Hochstverbranchsmesser für stossartige Belastungen.
Die Ermittlung des Leistungsmittelwertes beiAnlagen, in denen zeitlich unregelTnässig verteilte stossartibe Belastungen auftreten, wie dies z. B. bei Lichtbogenschwei¯aggregaten. Punktschwei¯maschinen usw der Fall Mt. stosst bei Verwendung von H¯chstverbrauchsme¯einrichtungen blicher Ausf hrungsart, bei denen der sog. Maximumzeiger nach einer bestimmten Zeit (Registrierperi- ode) in seine Nullage zur ckgef hrt wird, auf Schwierigkeiten.
Die Leistu ngsaufnahme derartiger Aggregate und Maschinen kann nämlich, in sehr kurzen Zeitabständen von einem Höehstwert auf Null absinken, so dalss bei Verwendung eines H¯chstverbrauchsmessers blicher und bekannter Ba. uart ein Lei stungsmittelwert angezeigt wird, der im Ver- h. ältnis zur Höchstlast zu tief liegt. Dies ist leieht ersichtlich, wenn man bedenkt, da¯ zur Bildung des Leistungsmittelwertes ber einen bestimmten Zeitabschnitt nicht nur ber die Zeiten, während denen ein Belastungssto¯ auftritt, sondern auch ber die zwischendenB'elastunggstössen'auftretenden Pausenzeiten, integriert wird.
Die vorliegende Erfindung umgeht diesen Nachteil dadurch, dass der Rüekstellmecha- nismu für de. n Maximumzeiger durch einen Kontaktgeber gesteuert wird, welcher derart ausgebildet ist, da¯ er jeweills dann einen Kontakt betätigt, wenn die Summe der Be lastungszeiten den Wert einer Registrierperiode erreicht hat.
In der Zeichnung isst eine beispielsweise Ausf hrungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen :
Fig. 1 und 2 Belastungsdiagramme und
Fig. 3 ein AusfühTungsbeispiel des Er findungsgegenstandes.
In der Fig. 1 ist ein Belastungsdiagramm für sto'ssartige Belastungen dargestellt Legt man als Registrierperiode, d. h. dem Zeit- abschnitt, in welchem der Leistungsmittelwert ermittetlt werden soll, den Zeitabschnitt T1 zugrunde, so erhält man f r die Arbeit A des Stromes :
A = N1 t1 + N2 t2 + ... SNntn
Die Registrierperiode setzt sich aus den folgenden Zeitabschnitten zusammen : Ti = t1 + t11 + t2 + t21 + ...=((tn+tn1) wo tn die Zeiten, während denen ein Belastungasto¯ stattfindet, und t"1 die Pausen zeiten bedeuten.
Als mittlere Hochstlast während der Re gistrierperiode Ti erhält man somit
N1 = S(Nn tn=A
S(tn+tn1) T1
Daraus ist ersichtlich, dass der Leistungs mittelwert tatsächla. ch von den zwischen den einzelnen Belastungsst¯¯en auftretenden Pausenzeiten tn1 abhÏngig ist, und zwar wird' Ni um so kleiner, je grosser die Summe der Pa, usenzeiten während d'er in Betracht kom menlden Registrierperiode ausfÏllt. Bela stungsEtösse hoher Leiistungswerte können somit auftreten, ohne dass diese den Lei- stungsmittelwert merklich beeinflussen, wenn zmgleich die Pausen zwischen den Belastuings- stössen emtsprechend gross wenden.
Für das energtieliefemde Werk sind aber dtiese Be- lastungsst¯¯eunnerw nscht, insbesonderedann, wenn sie intermittierend und mit stark schwankenden Leistungswerten auftreten.
Die Erfassung des Leitungsmittelwertes auf eine Weise, die f r den Stromlieferanten un. den Verbraucher eine gerechte Verreeh- nungsgrundila. ge bildet, ist deshalb angezeigt.
In der Fig. 2 ist ein Belastungsdiagramm f r stossaTtige Belastung dargestellt, bei wel chem die Pausenzeiten ausgesohieden sind.
Die Registrierperiode T setzt sich hier zusammen aus den einzelnen Zeiten tn, wÏhrend denen ein Belastungsstoss stattfindet.
Es fallen somit die Pausenzeiten tn1 au¯er Betracht. Die Registrierperiodte T ka. nn auch hier wieder einen beliebigen, im vorau ein stellbaren Wert. aufweisen von z. B. 5, 10, 15 Minuten usw. Ihr Ende wird jeweils dann erreicht, wenn die Summe der Belastungszeiten tn gleich dem eingestellten Periodenwert geworden ist.
