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<!DOCTYPE html>

<title>Ferraris-Zähler</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Ferraris-Zähler</span></h1>

</header>

</div>

<p>Der <b>Ferraris-Zähler</b>, benannt nach <a href="Galileo_Ferraris" title="Galileo Ferraris">Galileo Ferraris</a>, oder <b>Induktionszähler</b> ist ein <a href="Elektromechanisch" class="mw-redirect" title="Elektromechanisch">elektromechanisches</a> <a href="Messger%C3%A4t" title="Messgerät">Messgerät</a> für <a href="Elektrische_Energie" title="Elektrische Energie">elektrische Energie</a>, umgangssprachlich ein <a href="Stromz%C3%A4hler" title="Stromzähler">Stromzähler</a>. Er wird zur Anzeige der konsumierten, selten auch der eingespeisten, elektrischen Energie bei ein- oder mehrphasiger <a href="Wechselspannung" title="Wechselspannung">Wechselspannung</a> in <a href="Niederspannungsnetz" title="Niederspannungsnetz">Niederspannungsnetzen</a> verwendet. Er besteht aus einer speziellen Form von <a href="Asynchronmotor" class="mw-redirect" title="Asynchronmotor">Asynchronmotor</a>, dem <a href="Ferrarisl%C3%A4ufer" title="Ferrarisläufer">Ferrarisläufer</a> (auch Ferraris-Scheibe genannt), der die Form einer kreisförmigen <a href="Aluminium" title="Aluminium">Aluminium</a>scheibe hat, in Verbindung mit einem mechanischen <a href="Z%C3%A4hlwerk" title="Zählwerk">Zählwerk</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Aufbau">Aufbau</h2></div>

<p>Der Ferrarisläufer ist eine drehbar gelagerte Aluminiumscheibe, die durch die <a href="Wechselfeld" title="Wechselfeld">Wechselfelder</a> zweier <a href="Erregersysteme_f%C3%BCr_Synchronmaschinen" title="Erregersysteme für Synchronmaschinen">Erreger</a><a href="Spule_(Elektrotechnik)" title="Spule (Elektrotechnik)">spulen</a> läuft:

</p>

<ul><li>die eine Spule ist ausgeführt als <i>Strompfad</i> mit ganz wenigen Windungen; durch sie fließt auch der durch die <a href="Elektrischer_Verbraucher" title="Elektrischer Verbraucher">Verbraucher</a> fließende <a href="Elektrischer_Strom" title="Elektrischer Strom">elektrische Strom</a></li>

<li>die andere Spule ist ausgeführt als <i>Spannungspfad</i> mit sehr vielen Windungen und hoher <a href="Impedanz" class="mw-redirect" title="Impedanz">Impedanz</a>; an dieser Spule liegt die <a href="Elektrische_Spannung" title="Elektrische Spannung">elektrische Spannung</a> (<a href="Netzspannung" title="Netzspannung">Netzspannung</a>).</li></ul>

<p>Bei <a href="Dreiphasenstrom" class="mw-redirect" title="Dreiphasenstrom">Mehrphasensystemen</a> ist für jeden <a href="Au%C3%9Fenleiter" title="Außenleiter">Außenleiter</a> eine eigene Spule im Strom- und Spannungspfad notwendig, deren Felder sich addieren.

</p><p>Die <a href="Magnetkern" title="Magnetkern">Kerne</a> der Spulen des Strom- bzw. des Spannungspfades sind an der Aluminiumscheibe so angeordnet, dass sie zusammen ein magnetisches <a href="Drehfeld" title="Drehfeld">Drehfeld</a> erzeugen, welches die Scheibe über in ihr induzierte <a href="Wirbelstrom" title="Wirbelstrom">Wirbelströme</a> wie bei einem Asynchronmotor antreibt.

</p><p>Durch die geometrische Anordnung der Spulen und den Umstand, dass der <a href="Phasenwinkel" title="Phasenwinkel">Phasenwinkel</a> im Spannungspfad aufgrund der <a href="Induktivit%C3%A4t" title="Induktivität">Induktivität</a> um 90° verschoben ist, ist das <a href="Drehmoment" title="Drehmoment">Drehmoment</a> <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle M}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle M}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/f82cade9898ced02fdd08712e5f0c0151758a0dd.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:2.442ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle M}" loading="lazy"></span>, das von den Magnetfeldern auf die Scheibe ausgeübt wird, in jedem Augenblick <a href="Proportional" class="mw-redirect" title="Proportional">proportional</a> zum Produkt aus Strom <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle I}">

