Arbeitstisch zwei Kurbelrerhostaten angebracht, welche zu den anderen Widerständen parallel geschaltet sind. Diese sind Gleitdrahtwiderstände und bestehen aus auf Porzellanwalzen aufgewickelten Konstantendrähten, auf welchen Schleiffedern gleiten, die durch eine viergängige Schraube von 25 mm Ganghöhe schnell verstellt werden können. Als Grundplatte wird am besten Marmor gewählt.⁵) Mit Hilfe der Kurbelrheostaten ist es möglich, Ströme einzustellen von 0 — 1 und 0—5 Ampère, zusammen also 6 Ampère. Auf diese Weise steht in dem Münchener

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Laboratorium an jedem Platze Strom bis zu 238 Ampere zur Verfügung.

Hauptbelastungswiderstand und Gleitdrahtwiderstand können auch zusammengebaut und statt an der Wand am Fussboden

angeschraubt werden. Fig. 346 zeigt einen solchen Widerstand der Firma Yoigt & Haffner Frankfurt a. M., wie er zur Ausrüstung der Prüfämter durch Hartmann & Braun A.-G. geliefert wird. Derselbe reicht aus für [Stromstärken bis 400 Ampère bei 10 Yolt.

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Fig. 346.

Sollen Prüfungen grösserer Zähler vorgenommen werden, so sind mit den fest angeschlossenen Widerständen ein oder mehrere transportable Hilfsbelastungswiderstände parallel zu schalten. Diese bestehen am besten aus Gestellen, welche aus Winkeleisen zusammengenietet und behufs guter Luftzirkulation ebenso wie alle anderen Widerstände mit perforiertem Blech bekleidet sind. Das Widerstandsmaterial ist Manganin oder Konstantan. Mit Rücksicht auf eine gute Transportfähigkeit werden die Widerstände auf Rollen gestellt und mit den nötigen Handgriffen versehen.

Widerstände für grosse Stromstärken, 2000 Ampère und mehr sind mit Wasserkühlung zu versehen. Zu diesem Zwecke werden die Widerstände aus Röhren gebildet, in denen das Kühlwasser zirkuliert.

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Zur genauen Einregulierung der Spannung dienen am besten vDekadenwiderstandskästeu mit Kurbelschaltung. Rücksicht auf die bei Prüfungen oft zur Verwendung kommenden hohen Spannungen sind die stromführenden Teile mit Ausnahme der Anschlussklemmen zu verdecken. Ebenso ist auf eine vorzügliche Isolation zu sehen. Um bei Wechselstromprüfungen keine Fehler zu ei’halten, muss durch geeignete Anordnungen die Selbstinduktion und die Kapazität, welche bei grösseren bifilar gewickelten Widerständen sich bemerkbar macht, auf das Mindestmass herabgedrückt werden.

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Die Schalttafeln selbst müssen das Anschrauben von Zählern der verschiedensten Grössen gestatten.

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Fig. 345 abgebildeten Schalttafeln des Laboratoriums der Münchener Elektricitätswerke sind zu dem bezeichneten Zwecke in die Tafel U-förmige Messingschienen eingelassen, in welchen man die Klemmvorrichtungen hin- und herschieben kann. Von solchen sind zwei verschiedene Modelle in Gebrauch. Eins besteht aus einem Bolzen, welcher infolge des verengten Schlitzes der U-förmigen Schiene in dieser zurückgehalten wird, nebst zwei Messingplatten, von denen eine einen Stift trägt, au welchen der zu befestigende Zähler aufgehängt wird. Ist so der Aufhängungspunkt fixiert, so wird die vertikale Stellung durch eine oder zwei einfache Klemmplatten bewirkt, welche in einer anderen U-förmigen versenkten Schiene angebracht sind.

Hilfe einer Vorrichtung kann man sehr schnell die Elektricitäts-zähler in der gewünschten Lage festklemmen.

Eine ähnliche Vorrichtung ist an der in Fig. 347 abgebildeten Aichschalttafel angebracht, deren Erläuterung weiter unten folgen soll.

Vor den Schalttafeln sind feste oder ausziehbare Tische anzubringen, auf welchen die Kontrollinstrumente aufgestellt werden können. Zur Aufbewahrung der letzteren können unterhalb der Tische Schränkchen angebracht werden. Ist dieser Platz eventuell schon durch Belastungswiderstände besetzt, so wird sich die Aufstellung besonderer Apparatenschränke empfehlen.

Die Aufstellung der Schalttafeln geschieht entweder, wie in der Physikalisch-Technischen Beichsanstalt, als freistehende doppelseitige durch einen Dang getrennte Schalttafeln, oder aber an den Wänden des Laboratoriums. Sind mehrere Laboratorien

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Mg. 347.

für die Aichungen vorhanden, so sollen im allgemeinen nur zwei Wandflächen zur Befestigung der Schaltbretter vei’wendet werden, da wegen einer eventuellen Beeinflussung keine Wand beiderseits mit stromdurchflossenen Zählern behängt sein soll und die vierte Wand, wo die Fenster angebracht sind, zur Anbringung von Schalttafeln ungeeignet ist.

Die Schalttafeln in den Fabriklaboratorien und kleineren Elektricitätswerken, wo für gewöhnlich nur eine Zählertype zur Anwendung kommt, können weit einfacher ausgestattet wrerden. Eine solche Zählerkontrolleinrichtung und deren Schaltungs-

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Fig. 348.

schema der Firma E. A. G. Fig. 347—349.

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Auf der Rückseite des Schalthrettes 1 sind für die Messung des Hauptstromes sechs auf ein gemeinschaftliches Marmorbrett montierte Messwiderstände angebracht, welche durch drei Um-

Schalter 7, 8 beliebig in den Hauptstromkreis eingeschaltet werden können.

Ein Millivoltmeter 3, gut gedämpft, nach dem Prinzip Deprez d’Arsonval, als Amperemeter für 1 Ampère geteilt, kann nach dem Prinzip der indirekten Strommessung durch einen Umschalter 5 an je einen beliebigen Messwiderstand angelegt werden. Die Angaben des Instrumentes sind dann, je

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Fig. 349.

nachdem das Instrument an einem der sechs Messwiderstände

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Zur Messung der Spannung dient ein Deprez-Voltmeter 4 mit zwei Messbereichen, welche durch den Umschalter 6 beliebig gewählt werden können.

Als Belastungswiderstand dient ein Regulator 9, welcher gestattet, jede gewünschte Stromstärke zwischen 0,3 und 100 Ampere einzustellen. Zur Einregulierung der Spannung sind auf dem Brett 2 Regulierwiderstände 10, 11 angebracht.

-Der Anschluss des Zählers erfolgt wie auf Fig. 349 angegeben. Es können 2 bis 3 Zähler angebracht werden, sodass während der Kontrolle des einen Zählers der Nebenschluss des anderen etwas vorgewärmt werden kann. Die Nebenschlüsse werden dann parallel geschaltet. Bei einiger Übung und Erfahrung des Kontrolleurs können mit der Einrichtung pro Tag bis zu 20 Zähler kontrolliert werden.

Auf die Stromzuleitungen zu den Schaltbrettern, welche mit mehreren starken Kupferschienen geschieht, ist stets die grösste Sorgfalt zu verwenden. Insbesondere ist bei 'Wechselstromprüfämtern auf bifilares Verlegen der Leitung zu achten, was jedoch durch die notwendige Anordnung der Anschlussklemmen für die Apparate sehr erschwert wird.

denen die Zähler montiert werden

an

Um die dünndrahtigen Kreise der Zähler bequem an die erforderliche Spannung anlegen zu können, weiden am besten längs der Wände Doppelleitungen geführt, an welche eine grössere Zahl Steckkontakte ausgeschlossen sind, von denen sich die Verbindung mit den Zählern herstellen lassen.

Bei der Prüfung mehrerer Zähler soll der Abstand zwischen denselben nicht unter 70 cm betragen. Dies bedingt auch die jeweilige Entfernung der Steckkontakte für die Spannungsspulen der Zähler voneinander.

Da es oft vorkommt, dass Zähler für gleiche Stromstärken aber verschiedene Betriebsspannungen gleichzeitig zu aichen sind, so sollen stets mehrere Spannungsleitungen vorgesehen sein.

3. Vorrichtung en zur Zählerprüfung und V eruendungsorte.

Die Elektricitätszähler müssen sowohl unmittelbar nach der Montage als auch später im Betriebe zeitweilig geprüft werden. Bei diesem Prüfungen ist die Bedingung unerlässlich, dass die Messinstrumente in unmittelbarer Nähe des Zählers in die Leituug eingeschaltet werden können, ferner dass die Installation selbst unbehindert der Prüfung benutzt werden kann, also keine wenn auch nur zeitweiligen Unterbrechungen der Stromzuführungen zu den Verbrauchsapparaten stattfindet.

Zu diesem Zwecke werden jetzt von den meisten Zählerfabriken Prüfklemmen angefertigt, welche mit dem Zähler dauernd verbunden werden. Dieselben müssen’plombierbar und so konstruiert sein, dass eine Berührung blanker stromführender Metallteile mit der Hand nicht nötig ist.

Die Klemmen sind entweder so eingerichtet, dass sie nur die Messinstrumente anzuschliessen gestatten, während als Belastung die Installation selbst benutzt wird. Bei dem in Pig. 350 dargestellten Schema der Prüf klemme von Dr. 0. May, Frankfurt a. M. für Zweileiteranlagen wird das Amperemeter oder die Stromspule eines Wattmeters an die Kontaktstücke ax und a₂, das Voltmeter oder die Spannungsspule eines Wattmeters an die Kontaktstücke a₂ u. b angeschlossen. Hierauf wird die die Kontaktstücke aj u. a₂ verbindende Brücke gelöst und in eine den Kontaktstücken a parallele Lage gedreht, und die Aichung kann beginnen.

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Fig. 350.

Bei Dreileiteranlagen wird in Verbindung mit diesen Prüfklemmen eine Messschalttafel verwendet, um die Aich-ung mit nur einem Ampère- und Volt-bezw. Wattmeter zu ermöglichen. Der Apparat besteht aus folgenden Teilen: Zwei einpolige Stromausschalter Aj A₂, zwischen diesen ein zweipoliger Stromumschalter, ein vierpoliger Spannungsumschalter o, u, vier Stromklemmen ax, a₂, bj, b₂, eine Spannungsklemme m, zwei Anschlussklemmen sx s₂ für das Amperemeter und zwei solche Vj v₂ für das Voltmeter bezw. die betreffenden Spulen des Wattmeters. (Fig. 351.) Um die Spannung zwischen dem Aussenleiter -J- und dem Mittelleiter zu messen, schliesst man den bisher offenen Umschalthebel nach oben, während die Hebel Ax und A₂ geschlossen sind. Durch Öffnen des Hebels A₂ wird bewirkt, dass der Strom des -\-Aussenleiters das Amperemeter durchfliesst. Nach Ausführung dieser Messung schliesst man wieder den Hebel A₂, legt dann den Umschalthebel nach unten um und kann nunmehr, die Spannung zwischen — Aussenleiter und Mittelleiter und durch öffnen von Aj den Strom im — Aussenleiter ablesen.