Für die Arbeit A des Stromes erhalt man hier
A = N1t1 + N2t2 + ... = ( Nntn
Die Registrierperiode setzt sich, wie er- wÏhnt, nur aus den Belastungssto¯zeiten tn zusammen, also
T = t2 + t2 + ... = ( tn
Als mittlere Eochstlast während der Registrierperiode T erhÏlt man somit: N=( Nntn=A
T
Aus den beiden Formeln f r die H¯chstlast ist leicht ersichtlich, da¯ N > W, wird, und zwar nÏhert sich der Leistungsmittelwert N, der von den Pausenzeiten zwischen zwei Belastungsst¯¯en ganz unabhÏngig ist, dem obern Grenzwert der Bellastung, je kleiner die Registrierperiode T gewÏhlt wird.
In der Fig. 3 bedeutet A den nach nach ka. ten GraundsÏtzen aufgebauten Teil des H¯chstverbrauchsmessers mit seiner Systemscheibe 1, einerSchnecke 2, einem Schnek- kenrad 3, einem ¯bersetzungsgetriebe 4 für den Antrieb eines Zählwerkes 5 und'einem Übersetzungsgetriebe 6 für-den Antrieb eines Eupplungszahnrades'7. Letzteres wird'durch einen unter der Wirkung einer Feder 8 stehenden Kupplungswinkelhebel 9 mit einem auf einer Zeigerachse 10 angeordnetem Zahnrad d 11 in Eingriff gehalten. Der Kupplungs winkellhebel 3 kann durch ein Relais 12 ver schtwenkt werden, so diass die Zahnräder 7 und 11 jeweilsamEndeeinerRegistrierperi- ode ausser Eingriff kommen.
Eine Spiralfeder 13 verdreht dann die Zeigerachse 10 im Gegenubrzeigersinin bis zu einer Aus- gajigslage. Am rechten Ende der Zeigerwelle ist ein sogeinannter Maximum'zeiger 14 angeordnet, der a. uf der Zeigerachse 10 fest sitzt, während ein Schleppzeiger 15 auf der Zei- gerachse nur lose angeordnet ist und durch 'den Maximumzeiger 14 durch Druck a. uf einen Fortsatz 16 in eine neue Lage verdreht werden kann, in welcher er infolge Reibung an nicht dargestellten GehÏuseteilen liegen bleibt, wenn der Maximumzeiger 14 am Ende einer Regisstrierperiode auf NmM zu- r ckkehrt.
Die beiden Zeiger 14 und 15 bewegen sieh vor einer Skala 17. Die Systemscheibe 1 wird durch ein an das Netz R, S angeschlossenes Antriebsystem bekannter Art mit einer Spannungsspule 18 und einer Stromspule 19 proportional der Belastiumg des Netzes R, S in Drehung versetzt. A'ls Einrichtung, welche dSe stdssartige Belastung verursacht, ist in. der Fig. 3 eine elektrische Schweisseinrichinmg 20 angedeutet worden.
Fine mit B bezeiehnebe lBin. richtung stelllt den Kontaktgeber dar, durch welchen der oben beschriebene RücksteMmeehanismus für den Maximumzeiger gesteuert wird. Dieser Kontaktgeber weist ein Differentialgetriebe auf,'dessen eines'Sonnenrad 2'1 übeT ein Übersetzungsgetriebe 22'durch einen Synchronmotor 23 ständig'angetrieben wird. Das andere Sonnenrad 24 ist mit einer Nocken- scheibe 25 und einem Bremsrad 26 verbunden.
Auf der mit dem Planetenrad 27 verbunde- nen Differentialachse 2'8 ist ein weitereg Bremsrad 29 vorgesehen. Die beiden Brems- rader 26 und 29 wirken mit einem Brems- liebel 3'0 zusammen, welcher um eine Achse 31 drehbar gelagert ist lind abwechselnd eines der beiden Bremsräder, durch Eingrei- Yen in'dessen Zähnung, arretieren kann. In der RuhestellungwirdderBremshebel30 durch eine Rückstellfeder 3'2 nach hinten verschwenkt und bremst, wie in der Figur dargestellt, das B'remsrad 26.
In diesem Fall steht auch die mit dem Bremsrad 26 fest verhundene Noekenseheibe 25 und das Sonnenrad 24 still. Wird das Sonnenrad 21 durch den Synchronmotor 23 3 beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn angetrieben, so dreht .-leh auch das Planetenrad 27 und das Bremsrad 2'9 im gleichen Sinne. Im Stro. mkre ! is der mit sto¯artigen Belastungen arbeifenden Anlage liegt nun ein Elektromagnet 33, welcher n'egenüber dem Bremshebel 30 im Eontakt- geber B so angeordnet ist, dass er bei Erregung den Bremshebel 30, entgegen der Wir kung der Feder 32'ver-schwenkt.
