Wechselbtromzähler. Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Wechselstromzähler, der sich zur Mes sung von elektrischen Grössen, die als Vek- torsumme von zwei Komponenten erhalten werden, beispielsweise Volt-Ampere-Stun- den, eignet, und der zwei Messvorrichtungen, deren eine die eine ITomponente und die an dere die andere Komponente misst, und Mit tel aufweist, welche eine Integriervorrichtung' proportional der Vektorsumme dieser beiden Komponenten verstellen.
Soll der Wechselstromzähler beispiels weise zur Messung von Volt-Ampere-Stun- den verwendet werden, so misst die eine Mess- vorrichtung die Watt-Komponente und die andere die wattlose Komponente des Stromes.
Zweckmässigerweise ist mit den zwei Messvorriohtungen und der Integriervor- richtung ein epizyklischer Mechanismus ver bunden, dessen einer Teil von der einen Messvorrichtung proportional zu einer Kom ponente des Stromes verstellt wird und des sen anderer Teil derart von der andern Mess- vorrichtung verstellt wird, dass die der Inte- griervorrichtung erteilte Gesamtverstellung proportional der Vektorsumme der beiden Komponenten ist.
Zweckmässigerweise sind zur Verstellung des einen Teils des epizyklischen Mechanis mus von der einen Messvorrichtung aus eine Zahnstange und ein Zugorgan vorgesehen, welch letzteres eine rotierende Bewegung jenes Teils verursacht, wobei Zahnstange und Zugorgan periodisch von der andern Messvorrichtung in ihre Anfangslage zurück gebracht wird.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist auf beiliegender Zeichnung gezeigt, in welcher Fig. 1 ein Vektor diagramm darstellt, welches Beziehungen zwischen den durch vorliegenden Wechselstromzähler zu mes senden Grössen darstellt;
Fig. 2 und 3 zeigen im Aufriss bezw. Grundriss in schematischer Weise einen Wechselstromzähler zur Messung von Volt- Ampere-Stunden. Das -dem vorliegenden Wechselstrom- zähler zugrunde liegende Prinzip ist aus einer Betrachtung des in Fig. 1 gezeigten,
aus einem rechtwinkligen Dreieck bestehen- den Vektordiagra.mms leicht verständlich. Wenn eine der beiden Iatheten (z. B. a) pro- portionial ist zu Volt-Ampere-Stunden cos <B><I>(p</I></B> und die andere (z.
B, b) proportional zu Volt-Ampere-Stunden X sie (%, wobei c.^ der Phasenverschiebungswinkel zwischen Spannung und Strom. ist, so ist die Hypo tenuse proportional zu den Volt-Ampere- Stunden, d. h. zu der Vektorsumme der durch die beiden Katheten dargestellten Grössen.
Wenn zwei Messvorrichtungen, deren Verstellungen proportional zu diesen beiden Grössen erfolgen, mit einer Integriervorrich- tung verbunden werden, so muss, damit von dem. Wechselstromzähler Volt-Ampere-Stun- den angegeben werden, die von den beiden Messvorrichtungen der Integi,iervorrielitun- erteilte Verstellung- proportional der Vektor summe der beiden Grössen sein.
In der Ausführungsform nach den Fi & . 2 und 3 bestehen die Mittel zur Erzeugung der gev#iinschten Verstellung aus einer ge wöhnlichen Integriervorrichtung oder einem Zählwerk, das eine Anzahl von Zahnrädern (l auf-u,eist, und Zeiger e, welche sich über auf einer Platte f (Fig. 3) angebrachten 8halen drehen.
Die Integriervorriclituii- wird durch einen epizyklischen Mechanismus verstellt, welcher ein Paar koachsialer, aber unab- hängig voneinander sich drehender Sonnen räder<I>g, lt</I> und ein Planetenrad<I>i</I> aufweist. Eines ,der Sonnenräder (g) ist vermittelst Zahnraid j und Schneckenrad 7c mit einer Sehnecke l verbunden, welche ihre Bewegung von einer der Messvorrichtungen (z.