In jenen Pallen, wo die gewöhnliche Belastung sehr schwankend — wie beim Motorhetriehe-, oder die Anlage sehr weit verzweigt und das Einschalten der Beleuchtungskörper mit

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grossem Zeitverlust —■■ verbunden ist, werden die Prüfklem-_ men so eingerichtet, dass die Aich-ung unabhängig von der Netzbelastung ausgefühid werden kann, unter Benutzung besonderer trag- und regulierbarer Belastungswiderstände.

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Zwei Ausführungsformen solcher Klemmen der A. E. Gr. zeigen die Fig. 352 und 353, welche aber technisch vollkommen gleichwertig sind. Die Schaltung der zur» Nachaichung benutzten Apparate und der Gang der einzelnen Manipulationen an den Prüfvorrichtungen ist in Fig. 353 und 354 gezeigt. Durch Umlegen der den Prüfvorrichtungen beigegebenen beweglichen Stege aus einer Stellung in die andere wird nach und nach die erforderliche Schaltung hergestellt. Man erreicht so das Zwischenschalten des Wattmeters, das Kurz-schliessen der Installation und das Belasten des Zählers mit dem Widerstand.

Als Belastungswiderstände kommen in erster Linie Glüh-lampenwiderstände in Betracht, von denen Ausführungen der A. E. G. Fig. 356 und von Hartmann & Braun A. G. Fig. 357 zeigen. Der erstere besteht aus einer Batterie von 28 Lampen, welche in ein leicht tragbares, kofferartiges, mit perforierten Blechen umgebenes Gestell in zwei Gruppen eingebaut sind. Für jede der letzteren ist auf der Aussenseite des Koffers ein Schalter und eine einpolige Sicherung vorgesehen.

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Fig. 352.

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Der Glühlampenwiderstand von Hartmann & Braun A. G. enthält 20 Lampen in ebenfalls zwei Gruppen. Er reicht für eine Belastung bis zu drei Kilowatt aus.

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Fig. 353.

Die Glühlampenbelastungswiderstände besitzen den Vorteil grosser Billigkeit. Jedoch müssen dieselben, will man grössere Stromstärken erzielen, Dimensionen annehmen, die einen bequemen Transport erschweren. Für genaue Messungen sind sie aus dem Grunde ungeeignet, weil wegen des negativen Temperaturkoefficienten des Glühlampenfadens Stromschwankungen eintreten. Sie erfordern ferner    gewisse

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Unterhaltungskosten, da von Zeit zu Zeit Lampen ausgewechselt werden müssen.

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Fig. 354 a.

Man ist daher zu einem neueren System übergegangen, welches Manganinoder Konstantanb ander als Widerstandsmaterial verwendet, deren verhältnismässig grosse Oberfläche eine

starke Wärmeausstrahlung und damit- gute Kühlung des Leiters ermöglicht. Wie bei den Glühlampenwiderständen werden die

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gewünschten Belastungsstufen durch Parallelschalten der Bänder bewirkt. Wegen des verschwindend kleinen Tem-peraturkoefficienten des Manganins und Konstan-tans sind Stromschwankungen nicht vorhanden oder nur so minimal, dass sie praktisch nicht in Betracht kommen. Solche Belastungswiderstände werden von der Anstalt für Präzisionsmechanik Max Goergen in München angefertigt und sind bei den Städtischen Elektricitätswer-ken dortselbst in Gebrauch.

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In Fig. 358 u. 359 sind Ausführungen für 1,1 und 2,5 Kilowatt der Firma dargestellt. Das Gestell des ersteren Widerstandes besteht aus schwachen Winkeleisen und vier Verbindungsröhren und trägt auf den senkrechten Schmalseiten je eine Stabilitplatte. Auf einer derselben befindet sich ein Schalter mit sechs Kontakten zur Regulierung der Stromstärke. Die Bänder für die grösseren Belastungen sind über Porzellanrollen

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geführt, die für kleinere sind auf eine Glimmerplatte gewickelt. Bei dem grösseren Widerstand für 2,5 Kilowatt sind Gewebe vonKon-stantandräh-ten und Asbestschnüren auf zwei gleich grosse Rahmen aufgespannt, welche an der oberen Kante durch Schar-

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Kg. 357.

niere verbunden sind. Beim Transport liegen beide Rahmen flach übereinander.

Sämtliche Widerstandsabteilungen sind zu Paaren vorhanden und zu zwei gleichen Gruppen parallel geschaltet. Das Einschalten der einzelnen Gruppen geschieht in der Weise, dass mit Hilfe eines gleichsam den Mittelleiter darstellenden Schal-

ters je zwei gleiche Widerstände miteinander und durch weiteres Yorrücken des Schalters auch mit den übrigen elektrisch verbunden werden.

Der Schlitten wird in jeder Kontaktstellung durch einen federnden Hebel mit Zähnen festgehalten. Will man ausschalten, so hat man nur den Hebel zu drücken, und der Schalter wird durch eine Zugfeder schnell von den Kontakten weggezogen. Diese Anordnung ist deshalb getroffen, weil sonst infolge des auftretenden

bogens starke Beschädigungen der Kontakte zu befürchten sind. Die beiden Abteilungen sind bei der eben beschriebenen Anordnung für 220 V olt hintereinander geschaltet. Für 110 Yolt kann man beide Abteilungen parallel schalten und den Strom nach Festklemmen des Schalters mit Hilfe einer kleinen Quetschschraube

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Fig. 359.

von der Gleitschiene abnehmen.

Königswerther, Elektricitätszähler.

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Um die Apparate bequem zu transportieren, können dieselben in einem leichten Handkoffer untergebracht werden.

Transportable Belastungswiderstände des beschriebenen Systems stellt die Firma Max Gfoergen in München bis zu 8 Kilowatt als Spezialität her.

Als Vergleichsinstrumente werden transportable Wattmeter oder kombinierte Volt- und Amperemeter, selten Normalzähler verwendet.

C. Aich- und Priifungsverfahren.

1. Allgemeines. Systemprüfungen und Prüfungs-Verfahren der Prüfämter.

Sind die Zähler in der Werkstatt fertiggestellt, so wandern sie in die Aich- und Justierräume der Fabriken, wo sie einer eingehenden Prüfung unterzogen werden. Zunächst handelt es sich darum, die richtige Konstante einzustellen, d. h. den Zähler so zu justieren, dass ein Teilstrich des Zifferblattes dem vorgeschriebenen Werte entspricht. In welcher Weise dies zu geschehen hat, hängt von der Konstruktion des Zählers ab und ist bereits bei der Beschreibung der Apparate erwähnt worden. Es geschieht dies meistens durch Veränderung der Lage der Spulen, bei den meisten Motorzählem und oscillierenden Zählern durch Verstellung der Bremsmagnete in radialer Richtung oder hei Zählern, die im Nebenschluss zu einem im Hauptstrome befindlichen Widerstande liegen, durch Veränderung des letzteren.

Die Angaben der Elektricitätszähler sind bei den meisten Systemen von der jeweiligen Temperatur, Betriebsspannung und Periodenzahl in gewissem Masse abhängig. Man muss daher die Aichung der Zähler möglichst unter den gleichen Verhältnissen, wie sie an der Verwendungsstelle des Zählers herrschen, vornehmen. Allerdings sind die Bestrebungen der Zählerfabrikanten in den letzten Jahren, die Abhängigkeit der Angaben von den erwähnten Grössen möglichst gering zu machen, von Erfolg gewesen, so dass es sich bei den an der Verwendungsstelle vorkommenden Veränderungen der Temperatur, Betriebsspannung und Periodenzahl nur um zu vernachlässigende Grössenänderungen der Zählerkonstanten handelt. Eine von diesen Einflüssen herrührende Grenze der Konstantenänderung ist durch die „Prüfordnung für elektrische Messgeräte“ nicht festgelegt worden. Dr. J Sahulka⁶) schlägt vor, dieses Mass mit 0,15°/₀ Änderung des "Wertes der Zählerkonstanten pro 1° C. Temperaturänderung und pro l°/o Änderung der Betriebsspannung oder Periodenzahl festzusetzen.

Über das zulässige Mass der Änderung der Konstanten in Abhängigkeit von der Belastung wurden bereits Eingangs des zweiten Teils die erforderlichen Angaben gemacht.

Sämtliche Prüfungen müssen mit aufgesetztem Gehäuse ausgeführt werden, da die Erwärmungsverhältnisse wesentlich hiervon abhängen. Vor der Ausführung der Aichung müssen die Zähler wenigstens eine halbe Stunde an die vorgeschriebene Betriebsspannung angelegt werden.

Die Zulassung zur amtlichen Beglaubigung eines Elek-tricitätszählersy stems erfolgt nach einer Systemprüfung durch die Physikalisch-Technische Reichsanstalt. Diese Systemprüfung besteht laut § 3 der Prüfordnung für elektrische Messgeräte, soweit sie nicht nach den bisherigen Erfahrungen der Reichsanstalt teilweise entbehrt werden kann, in einer Untersuchung der eingereichten Apparate in der Reichsanstalt und in einer Erprobung des Systems im praktischen Betriebe.

Die Untersuchung erstreckt sich im wesentlichen auf folgende Punkte:

1.    Verbrauch elektrischer Leistung im Apparat.

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2.    Abhängigkeit der Angaben von der Stärke des Hauptstromes.

b) von der Stärke des Nebenschlussstromes.

3.    Verhalten bei Überlastung, bei Rückstrom und Leerlauf.

4.    Einfluss der Temperatur.

5.    Einfluss magnetischer Felder.

6.    Einfluss der Aufhängung.

7.    Für "Wechselstromzähler: Einfluss verschiedener Periodenzahlen- und Phasenverschiebungen.

Hierzu treten noch solche Üntersuchungen, welche entsprechend der speziellen Verwendung des Zählers geboten erscheinen. So ist es beispielsweise bei in Strassenbahnwagen zu verwendenden Apparaten notwendig, den Einfluss von Erschütterungen zu prüfen.

Der Energieverbrauch in den einzelnen Stromkreisen kann bei Gleichstromzählern in einfachster "Weise durch Messung von

Stromstärke und Spannung oder von "Widerstand und Spannung ermittelt werden. Bei "Wechselstromzählern ist diese Methode wegen der Impedanz der Spulen nicht mehr anwendbar. Am raschesten lässt sich die Bestimmung des Eigenverbrauchs im Nehenschlusskreis mit einem kleinen Wattmeter durchführen*), dessen Hauptstromspule bei offenem Belastungskreis in die Hauptanschlussleitung gelegt wird, ohne dass der Anschluss der Spannungsspule von der Zuführungsklemme getrennt wird; die Spannungsspule des Wattmeters liegt an den Enden der Nebenschlusswickelung des Zählers. Allerdings darf hierbei eine Korrektur der Wattmeterangabe wegen des Stromverbrauchs der Wattmeter-Spannungsspule nicht vergessen werden, da deren Verbrauch bei so kleinen zu messenden Grössen schon ins Gewicht fällt.