Dies hat rur Folge, dass das Bremsrad 26 freigegeben und das Bremsrad 29 arretiert wird. Das Planetenrad 37 dteht jetzt nur noch an Ort und Stelle und treibt demzufolge das Sonnenrad 4 und damit auch die Noekenseheibe 25.imUhrzeigersinn an. Die e Verdrehung der N@@Kenscheibe 25 dauert jeweils nur so lange an, wie der Elektromagnet 33 erregt bleibt, d. h. jeweils nur fiir die Dauer tn eines Belastungssto¯es. Die Nockenscheibe vedreht sich dabei jeweils um einen kleinen Win- kel an.
Die Verhältnisse können nun. so gewählt werden, dass die für die Zurücklegun, g der der Registrierperiode T entsprechenden Summe aller Zeitabschnitte n benötigte Winke@summe gerade 180¯ betrÏgt. In die- sem Falle ist die Nockenscheibe 2'5 mit zwei ein ander diametral gegen berliegenden Nok ken versehen, mit denen ein Kontakt 34, der im Stromkreis des Maximumrelais 12 liegt. kurzzeitig geschlossen werden kann.
Synchronmotor 23 und Relais 12 liegen an einem Wechselstromnetz a, b, welches mit demNetzJS,Sidentischseinkann.
Aus den Untersuchungen über den InduktionszÏhler ist bekannt, das derselbe auch dann richtig integriert, wenn die Belastung aus kurzzeitigen St¯¯en besteht. Mit der beschriebenen Einrichtung wird somit, die gelieferte Energie richti. g gemessen.
Dite e Wirkungsweise der beschriebenen Anordung ist nun die folgende : Bei jedem Belastungsstoss wird die Systemscheibe 1 in Umdrehungversetzt,undeinerseitsdasZähl- werk5um den entsprehenden Energieteil- betrag fortgeschaltet. und anderseits der Maximumzeiger 14 um einen entsprechenden Winkel im Uhrzeigersinne verdreht. Gleichzeitig wird auch die Nockenscheibe 25 des Kontaktgebers B um einen'dem Zeitabschnitt tn proportionalen Winkel verdreht.
Diese VorgÏnge wiederholen sich nun bei jedem Be lastungsstosssolange, bis an der Nocken scheibe 25 die Stimme der zur ckgelegten Winkel beispielsweise gleich 180¯ wird, d. h. bis zur ZurücHegungeinervollenRegistrier- periode T. Ist dies der Fall, so wird der Kontakt 34 kurzzeitig. geschlossen und'das Relais 12 des R ckstellmechanismus erregt.
Dies hat die Entkupplung der beiden Zahnräder 7 und 11 zur Folge und demzufolge a. uch die R ckf hrung des Maximumzeigers 14 in die Nullage unter der Wirkung der Spiralfeder 13. Der Schleppzeiger 15 bleibt dabei in der durch den Maximumzeiger 14 erreichten höchsten Lage zurück. Dieses Spiel wiederholt sieh fortwÏhrend. Am Ende einer, beispielsweise einen Monat dauernde, Ableseperiode zeigt der Schleppzeiger 16 somit den während dieser Zeit im Verlaufe einer beliebigen Registrierperiode erreichten H¯chstwert des Leistungsmittelwertes an.
Der Kontaktgeber k¯nnte auch so ausgebildet sein, da¯ der Antrieb des Differentialgetriebes durch den Synchronmotor ber das Planetenrad erfolgt und je ein Sonnenrad, bzw. ein damit verbundenes Bremsrad, abwechslungsweise arretiert werden.
Der Kontaktgeber B kau-n aber selbstverständlich auch ohne Verwendung eines Differentialgetriebes ausgeführt sein. Bei- spielsweise könnte die Nockenscheibe 25 durch den SynchronmotoT direkt angetrieben werden. Letzterer würde dann ständig unter Spannung liegen, jedoch durch den Elektro- magneten 33 nur während den Bel'astungN- zeiten freigegeben werden. Anderseits könnte die Nockenscheibe 26 auch dureh ein Schritt- schaltwerk angetrieben werden, welches eine bestimmte Fortschaltfrequenz aufweist und durch den Elektromagneten 3'3'jeweils wäh- rend den Belastungsst¯¯en eingeschaltet werden würde.