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</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle I}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/535ea7fc4134a31cbe2251d9d3511374bc41be9f.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.172ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle I}" loading="lazy"></span> und Spannung <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle U}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle U}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/458a728f53b9a0274f059cd695e067c430956025.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.783ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle U}" loading="lazy"></span>, d. h. zur elektrischen <a href="Wirkleistung" title="Wirkleistung">Wirkleistung</a> <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle P}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle P}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/b4dc73bf40314945ff376bd363916a738548d40a.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.745ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle P}" loading="lazy"></span>, mit der <a href="Winkelgeschwindigkeit" title="Winkelgeschwindigkeit">Winkelgeschwindigkeit</a> <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \omega }">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \omega }</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/48eff443f9de7a985bb94ca3bde20813ea737be8.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.446ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle \omega }" loading="lazy"></span> der Aluminiumscheibe als <a href="Proportionalit%C3%A4tsfaktor" class="mw-redirect" title="Proportionalitätsfaktor">Proportionalitätsfaktor</a>:

</p>

<mtr>

<mtd>

</mtd>

<mtd>

</mtd>

</mtr>

<mtr>

<mtd>

</mtd>

<mtd>

</mtd>

<mtd>

</mtd>

</mtr>

</mtable>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\begin{alignedat}{2}&M\cdot \omega &&=U\cdot I=P\\\Rightarrow &M&&\propto U\cdot I=P\end{alignedat}}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/0399f57051ec2c0a7068cd798f415fa9ad578701.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.338ex; width:21.218ex; height:5.843ex;" alt="{\displaystyle {\begin{alignedat}{2}&M\cdot \omega &&=U\cdot I=P\\\Rightarrow &M&&\propto U\cdot I=P\end{alignedat}}}" loading="lazy"></span></dd></dl>

<p>Zur <a href="Justage" class="mw-redirect" title="Justage">Justage</a> ist die korrekte <a href="Phasenverschiebung" title="Phasenverschiebung">Phasenverschiebung</a> im Spannungspfad im Rahmen der <a href="Kalibrierung" title="Kalibrierung">Kalibrierung</a> am Zähler einstellbar. Die <a href="Blindleistung" title="Blindleistung">Blindleistung</a> führt dann im zeitlichen Mittel zu keinem Drehmoment und wird nicht gezählt.

</p><p>Weiter sind oft Kurzschlussbügel aus Widerstandsdraht vorhanden, mit denen das Drehmoment für verschiedene Leistungsstufen abgeglichen werden kann.

</p><p>Der Ferraris-Zähler arbeitet nur korrekt, wenn

</p>

<ol><li>die <a href="Netzfrequenz" title="Netzfrequenz">Netzfrequenz</a> konstant ist, und</li>

<li>die Geschwindigkeit der Scheibe sehr viel kleiner als die des Wanderfeldes ist, und</li>

<li>die Lage der Aluminiumscheibe horizontal ist.</li></ol>

<p>Weiterhin muss es ein drehzahlproportionales Bremsmoment geben, sodass sich das <a href="Integral" class="mw-redirect" title="Integral">Integral</a> der Momentanleistung (Drehmoment) über die Zeit als Zahl der Umdrehungen pro Energiebetrag ergibt. Das Bremsmoment wird durch eine <a href="Wirbelstrombremse" title="Wirbelstrombremse">Wirbelstrombremse</a> mit einem <a href="Permanentmagnet" class="mw-redirect" title="Permanentmagnet">Permanentmagneten</a> erreicht, durch dessen Feld sich die Scheibe ebenfalls bewegt.

</p><p>Die <a href="Reibung" title="Reibung">Reibung</a> im Zählwerk und in den Lagern muss durch ein Hilfsdrehmoment ausgeglichen werden, damit die <a href="Drehzahl" title="Drehzahl">Drehzahl</a> der Scheibe proportional zum antreibenden Moment des Wanderfeldes bzw. zur elektrischen Wirkleistung ist. Hierfür wird z. B. die Spannungsspule durch eine Metallschraube oder einen Kupferbügel <a href="Asymmetrisch" class="mw-redirect" title="Asymmetrisch">unsymmetrisch</a> gemacht, sodass ein selbstständiges Wanderfeld entsteht.