Hie Physikalisch-Technische Beichsanstalt misst den Energieverbrauch im Nebenschluss bei Wechselstromzählern nach der Hreivoltmetermethode. **) Vor den Nebenschlusskreis wird ein auf Glimmer gewickelter Widerstand B aus Konstantanbändern passender Grösse geschaltet. Um die drei Spannungsmessungen mit nur einem Spiegelelektrometer durchführen zu können, werden zum Widerstande R und zum Nebenschlusskreise grosse induktionslose Widerstände Wj und w₂ (wi -j- w₂ ist ca. 300 000 Olim) parallel geschaltet. Durch Messung der Spannungen an einer Unterabteilung von wx und w₂ erhält man die Spannungen Ex und E₂ an den Enden von R und des Nebenschlusskreises des Zählers. Die Gesamtspannung an den Enden von Widerstand R und Nebenschlusskreis E wird in der Weise gemessen, dass die Verbindung der hintereinandergeschalteten Widerstände Wj -f-w₂ mit dem Verbindungspunkt von R und der Voltspule des Zählers gelöst wird. Durch eine Spannungsmessung an einer passend gewählten Unterabteilung von wx -f- w₂ erhält man dann E. Der Effektverbrauch in Nebenschlusskreise und

liegt :

Widerstand w₂ ist nun, da vor diesem noch der Widerstand Wj • R

wx -j- R

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w₁ -f- R.

*) s. E. T. Z. 1902, S. 173. **) s. E. T. Z. 1901, S. 98.

Yon dieser Grösse ist noch der im Widerstand w₂ ver-

E²

brauchte Effekt —abzuziehen. Folglich erhält man für den W<ä

Energieverbrauch im Nebenschlusskreise:

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(E2_Ei2_E22).(Wi

w₂

Die Bestimmung der Abhängigkeit der Angaben von der Belastung läuft auf die Ermittelung der Konstanten (s. später) bei verschiedenen Stromstärken hinaus. Während die Angaben der Pendelzähler bei allen Stromstärken diesen fast vollkommen proportional sind, zeigt sich bei Motorzählern und oscillierenden Zählern, dass die Angaben bei kleinen Stromstärken geringer sind, als der wahre Wattverbrauch. Den Charakter der Abhängigkeitskurve zeigt die Linie c in Fig 236. Es ist dies, wie schon bei Besprechung der Bremsen hervorgehoben wurde, eine natürliche Folge der Reibung in den Lagern.

Bei Drehstromzählern für ungleichmässige Belastung werden natürlich nicht alle möglichen Kombinationen hergestellt, sondern nur einige extreme Fälle der Belastungsverschiedenheit herausgegriffen.

Die Bestimmung der Abhängigkeit der Angaben von der Stärke des Nebenschlussstromes geschieht in der Weise, dass man bei normaler Belastungsstromstärke die Konstante bei 10—15°/₀ Spannungserhöhung und Erniedrigung bestimmt und gleichzeitig konstatiert, ob ein Leerlauf bei ca. 25 °/₀ Spannungserhöhung stattfindet.

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Um das Verhalten der Apparate . bei Überlastung kennen zu lernen genügt in den meisten Fällen eine solche von 20°/q, wie sie im praktischen Betriebe dauernd wohl kaum vorkommt. Hieran schliesst sich ein Versuch bei Kurzschluss

wird in 'der Weise ausgeführt, dass man vor den Zähler eine Sicherung von der normalen Stromstärke legt und nun Kurzschluss im Belastungskreis herstellt. Dies wird mehrere Male wiederholt und dann wieder die Konstante des Apparates bestimmt. Dieser Fall der auch in der Praxis Vorkommen kann, übt vor allem einen Einfluss auf die permanenten Magnete aus, so dass die Konstante sich oft um 10 °/₀ und mehr ändert, welcher Fehler dann auch beibehalten wird.

Der Einfluss von Rückstrom wird in der Weise ermittelt, dass man die Stromrichtung im Hauptstromkreise oder in den

Bei der Prüfung bei Leerlauf kann sich sowohl ein Rücklauf als ein Vorlauf des Zählwerks ergeben. Beide Fälle, insbesondere der letztere, sind sehr misslich; denn kaum eine andere Unart kann den Zähler in den Augen des Konsumenten mehr herabsetzen als diese, und Beanstandungen durch den Abnehmer werden stets die Folge eines Vorgehens bei Leerlauf sein Deshalb müssen bei der Prüfung Leerlaufsangaben besonders sorgfältig festgestellt werden.

Hebenschlusskreisen allein und in beiden gleichzeitig wendet. Die Prüfung bei Leerlauf soll ergeben, dass der Vor- oder Rücklauf des Zählers nicht einen gewissen Betrag überschreiten soll. Als Verkehrsfehlergrenze ist ein halbes Hundertel des Höchstverbrauchs, für welchen der Zähler bestimmt ist, festgesetzt, als Beglaubigungsgrenze gilt die Hälfte dieses Betrages.

Gleichzeitig mit dem Verhalten bei Leerlauf untersucht man die Anlaufsstromstärke. Ein aus einer zu hohen Anlaufs

stromstärke entspringender Fehler benachteiligt immer das Elek-tricitätswerk. Für die Beurteilung des Apparates ist die Anlaufsstromstärke deshalb von Bedeutung, weil gleichzeitig mit einer Zunahme derselben auch ein Fehler gleicher Grösse für höhere Belastungsgrade vorhanden ist.

Um den Einfluss der Temperatur kennen zu lernen, hängt man den Apparat in einem Raume auf, welcher dauernd z. B. durch elektrische Heizung auf höherer Temperatur gehalten werden kann, und bestimmt bei dieser die Konstante. Die Zuoder Abnahme der Angaben drückt man pro 1⁰ C in Prozenten aus.

Ausführliche Untersuchungen über die Variation der Konstanten von Elektricitätszählern mit der Temperatur hat G. W. Donald Ricks an gestellt. ⁷) Derselbe setzte die Zähler in einen doppelwandigen Kasten aus Kupfer ein, welcher in einer Holzkiste sass. Der Zwischenraum zwischen Holz- und äusserem Kupferkasten war mit Sand ausgefüllt. Die verschiedenen Temperaturen wurden durch Einführung von warmem Wasser oder einer Mischung von Eis und Salz in die doppelte Wandung hergestellt. Die Kästen wurden bedeckt durch ein Glasfenster, welches bis auf eine kleine Öffnung mit Watte bedeckt war.

Eicks fand, dass bei allen untersuchten Wähler die Konstante proportional mit dem Ansteigen der Temperatur sinkt.

Die Einwirkung des magnetischen Erdfeldes wird in der AVeise gefunden, dass man die Konstante bestimmt, wenn die wirksamen Spulen im magnetischen Meridian und senkrecht zu diesem stehen. — Zum Erkennen des Einflusses benachbarter magnetischer Felder werden kräftige Magnete ausserhalb des Gehäuses nahe hei dem Apparate angebracht und bestimmt, ob in den Angaben Abweichungen auftreten.

Schliesslich erfolgt noch die Bestimmung der Konstanten bei Lagenveränderungen des Zählers und zwar bis zu einer Abweichung von ca. 5⁰ von der vertikalen Aufhängung.

Zu diesen Versuchen treten bei Wechsel- und Drehstromzählern noch Untersuchungen über die Abhängigkeit der Angaben von der Phasenverschiebung im Stromkreise und der Periodenzahl des Stromes. Das Eesultat der ersteren wird in ein Koordinatensystem eingetragen, in welchem die Abscissen die Phasenverschiebungen, die Ordinaten die Fehler in Prozenten sind. Hierbei muss die Aichung bis zu solchen Phasenverschiebungen erfolgen, welche in der Praxis bei leerlaufenden Induktionsmotoren und Transformatoren erreicht werden.

Eine merkliche Abhängigkeit von der Periodenzahl zeigt sich nur bei Induktionszählern, jedoch sind die Abweichungen in den Grenzen der praktisch vorkommenden Schwankungen der Wechselzahl meist ohne Einfluss auf die Genauigkeit der Zähler. Bei der Prüfung genügt es, die Untersuchungen bis zu einer Wechselerhöhung resp. Erniedrigung von ca. 20 °/₀ vor-z unehmen.

Das Prüfungsverfahren in den mit der Befugnis zu amtlichen Prüfungen ausgestatteten Prüfämtern zerfällt in eine Vor-und Hauptprüfung. Die erstere erstreckt sich lediglich auf eine Untersuchung, ob die Vorschriften für die äussere Beschaffenheit der Zähler erfüllt sind.⁸) In der Hauptprüfung wird lediglich untersucht, ob die vorgeschriebenen Verkehrsfehlergrenzen (s. S. 24)⁹) eingehalten sind.

Es genügt hierbei, die Zähler bei folgenden Belastungen zu untersuchen:

Stromstärke.

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C/2

0,2 i max. •2    0,6 i max.

i max.

> Für Gleich-, "Wechsel- und Drehstromzähler.

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(±9?) =0,6' (±<P) =°,2

für Wechsel-und Dreh-stromzähler für gleich-massige Belastung.

Bei Drehstromzählern für ungleichmässige Belastung sind wieder einige extreme Fälle zur Aichung zu benutzen.

Die Untersuchung erfolgt in der Weise, dass, nachdem die vorgeschriebene Betriebsspannung zur Vorwärmung ca. 1 Stunde angelegt ist die Messungsreihe vorgenommen wird; nach derselben bleibt der Zähler ungefähr 1 Stunde mit seiner maximalen deklarierten Stromstärke belastet, worauf man die Messungsreihe in umgekehrter Reihenfolge wiederholt.

Jede Messung führt man in der Weise durch, dass man erst die Instrumente (Volt-, Ampère-, Wattmeter) abliest, dann die Zeitmessung ausführt und schliesslich wieder abliest. Zur Kontrolle sollen stets wenigstens zwei Messinstrumente eingeschaltet sein.

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cos

cos

.2

oder

(±V) = 0,5

2. Aiclien Yon Pendelzälilen.

Zur Aichung schaltet man eine beliebige Anzahl Zähler hintereinander und schliesst die Spulen an die vorhandenen getrennten Strom- und Spannungsquellen an. Die einfachste Aichung ist nun die folgende: Man liest den Stand des Zählers vor und nach dem Einschalten ab. Die Aichung darf jedoch nicht früher unterbrochen werden, bis dass die Abweichung so gross geworden ist, dass die üblichen Ablese- und Beobachtungsfehler prozentual von keinem Einflüsse mehr auf das Resultat sein können. Während der Aichung soll daher der empfindlichste Zeiger aus diesem Grunde mindestens einen Umgang ausgeführt haben, wenn irgend möglich aber mehr.

Um die Zeit der Aichung verkürzen zu können, werden meist Hilfszifferblätter angebracht, deren Zeiger nur zur Aichung aufgesetzt werden und eine kleinere Umdrehungszeit haben. Die Differenz der Ablesungen am Zifferblatt des Zählers verglichen mit den Angaben der Normalinstrumente ergiebt die

Abweichungen der Zählerangaben vom wirklichen Wattverbrauch und die Konstante des Zählers.

Bei den langpendeligen Aronzählern älteren Systems sind anstatt der Hilfszifferblätter Zeiger angebracht, welche die Schwingungen der Pendel anzeigen und vor der Aichung auf Null gestellt werden. Die Berechnung der Konstanten erfolgt nun folgendermassen.

Zifferblatt

Anfangsablesung :

Schlussablesung:

ergiebt Strichvoreilung = b — a -|-

Schwingungen.

Cf eo

1=1 o

n Schwingungen.

