DE1120582B

DE1120582B - Load indicators, especially maximum load indicators, for electricity meters

Info

Publication number: DE1120582B
Application number: DES65463A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Ziemendorff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-10-17
Filing date: 1959-10-17
Publication date: 1961-12-28

Description

Belastungsanzeiger, insbesondere Maximum-Belastungsanzeiger, für Elektrizitätszähler Es taucht immer wieder der Wunsch auf, einen Elektrizitätszähler außer zur Verbrauchsmessung auch zur Leistungs- oder Maximumanzeige zu benutzen und dafür eine einfache, betriebssichere und möglichst billige Bauform zu schaffen. So sind die bekannten Maximumzähler mit im Zähler eingebautem Maximumwerk entstanden. Sie benötigen aber außer dem Zähler auch noch einen Zeitwerksantrieb. Um den Zeitwerksantrieb einzusparen, sind Zähler mit eingebautem thermischen 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 Leistung ist. Load indicators, especially maximum load indicators, for Electricity meter There is always a desire to have an electricity meter In addition to measuring consumption, it can also be used for power or maximum display and to create a simple, reliable and as inexpensive design as possible. This is how the well-known maximum counters with a maximum mechanism built into the counter came about. In addition to the counter, you also need a timer drive. To the time mechanism drive meters with built-in thermal maximum pointer are now available on the market came. But they do not show the power, just the square of the current, because of the inevitable fluctuations in the mains voltage and alternating current the fluctuations in the power factor is not a measure of the real power.

Vorgeschlagen wurden auch Leistungsanzeiger für Wechselstromzähler, die von einem beweglich gelagerten kleinen Bremsmagnet angetrieben werden, durch dessen Maul der Zähleranker läuft. Nach einem anderen Vorschlag wird parallel zum Zähleranker im Luftspalt des Trieb systems ein beweglich gelagerter Scheibensektor für den Antrieb eines Leistungszeigers angeordnet. Derartige Bauformen sind aber unverwirklichter Stand der Technik geblieben, denn die Anbringung solcher beweglicher Teile in unmittelbarer Nähe des Zählerankers, des Triebsystems und des Bremsmagnets ist unerwünscht, weil dadurch die Meßgenauigkeit und die Übersichtlichkeit der aktiven Zählerteile beeinträchtigt werden und weil der Platz für die Anbringung dieser beweglichen Teile knapp ist. Obwohl bei diesen Vorschlägen der Zähler selbst den Antrieb des Leistungs- oder Maximumzeigers übernimmt, also z. B. ein zusätzliches Zeitwerk, eine Heizwicklung od. dgl. fortfällt, konnte sich diese Lösung bisher nicht durchsetzen. Power indicators for alternating current meters have also been proposed, which are driven by a small movable brake magnet whose mouth the meter armature runs. According to another proposal, parallel to the Counter anchor in the air gap of the drive system is a movably mounted disc sector arranged for driving a power indicator. Such designs are, however unrealized state of the art, because the attachment of such movable Parts in the immediate vicinity of the meter armature, the drive system and the brake magnet is undesirable because it reduces the measurement accuracy and the clarity of the active Meter parts are impaired and because of the space for mounting these movable Parts is scarce. Although with these proposals the meter itself drives the Power or maximum pointer takes over, so z. B. an additional timer, If a heating coil or the like is omitted, this solution has not yet been able to prevail.

Bekannt ist ferner für Elektrizitätszähler ein Belastungsanzeiger mit einem in Belastungseinheiten geeichten Wirbelstromtachometer, dessen Antriebsteil mit dem oberen Wellenende des Zählerankers gekuppelt ist. Dabei beaufschlagt ein exzentrisch zum Zähleranker angeordneter beweglicher Dauermagnet in Hufeisenform einen kleinen Ausschnitt der Ankerscheibe, so daß man ein nur kleines Drehmoment erhält, denn der magnetische Abtriebsteil beaufschlagt auf seinen Flüssen nur kleine Ausschnitte des Zählerankers. Um ein einigermaßen ausreichendes Drehmoment zu erhalten, muß der beweglich gelagerte Dauermagnet sehr große Polabstände haben, und er sitzt daher an einem ziemlich großen Hebelarm. Die Anordnung ist wegen dieser langen Hebelarme gegen Belastungsstöße empfindlich. Aber auch die Beweg- lichkeit des Dauermagnets ist nachteilig: Ein Zähler ist ein Präzisionsgerät, dessen Meßgenauigkeit durch Streuflüsse leicht beeinflußt werden kann, namentlich dann, wenn das Traggestell des Zählers aus Eisen besteht, das eine fast unkontrollierbare Verteilung von Streuflüssen zuläßt. Da nun bei der bekannten Anordnung der Bremsmagnet beweglich ist, noch dazu in einem verhältnismäßig großen Abstand von der Zählerachse, so verlagern sich auch noch diese störenden Streuflüsse. A load indicator is also known for electricity meters with an eddy current tachometer calibrated in load units, its drive part is coupled to the upper shaft end of the meter armature. This is applied to a Movable permanent magnet in horseshoe shape, arranged eccentrically to the meter armature a small section of the armature disk, so that you only have a small torque receives, because the magnetic output part only acts on its fluxes small Cutouts of the meter anchor. To get a reasonably sufficient torque, the movably mounted permanent magnet must have very large pole gaps and it sits hence on a fairly large lever arm. The arrangement is because of these long lever arms sensitive to shock loads. But also the movement possibility of the permanent magnet is disadvantageous: A counter is a precision device whose measuring accuracy is through Stray flux can be easily influenced, especially when the support frame of the meter is made of iron, which causes an almost uncontrollable distribution of leakage flux allows. Since the brake magnet is now movable in the known arrangement, one more thing at a relatively large distance from the meter axis, they also shift nor these disturbing stray fluxes.