</p><p>Um sicherzugehen, dass der Zähler steht, wenn keine Wirkleistung bezogen wird, trägt die Achse der Zählscheibe eine Hemmfahne, welche von einem <a href="Gegenst%C3%BCck" class="mw-redirect" title="Gegenstück">Gegenstück</a> auf den ruhenden Teilen angezogen wird, sodass die Scheibe zum Stillstand kommt, wenn eine bestimmte Mindestleistung unterschritten wird.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Bis die <a href="Ruhelage" class="mw-redirect" title="Ruhelage">Ruhestellung</a> erreicht ist, kann die Scheibe sowohl vorwärts als auch rückwärts laufen, obwohl kein Strom verbraucht wird. Wenn im <a href="Leerlauf" title="Leerlauf">Leerlauf</a> die (meist rote) Markierung auf der Scheibe mittig im <a href="Sichtfenster" title="Sichtfenster">Sichtfenster</a> des Zählers zu sehen ist, muss die Scheibe stoppen – ansonsten gilt der Zähler als defekt.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Der Ferrarisläufer treibt über einen <a href="Schneckentrieb" class="mw-redirect" title="Schneckentrieb">Schneckentrieb</a> ein <a href="Rollenz%C3%A4hlwerk" class="mw-redirect" title="Rollenzählwerk">Rollenzählwerk</a>, das die Anzahl der Scheiben-Umdrehungen als Energie (<a href="Kilowattstunde" class="mw-redirect" title="Kilowattstunde">Kilowattstunden</a>) anzeigt.

</p><p>Bei Rückeinspeisung elektrischer Energie in das Netz läuft ein Ferraris-Zähler normalerweise rückwärts, sofern keine mechanischen Sperren vorhanden sind.

</p><p>Für höhere Ströme wird die Stromspule über einen <a href="Stromwandler" title="Stromwandler">Stromwandler</a> angeschlossen, für höhere Spannungen wird die Spannungsspule an einen <a href="Spannungswandler_(Energietechnik)" title="Spannungswandler (Energietechnik)">Spannungswandler</a> angeschlossen. Für die Messung von <a href="Blindleistung" title="Blindleistung">Blindleistung</a> kann die Phase des Stromes durch die Spannungsspule, z. B. durch eine <a href="Hummelschaltung" title="Hummelschaltung">Hummelschaltung</a>, um 90° gedreht werden.

</p><p>Die elektromechanischen Ferraris-Zähler werden seit Anfang der 2000er Jahre durch <a href="Intelligenter_Z%C3%A4hler" class="mw-redirect" title="Intelligenter Zähler">digitale Energiezähler</a> ersetzt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Hersteller">Hersteller</h2></div>

<p>Ein großer Hersteller von Ferraris-Zählern war u. a. das Schweizer Unternehmen <a href="Landis%2BGyr" title="Landis+Gyr">Landis+Gyr</a>.

</p><p>Ein führender deutscher Hersteller war die <a href="AEG" title="AEG">AEG</a> mit ihrer Zählerfabrik in Hameln.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>P. M. Pflier: <cite style="font-style:italic">Elektrizitätszähler. Tarifgeräte, Meßwandler, Schaltuhren. Ein Buch für Zählerfachleute</cite>. 1. Auflage. Springer, Berlin u. a. 1954.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Ferraris-Z%C3%A4hler&rft.au=P.+M.+Pflier&rft.btitle=Elektrizit%C3%A4tsz%C3%A4hler.+Tarifger%C3%A4te%2C+Me%C3%9Fwandler%2C+Schaltuhren.+Ein+Buch+f%C3%BCr+Z%C3%A4hlerfachleute&rft.date=1954&rft.edition=1.&rft.genre=book&rft.place=Berlin+u.+a.&rft.pub=Springer" style="display:none"> </span></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">M. Stöckl, K. H. Winterling: <cite style="font-style:italic">Elektrische Meßtechnik</cite>. 6. Auflage. Teubner, Stuttgart 1978, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>71</span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Ferraris-Z%C3%A4hler&rft.au=M.+St%C3%B6ckl%2C+K.+H.+Winterling&rft.btitle=Elektrische+Me%C3%9Ftechnik&rft.date=1978&rft.edition=6.&rft.genre=book&rft.pages=71&rft.place=Stuttgart&rft.pub=Teubner" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text">Peter Bastian u. a.: <cite style="font-style:italic">Fachkunde Elektrotechnik</cite>. 18. Auflage. Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 1990, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>338</span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Ferraris-Z%C3%A4hler&rft.au=Peter+Bastian+u.+a.&rft.btitle=Fachkunde+Elektrotechnik&rft.date=1990&rft.edition=18.&rft.genre=book&rft.pages=338&rft.place=Haan-Gruiten&rft.pub=Europa-Lehrmittel" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">Physikalisch-Technische Bundesanstalt: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_2/2.3_elektrische_energiemesstechnik/2.34/erste_Hilferegeln.pdf">7 erste Hilferegeln bei Zählersorgen</a>, Seite 2</span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">Historisches Fotoportal Hameln: <a rel="nofollow" class="external autonumber" href="https://zeitreise.dewezet.de/fotos/industrie/121-aeg-zaehlerwerke">[1]</a></span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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