Elektrische Zählereinrichtung für beide Energieflussrichtungen
An Elektrizitätszähler werden in Bezug auf Genauigkeit hohe Ansprüche gestellt. Zur Kompensation der Lagerreibung wird deshalb ein Spannungsvortrieb eingestellt. Da dieser durch eine geometrische Unsymmetrie des Triebsystems erzeugt wird, wirkt diese Unsymmetrie in der entgegengesetzten Drehrichtung des Zählers als Bremsung. Elektrizitätszähler weisen somit nur in einer Drehrichtung die verlangte hohe Genauigkeit auf. Man kann sie daher entweder nur für die Zählung von Energiebezug oder Energieabgabe verwenden.
Bei der Fernzählung ist es daher allgemein üblich, für jede Energierichtung einen Impulsgeberzähler einzusetzen, wobei einer der beiden Zähler mit gekreuzten Stromphasen angeschlossen ist. Beide Zähler erhalten je eine Rückiaufsperre für die unerinschle Drehrich- tung. Es hat sich gezeigt, dass die Rücklaufsperren nicht nur störanfällig sind, sondern auch deren Reibungsverhältnisse sich im Laufe der Zeit ändern. Da mit solchen Zählern sehr grosse Leistungen gemessen werden, müssen an diese Zähler höchste Anforderungen gestellt werden.
Der Erfilnng lMaqgt li ie Aufgabe zugrunde, eine elek- trische Zählereinrichtung, insbesondere eine Impulsge berzälblereirichtung, zu sciiaffen, die für beide Energieflussrichtungen verwendet werden kann, ohne dass sie die erwähnten Nachteile aufweist.
Die Zählerezilnrich- tung für beide Energieflussrichtungen gemäss der Er findung iigt dadrardh gekennzeichnet, dass ein Drellrich- tungs-Diskriminator vorgesehen ist, der bei Wechsel der Läuferdrehrichtung infolge einer Umkehr der Energieflussrichtung den Spannungs- oder Stromkreis des Zählers sowie ein eingebautes Zwei-Tarifzählwerk umschal ;
text. Durch den Drelrrichtungs-Dlskrin'inator wird also jedesmal, wenn sich die Drelirichtung des Zählers infolge eines Energierichtungswechsels umkehrt, d. h. wenn der Zähler nach rückwärts laufen will, der Span nungs- oder Strornkreis so umschaltet, das der Zähler bei jeder Energierichtung vorwärts läuft.
Vorzugsweise ist der Zähler als Impulsgeberzähler ausgebildet. Zu diesem Zweck wird von der Zählerachse vorzugsweise ein elektronischer Impulsgeber angetrieben, der gleichzeitig zumindest einen Teil des Drehrichtungs-Diskriminators bildet. Als Impulsgeber wird zweckmässigerweise eine Anordnung mit zwei um 90" el versetzt angeordneten Hallgeneratoren und ein damit zusammenwirkendes Kronenmagnetsystem verwendet, dem eine Drehrichtungs-Auswerteschaltung zugeordnet ist. Diese nimmt sowohl die Umsdhaltung des Spannungs- oder Stromkreises vor, als auch die Aussendung der Impulse. Je nach Energierichtung werden Impulse mit positiver oder negativer Polarität über eine einzige Übertragungsleitung gesendet.
An der Empfangsstelle werden mit Hilfe einer Gleichrichterschaltung oder polarisierter Relais die Impulse nach Energierichtung aufgespalten und den entsprechenden Fernzählempfängern oder Fernmessgeräten zugeführt.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Fig. 1 zeigt im Prinzip eine Zählereinrichtung für beide Energieflussrichtungen. Mit 1 ist ein Messwerk des Zählers bezeichnet, dessen Stromspule über einen Wandler 2 und dessen Spannungsspule über einen Spannungswandler 3 vom Wechselstromnetz gespeist werden. Von der nicht dargestellten Zählerachse wird über ein Vorgelege 4 ein Zwei-Tarifzählwerk 5 angetrieben, wobei das Zählwerk 6 dem Energiebezug und das Zählwerk 7 der Energielieferung zugeordnet ist.
Die Umschaltung erfolgt in üblicher Weise über ein Relais 8, welches an dem Spannungspfad angeschlossen ist.
Mit Hilfe eines Spannungs-Umschaltrelais 9 kann der Spannungskreis des Messwerkes 1 entsprechend um geschaltet werden. Das Umschaltrelals 9 wird von einem Drehrichtungs-Diskriminator 10 gesteuert. Der Diskriminator 10 wird von einem mit der Drehachse des Zählers verbundenen Impulsgeber 11 gesteuert. Als Impulsgeber wird vorzugsweise ein rückwirkungsfrei arbeitendes System verwendet, das beispielsweise aus einem umlaufenden mehrpoligen Magnetsystem mit feststehend angeordneten magnetfeldabhär4gigen, rückwirkungsfreien Sonden besteht. Ein solches System ist bei spielsweise in der deutschen Patentschrift 1 198 851 beschrieben.
Vorzugsweise ist als Impulsgeber ein mit zwei um einen solchen Winkel versetzt angeordneten Hallgeneratoren zusammenwirkendes Kronenmagnetsystem verwendet, so dass die beiden Hallspannungen mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 900 abgegeben werden. Mit einem solchen Impulsgebersystem und einer elektronischen Auswerteeinrichtung ist man in der Lage, die Tendenz einer Drehrichtung rechtzeitig zu erkennen.