Nun sind seit dem Bekanntwerden des vorgenannten Belastungsanzeigers auch schon einfachere und bessere Tachometer bekanntgeworden. Es tritt damit die Frage auf, ob man bei dem vorgenannten Belastungsanzeiger das mit Mängeln behaftete Tachometer nicht etwa durch ein fortschrittlicheres ersetzen könnte. Bekannt ist beispielsweise eine Magnetanordnung für Wirbelstromtachometer in Klauenpolbauart, bestehend aus zwei an den Stirnflächen eines zylindrischen Permanentmagnets liegenden sternförmigen Platten aus Weicheisen, wobei die Enden der radialen Sternarme um 900 umgebogen sind. Now, since the aforementioned debit indicator became known even simpler and better speedometers have become known. It occurs with it Ask whether the aforementioned load indicator was defective Speedometer could not be replaced by a more advanced one. Is known For example, a magnet arrangement for eddy current tachometers in claw pole design, consisting of two lying on the end faces of a cylindrical permanent magnet Star-shaped plates made of soft iron, with the ends of the radial star arms around 900 are bent.

Diese umgebogenen Enden bilden einen äußeren und einen inneren Polkranz, zwischen denen sich die Wand des Wirbelstromankers befindet. Gegenüber dem vorhergenannten älteren Tachometer hat dieses neue Tachometer den Vorteil, daß es durch Streufelder kaum beeinflußt wird. Es gehen auch keine störenden Streufelder von ihm aus. Ein weiterer Fortschritt gegenüber dem älteren Tachometer sind ein einfacherer Aufbau, geringere Abmessungen und größere Meßgenauigkeit. Einer möglichen spekulativen Erwägung, von einem solchen Tachometer als Belastungsanzeiger für Elektrizitätszähler und ähnliche Anwendungszwecke Gebrauch zu machen, steht aber schon seine vergleichsweise große Bauform entgegen.These bent ends form an outer and an inner pole ring, between which the wall of the eddy current armature is located. Compared to the aforementioned older speedometer, this new speedometer has the advantage that it is covered by stray fields is hardly influenced. There are also no disruptive stray fields from it. A further progress compared to the older speedometer is a simpler structure, smaller dimensions and greater measurement accuracy. One possible speculative Consideration of such a tachometer as a load indicator for electricity meters and Making use of similar purposes is already comparative large design.

Die Erfindung beruht indessen auf der Erkenntnis, daß es doch sehr vorteilhaft sein kann, dieser Erwägung nachzugehen, aber unter Verwendung einer ganz bestimmten, neuartigen baulichen Ausbildung. The invention is based, however, on the knowledge that it is very may be beneficial to pursue this consideration, but using a very specific, novel structural training.

