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.
Ultra-high burn knife for shock loads.
The determination of the average power value in systems in which irregularly distributed, shock loads occur, such as B. with arc welding units. Spot welding machines, etc., the case of Mt. encountered difficulties when using high-consumption devices of the usual design, in which the so-called maximum pointer is returned to its zero position after a certain time (registration period).
The power consumption of such units and machines can in fact drop in very short time intervals from a maximum value to zero, so that when using a maximum consumption meter, the usual and known Ba. uart a power average value is displayed, which is age is too low for maximum load. This is easy to see if one considers that to form the mean power value over a certain period of time, integration is not only made over the times during which a stress occurs, but also over the pause times occurring between the 'stress surges'.
The present invention avoids this disadvantage in that the Rüekstellmecha- nismu for de. n maximum pointer is controlled by a contactor, which is designed in such a way that it then actuates a contact when the sum of the loading times has reached the value of a registration period.
An example embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. Show it :
1 and 2 load diagrams and
3 shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention.
In Fig. 1 a load diagram for shock loads is shown. H. the time segment in which the mean power value is to be determined is based on the time segment T1, then we get for the work A of the current:
A = N1 t1 + N2 t2 + ... SNntn
The registration period is made up of the following time segments: Ti = t1 + t11 + t2 + t21 + ... = ((tn + tn1) where tn is the times during which a load takes place and t "1 the break times .
As a mean maximum load during the registration period Ti is thus obtained
N1 = S (Nn tn = A
S (tn + tn1) T1
It can be seen from this that the mean power value is actually ch is dependent on the pause times tn1 occurring between the individual load levels, namely, Ni becomes smaller, the greater the sum of the pause times during the registration period in question. Load surges of high power values can thus occur without these noticeably influencing the mean power value if the pauses between the load surges turn correspondingly large.
For the energy-producing plant, however, these stress levels are undesirable, especially if they occur intermittently and with strongly fluctuating power values.
Capturing the line mean in a manner that is unrelated to the electricity supplier. the consumer a fair amount of money. ge is therefore indicated.
FIG. 2 shows a load diagram for shock loads, in which the pause times are eliminated.
The registration period T is made up of the individual times tn during which a load surge occurs.
The pause times tn1 are therefore disregarded. The registration period T ka. nn again any value that can be set in advance. have of z. B. 5, 10, 15 minutes, etc. Their end is reached when the sum of the load times tn has become equal to the set period value.
For the work A of the current you get here
A = N1t1 + N2t2 + ... = (Nntn
As mentioned, the registration period is made up only of the exposure times tn, ie
T = t2 + t2 + ... = (tn
The mean peak load during the registration period T is thus: N = (Nntn = A
T
From the two formulas for the maximum load it is easy to see that N> W, namely the power mean value N, which is completely independent of the pause times between two load levels, approaches the upper limit value of the load load smaller the registration period T is chosen.
In Fig. 3, A denotes the after ka. ten basic principles of the maximum consumption meter with its system disk 1, a worm 2, a worm wheel 3, a transmission gear 4 for driving a counter 5 and a transmission gear 6 for driving a clutch gear'7. The latter is held in engagement with a gear wheel d 11 arranged on a pointer axis 10 by a coupling angle lever 9 under the action of a spring 8. The coupling angle lever 3 can be pivoted by a relay 12 so that the gear wheels 7 and 11 each disengage at the end of a registration period.
A spiral spring 13 then rotates the pointer axis 10 in the counterclockwise direction up to an initial position. At the right end of the pointer shaft there is a so-called maximum pointer 14, which a. uf the pointer axis 10 sits firmly, while a drag pointer 15 is only loosely arranged on the pointer axis and through 'the maximum pointer 14 by pressure a. An extension 16 can be rotated into a new position in which it remains due to friction on housing parts (not shown) when the maximum pointer 14 returns to NmM at the end of a registration period.