Der Impulsgeber besteht vorzugsweise aus zwei Kronenmagneten, deren Zacken wechselnde Polarität aufweisen. Sie sind mittels Halterungen gefasst und auf der Läuferachse so angebracht, dass sich jeweils Kronenzacken entgegengesetzter Polarität gegenüberstehen. Die beiden um 90" el versetzt angeordneten Hallgeneratoren ragen in den Luftspalt zwischen den Polzacken und werden beim Drehen des Läufers von magnetischen Flüssen wechselnder Richtung durchsetzt. Da die beiden abgegebenen Hallspannungen bei drehendem Läufer eine elektrische Phasenverschiebung von 90" aufweisen, kann man in an sich bekannter Weise nach dem sin-cos Verfahren die Dreiniidhümg dlds Läufers feststellen.
Durch Abtasten mit zwei Hallgeneratoren erhält man gegenüber einem Hallgenerator gleichzeitig die doppelte Impulszahl je Läuferumdrehung, was den Vorteil hat, dass die Einstellzeitkonstante des anzeigenden Messwerkes klein sein kann.
In Fig. 2 ist die Drehrichtungs-Auswerteschaltung dargestellt. Die Ausgangsspannungen der beiden Hallgeneratoren werden über je eine Anpassungsstufe 12, 13 bistabilen Kippstufen 14, 15 zugeführt. An den Ausgängen A7 der beiden bistabilen Kippstufen 14 und 15 treten dann die in Fig. 3 dargestellten, um 900 phasenverschobenen Rechteckspannungen a und b auf. Mit Hilfe der beiden Umkehrstufen 16 und 17 werden die beiden Komplementärspannungen a und b der Rechteckspannungen a und b gebildet, die an den Ausgängen Al und AO austrSen. Diese vier Spannungen a, a, b, b werden einer Sonderstufe 18 zugeführt, welche -am Eingang vier Differenzierglieder aufweist, die aus den Signalen a, b, , b die differenzierten Signale a, b, a, b mit z.B. als a-Übergang von 0 nach a formen.
Die Stufe 18 hat zwei Ausgänge Al und A0, wobei der Ausgang Al dem Vorwärtslauf und der Ausgang A0 dem Rückwärtslauf des Zählers zugeordnet ist. Ausgangssignale erscheinen nur bei bestimmten Kombinationen der Eingangssignale a, b, a, b und der differenzierten Signale a, b, a, b. Beispielsweise wird an dem Ausgang A1 nur Signal auftreten, wenn eine der folgenden Signalkombinationen auftritt: a und b, b und'a, a und b, b und a An dem Ausgang A0 treten immer dann Signale auf, wenn eine der folgenden Kombinationen auftritt: a und b, b und a, a und b, b und Åa
Der Ausgang AO der Stufe 18 ist über eine bistabile Kippstufe 19 und eine weitere Verstärkerstufe 20 mit dem Spannungsumschaltrelais 9 verbunden.
Sobald also ein Rückwärtsimpuls R auftritt, wird das Spannungs umschaltrelais 9 über die bistabile Kippstufe 19 umge-schaltet. Dadurch dreht der Zähler wieder in Vorwärtsrichtung. Die Stufe 19 hat Gedächtnisfunktion, so dass der neue Schaltzustand des Spannungsrelais auch dann erhalten bleibt, wenn der Rückwärtsimpuls vorüber ist.
Bei einer erneuten Drehrichtungsänderung des Energieflusses bringt der dadurch ausgelöste Rückwärtsimpuls die bistabile Kippstufe 19 wieder in die Ausgangslage.
Das Relais polt die Spannung wieder um, so dass der Zähler wieder vorwärts läuft.
Bei gleichbleibender Energieflussrichtung werden der Läuferdrehrichtung entsprechend stets Vorwärtsimpulse V gegeben. Nach Inversion in der Umkehrstufe 21 steuern die Impulse V eine monostabile Kippstufe 22 mit fest eingestellter Impulsldauer von etwa 60 ms an.
Der Ausgang A1 dieser Stufe ist mit zwei Undstufen 23 und 24 verbunden. Je nach Energieflussrichtung erscheinen nun die Impulse der Kippstufe 22 am Ausgang der einen oder anderen Undstufe, weil je nach Energieflussrichtung von den Ausgängen der bistabilen Kippstufe 19 das eine oder das andere Undgatter L-Signal am Eingang erhält. Die anschliessenden Umkehrstufen 25 und 26 dienen zum Verstärken dieser Fernzählimpulse, die dann als positive oder negative Spannung abgegeben werden, je nachdem, ob die Stufe 25 oder die Stufe 26 angesteuert wird. Durch diese Schaltung zur Impulsverarbeitung besteht eine feste Zuordnung sowohl zwischen der Energieflussrichtung und dem Vorzeichen der Impulse, als auch zwischen der Energieflussrichtung und dem Erregungszustand des Relais. Diese Zuordnungen können nicht ausser Tritt gebracht werden.
Die Femzählimpulse werden über Leitungen 27 übertragen und am Empfangs ort über entgegengesetzt gerichtete Dioden zu Fernzählempfängern für Energiebezug bzw. Energieabgabe geführt. Es können auch für beide Energierichtungen gleichartige Impulse gesendet werden, wobei durch ein zusätzliches Dauersignal die jeweils vorliegende Energierichtung markiert wird.