Es wird nun die Strichvoreilung in Schwingungen verwandelt, indem die Differenz b — a durch eine Zahl o dividiert wird, welche angiebt, wieviel Strich der Zähler anzeigt, wenn der zu dem voreilenden Pendel gehörige Zeiger den anderen einmal überholt d. h. s Schwingungen gemacht hat.

— • s-fn o

Man erhält also die Anzahl der Gesamtschwingungen als b — a

== X

Die Konstante erhält man nun aus folgendem Ausdruck: e • i • t • a

und i die Mittelwerte der

wobei t die Zeit in Stunden,

Spannung und des Stromes während der Beobachtungsdauer, a eine Zahl, welche angiebt, wieviel Schwingungen ein Teilstrich ist.

Diese Methode der Messung nach Schwingungen eignet sich auch für kleine Belastungen, wo der Zeiger des Zifferblattes nur langsam vorrückt, indem nur die Schwingungen an den Hilfszeigern oder aber die Anzahl Koincidenzen mit dem Auge während bestimmter Zeit beobachtet werden.

Bei den neuen kurzpendeligen Umschaltzählern ist dieses einfache Verfahren nicht mehr anwendbar. Für diese Apparate muss die Beobachtungszeit so lang gewählt werden, wie zwei Umschaltperioden dauern, also ca. 20 Minuten, damit die durch ungleiche Justierung hervorgerufenen Fehler eliminiert werden. Bückt während dieser Zeit der den kleinsten Teilwert des Konsums angebende Zeiger um eine genügende Anzahl Teilstriche vor, so dass die Ablesungsfehler keinen merklichen Einfluss mehr auf das Besultat ausüben, so genügt die schon vorher angegebene Beobachtungsmethode, indem man die Differenz der Ablesungen vor und nach der Aichung mit den Angaben der Normalinstrumente vergleicht.

Bei kleineren Belastungen, bei denen das Vorrücken der Zeiger nur sehr langsam erfolgt, würde die Beobachtungsdauer wenigstens 40 oder 60 Minuten für jeden Wert beanspruchen.

Abgesehen davon, dass es unmöglich ist z. B. bei Wechselstromprüfungen eine so lange Zeit Periodenzahl, Spannung und Strom konstant zu halten, würde die ganze Prüfung eine zu lange Zeit erfordern.

In der Physikalisch-Technischen Beichsanstalt wird daher eine andere Methode bei kleinen Belastungen verwendet, welche von F. Orlich eingehend beschrieben wurde.*)

Dieselbe geht von dem Gedanken aus, dass die Grösse, welche vom Zähler registriert wird, von der Differenz der Schwingungszeiten der beiden Pendel abhängig ist. Kann man also die Differenz der Schwingungszeiten direkt messen, so lässt sich daraus durch die Übertragung des Uhrwerkes die Angabe des Zeigers berechnen. Die Differenz der Schwingungsdauer zweier Pendel kann aber dadurch gefunden werden, dass man die Zeiten zwischen zwei gleichsinnigen oder ungleichsinnigen Koinzidenzen misst, d. h. dass man die Differenz der Zeitpunkte bestimmt, zu denen die Pendel in derselben oder in entgegengesetzter Phase schwingen. In dieser Zeit hat dann das eine Pendel bei ungleichsinnigen Koincidenzen eine Schwingung, bei gleichsinnigen zwei Schwingungen mehr gemacht als das andere.

Wird das rechte Pendel angehalten, so mögen bei unbelastetem Zähler ai Schläge des linken Pendels eine Umdrehung des Zeigers am kleinsten Zifferblatt hervorrufen; hält man das linke Pendel an, so möge eine Umdrehung des Zeigers durch ar Pendelschläge des rechten Pendels hervorgerufen werden. Es mögen ferner ni und nr die Zahl der Pendelschwingungen bei offenem Hauptstrom sein, nrj und nrr die Zahl derselben bei einer bestimmten Belastung vor einer Umschaltung, in welcher Zeit das linke Pendel beschleunigt, das rechte verzögert werde, und n”i und n,rr nach der Umschaltung, nach welcher eine Beschleunigung des rechten und Verzögerung des linken Pendels stattfindet. Es schreitet dann der Zeiger in 1 Sekunde um

Bedeutet nun x die in Sekunden gemessene Zeit zwischen zwei gleichsinnigen Koinzidenzen vor der Umschaltung und v i resp. v x die Anzahl Schwingungen des linken resp. rechten Pendels in dieser Zeit, so ist:

t    r t

V r - Il r * T

2 = v\ — v = [ n'j — n'r ] x

93 I S3

w b-'"

n'r

tr

ff

Umdrehungen

— — resp.

äi f

vor resp. nach der Umschaltung vorwärts.

Ist T die Zeit in Sekunden zwischen zwei aufeinander folgenden Umschaltungen, so ist nach zwei Umschaltungen der Zeiger fortgeschritten um:

ai

P I o3

4-

9= ! P *- I 5

Umdrehungen

Ist ferner Z der gesuchte Wert für eine Umdrehung des Zeigers in Wattstunden und (£ der wirkliche EfFektverbrauch, so ergiebt sich, da der Zähler in 2 T Sekunden

n"r

X • 3600 T

n'r

n'

ai

---h

clp

ai

= 2 T (S Wattsekunden

anzeigt:

2@

3600

n'r

n'r

ff

ai

ar

ar

ai

f    r t

v . = n, • T

oder

dn ' = n'

Bezeichnet r" die Zeit zwischen zwei gleichsinnigen Koinzidenzen nach der Umschaltung, so ist

o

C ff    ff    ff    u

dn — n r -— n , — ~r ¹    x

dn' und dn" können bestimmt werden, da x und x" messbare Grössen sind.

Führt man aus den beiden letzten Gleichungen die Werte für n'r und n"r in die Gleichung für X ein, so erhält man:

2©

3600

<5n

<5n"

ar

+ (n'i— n" ) •

rH

cT

2 © ar

3600 <W -j- ôn' —j— (    — n'^

ar

ai

Nun ist nach Gleichung ( . . . .) S . . .

n'

'    " = c • @

2 (g • ar

so dass sich ergiebt:

3600 ôn 4- ôn" + c - @    ---i

ai

Wären das rechte und linke Pendel gleich lang, so wäre = 1. Dies ist jedoch, wie bereits S. 57 er-

der Quotient

a]

wähnt, nicht der Fall. Das Verhältnis — ist bei allen Aron-

a,

sehen Umschaltzählern konstant und zwar ist:

elf

89

also:

3600

>-1

ai

91

91

ar und a} selbst sind —^ezw' dieser Zahlen.

222,5

g oder ganze Vielfache

um eine Umdrehung des Zeigers Hiei’bei erhält man die Zahl, mit

Die Reihenfolge der Messungen ist bei diesem Prüfverfahren die folgende : Man bestimmt zuerst bei festgehaltenem linken Pendel die Anzahl Pendelschwingungen des rechten Pendels, welche notwendig sind, am Zifferblatt zu bewirken.

222,5

welcher

zu multiplizieren ist, um den genauen Wert von

wo

ar zu erhalten. Darauf werden mittelst Arretieruhr oder Dojjpel-zeitschreibers eine Reihe von Zeitpunkten beobachtet

Koincidenzen eintreten. Bei sehr niedrigen Belastungen, bei denen die Koinzidenzen langsam folgen, werden die gleichsinnigen und ungleichsinnigen beobachtet, bei höheren Belastungen, also rascher folgenden Koincidenzen nur die gleichsinnigen. Natürlich sind diese Beobachtungen für jede Umschaltperiode zu machen, und gleichzeitig ist zu ermitteln, welches Pendel beschleunigt bezw. verzögert wird. Die Vergleichsinstrumente werden bei jeder Umschaltung abgelesen, so dass man für jede Belastung drei Ablesungen erhält, woraus @ bestimmt ist.

Aus der Beobachtuug der Koinzidenzen erhält man x und x” und aus diesen <5nr und dïü.

Dies die Zeit

In der Formel für X ist nur noch c unbekannt, wird bei maximaler Belastung bestimmt, indem man einer bestimmten Anzahl Schwingungen des linken Pendels vor und nach der Umschaltung misst, woraus sich n^ und n^ er-giebt, also c bestimmt ist nach der Gleichung:

i    >>

n, — n

3. Aiclien von Motorzählern undoscillieren den Zählern.

Die Aichung von Motorzählern und oscillierenden Zählern erfolgt in der Weise, dass man die Zahl der Umdrehungen bezw. Oscillationen bestimmt, welche die Zählerachse in etwa drei Minuten ausführt.

Der Sollwert der minütlichen Tourenzahl des Zählerankers wird nach folgender Formel bestimmt:

60 • 1000 - 0

wobei n die Tourenzahl und © den Effekt darstellt, fl ist gleich dem Übersetzungsverhältnis von Anker und Zählwerk und giebt an, wieviel Touren der Anker zu machen hat, bis der erste Zeiger oder die erste Zahlenscheibe am Zählwerk um eine Einheit fortschreitet. Dieses Übersetzungsverhältnis ist je nach der Kapazität der Zähler diesen angepasst, sodass die Tourenzahl des Ankers bei Vollbelastung des Zählers nicht über eine gewisse Grenze hinausgeht. Die Zahl C bedeutet die auf die Einheit am ersten Zifferblatt zu beziehende Konstante. Diese ist bei allen neueren Zählern 1 oder 0,1; 0,01 u. s. w. Kilo-

Wattstunden. Sollte die Konstante in Hektowattstunden angegeben sein, so ist im Nenner anstatt 1000 die Zahl 100 zu setzen.

Hat man nach der vorstehenden Formel die Tourenzahl bestimmt, welche der Anker bei gegebenem Effekt zu machen hat, so legt man die normale Spannung an, belastet den Zähler und zählt die Touren unter Beobachtung einer meist auf der Bremsscheibe angebrachten Marke. Wird mit der Arretieruhr beobachtet, so arretiert man zweckmässig deren einen springenden Zeiger nach der Hälfte, den zweiten nach der vollen Zahl der abzuzählenden Umdrehungen und zwar deshalb, weil man namentlich bei schnellerer Drehung leicht sich im Zählen der Tourenzahl irren kann. Man erhält so jedoch eine einfache Kontrolle. Bei Verwendung des Doppelzeitschreibers kann man einer manchmal vorkommenden Ungenauigkeit bei Beobachtung der Anfangs- und Endzeit dadurch Vorbeugen, dass man mehrere aufeinander folgende Zeitpunkte abliest oder bei rascher Aufeinanderfolge den ersten, dritten und fünften der aufeinander folgenden Punkte. Das Mittel aus den beiden äusseren Punkten muss dann mit dem mittleren nahezu übereinstimmen.

von

aussen erkennbaren Marke vorüberbewegen zu lassen. Besitzt das Bad z Zähne, so würde dadurch jedesmal die z te Umdrehung unzweideutig markiert sein.

Weicht bei der erstmaligen Aichung die Umdrehungszahl wesentlich, etwa 10—15°/₀ vom Sollwert ab, sodass der Anker etwa statt 60 Umdrehungen in 53 Sekunden 60 Umdrehungen in 70 Sekunden macht, so ist einer von den Dämpfungsmagneten auszuwechseln. In diesem Falle müsste ein Magnet geringerer Intensität eingesetzt werden. Meist tragen die Magnete Zahlen, aus welchen die Kelativwerte ihrer Intensitäten ersichtlich sind.

