Belastungsanzeiger an einem Elektrizitätszähler
Schon seit Jahrzehnten taucht immer wieder der Wunsch auf, einen Elektrizitätszähler ausser zur Verbrauehsmessung auch zur Lei stungs-oder Maximumanzeige zu benutzen und dafiir eine einfache, betriebssichere und mögliehst billige Bauform zu schaffen. So sind die bekannten Maximumzähler mit im Ziiähler eingebautem Maximumwerk entstan- den. Sie benötigen aber ausser dem Zähler auch noch einen Zeitwerksantrieb. LTm den Zeitwerksantrieb einzusparen, sind Zähler mit eingebautem thermisehem Maximumzeiger auf den Markt gekommen.
Sie zeigen aber nicht die Leistung an, sondern nur das Quadrat des Stroms, der bei den unvermeidlichen Schwankungen der Netzspannung und bei Wechselstrom wegen der Schwankungen des Leistungsfaktors kein Mass für die wirkliche I. eistung ist. Vorgesehlagen wurden auch Leistungszeiger für Wechselstromzähler, die von einem beweglieh gelagerten kleinen Bremsmagneten, durch dessen Maul der Zähleranker läuft, angetrieben werden. Naeh einem andern Vorsehlag wird parallel zum Zähleranker im Luftspalt des Triebsystems ein beweglich gelagerter Scheibensektor für den Antrieb eines Leistungszeigers angeord- net.
Derartige Bauformen sind aber papierner Stand der Technik geblieben, dem die Anbringung solcher beweglicher Teile in unmittelbarer Nähe des Zählerankers, des Triebsystems und des Bremsmagneten ist uner- wünscht, weil dadurch die Messgenauigkeit, die Ubersichtliehkeit der aktiven Zählerteile beeinträehtigt wird und weil der four die Anbringung dieser beweglichen Teile knapp ist. Obwohl bei diesen Vorschlägen der Zähler selbst den Antrieb des Leistungs-oder Maximumzeigers übernimmt, ein zusätzliches Zeitwerk, eine Heizwicklung oder dergleichen -fort$11t, konnte sich diese Lösung bisher nicht durchsetzen.
Aueh bei der Erfindung wird der Zähler selbst ohne Zuhilfenahme eines Zeitwerkes und einer Heizwicklung für den Antrieb eines Belastungsanzeigers ausgenutzt. Erfindungs- gemäss erhält man aber dadurch eine vorteilhafte Bauform, dass ein in Belastungseinheiten geeichtes Tachometer vorhanden ist, dessen Antriebsteil mit dem Zähleranker gekuppelt ist. Am besten kuppelt man den Antriebsteil des Tachometers mit dem obern Wellenende des Zählerankers. Man erhält dadurch u. a. folgende Vorteile : Der Bereich der aktiven Zählerteile, also des Triebsystems, des Bremsmagneten und des Ankers bleibt frei von weiteren Getriebeteilen. Der Bela stungsanzeiger kann für sich als eine Einheit gebaut und geeicht werden.
Die Unterbringung des Belastungszeigers und insbesondere seiner Anzeigemittel ist durch die aktiven Zählerteile nicht behindert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Belastungsanzeiger im Sehnitt ; die Fig. 2 und 3 zeigen das Dauermagnetsystem eines solchen Zeigers, und die Fig. 4 zeigt eine Variante der Fig. 1.
Das obere Ende der Ankerwelle 1 (Fig. 1) ist bei 2 mittels eines Halslagers im Oberlagerbock 3 des Zählers gelagert. Die Anker- welle hat einen verjüngten Fortsatz 4. Auf einem Stellring 5 sitzt lose auf dem Fortsatz 4 ein Trommelanker 6, der durch eine Feder 7 mit dem Fortsatz 4 gekuppelt ist,
Der Anker 6 ragt in den Luftspalt eines Dauermagnetsystems der Klauenpolart, das aus einem hohlzylindrischen Dauermagnetkörper 8 und daran angesetzten Klauen- blechen 9,10 (vgl. auch Fig. 2 und 3) besteht. Die Klauen des einen Bleehes, hier des Bleches 10, können auch einen geschlossenen Zylinder bilden.
Zwischen dem Blech 10 und dem Magnet 8 ist eine Scheibe 11 aus einer Wärmelegierung zwecks Temperaturkompensation angebracht. Das Dauermagnetsystem ist mittels einer Nabenanordnung 12 bei 13 an dem Fortsatz 4 drehbar gelagert und durch eine Feder 14 mit einem Festpunkt, also einem Gestellteil 15 des Zählers, verbunden.
Auf dem äussern Umfang 16 des Bleehes 10 ist eine in Leistungseinheiten geeichte Skala angebracht, die mit einem feststehenden Zeiger 17 zusammenarbeitet. Das Blech 10 trägat ausserdem noch einen Mitnehmerarm 18 für einen bei 19 mit Reibung gelagerten Schlepp- zeiger 20, der sich längs einer Skala 21 bewegt. Die Zeiger 17 und 20 können im Bereich des Zählerfensters angebraeht werden, oder man kann im Zählerinnern Winkel- spiegel für die Ablesung anbringen.