Die Erfindung bezieht sich also auf einen Belastungsanzeiger, insbesondere Maximum-Belastungsanzeiger, für Elektrizitätszähler mit einem die Belastungseinheiten zählenden Wirbelstromtachometer, dessen Antriebsteil mit dem Zähleranker gekuppelt ist. Erfindungsgemäß ist ein solcher Belastungsanzeiger dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsteil des Tachometers ein mit einem Ende der Zählerankerwelle elastisch gekuppelter Trommelanker und der Abtriebsteil ein durch eine Feder mit einem Festpunkt verbundenes Dauermagnetsystem der Klauenpolart ist und daß der Abtriebsteil mit einer vom Verdrehungswinkel des Abtriebsteils abhängigen Anzeigevorrichtung versehen ist. Daß sich dieser Belastungsanzeiger gegenüber dem geschilderten Stande der Technik durch wesentliche Verbesserungen hinsichtlich noch größerer Einfachheit bei kleinsten Abmessungen und hinsichtlich höchster Meßgenauigkeit und Unempfindlichkeit auszeichnet, wird am besten durch die Erläuterung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele verständlich.The invention thus relates to a load indicator, in particular Maximum load indicator, for electricity meters with one load unit counting eddy current tachometer, the drive part of which is coupled to the counter armature is. According to the invention, such a load indicator is characterized in that that the drive part of the speedometer is elastic with one end of the meter armature shaft coupled drum armature and the driven part by a spring with a fixed point connected permanent magnet system of the claw pole type and that the output part with a display device which is dependent on the angle of rotation of the driven part is. That this load indicator is compared to the described prior art through significant improvements in terms of even greater simplicity for the smallest Dimensions and with regard to the highest measuring accuracy and insensitivity, is best by explaining the embodiments shown in the drawing understandable.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Belastungsanzeiger im Schnitt; Fig. 2 und 3 zeigen das Dauermagnetsystem eines solchen Zeigers; Fig. 4 zeigt eine Variante der Fig. 1. 1 of the drawings shows a load indicator in section; Fig. Figures 2 and 3 show the permanent magnet system of such a pointer; Fig. 4 shows a variant of Fig. 1.

Das obere Ende der Ankerwelle 1 (Fig. 1) ist bei 2 mittels eines Halslagers im Oberlagerbock 3 des Zählers gelagert. Die Ankerwelle 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. The upper end of the armature shaft 1 (Fig. 1) is at 2 by means of a Neck bearing stored in the upper bearing block 3 of the meter. The armature shaft has a tapered one Extension 4. A drum anchor sits loosely on extension 4 on an adjusting ring 5 6, which is coupled to the extension 4 by a spring 7.

Der Anker 6 ragt in den Luftspalt eines Dauermagnetsystems derKlauenpolart, das aus einem hohlzylindrischen Dauermagnetkörper 8 und daran angesetzten Klauenblechen 9, 10 (vgl. auch Fig. 2 und 3) besteht. Die Klauen des einen Bleches, 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, dem Gestellteil 15 des Zählers, verbunden. Auf dem äußeren Umfang 16 des Bleches 10 ist eine in Leistungseinheiten geeichte Skala angebracht, die mit einem feststehenden Zeiger 17 zusammenarbeitet. Das Blech 10 trägt außerdem noch einen Mitnehmerarm 18 für einen bei 19 mit Reibung gelagerten Schleppzeiger 20, der sich längs einer Skala 21 bewegt. Die Zeiger 17 und 20 können im Bereich des Zählerfensters angebracht werden, oder man kann im Zählerinnern Winkelspiegel für die Ablesung anbringen. The armature 6 protrudes into the air gap of a permanent magnet system of the claw pole type, that consists of a hollow cylindrical permanent magnet body 8 and claw plates attached to it 9, 10 (see. Also Fig. 2 and 3) consists. The claws of one sheet, here the sheet 10, can also form a closed cylinder. Between the sheet 10 and the Magnet 8 is a disk 11 made of a heat alloy for the purpose of temperature compensation appropriate. The permanent magnet system is connected by means of a hub arrangement 12 at 13 the extension 4 rotatably mounted and by a spring 14 with a fixed point, the Frame part 15 of the meter connected. On the outer circumference 16 of the metal sheet 10 a scale calibrated in power units is attached, with a fixed Pointer 17 cooperates. The plate 10 also carries a driver arm 18 for a drag pointer 20 mounted with friction at 19 and extending along a Scale 21 moved. The pointers 17 and 20 can be attached in the area of the counter window or you can mount corner mirrors inside the meter for reading.

Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Je höher die über den Zähler entnommene Leistung ist, um so schneller laufen die Ankerwelle 1 und der unter Spannung der Feder 7 mitgenommene Anker 6. Um so größer ist auch das auf das Dauermagnetsystem 8 bis 11 ausgeübte Drehmoment. Diesem Drehmoment muß die Feder 14 das Gleichgewicht halten. Die Feder spannt sich infolgedessen entsprechend dem Drehmoment, und das ist nur möglich, wenn sich das Magnetsystem um einen entsprechenden Betrag gegen den Zeiger 17 verdreht. Infolgedessen kann an der Skala 16 unmittelbar die jeweilige entnommene Leistung abgelesen werden. Dabei wird auch der Schleppzeiger 20 durch den Arm 18 mitgenommen. Er bleibt wie die bekannten Maximumzeiger in der Stellung größten Ausschlages stehen, so daß also jeweils am Ende einer Meßperiode das erreichte Leistungsmaximum abgelesen werden kann. The arrangement works as follows: The higher the over the counter The power drawn is, the faster the armature shaft 1 and the under voltage run the spring 7 entrained armature 6. The greater the effect on the permanent magnet system 8th up to 11 torque exerted. The spring 14 must balance this torque keep. As a result, the spring tensions according to the torque, and that is only possible if the magnet system is opposed by a corresponding amount the pointer 17 rotated. As a result, the respective drawn power can be read. The drag pointer 20 is also through the arm 18 taken along. Like the known maximum pointers, it remains in the position largest deflection, so that this is achieved at the end of each measurement period Power maximum can be read.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel läßt erkennen, daß der Erfindungsgegenstand einen bedeutenden technischen Fortschritt auf dem Gebiete der Belastungsanzeiger darstellt, indem er folgende Vorteile aufweist: Da beim Erfindungsgegenstand der Dauermagnet der Belastungsanzeigeranordnung konzentrisch zur Zählerachse angeordnet ist, so kann er schon aus diesem Grunde praktisch keine den Zähler beeinflussende Streuflüsse erzeugen. Das Magnetsystem ist aber auch durch seine geschlossene Bauform gegen Streuung geschützt. Diese Geschlossenheit gewährt auch einen Schutz gegen Beeinflussung der Anordnung durch äußere Magnetfelder. Außerdem läßt sich eine solche Anordnung bei ausreichendem Drehmoment klein und gedrängt bauen - die Zeichnung ist in vergrößertem Maßstab gehalten, sie belastet deshalb auch den Zähleranker nicht wesentlich. Keinesfalls ist die Unterlagerbelastung größer als bei den bekannten Drehstromzählern. Wegen der gedrängten Bauform sind auch die Hebelarme, an denen die Massen wirken, sehr klein, und infolgedessen ist die Anordnung auch nicht stoßempfindlich. The embodiment described shows that the subject of the invention a significant technical advance in the field of load indicators represents by having the following advantages: Since the subject matter of the invention The permanent magnet of the load indicator arrangement is arranged concentrically to the counter axis is, for this reason alone it can practically not influence the counter Generate stray fluxes. The magnet system is also due to its closed design protected against scattering. This unity also provides protection against Influence of the arrangement by external magnetic fields. In addition, such a Build the arrangement small and compact with sufficient torque - the drawing is kept on an enlarged scale, it therefore also loads the meter armature not essential. Under no circumstances is the load on the sub-bearings greater than that of the known ones Three-phase electricity meters. Because of the compact design, there are also the lever arms on which the masses appear to be very small, and as a result the arrangement is not sensitive to shock.

Die Ankerachse, die an sich federt, kann leicht so stark gehalten sein, daß sie diese Beanspruchungen aushält. Das ausreichende Drehmoment ist durch die sich über den ganzen Umfang des Trommelankers erstreckende Flußbeaufschlagung gewährleistet.The anchor axle, which is springy in itself, can easily be kept so strong be that it can withstand these stresses. The sufficient torque is through the flow over the entire circumference of the drum anchor guaranteed.

Noch weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich durch die Möglichkeit verschiedener vorteilhafter Weiterbildungen: Damit bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 kurzzeitige Laststöße den Schleppzeiger 20 nicht beeinflussen, ist zwischen 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 Belastungsstöße auf. Die günstigen Konstanten für die Feder 7 werden am besten durch Versuche 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. Still further advantages of the subject matter of the invention result from the possibility of various advantageous developments: So in the embodiment according to Fig. 1 short-term load surges do not affect the drag pointer 20 is between the shaft 1 and the armature 6, the buffer spring 7 switched on. Since the anchor 6 a has a relatively large moment of inertia, the spring 7 takes temporary load shocks on. The favorable constants for the spring 7 are best determined by experiment. You can of course give the spring 7 a certain bias, for example corresponds to the counter torque at nominal load in order to move the armature more quickly 6 when the counter starts up.

Ist die Reibung im Lager 13 nicht vernachlässigbar klein, besteht also die Gefahr, daß der Fortsatz 4 durch mechanische Reibung ein zusätzliches Drehmoment auf das Magnetsystem ausübt, dann kann man den dadurch bedingten Fehler für die Leistungsanzeige durch eine dem Reibungsmoment entsprechende Verlagerung des Nullpunktes für die Zeiger 17 und 20 ausgleichen, denn dieses Reibungsmoment ist praktisch von der Drehzahl unabhängig. If the friction in the bearing 13 is not negligibly small, there is so there is a risk that the extension 4 will generate additional torque due to mechanical friction exerts on the magnet system, then you can make the error caused by it for the Power display by shifting the zero point according to the frictional torque compensate for the pointer 17 and 20, because this frictional torque is practically of independent of the speed.