B. von derjenigen, welche die Watt-Komponente misst) erhält, und das Planetenrad i ist ver mittelst eines Armes in mit einer Achse ver bunden, welche die Tntebriervorrichtung an treibt.
Das andere Sonnenrad (h,) wird von der andern Messv orrichtung (z. B-. von der- jeni.gen,welche die wattlose Komponente misst) durch folgenden Mechanismus ver- 5,tellt: Das Sonnenrad k wird von einer klei- neu Trommel ;i. aus, um welche eine Schnur o geschlun en ist., an deren Ende ein Ge wicht 5 liä.agt, in Drehung versetzt.
Das lere Ende der Schnur bewegt sieh auf # -tnc einer Geraden, indem es an der verschieb baren Zahnstange t) befestigt ist, wobei die Zahnstange durch ein Zahnrad q von der zweiten Messvorrichtung aus über Schnecke s' und S=lancchenrad s bewegt wird.
Ange nommen., die Zahnstange beve;e sich ver tikal und die Schnur befinde sieh ursprüng lich in der in Fig. ? in vollen Linien ge zeigten Ausgangslage, dann kann in irgend einer ihrer Lagen ausserhalb ihrer Ausgangs- lage (wie in punktierten Linien in Fi(r. 2 angedeutet) die Schnur als Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks betrachtet werden.
Bei der Aufwärtsbewegung der Zahnstange wird die Grösse der Drehbewegung, welche durch die Schnur dem Sonnenrad la des epizt-hlisclien Mechanismus erteilt wird, gleich sein der Differenz zwischen der Länge der Hypotenuse und der Basis des Drei ecks, welche der Schnurlänge zwisehe#n Trommel und Zahnstange in der horizontalen Ausgangsstellung entspricht.
Die ursprüng- liche Län- der Schnur zwischen Trommel >a und Zahnstange r) in der Aus;
angsla,e (d. h, ausgezogene Linie 0 in Fig. 2) wird proportional zu der z\visehen zwei Betäti- gungen der Kontaki,vorrichttingen von der einen Messv orrichtung gemessenen Anzahl von Einheiten der Watt-Kamponente,
also @lolt-Ampere-Stunden X cos d#2 gemacht. Die Bewegring der Zahnstange p erfolge pro portional und im gleichen Massstab wie für die Schnurlänge den gemessenen Einheiten der wattlosen Komponente.
Bei der Bewe gung der Zahnstange vergrössert sieh die Schnurlä -Inge, welche nun die Hypotenuse des rechtwinlfligen Dreiecks, also die Volt- AmpAre-Stunden. darstellt, und hierbei wird der Trommel ii. und damit dem Sonnenrad la eine Drehbewemung erteilt, welche, wie vor stehend angegeben, proportional zur Diffe renz zwischen der Länge der Hypotenuse un:
d der Basis ist, also zwischen Volt-Am- pAre-Stunden und Volt-Ampere-Stunden X cos g. Das Sonnenrad g erhält eine Bewe gung, welche proportional der Nutzleistung; also Volt-Ampere-Stunden X cos co ist. Das Planetenrad i wird--entsprechend der Summe der Bewegungen der Sonnenräder g und 1a verstellt und erteilt demnach der.
Welle nach der Integriervorrichtung eine Bewegung, welche proportional den gesuchten Volt-Am- pAre-Stunden während des auf nachstehend bschriebene Weise bestimmten Intervalles ist. Die Integriervorrichtung wird also pro portional der Vektorsumme der Watt-Kom- ponente und der wattlosen Komponente ver stellt.
In der Ausführung kann irgend ein Paar von geeigneten Messvorrichtungen zur Bewegung der Schnecken <I>1, r</I> verwendet werden, und diese werden durch die vorbe- schriebenen Mittel mit der Integriervorrich- tung verbunden.
Während die Verstellbewe- bung des Mechanismus, welcher die eine Mess@#,orrichtung mit dem Rad g des epizy- klischen Mechanismus verbindet, dauernd und gleichgerichtet sein kann und gewöhn lich auch ist, muss die Einrichtung, welche die andere Messvorrichtung mit dem Rad jz des epizyklischen Mechanismus verbindet, zurückbewegbar sein,
da die geradlinige Be wegung der Zahnstange sich nicht ins Vn- endliche erstrecken kann. Es ist daher Vor kehrung getroffen, um die Zahnstange p in ihre Ausgangslaga zurückbewegen zu kön nen.