Die ein Tachometer darstellende Anord nung arbeitet folgendermassen : Je hoher die über den Zähler entnommene Leistung ist, um so schneller läuft die Ankerwelle 1 und der unter Spannung der Feder 7 mitgenom- mene Anker 6. Um so grösser ist auch das auf das Dauermagnetsystem 8 bis 11 ausge übte Drehmoment. Diesem Drehmoment muss die Feder 14 das Gleichgewicht halten. Die Feder spannt sich infolgedessen entsprechend dem Drehmoment, und das ist nur möglieh, wenn sich das Magnetsystem um einen entsprechenden Betrag gegen den Zeiger 17 verdreht. Infolgedessen kann an der Skala 16 unmittelbar die jeweilige entnommene Lei stung abgelesen werden. Dabei wird auch der Schleppzeiger 20 durch den Arm 18 mitgenommen.
Er bleibt wie die bekannten Nlaxi mumzeiger in der Stellung grössten Aussehla- ges stehen, so dass also jeweils am Ende einer Messperiode das erreichte Leistungsmaximum abgelesen werden kann.
Damit nun nieht kurzzeitige Laststosse den Schleppzeiger 20 beeinflussen, ist zwi- schen der Welle 1 und dem Anker 6 die Pufferfeder 7 eingeschaltet. Da der Anker 6 ein verhältnismässig'grosses Trägheitsmoment hat, nimmt die Feder 7 vorübergehende Be lastungsstösse auf. Die günstigen Konstanten für die Feder 7 werden am besten durch Versnehe bestimmt. Man kann natürlich der Feder 7 auch eine gewisse Vorspannung geben, die beispielsweise dem Zählerdrehmoment bei Nennlast entspricht, um eine raschere Mitnahme des Ankers 6 beim Anlauf des Zählers zu gewährleisten.
Ist die Reibung im Lager 13 nieht vernachlässigbar klein, besteht also die Gefahr, dass der Fortsatz 4 durch mechanische Reibung ein zusätzliehes Drehmoment auf das Magnetsystem ausübt, dann kann man den dadurch bedingten Fehler für die Leistungs- anzeige durch eine dem Reibungsmoment entsprechende Verlagerung des Nullpunktes für die Zeiger 17 und 20 ausgleiehen, denn dieses Reibungsmoment ist praktisch von der Drehzahl unabhängig.
Es empfiehlt sich, die Drehbeweglichkeit des Magnetsystems durch bekannte magnetische Lagerentlastungen zu erleichtern. Für diese Entlastung kann unter Umständen ein Streufluss des Dauermagnetkörpers 8 ausgenützt werden. Da solche Lagerentlastungs- anordnungen an sich bekannt sind, sollen sie hier nicht näher erläutert werden.
Damit der Zähleranker keine Reibungs- kräfte auf das Magnetsvstem ausübt und durch dieses System nieht belastet wird, kann man, wie beispielsweise die Fig. 4 zeigt, ein Zwischenlager 22 zwischen dem obern Ankerwellenende 40 und der jetzt davon getrennten Welle 41 des Dauermagnetsystems 8 bis 11 anordnen. Zu diesem Zweck erhält das Dauermagnetsystem eine innerhalb des Polkranzes liegende Aussparung 23, durch die eine das Lager 22 tragende Strebe 24 ragt.
In den gezeichneten Ausführungsbeispie- let ist der Trommelanker 6 als Antriebsteil mit der Ankerwelle 1 gekuppelt, und das Magnetsystem bildet den die Anzeigevorrichtung betätigenden Abtrieb. Stattdessen kann man auch das Magnetsystem mit der Ankerwelle kuppeln und durch den Trommelanker die Anzeigevorrichtung betätigen. Unter Umständen kann man auch zwischen dem Abtrieb und der Anzeigevorrichtung noch ein Zahn radgetriebe oder dergleichen einschalten, zum Beispiel ein Kegelradgetriebe, um grössere Freizügigkeit für die Anordnung der An zeigevorrichtung zu erhalten.
Load indicator on an electricity meter
For decades there has been a repeated desire to use an electricity meter not only for consumption measurement but also for power or maximum display and to create a simple, reliable and inexpensive design for this. This is how the well-known maximum counters arose with a maximum mechanism built into the counter. In addition to the counter, you also need a timer drive. In order to save the time mechanism drive, counters with built-in thermal maximum pointer have come onto the market.
However, they do not show the power, but only the square of the current, which is not a measure of the real output due to the inevitable fluctuations in the mains voltage and with alternating current due to the fluctuations in the power factor. Power indicators have also been proposed for alternating current meters, which are driven by a small movable brake magnet, through whose mouth the meter armature runs. According to another suggestion, parallel to the meter armature in the air gap of the drive system, a movably mounted disk sector for driving a power indicator is arranged.