Das Zählen der Umdrehungen, sei es nun, dass man mit der Arretieruhr die Tourenzahl direkt beobachtet oder den Chronographenstreifen auszählt, ist sehr lästig und unbequem. Die Prüfung würde sich bedeutend einfacher gestalten, wenn die Zähler mit einem Hilfszifferblatt versehen wären, welches die Zahl der Umdrehungen genau erkennen lässt. F. Orlich*) schlägt vor, einen Zahn eines Kades, welches in die auf der Motorachse befindliche Schnecke eingreift, in irgend einer Weise zu bezeichnen und die Zähne sich an einer festen.

Kleinere Differenzen werden durch Verstellen der Magnete in radialer Richtung der Scheibe ausgeglichen, Avodurch sich das Dämpfungsmoment ändert.

Die Tourenzahl muss bekanntlich bei konstant gehaltener Spannung proportional dem Hauptstrome sein. Wenn keine Reibung in den Lagern u. s. w. vorhanden wäre, würde die Einstellung einer, z. B. der maximalen Belastung genügen und der Zähler bei jeder Belastung richtig zeigen. Durch die Reibungsarbeit, welche bei der Rotation des Ankers \Torhanden ist, wird der Zähler bei stetig sinkender Belastung um einen stetig zunehmenden Betrag bekanntlich zu wenig zeigen, weil die Reibung bei abnehmender Leistung immer mehr zur Geltung kommt. Dies war die Ursache der Anbringung eines Zusatzdrehmomentes, welches die Reibung kompensierte und den Anlauf regelte. Es ist also noch die Einstellung des letzteren bei der Justierung notwendig. Die Manipulationen, welche hierzu erforderlich sind, hängen selbstverständlich davon ab, durch welche Vorrichtung das Hilfsdrehmoment erzeugt wird. (Verstellung der Kompensationsspule bei elektrodynamischen Motorzählern, des Anlaufeisens bei den Schuckertschen Induktionszählern u. s w).

damit Z

Bei Induktionszählern für Wechsel- und Drehstrom muss vor dem Einstellen der richtigen Tourenzahl der Zähler zum Wattmeter abgeglichen werden, d. h. die Phase des Rebenschlussstromes so reguliert werden, dass derselbe um 90° gegen die ihn erzeugende Spannung zurückbleibt. Es geschieht dies am besten mit Hilfe eines Normalzählers nach der in Fig. 340 beispielsweise für einen Zähler der Firma E. A. Gr. vorm. Schuckert & Co. (s. S. 136) gezeichneten Schaltung.*) Der Nebenschlussstromkreis des Normalzählers Z^, sowie die Haupthufeisen Hx sämtlicher Zähler werden zwischen 1 und 2 eingeschaltet; nachdem nun nach dem Amperemeter ungefähr die normale Stromstärke, nach dem Voltmeter V ungefähr die normale Spannung eingestellt ist, werden die Bürsten Bj^ B₂ so lange verstellt, bis der Normalzähler still steht, was einer Verschiebung von 90° zwischen Strom und Spannung entspricht. Dann wird das Ende von H₂ des Zählers Z₁ mit Hilfe eines biegsamen Kabels F mit der Schiene 3 verbunden und der Widerstand notiert, der bei W eingeschaltet werden muss

ebenfalls stillstellt. Nach diesen gefundenen Abgleichswider-ständen werden Widerstandsrollen von derselben Ohmzahl angefertigt, diese in die Zähler eingesetzt und so diese zu Wattmetern gemacht.

Bei Drehstromzählern der Induktortype gestaltet sich die Justierung insofern schwieriger, als eine grössere Anzahl Hauptstromspulen vorhanden sind, welche paarweise oft mit einer Nebenschlussspule Zusammenwirken. Dabei haben die Zugkräfte der Hauptstromspulen noch öfters in einem gewissen Verhältnisse zu stehen, so z. B. bei Zählern für Dreiphasenstrom mit

y j-—x

4Hb «4* «/**-    10»/'•»//•

¹

s. W. Marek, Anwendung des Begistrierapparates bei elektrischen Messungen E. T. Z. 1900 Heft 31, ferner K. Feussner E. T. Z. 1900 Heft 50.

²

Über die Anforderungen an diese Instrumente und die Nachprüfung derselben siehe : Vorschriften für die Ausrüstung elektrischer Prüfämter nebst Erläuterungen. Berlin, Springer, 1902.

Königswerther, Elektrieitätszähler.

³

s. Z. d. V. d. J. 1894 S. 475,

⁴

s. E. T. Z. 1901 Heft 1.

⁵

) Werden in der beschriebenen Art von Max Görgen in München

ausgeführt.

19⁴

⁶

Z. f. E. 1899 S. 483.

⁷

Vortrag vor der British Association in Toronto s. EI. 1897.

⁸

§ 11 der Prüfordnuug für elektrische Messgeräte.

⁹

§ 13 u. 14 der Prüfordnung für elektrische Messgeräte.

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X.

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Fig.^360.

Nullleiter nach Schaltung Fig. 220 u. 221. Bei diesen Zählern besteht die Justierung also aus folgenden Manipulationen: 1) Justierung der Phasen der Nebenschlussfelder, 2) der Zugkräfte der einzelnen Hauptstromspulen, 3) Einstellung der Tourenzahl bei Vollbelastung, 4) Einstellung des Anlaufes. Die Einstellung der unter 3 und 4 genannten Grössen geschieht in derselben Weise, wie bereits vorher beschrieben. Die Justierung der Phasen und Zugkräfte sei an einem Beispiel wieder erläutert und zwar an einem Schuckertschen Drehstromzähler*).

Die Spannungsspulen eines Normalzähler Zn (Fig. 360) und der zu justierenden Zähler werden parallel geschaltet und

an die drei Leitungen 1, 2, 3 einer Drehstrommaschine angeschlossen. Wie bei den Wechselstromzählern wird den abzugleichenden Nebenschlussspulen je ein Widerstandskasten vorgeschaltet. Die Stromspulen werden unter Zwischenschaltung eines Stromtransformators Ta gespeist von den Bürsten Bj B₂ des Phasenreglers P, dessen Wickelung an dieselbe Drehstromanlage angeschlossen werden kann.

Nachdem die Spannungsspulen angeschlossen sind, werden zunächst die Hauptstromspulen H₂ pnd H₃ des zu aichenden Zählers Zx mit denjenigen des Normalzählers Zj* hintereinander geschaltet und durch drehen des Phasenreglers P der Normalzähler zum Stillstand gebracht. Darauf wird an H₂ so lange reguliert, bis auch Z₁ still steht. Ist dies erreicht, so werden

"•»__• ■■ ■ '

WM

Hi

öl'

U»*

Fig. 361a.

Fig. 361b.

die Bürsten von P um etwa 90° verstellt und die beiden Spulen H₂ und H₃ von Z₁ gegeneinander geschaltet, indem man b mit c statt mit, «a verbindet und die Leitung 1₃ an a anlegt, durch Verstellen ' von H₂ und H₃ ist Stillstehen von Zl herbeizuführen. Durch die b&tS^en Manipulationen ist erreicht, dass das Feld von S₂ die richtige Phase und H₂ und H₃ gleiche Zugkraft besitzen. Jetzt stellt man die Schaltung nach Fig. 360 wieder her und sorgt durch Verstellen des Stahlmagnetes dafür, dass Tiy und Z$ synchron laufen. Dann nimmt man die Leitungen^ undl₃ von den Punkten q und c weg, legt sie an xy an und bringt auf die gleiche Weise wie oben durch Regulieren von W₁ das Magnetfeld von S£ in die richtige Phase; dann führt man durch Verstellen von Ht synchronen Grang von Z^ und Znt herbei. Mach der Justierung werden wieder Widerstandsrollen von der Grrösse der gefundenen Abgleichswider-stände in den Zähler eingesetzt.

Königswerther, Elecktrieitätszähler.

Anders geschaltete Drehstromzähler werden in ähnlicher Weise geaicht und justiert.

Fig. 362.

am

__J

Die Aichung von Drehstromzählern für gleichbelastete Phasen geschieht in derselben Weise wie die der Wechselstromzähler.

Für das Funktionieren der Drehstromzähler der Induktortype ist die zeitliche Phasenfolge der drei Spannungen des Systems nicht gleichgültig, indem nur hei bestimmter Phasenfolge die Nebenschlussfelder die richtige Lage erhalten. Oh die bei der Einschaltung eines Zählers gewählte Schaltung die richtige ist lässt sich probieren, indem man mit Glühlampen oder Drosselspulen in einer bestimmten Weise belastet.

Zweckmässiger ist es, sich eines Drehfeldrichtungsanzeigers zu bedienen. Die Konstruktion eines solchen der Firma Siemens & Halske A.-G. zeigt Fig. 361. Der Apparat besteht nur aus drei Elektromagnetkemen, über denen eine Eisenplatte schwebt. An die drei Klemmen des Instrumentes sind die Drehstromleitungen so anzuschliessen, dass sich die Eisen-platte in der Pfeilrichtung dreht. Den Klemmenbezeichnungen entsprechend schliesst man dann die Leitungen an den Zähler an.

Fig. 362 zeigt einen nach demselben Prinzip konstruierten Apparat der E. A. G. vorm. Schuckert & Co.

Die Aichung der oscillierenden Zähler geschieht in derselben Weise wie die der Motorzähler, indem statt der Umdrehungszahlen die Oscillationen gezählt werden.

4. Aichung ron Mehrleiterzählern.

Bei Dreileiterzählern müssen die wirksamen Spulen eine solche Lage gegeneinander haben, dass die Konstante denselben Wert hat, wenn nur der eine oder nur der andere Nutzstromkreis belastet ist. Da die Dreileiterzähler stets zwei Haupt-stromspulen besitzen, deren je eine in einen der Aussenleiter eingeschaltet ist, so ergieht sich daraus sofort das Justierverfahren, indem man jede Seite des Zählers für sich aicht.

Man legt also zuerst die eine Hauptstromspule an eine Strombatterie an und verbindet die Nebenschlussspule mit einer der vorgeschriebenen Grösse entsprechenden Spannung. Hierbei ist aber darauf zu achten, ob die Nebenschlussspule im Betriebe zwischen die beiden Aussenleiter oder zwischen einen derselben und den Mittelleiter zu liegen kommt. In letzterem Falle ist selbstverständlich nur der Hälfte der deklarierten Aussenleiterspannung zu nehmen. Man stellt nunmehr die vorgeschriebene Konstante etwa durch Verschieben des Bremsmagneten bei Motorzählern ein. Darauf wird die andere Hauptstromspule in den Stromkreis eingeschaltet und dieselbe so lange

21*

verstellt, bis die Konstante des Apparates für diese Belastung denselben Wert bat wie vorher. Dieses Verfahren ist sehr genau, aber sehr zeitraubend.

In anderer Weise kann man die Justierung folgender-massen vornehmen. Die beiden Hauptstromspulen werden in ein und denselben Stromkreis hintereinander so eingeschaltet, dass sie auf die Bewegung des Zählers entgegengesetzt einwirken, und so lange verstellt, bis der Zähler steht bezw. keine sicher wahrnehmbaren Angaben mehr macht. Dann wird der Zähler wie gewöhnlich in richtiger Schaltung geaicht. Das letztere Verfahren ist um den ganzen Betrag der passiven Widerstände bezw. toten Ganges der Werke unsicher.

aufzustellen, dass die Achse der Hauptstromspulen senkrecht auf den magnetischen Meridian zu stehen kommt.