Es empfiehlt sich, die Drehbeweglichkeit des Magnetsystems durch bekannte magnetische Lagerentlastungen zu erleichtern. Für diese Entlastung kann unter Umständen ein Streufluß des Dauermagnetkörpers 8 ausgenutzt werden. Da solche Lagerentlastungsanordnungen an sich bekannt sind, sollen sie hier nicht näher erläutert werden. It is advisable to allow the magnet system to rotate freely to facilitate known magnetic bearing reliefs. For this relief can possibly a leakage flux of the permanent magnet body 8 exploited will. Since such bearing relief arrangements are known per se, they should be used here not be explained in more detail.

Damit der Zähleranker keine Reibungskräfte auf das Magnetsystem ausübt und durch dieses System nicht belastet wird, kann man, wie beispielsweise in Fig. 4 gezeigt ist, ein Zwischenlager 22 zwischen dem oberen Ankerwellenende 40 und der jetzt davon getrennten Welle 41 das Dauermagnetsystems 8 bis 11 anordnen. Zu diesem Zweck erhält das Dauermagnetsystem eine innerhalb des Polkranzes liegende Aussparung23, durch die eine das Lager 22 tragende Strebe 24 ragt. So that the meter armature does not exert any frictional forces on the magnet system and is not burdened by this system, one can, as for example in Fig. 4 is shown an intermediate bearing 22 between the upper armature shaft end 40 and the now separate shaft 41 to arrange the permanent magnet system 8 to 11. To this The purpose of the permanent magnet system is to have a recess23 inside the pole ring, through which a strut 24 carrying the bearing 22 protrudes.

In den gezeichneten Ausführungsbeispielen ist der Trommelanker 6 als Antriebsteil mit der Ankerwelle 1 gekuppelt, und das Magnetsystem bildet den die Anzeigevorrichtung betätigenden Abtrieb. Statt dessen 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 Zahnradgetriebe od. dgl. einschalten, z. B. ein Kegelradgetriebe, um größere Freizügigkeit für die Anordnung der Anzeigevorrichtung zu erhalten. In the illustrated exemplary embodiments, the drum anchor is 6 coupled as a drive part with the armature shaft 1, and the magnet system forms the the output actuating the display device. Instead, you can also use the magnet system couple with the armature shaft and actuate the display device through the drum armature. Under certain circumstances, you can still switch between the output and the display device Switch on a gear transmission or the like, e.g. B. a bevel gear to larger To obtain freedom of movement for the arrangement of the display device.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Load indicators, in particular maximum load indicators, for electricity meters with an eddy current tachometer counting the load units, the drive part of which is coupled to the meter armature, characterized in that the drive part of the speedometer with one end (4) of the meter armature shaft (1) elastically coupled drum armature (6) and the driven part one by a spring (14) with a fixed point (15) connected permanent magnet system (8 to 10) of the claw pole type and that the output is steep (8 to 10) with a twist angle of the stripping section dependent display device (17, 18, 20, 21) is provided.

2. Load indicator according to claim 1, characterized in that with loose mounting of the drum armature (6; Fig. 1) on the upper end (4) of the meter armature shaft (1) the drum armature (6; Fig. 1) with the end (4) of the meter armature shaft (1) over a buffer spring (7) is coupled.

3. Load indicator according to claim 2, characterized in that also the output part (magnet system 8 to 10; Fig. 1) on the upper end of the shaft (4) is movably mounted.

4. load indicator according to claim 1, characterized in that the zero point of the part (17, 20) connected to the stripping part (8 to 10) of the Display device corresponding to that of the shaft (1) on the output part (8 to 10) transferred frictional torque is shifted.

5. Load indicator according to claim 1 with one between on and Output section arranged intermediate bearings for the upper end of the meter shaft and the shaft of the output part, characterized by one within the pole ring of the magnet system attached recess (23), which of a the intermediate bearing (22) with a fixed point connecting frame part (23) is penetrated.

6. load indicator according to claim 1, characterized in that on the stripping part (8 to 10) between the permanent magnet body (8) and at least one Claw plate (10) a disc (11) made of a heat alloy is arranged.

Considered publications: German Patent Specifications No. 472 066, 755 491; Swiss patents No. 127068, 165542.