The two pointers 14 and 15 move in front of a scale 17. The system disk 1 is rotated by a known type of drive system connected to the network R, S with a voltage coil 18 and a current coil 19 proportional to the load on the network R, S. As a device which causes the continuous load, an electrical welding device 20 has been indicated in FIG.
Fine denoted by B live lBin. Direction represents the contactor through which the above-described restraint mechanism for the maximum pointer is controlled. This contactor has a differential gear, one of which 'sun gear 2'1 is continuously' driven by a synchronous motor 23 via a transmission gear 22 '. The other sun gear 24 is connected to a cam disk 25 and a brake gear 26.
A further brake wheel 29 is provided on the differential axle 2'8 connected to the planetary wheel 27. The two brake wheels 26 and 29 cooperate with a brake lever 3'0, which is mounted rotatably about an axis 31 and can alternately lock one of the two brake wheels by engaging their teeth. In the rest position, the brake lever 30 is pivoted backwards by a return spring 3'2 and brakes the brake wheel 26, as shown in the figure.
In this case, the Noekensheibe 25, which is firmly connected to the brake wheel 26, and the sun wheel 24 also stand still. If the sun gear 21 is driven, for example, in the counterclockwise direction by the synchronous motor 23 3, the planet gear 27 and the brake gear 2'9 also rotate in the same sense. In the Stro. mkre! Is the system working with impact-like loads there is now an electromagnet 33 which is arranged opposite the brake lever 30 in the contact sensor B so that when it is excited it pivots the brake lever 30 against the action of the spring 32 ' .
This has the consequence that the brake wheel 26 is released and the brake wheel 29 is locked. The planet gear 37 is now only in place and consequently drives the sun gear 4 and thus also the Noekensheibe 25 in a clockwise direction. The rotation of the N @@ Kenscheibe 25 only lasts as long as the electromagnet 33 remains energized, d. H. in each case only for the duration of an exposure. The cam disc rotates by a small angle.
The circumstances can now. be chosen in such a way that the angle @ sum required for covering the registration period T corresponding to the sum of all time segments n is just 180¯. In this case, the cam disk 2'5 is provided with two cams lying diametrically opposite one another, with which a contact 34 which is in the circuit of the maximum relay 12 is provided. can be closed briefly.
Synchronous motor 23 and relay 12 are connected to an alternating current network a, b, which can be identical to the network JS, S.
It is known from investigations into the induction counter that it also integrates correctly when the load consists of short-term stresses. With the device described, the supplied energy is correct. g measured.
The mode of operation of the described arrangement is as follows: With each load shock, the system disk 1 is set in rotation and, on the one hand, the counter 5 is incremented by the corresponding energy component. and on the other hand the maximum pointer 14 rotated by a corresponding angle in the clockwise direction. At the same time, the cam disk 25 of the contactor B is rotated by an angle proportional to the time segment tn.
These processes are now repeated with each loading bump until the voice of the angle covered on the cam disk 25 is, for example, 180¯, i.e. H. until a full registration period T is returned. If this is the case, contact 34 is briefly. closed and energized the relay 12 of the reset mechanism.
This results in the decoupling of the two gears 7 and 11 and consequently a. Also the return of the maximum pointer 14 to the zero position under the action of the spiral spring 13. The drag pointer 15 remains in the highest position reached by the maximum pointer 14. This game is repeated over and over again. At the end of a reading period, for example one month, the drag pointer 16 thus shows the maximum value of the mean power value reached during this time in the course of any registration period.
The contactor could also be designed in such a way that the drive of the differential gear is carried out by the synchronous motor via the planetary gear and one sun gear or one brake gear connected to it are alternately locked.
The contactor B can of course also be designed without the use of a differential gear. For example, the cam disk 25 could be driven directly by the synchronous motor. The latter would then be constantly under voltage, but would only be released by the electromagnet 33 during the loading times. On the other hand, the cam disk 26 could also be driven by an indexing mechanism which has a specific incremental frequency and which would be switched on by the electromagnet 3'3 'during the load levels.