Bei Pendelzählern treten an die Stelle der Rotation des

so

Eine dritte Methode zur Justierung von Dreileiterzählern wurde von W. Marek-Wien*) angegeben. Die beiden Hauptstromspulen z. B. eines Dreileiter-Thomson-Zählers werden mit Gleichstrom passender Stärke so beschickt, dass sie auf die Ankerwickelung im entgegengesetzten Sinne wirken. An die Kollektorbürsten legt man ein empfindliches Galvanometer an und versetzt den Anker hiernach mit der Hand in Umdrehung, welche er vermöge der Trägheit der Bremsscheibe längere Zeit beibehält. Hierauf verschiebt man die eine Spule so lange, bis das Galvanometer keinen Ausschlag mehr zeigt. Im Falle man sehr genau arbeiten will, oder wenn die Hauptstromspulen an sich schwache Felder geben, sodass das Erdfeld relativ schon merklich in Betracht kommt, so ist bei der Justierung der Zähler

Ankers kleine rasche Vibrationen der Pendel, welche ebenfalls mit der Hand ausgeführt werden. Zur Beobachtung des in der Pendelwickelung erzeugten Stromes ist jedoch ein sehr empfindliches, sehr gut gedämpftes Wechselstromgalvanometer von sehr grossem Trägheitsmomente erforderlich. Die Erzeugung der kleinen Vibrationen des Pendels um die natürliche Ruhelage bietet auch einige Schwierigkeiten. Grössere Schwingungen des Pendels können nur bei einigen Konstruktionen mit mehr homogenen Feldern angewendet werden. Aus diesen Gründen empfiehlt sich die Anwendung dieses Verfahrens bei Pendelzählern nicht und wird auch von W. Marek selbst als im Ganzen umständlich hingestellt.

Die Methode wird aber sehr einfach und erfordert nur geringe technische Hilfsmittel, wenn statt des Gleichstroms ein schwacher "Wechselstrom benutzt und das Galvanometer durch ein Telephon ersetzt wird. Bei dieser Anordnung bleibt die bewegliche Spule in Buhe und die Hauptstromspulen werden so lange verschoben bis der Ton im Telephon verschwindet. Mit Vorteil wird hei Motorzählern der Anker gleichzeitig bewegt, wodurch Fehler durch Unsymmetrie der Bewickelung vermieden werden. Pendelzähler müssen beim Justieren ganz genau so aufgehängt sein wie später im Betriebe, da sonst die Pendel eine konstant andere Lage einnehmen würden, die Justierung daher für den Fall der praktischen Verwendung hinfällig wäre.

Bei Fünfleiterzählern soll bekanntlich je eine Spule die doppelte Wirkung einer mitkombinierten ausüben und diese Kombination die gleiche Wirkung mit einer zweiten äquivalenten Kombination. Bei der Justierung ist es daher zuerst erforderlich zu konstatieren, oh je eine der Spulen die doppelte Wirkung je einer mitkombinierten Spule auch ausübt. Zu diesem Zwecke kann man zwei der vorherheschriebenen Methoden verwenden. Man kann die beiden kombinierten Spulen an eine Stromquelle parallel schalten, so, dass ihre Wirkung entgegengesetzt ist. Darauf reguliert man den Strom in der die grössere Wirkung ausübenden Spule gleich der halben Grösse des in der anderen fliessenden Stromes ein und verstellt die eine Spule so lange bis der Zähler still steht. Besser jedoch benutzt man wieder nach W. Marek ein Galvanometer, legt es bei einem Motorzähler an die Bürsten an und verstellt so lange eine der Spulen, bis das Galvanometer wieder keinen Ausschlag bei einer Botation des Ankers zeigt. Statt die Einregulierung der Ströme im Verhältnis 1: 2 vorzunehmen, kann man — und dies ist einfacher — den beiden kombinierten Spulen Widerstände r1 und r₂, vorschalten. Sind die Widerstände der Spulen wL hezw. w2 so müssen die Vorschaltwiderstände so gewählt werden, dass:

rl +

Ls + W2

ist. Da nun wx immer nahe gleich 2 w₂ ist, ferner Wj und w₂ an sich kleine Grössen sind, so ist die Gleichung für praktische Fälle als erfüllt anzusehen, wenn man r^ bezw. r₂ gross, also er. 100 und 200 Ohm, wählt. Beide Spulen werden parallel aber gegeneinander wirkend an eine passende Spannung angeschlossen. Es fliessen dann in den Spulen Ströme, welche wieder im Verhältnis 1 :2 stehen. Die Abgleichung erfolgt nun mittels Galvanometer, wie vorher beschrieben.

Sind beide kombinierten Spulenpaare abgeglichen, so hat nur noch die Einstellung der Konstanten zu erfolgen wie bei Dreileiterzählem, indem jede Seite besonders geaicht wird. — Statt des Galvanometers kann selbstverständlich auch hier ein Telephon bei Verwendung schwacher Wechselströme benutzt werden. Es ist hierbei jedoch zu beachten, dass die Vorschaltwiderstände vollkommen induktionsfrei und ziemlich gross sind, um die Gleichphasigkeit der Ströme in den verglichenen Spulen zu sichern.

Als Wechselstromquelle hat sich bei denVersuchen W. Mareks die sekundäre Spule eines Induktoriums kleinster Type bewährt, dessen primäre Spule so schwach erregt wurde, dass der Unterbrecher gerade ansprach.

Durch die Justierung der Hauptstromspulen auf gleiche Wirkung auf die Nebenschlusswickelung wird nicht erreicht, dass die Konstante des Zählers bei einseitiger Belastung und gleichzeitiger Belastung beider Zweige unverändert bleibt, da durch den veränderten Kraftlinienverlauf und andere sekundäre Erscheinungen Abweichungen auftreten. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Abweichungen noch weit unter den Verkehrsfehlergrenzen liegen, so dass die Methoden der Justierung hinreichend genau sind.

Bei dem Prüfungsverfahren der Physikalisch-Technischen Beichsanstalt*) werden bei Dreileiterzählern zunächst die beiden Hauptstromspulen hintereinander geschaltet und die Messung mit drei Stromstärken genau wie bei Zweileiterzählem durchgeführt. Dann wird mit derselben Stromstärke, welche vorher bei halber Belastung angewendet wurde, zuerst für die eine und dann für die andere Hauptstromspule allein die Prüfung wiederholt.

D. Fehlerquellen. Formulare für Zähleraichungen.

Die Elektricitätszähler können beabsichtigte und nicht beabsichtigte Änderungen erleiden, wodurch ihre Konstante eine

*) s. E. T. Z. 1900. Heft 50.

Wertänderung erleidet. Die Verhältnisse sind aber hier ganz andere als bei Massstäben oder Gewichten, bei welchen schon durch blossen Anblick ersichtlich ist, ob eine Beschädigung bezw. Änderung des Masses stattgefunden hat. Bei Zählern, welche permanente Magnete enthalten, kann sich der Magnetismus derselben ändern, bei Motorzählern kann durch Oxydation des Kollektors oder durch zwischen den Kollektor und die Bürsten eindringenden Staub eine Unterbrechung im Neben-schlusskreise des Zählers bewirkt werden. Bei Zählern mit Eisen enthaltenden Elektromagneten als wirkenden Teilen kann sich die Permeabilität des Eisens ändern. — Ausser solchen unbeabsichtigten Änderungen können die Zähler noch absichtliche durch Verstellung der wirksamen Teile z. B. Brémsmag-neten, Änderung des Widerstandes des Nebenschlusses etc. beeinflusst werden.

Beabsichtigte Änderungen sind bei den heutzutage fabrizierten Zählern so gut wie ausgeschlossen, da die Apparate nach der Aichung alle verschlossen und plombiert werden, also für den Unberufenen, unzugänglich sind, ohne dass man eine Beschädigung nicht sofort erkennen müsste.

Die gröbsten und den Zweck des Instrumentes am meisten schädigenden Fehler sind solche, welche ein Stillstehen oder eine bedeutende Beschleunigung oder Verlangsamung des Ganges zur Folge haben. Dahin gehören vor allem:¹) Gestellbrüche, Grundp]attenkrümmungen, Drahtbrüche, schlechte Isolation der Widerstands- und Magnetspulen, Oxydieren, Abschmelzen, Abschaben der Kontakte oder Bildung von Kohle aus dem benutzten Schmieröl durch die Unterbrechungsfunken, vor allem aber mangelhafte Abdichtung gegen Staub und Feuchtigkeit, bei denen fast immer eine Reparatur in der Werkstatt erforderlich ist.

Eine Reihe dieser Fehlerquellen lassen sich leicht beseitigen, so dass ein Auswechseln des Zählers am Verwendungsorte nicht notwendig ist. Zur Befreiung des Zählers von Staub eignet sich am besten ein weicher nicht allzugrosser Haarpinsel. Das Uhrwerk kann bei den meisten Zählern abgenommen werden, und ist so eine Reinigung desselben einfacher. Beim Aufsetzen desselben ist grösste Vorsicht geboten. Insbesondere

muss bei Motorzählern darauf geachtet werden, dass sich kein Klemmungen verursachender Grad an der Schnecke oder dem Schneckenrade anstösst, und so wieder eine neue Fehlerquelle bildet.

Zur Reinigung des Kollektors bei Motorzählern werden zuerst die Bürsten behutsam abgehoben und durch Zwischenklemmen eines Stückchen Holzes verhindert, wieder von selbst an den Kollektor heranzugehen. Sodann legt man ein reines Baumwollenband einhalbmal um den Kollektor herum und zieht dieses vorsichtig hin und her, oder aber man überstreicht den Kollektor mit einem in Äther getauchten Pinsel und reinigt durch Hin- und Herziehen eines Leinwandbändchens. Diese Verfahren werden solange fortgesetzt, bis der Kollektor wieder vollkommen rein ist. Bei Vornahme dieser Arbeit ist ganz besonders darauf Obacht zu geben, dass die Achse nicht durch zu grossen Druck verbogen wird und bei dem Herumlegen des Bandes oder durch nicht beabsichtigtes Heruntergleiten desselben während des Abreibens die Verbindungsdrähte des Ankers zum Kollektor nicht abgerissen werden. Schleifmittel wie Schmirgel, Glas etc. sind unter allen Hmständen nicht anzuwenden.

Hat sich bei der Prüfung eine Beschädigung des Lagersteines herausgestellt, so ist zur Auswechselung der Steinschraube der Zähler zuerst zu arretieren. Vor Einsetzen der neuen Schraube ist der Stein vermittels Hollundermark sorgfältig auszureiben und nochmals in bereits oben angegebener Weise auf etwaige Sprünge zu untersuchen und mit öl zu versehen.

Kleinere Änderungen der Konstanten durch Nachlassen des Magnetismus der Bremsmagneten können stets durch Verstellen der letzteren ausgeglichen werden.

Sämtliche Daten der Aichungen, sowie die sich herausstellenden Fehlerquellen werden in Formulare eingetragen. Im Bureau des Elektricitätswerkes bezw. Prüfamtes wird über jeden einzelnen Zähler am besten durch Eintragung der zu verschiedenen Zeiten für denselben Zähler erhaltenen Aichresul-tate mittels eines zweiten Formulares Buch geführt.