Such designs, however, have remained state-of-the-art in paper, for which the attachment of such moving parts in the immediate vicinity of the meter armature, the drive system and the brake magnet is undesirable because it impairs the measurement accuracy, the clarity of the active meter parts and because the mounting is impaired of these moving parts is scarce. Although in these proposals the counter itself drives the power or maximum pointer, an additional timer, a heating coil or the like - for $ 11t, this solution has not yet prevailed.
Also in the case of the invention, the counter itself is used to drive a load indicator without the aid of a timer and a heating coil. According to the invention, however, an advantageous design is obtained in that there is a tachometer calibrated in load units, the drive part of which is coupled to the counter armature. It is best to couple the drive part of the speedometer with the upper shaft end of the meter armature. This gives u. a. The following advantages: The area of the active counter parts, i.e. the drive system, the brake magnet and the armature, remains free of other gear parts. The load indicator can be built and calibrated as a unit.
The placement of the load indicator and in particular its display means is not hindered by the active counter parts.
An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing.
1 shows a load indicator in section; FIGS. 2 and 3 show the permanent magnet system of such a pointer, and FIG. 4 shows a variant of FIG.
The upper end of the armature shaft 1 (Fig. 1) is mounted at 2 by means of a neck bearing in the upper bearing block 3 of the meter. The armature shaft has a tapered extension 4. A drum armature 6, which is coupled to the extension 4 by a spring 7, sits loosely on the extension 4 on an adjusting ring 5,
The armature 6 protrudes into the air gap of a permanent magnet system of the claw pole type, which consists of a hollow cylindrical permanent magnet body 8 and claw plates 9, 10 attached to it (see also FIGS. 2 and 3). The claws of one sheet metal, here sheet metal 10, can also form a closed cylinder.
A disk 11 made of a heat alloy is attached between the sheet metal 10 and the magnet 8 for the purpose of temperature compensation. The permanent magnet system is rotatably supported by means of a hub arrangement 12 at 13 on the extension 4 and is connected by a spring 14 to a fixed point, that is to say a frame part 15 of the meter.
A scale, calibrated in power units, is attached to the outer circumference 16 of the metal sheet 10 and works together with a stationary pointer 17. The sheet metal 10 also carries a driver arm 18 for a drag pointer 20 which is mounted with friction at 19 and which moves along a scale 21. The pointers 17 and 20 can be placed in the area of the meter window, or corner mirrors can be fitted inside the meter for reading.
The arrangement representing a tachometer works as follows: The higher the power drawn from the meter, the faster the armature shaft 1 and the armature 6, which is carried under tension of the spring 7, run. The greater is also the amount on the permanent magnet system 8 bis 11 exerted torque. The spring 14 must keep this torque in balance. As a result, the spring tensions according to the torque, and this is only possible if the magnet system rotates against the pointer 17 by a corresponding amount. As a result, the respective extracted performance can be read directly on the scale 16. The drag pointer 20 is also carried along by the arm 18.
Like the well-known Nlaxi mum pointer, it remains in the position of the greatest viewing position, so that the maximum power achieved can be read off at the end of each measurement period.
So that brief load surges do not affect the drag pointer 20, the buffer spring 7 is connected between the shaft 1 and the armature 6. Since the armature 6 has a relatively large moment of inertia, the spring 7 absorbs temporary loads. The favorable constants for the spring 7 are best determined by versehe. Of course, the spring 7 can also be given a certain bias, which corresponds, for example, to the counter torque at nominal load, in order to ensure that the armature 6 is carried along more quickly when the counter starts up.
If the friction in the bearing 13 is not negligibly small, so there is the risk that the extension 4 exerts an additional torque on the magnet system due to mechanical friction, then the resulting error for the power display can be avoided by shifting the zero point corresponding to the friction torque borrow for the pointer 17 and 20, because this friction torque is practically independent of the speed.
It is advisable to facilitate the rotation of the magnet system by using known magnetic bearing reliefs. For this relief, a leakage flux of the permanent magnet body 8 can under certain circumstances be used. Since such bearing relief arrangements are known per se, they will not be explained in more detail here.
So that the meter armature does not exert any frictional forces on the magnet system and is not stressed by this system, an intermediate bearing 22 can be installed between the upper armature shaft end 40 and the shaft 41 of the permanent magnet system 8 to 11, which is now separated from it arrange. For this purpose, the permanent magnet system is provided with a recess 23 located within the pole ring, through which a strut 24 carrying the bearing 22 protrudes.
In the exemplary embodiment shown, the drum armature 6 is coupled as a drive part to the armature shaft 1, and the magnet system forms the output that actuates the display device. Instead, you can also couple the magnet system to the armature shaft and operate the display device through the drum armature. Under certain circumstances, you can also turn on a gear or the like between the output and the display device, for example a bevel gear, in order to obtain greater freedom of movement for the arrangement of the display device.