Dies wird dadurch erreicht, class die kleine Trommel 7a, welche von der Schnur o umschlungen ist, durch Sperrad t und Klinke u oder einer andern Form von Kupplung, welche nur in einer Drehrichtung wirksam ist, mit dem zweiten Sonnenrad h verbunden ist; im vorliegenden Falle wird die Verstell- 'bewegung durch Zwischenräder v auf das Sonnenrad lt übertragen.
Ferner ist das Rad q auf einem Hebel ?n gelagert, der in der Richtung, in welcher das Rad q ausser Ein griff mit der Zahnstange p gebracht wird, durch den Elektromagneten x verschwenkt wird.
Nachdem die erste Messvorrichtung um einen bestimmten Betrag verstellt wurde, schleift ein Kontaktstift y, der von einer sich drehenden Scheibe z getragen wird., über ein Paar stationärer Kontaktfedern 2 und schliesst den Stromkreis nach dem Elek tromagneten x, worauf das Zahnrad q ausser Eingriff mit der Zahnstange p gebracht wird und letztere mit der Schnur frei und rasch unter der Schwerewirkung der Zahnstange in ihre Ausgangslage fällt, die durch den Anschlag eines Stiftes 3 auf der Zahnstange gegen einen Support 4 begrenzt ist.
Dieser Mechanismus ist dann in der Arbeitsstellung, bis die erste Messvorrichtung wieder den Stromkreis schliesst. Am Ende jeder be stimmten Verstellbewegung der ersten Mess- vorrichtung, welche Bewegung der Basis des oben erwähnten Dreiecks entspricht, wird die von der zweiten Messvorrichtung verstellte Zahnstange wieder in ihre Ausgangslage ein gestellt.
Die vorstehend beschriebenen konstruk tiven Details können mannigfache Anderun- gen erfahren. Beispielsweise kann statt Zahn rad q und Zahnstange p eine Schnur verwen det werden, welche in einer Richtung durch eine von der zweiten Messvorrichtung be wegte Trommel verstellt werden kann. An Stelle der Schnur, welche den epizyklischen Mechanismus mit dem geradlinig sich bewe genden Organ verbindet, kann auch eine Zahnstange mit einem Zahnrad verwendet wenden, welch letzteres mit dem epizyklischen Mechanismus verbunden ist und am gerad linig sich, bewegenden Organ aasgelenkt ist.
Die elektromagnetische Einrichtung zum Auslösen des sich geradlinig bewegenden Organes kann durch irgend eine andere Ein richtung, z. B. eine mechanische Einrich tung, von der ersten Messvorrichtung aus ge steuert, ersetzt werden. Das vorstehend be schriebene Organ, das sich in vertikaler Rich tung bewegt, um einen Teil .des epizykli- schen Mechanismus zu verstellen, kann auch für horizontale Bewegung oder für eine Be wegung in irgend einer Richtung ausgebil det sein, vorausgesetzt, dass die Bedingung des rechtwinkligen Dreiecks aufrecht erhal ten wird. Es wird noch darauf hingewiesen,
dass das in vertikaler Richtung sich bewe- geilde Organ so ausgebildet sein kann, dass es sieh bei nacheilenden Strömen in einer Richtung bewegt und bei voreilenden Strömen in der entgegengesetzten Richtung. Wenn der Zähler auf.nach- und voreilende Strö mende ansprechen. soll, so ist es zweckmässi ger, wenn sich die Zahnstange h in horizon taler Riehtung bewegt.
Obwohl der Wechselstromzähler sich be sonders zur Messung von '#?'olt-AmpAre-Stttii- den, ausser in dem Spezialfall, in welchem cos 9 -- o ist, eignet, so kann er auch für andere Zwecke verwendet werden, bei wel- eher die Vektorsumme von irgend welchen zwei Grössen erhalten werden soll.