Nachfolgend sind eine Bei he solcher Formulare abgedruckt. Formular A ist für den Zählerkontrolleur bestimmt. Formular B für das Elektricitätswerk zur Buchführung über jeden einzelnen Zähler. Die Formulare C—I sind Formulare des Laboratoriums der Städtischen Elektricitätswerke in München.

Formulare

Fehler in °/₀

zu Gunsten j zu Ungunsten des Konsumenten

Umdreh.

Fehler in °/₀ bei ¹/a Belastung

zu Ungunsten

zu Gunsten

des Konsumenten

Beobachtete

e kund.

Volt

Formular A.

Aichbericht Nr.

Konstante

Für normal

Ampère

1000 Watt = Umdrehg. pro Minute

Formular B.

Volt, installiert bei

Fehler in °/₀ bei ¹/₂₀ Belastung

zu Ungunsten

zu Gunsten

des Konsumenten

Volt

Ampère,

Ampère

für

Laut Aichbericht

Lfd. Nr.

Nr.

Gleich

stromzähler

Nr.

Datum der Untersuchung

Laufende

Nummer

Wattstundenzähler No.

Datum der Aichung

Aichung

Nr.

61

Hwstd.

■V und

Tag:

Verbrauch für 1 Teilstrich

Sek.

Umdr.

cXAXvx

Hwstd.

für

Hwstd.

55

Formular C.

beobachtet

I = Zeit

Umkehr

Umdr.

Hwstd. c 3600

Umkehr

Umdr.

Teilstrich

. Syst.

Zähler Nr.

Ort der Prüfung:............................................

Abnehmer:.............................................

Stand des Zählers vor der Prüfung nach „

Stromverbrauch während „

1 Hwstd. = _

Sollwert der Konstante ......

Leerlauf oder Stillstand:

ll

Spannung

Stromstärke

Lfd.

Nr.

Träger

der

Kosten

Kosten

der

Prüfung

Grund der Abweichung

Formular D.

Grösste Abweichung in Prozent hei Belastung 10—120 o/o

Heft: Z.

Ampère

Yolt

System

Zähler Nr.

Seite

des Heftes

Lfd.

Kr.

Aron’sche langpendelige Amperestundenzähler.

Beobachtungsheft

Grösste Abweichung' der Konstante vom Sollwert bei 10—120°/o der Höchstbelastung

Nr.

Seite

3%

100/0

20%

40%

über

40%

00

Gesamt

zahl

der Prüfungen

Zahl der Zähler, deren Abweichungen innerhalb der Aich-

fehlergrenzen

liegen

Zahl der Zähler, deren Abweichungen innerhalb der Verkehrsfehlergrenzen liegen

Magnet

änderung

Anker

ungleicher

Abfall

Anker zu tiefer Eingriff

Paletten trocken und eingeschliffen

Klemmung

Differentiab

werk

andere

Uhrräder

Lösung von Stellfuttern und Schrauben

Material

brüche

Grund

platten

krümmung

Isolations

fehler

Ueber-

setzung

falsch

Fehler

hafte

Montage

Aufzugs

federbruch

Leerlauf

Anzahl Spalte

Anzahl Spalte

Anzahl} Spalte

Anzahl) Spalte

Anzahlj Spaltü Anzahl; Spalte I Anzahlj Spalte Anzahl} Spalte

Anzahl j Spalte

Anzahl Spalte

ll An zahl

Spalte

Anzahl Spalte

Anzahlj Spalte

Anzahl Spalte

10

12

11

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Aron’sche langpendelige Wattstundenzähler.

Beobachtungsheft

Grösste Abweichung der Konstante vom Sollwert bei 10—120°/o der Höchstbelastung

Nr.

Seite

3%

5°/o

10«/o    20°/o    40°/o

über

40%

<X

Gesamt

zahl

der Prüfungen

Zahl der Zähler, deren Abweichungen innerhalb der Aich-

fehlergrenzen

liegen

Zahl der Zähler, deren Abweichungen innerhalb der Verkehrs-fehlergrenzen liegen

Drahtbruch im Nebenschluss

Anker

ungleicher

Abfall

Anker zu tiefer Eingriff

Paletten trocken und eingeschliffen

Klemmung

des

Differential

werkes

anderer Uhr-und Zeigerwerksräder

Lösung

von Stell- Aufzugsfuttern und federbruch Schrauben

Material

brüche

Grund

platten

krümmung

Isolations

fehler

LJeber-

sftzung

falsch

Fehler

hafte

Montage

Unsach-

gemässe

Be

handlung

Leerlauf

Anzahl Spalte Anzahl Spalte

Anzahl Spalte

Anzahl] Spalte Anzahl] Spalte Anzahl] Spalte Anzahl] Spalte Anzahl] Spalte Anzahl] Spalte Anzahl] Spalte Anzahl] Spalte Anzahl] Spalte Anzahl] Spalte

Anzahl Spalte

tH

to

<M

CO

t>

CO

to

to

CO

CM

to

to

CO

CM

to

to

CO

to

zo

Formular G.

Motorzähler mit Bürsten und Dauermagnetbremsfeld. System: Schuckert, Union, Luxwerke, Siemens & Halske.

Be

obachtungs-

heft

Grösste Abweichung der Konstanten vom Sollwert bei 10—120 °/₀ der Höchstbelastung

I * I * -I

JSTr.

Seite

3 °/o I 5% I 10% j 20% I 40 °/₀ |üb. 40 °/₀ j 00

Gesami-

zahl

der Prüfungen

zahl der Zähler, deren Ab-weichu innerhalb der Aichfehler-grenzen liegen

ngen

Zahl d. Zähl

deren Abwei-’| Draht-chungeninner-| brucll ilïl halb der Ver-

Kollektorfehler

Lagerreibung

Kadklemmung

Klemmung

Leerlauf

kehrsfehler-grenzen liegen

Neben-

Schluss

Bürsten zu

lose, Funken, Überlastung Lamellenkurzschluss

Funken

Fusslager

Fusslager-

Schutzklappe

durch Fremd- Grundplatten- ,    ..    _____

Zapfenlager Schnecke Zählwerk körper,Lösung krümmungen 0 ne aussere 11 g

I von Teilen Gestellbruch Veranlassung Erschütterung

Magnet

änderung

Isolations

fehler

Falsches

Über-

Fehler-

,    hafte

setzungs-

verhältnis Montage

Unfachgemässe Behandlung

Anzahlj Spalte Anzahl J Spalte Anzahl J Spalte Anzahl; Spalte

Anzahl] Spalte Anzahl] Spftlte Anzahl Spalte Anzahl]

iahe I Anzahl Spalte Aozahl Spalte Anzahl Spalte Anzahl Spalte

Anzahl Spalte Anzahl Spalte Anzahl Spalte Anzahl Spalte

Anzahl Spalte

lO

CO

OS

CO

łp-

CO

GO

CO

o

Wendemotorzähler. System: A.E.G.

Be-

obachtungs-

heft

Grösste Abweichung der Konstanten vom Sollwert bei 10—12O°/₀ der Höchstbelastung

Formular H.

Nr.

Seite

3 o/₀ I 5 o/o j 10«/o I 20 o/o | 4Q0/₀    |üb.40°/o| PC

(ji-esamt-

zahl

der Prüfungen

Zahl der Zähler, deren Abweichungen innerhalb der Aichfehler-grenzen liegen

Zahl d. Zähler,! deren Abwei- I chungen innerhalb der Yer- j kehrsfehler-grenzen liegen!

Bruch von Kontaktfedern

Anzahl Spalte

Drahtbruch im Nebenschluss

Anzahl Spalte

Schlechter Kontakt

am Anker

Anzahl! Spalte

am

Relais

Doppel

schlag

Lagerreibung

Klemmung

Leerlauf

Relaislager

Fusslager

Zapfenlager

Zählwerk

Fremdkörper lose Teile

Ge stellbruch Grundplatten-krümmung

ohne äussere Veranlassung

infolge Ton Erschütterung.

Magnet

änderung

Isolations

fehler

Falsches

Übersetz

ungsver

hältnis

Fehler

hafte

Montage

Unfachge-mässe Behandlung

Anzahlj Spalte

Anzahlj Spalte

Anzahlj Spalte Anzahlj Spalte

Anzahl Spalte

Anzahlj Spalte

Anzahlj Spalte

Anzahlj Spalte

Anzahlj Spalte AnzahlJ Spalte

Anzahlj Spalte Anzahl! Spalte

Anzahl Spalte

Anzahl! Spalte Anzahlj Spalte

10

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

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28

29

30

il

Zusamm.

auf

Lag-

im

Betr.

Yerscłiieil.systeiii.

Sa.

im auf Betr. Lag,

Sa.

O.K

auf

Lag-

im

Formular J.

Bericht

über

den Bestand an Zählern des Elektricitätswerkes

S. u. H.

Ar.

Betr.

Sa.

auf

Lag-

im

Betr.

Sa.

auf

Lag.

am

im

Betr.

A.E. G.

Sa.

auf

Lag.

un

Betr.

Sa.

Sch.

auf

Lag.

im

Betr.

Grösse

Ampère

1X2

1X5

1X10

1X15

1X20

IX

1x50

1X100

über

lxiuo

1X20

ÎXIOO

1X10

1X20

Voit

110

220

640

' .

.

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Elementare

Experimental-Physik

für höhere Lehranstalten

Bearbeitet von

Br. Johannes Bussner

Professor an der Königlichen Gewerbe-Akademie zu Chemnitz 5 Bände in festem Ganzleinenband

Preis jedes Bandes Mk. 3,20

II.

III. „

I. Teil: Mechanik fester Körper. Mit 164 Abbildungen im Text. „ Mechanik flüssiger und gasförmiger Körper. Wellenlehre. Mit 249 Abbildungen im Text.

Die Lehre Tom Schall (Akustik). Die Lehre vom Licht (Optik). Mit 279 Abbildungen im Text und einer Spektraltafel.

„ Wärme und Reibungselektrizität. Mit 221 Abbildungen im Text.

„ Magnetismus und Galvanismus. Mit 291 Abbildungen im Text.

Herr Dr. H. Servus, Oberlehrer und Privatdozent an der Königl. Technischen Hochschule zu Charlottenburg, schreibt über „Russners Experimental - Physik“ : Das ganze Werk verdient die weiteste Verbreitung; es ist ein ausserordentlich sorgfältig durchgearbeitetes Werk, in dem alle wichtigen Erscheinungen in klarer und leicht verständlicher Weise bearbeitet sind. Zahlreiche und schöne Abbildungen tragen zu dem Verständnis wesentlich bei, und die theoretischen Erörterungen sind auf dem Boden der elementaren Mathematik klar und ausführlich durchgeführt. Das ganze Werk steht auf der Höhe der physikalischen Forschung und enthält auf dem Gebiete der Elektrizität sogar die neuesten Forschungen über die Telegraphie ohne Draht nach dem Slaby-Arcoschen System. Was aber das ganze Werk ganz besonders aus den vorhandenen physikalischen Lehrbüchern heraushebt, das sind die zahlreichen darin durchgerechneten Aufgaben, die jedem wichtigen Kapitel beigefügt sind. Ein ganz besonderer Vorzug ist auch die Berücksichtigung des absoluten Masssystems, und jede wichtige Grösse findet sich im (c, g, s) System ausgedrückt vor.

Verlag von GEBRÜDER JÄNECKE Hannover

GRUNDZÜGE

DER

Telegraphie und Telephone

FÜR DEN

GEBRAUCH AN TECHNISCHEN LEHRANSTALTEN

BEARBEITET

VON

DR JOHANNES RUSSNER

BROEESSOR, AN DER KÖNIGE. GEWERBE-AKADEMIE ZU CHEMNITZ

MIT 423 ABBILDUNGEN IM TEXT UND EINER TAFEL

Broschiert Jé 4.80. Gebunden Jl 5.25

Die Deutsche Techniker-Zeitung sagte über das Werk:

Dieses Werk behandelt ein Gebiet, das sich ausserordentlich vielseitig gestaltet hat. Es ist gewiss keine leichte Aufgabe, über die verschiedenen Arten der Telegraphie und Telephonie einen Überblick zu gewinnen. Der Verfasser hat es aber verstanden, nicht nur den ganzen Stoff übersichtlich zu ordnen, sondern auch überall das Wesentliche kurz aber doch verständlich zur Darstellung zu bringen, so dass das Werk nicht zu umfangreich geworden ist. Es dürfte kaum ein ähnliches Werk geben, das die einzelnen, zum Teil recht verwickelten Apparate in gleich anregender und anschaulicher Weise vorführt. Es gilt dies sowohl von den vorzüglichen schematischen Darstellungen als auch von den sorgfältig durchgearbeiteten Beschreibungen, die das Studium dadurch sehr erleichtern, dass die gestellten und gelösten Aufgaben klar entwickelt sind. Der Inhalt des Buches umfasst folgende Hauptabschnitte: Die Telegraphie. Die Kabeltelegraphie. Die mehrfache Telegraphie. Die chemischen und Kopiertelegraphen. Die Funkentelegraphie. Die Haustelegraphie. Die Telephonie. Die Feuerwehr-Telegraphenanlagen. Die elektrischen Uhren. Der Börsen- und Ferndrucker von Siemens & Halske. Der Mehrfach-Typendrucker von Baudot. Der Rowlandsche Mehrfach-Typendrucker. Der Schnelltelegraph von Pollak und Viräg. Das wertvolle Werk verdient in Fachkreisen weite Verbreitung und wird sich auch als ein überaus wertvolles Unterrichtsmittel erweisen.

Das Buch der Berufe

Ein Führer und Berater bei der Berufswahl giebt von hervorragenden Fachleuten anziehend geschriebene Gesamtdarstellungen der Hauptberufe des Mannes mit Betrachtung der wissenschaftlichen und persönlichen Voraussetzungen, Beleuchtung des richtigen Studien-und Entwicklungsganges und Belehrung über die materiellen und idealen Aussichten.

Das Buch der Berufe will unter dem Motto: „Erkenne dich selbst“ allen den jungen Leuten, die vor dem Abgang von der Schule und vor dem Eintritt in das Leben stehen, ein treuer Mentor sein und dieselben durch guten B.at vor Umwegen und dem Schicksal bewahren, den Beruf zu verfehlen.

Bis jetzt erschienen die Bände:

I. Band:

Der Marineoffizier

Von Eugen Kohlhauer, Korvettenkapitän a. D.

II.    Band:

Der Elektrotechniker

III.    Band:

Der Ingenieur

IV.    Band:

Der Chemiker

V.    Band:

Der Offizier

VI.    Band:

Der Arzt Von Dr. med. Georg Korn.

VII.    Band:

Der Oberlehrer

VIII.    Band:

Der Journalist

IX.    Band:

Der Architekt Von Willy Jänecke, Regierungs-Baumeister.

Von Fritz Süchting, Ingenieur des städt. Elektrizitätswerks Bielefeld.

Von Wilh. Frey er, Ingenieur und Lehrer an der höheren Maschinenbauschule zu Hagen i. W.

Von Dr. Hermann Warnecke, Chemiker der Chem. Fabrik de Haën, List vor Hannover.

Von Major Faller.

Von Prof. Dr. Friedrich Seiler.

Von Dr. Richard Jacobi, Chefredakteur des Hannoverschen Couriers.

Weitere Baude in Vorbereitung

Jeder Band in elegantem Leinenband und reich illustriert

Preis jedes Bandes Mk. 4.—.

Besondere Verfahren im Maschinenbau

Ausserg-ewöhnliche Werkzeuge,

Lehren, Maschinen, Vorrichtungen und Arbeitsmethoden aus der amerikanischen Praxis von Ingenieur Dr. Robert Grimshaw Mit 593 Figuren im Text —; Preis brosch. Mk. 5.—, geb. Mk. 6—.

Die Thatsache, das trotz des in Amerika bei weitem teueren Arbeitslohnes die Arbeit auf einem Stück weniger kostet als in Deutschland, hat den Verfasser veranlasst, dem deutschen Publikum eine Beschreibung mehrerer Hundert der besonderen dortigen Verfahren zu geben, die diese billige Herstellung seitens ihrer Konkurrenten ermöglichen.

i:

11

und die Projektion in den schiefen oder sogenannten Kavalier-Projektionen u. s. w.

mit besonderem Bezug auf die

isometrischen Skizzen blocke

(D. R. G.-M.)

von Ingenieur Dr. Robert Grimshaw Mit 125 in Text gedruckten Abbildungen. — Preis brOSCh. Mk. I.—

Durch diesen Leitfaden sollen die gegen das isometrische Zeichnen sehr häufig gehegten Bedenken zerstreut werden: es sei komplizirt und daher schwer zu erlernen. Der Verfasser beweist vielmehr, dass es mit Hülfe dieses Systems ebensogut möglich ist, Gegenstände jeglicher Art graphisch darzustellen, als mittels der bisher gebräuchlichen.

Winke für den Maschinenbau in bildlichen Darstellungen besonderer Werkzeuge und Arbeitsverfahren

213 Abbildungen auf 56 Tafeln

mit erklärenden Unterschriften in deutscher, schwedischer, russischer, italienischer und ungarischer Sprache Zusammengestellt von Ingenieur Dr. Robert Grimshaw

Geb. Preis Mk. 3.—

Die Abbildungen, die für den Fachmann keiner weiteren Erklärung bedürfen als ihre Unterschriften, haben den Zweck, den Maschinenfabrikanten bezw. Schlossern oder Mechanikern „Winke“ über besondere Verfahren, Lehren oder Werkzeuge zu geben, die ihnen ermöglichen, die Arbeit billiger, besser und schneller zu leisten als ohne dieselben.

Elektrisch betriebene Aufzüge,

ihr Wesen, Anlage und Betrieb

Mit einem Anhang: Polizeivorschriften und Gebührenordnung Von P. Schwehm, Civil-Ingenieur

Mit 34 Abbildungen

Preis brosch. Mk. 2.20

L.

Der Elektrotechniker (Wien) sagt über das Werk: Das Erscheinen der neuen Polizeiverordnung für Preussen vom I. April 1901 über die Einrichtung und den Betrieb von Aufzügen veranlasste den Verfasser, eine populär gehaltene Anleitung 'für Wärter und Führer zu verfassen. Der Text beschränkt sich deshalb nur auf allgemeine Konstruktionsprinzipien, auf die Bedienung und Instandhaltung der Aufzüge und fügt als Anhang die eingangs erwähnten Vorschriften betreffend die Einrichtung, Beaufsichtigung und den Betrieb von Aufzügen an. Der konstruktive Teil beschreibt nach den einleitenden Bemerkungen über das Wesen der Aufzüge die Anordnung derselben, die Aufzugsmaschine, die Aufzugselemente, wie die Seilführung, den Fahrkorb, die Steuerung und endlich die Sicherheitsvorrichtungen. Der Inhalt ist durchaus zweckentsprechend und durch zahlreiche Abbildungen unterstützt. Die weite Verbreitung elektrischer Aufzüge macht dieses zeitgemässe, sachlich gediegene Büchlein jedem Besitzer und Wärter eines derartigen Aufzuges empfehlenswert.

Wehranlage u. Elektrizitätswerk UntertUrkheim

Nach amtliehen Quellen bearbeitet

von

Wilh. Müller, Ingenieur.

Mit 14 Abbildungen, Tabellen, 1 Lageplan und 3 Tafeln

Broschiert Mk. 3—.

Das neue in den Jahren 1900/1902 erbaute Gemeinde-Elektrizitätsund Wasserwerk bezweckt die Ausnutzung der Wasserkraft des Neckar bei Untertürkheim und ist eine der interessantesten Anlagen ihrer Art, da dieselbe nur auf Grund einer Einigung verschiedener Wasserkraftbesitzer, die ihre Einzeirechte aufgeben mussten, zustande kommen konnte. Allein durch den Verzicht der Werksbesitzer auf ihre Anteile war die Möglichkeit geboten, die bisher getrennten Wasserkräfte von zusammen 120 PS. zu vereinigen und auf eine Wasserkraft von 4G0—700 PS. effektiv zu erhöhen. Für die abgegebene Wasserkraft hat die Gemeinde Untertürkheim während der Dauer von 100 Jahren unentgeltlich elektrische Energie zu liefern.

Die

FRANCIS -TURBINEN

und

DIE ENTWICKLUNG DES MODERNEN TURBINENBAUES

in Deutschland, der Schweiz, Österreich-Ungarn, Italien, Frankreich, England und den Vereinigten Staaten von Amerika von

Willi. Müller

Ingenieur

Mit 214 Abbildungen im Text, Tabellen, Leistungsuntersuchungen und XVI Tafeln ausgeführter Turbinenanlagen

Elegant gebunden Preis Mk. 18.—

Die Schweizerischen Blätter für Elektrotechnik sagten über das Werk:

Für den schwei-

Endlich einmal ein Werk über Turbinen, das sich, im Gegensatz zu den in letzter Zeit vielfach erschienenen theoretischen Abhandlungen über diese hydraulischen Kraftmaschinen, hauptsächlich mit der praktischen Konstruktion beschäftigt. Dass, dem Zuge der Zeit folgend, die Francis-Turbinen am ausgedehntesten behandelt wurden und den einzelnen Begulier-vorrichtungen besonderes Augenmerk geliehen wurde, ist sehr erfreulich. Sehr wertvoll sind die der Praxis entnommenen Konstruktionszeichnungen diverser ausgeführter Anlagen, um so mehr, als eine eingehende Kotierung der einzelnen Figuren dieselben richtig zur Geltung bringt. Das Kapitel über die Schaufelung ist besonders gut durchgearbeitet, zerischen Ingenieur besonders interessant ist die ausgedehnte Behandlung, die der Verfasser dem schweizerischen Turbinenbau angedeihen liess, indem er in detaillierter Weise sämtliche Konstruktionen dieser Firma behandelt. Dem Turbinenkonstrukteur kann das Studium dieses Buches bestens empfohlen werden.

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WYDZIAŁY POLITECHNICZNE KRAKÓW

BIBLIOTEKA GŁÓWNA

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Biblioteka Politechniki Krakowsku]

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s. Uppenborn, Kalender für Elektrotechniker. (K. Oldenburg, München und Leipzig).