DE1516966B2 - Zähler ftir beide Energieflußrichtungen - Google Patents

Description

An Elektrizitätszählern 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 Energie- ic bezug oder Energieabgabe verwenden.

Es ist auch schon ein Elektrizitätszähler bekannt, der für beide Energieflußrichtungen eingesetzt werden kann. Um den Fehler in der anderen Drehrichtung auszuschalten, ist eine von der Drehrichtung des Zählerankers abhängige Einrichtung vorgesehen, die ein Kompensationsmittel einschaltet, welches den bei Rücklauf des Ankers entstehenden Fehler kompensiert. Die hierfür notwendigen zusätzlichen Kompensationsmittel erfordern nicht nur einen Mehraufwand und erhöhten Raumbedarf, sondern sind auch schwierig zu justieren.

Bei der Fernzählung ist es daher allgemein üblich, Tür jede Energierichtung einen Impulsgeberzähler einzusetzen, wobei einer der beiden Zähler mit gekreuzten Stromphasen angeschlossen ist. Beide Zähler erhalten je eine Rücklaufsperre für die unerwünschte Drehrichtung. 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 Ansprüche gestellt werden.

Ferner wurde bei Elektrizitätszählern mit Rücklaufsperre bereits vorgeschlagen, daß zum Schutz gegen die bei Energierichtungswechsel am Triebwerk auftretenden Stöße ein die Stromrichtung des Zählerstromes überwachendes Stromrichtungsrelais beim Richtungswechsel auf Rückstrom den Spannungskreis des Zählers unterbricht, so daß keine Drehmomentbildung entstehen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zähler, insbesondere einen Impulsgeberzähler, zu schaffen, der für beide Energieflußrichtungen mit derselben Genauigkeit verwendet werden kann, ohne daß auf den Zähleranker rückwirkende mechanische Einrichtungen sowie irgendwelche Kompensationsmittel benötigt werden.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zähler für beide Energieflußrichtungen, bei dem eine energiellußrichtungsabhängige Vorrichtung eine Umschaltung im Zählcr-Spannungs- oder Strompfad vornimmt. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung bei Umkehr der Energieflußrichtung eine Umpolung der Spannungs- oder Stromspule des Zählers vornimmt sowie ein eingebautes Zwci-Tarifzählwerk umschaltet. Durch den Drehriciitungs-Diskriminator wird also jedesmal, wenn sich die Drehrichtung des Zählers infolge eines Energierichlungswechsels umkehrt, d.h., wenn der Zähler nach rückwärts laufen will, der Spannungs- oder Stromkreis so umgeschaltet, daß der Zähler bei jeder F.nergierichtung vorwärts läuft.

Vorzugsweise ist der Zähler als impulsgeber/iihler ausgebildet. Zu diesem Zweck wird von der Zähler- ^fi5 achse vorzugsweise ein elektronischer Impulsgeber angetrieben, der gleichzeitig zumindest einen Teil des Drehrichiungs-Diskriminators bildet. Ais 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 Umschaltung des Spannungs- oder Stromkreises vor als auch die Aussendung der Impulse. Jenach 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.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt im Prinzip den erfindungsgemäßen Zähler 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 Spannungsumschaltrelais 9 kann der Spannungskreis des Meßwerkes 1 entsprechend umgeschaltet werden. Das Umschaltrelais 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 magnetfeldabhängigen, rückwirkungsfreien Sonden besteht. Ein solches System ist beispielsweise 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 90 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 Hallspannungcn bei drehendem Läufer eine elektrische Phasenverschiebung von 90 aufweisen, kann man in an sich bekannter Weise nach dem sin-cos-Verfahren die Drehrichtung des Läufers feststellen. Durch Abtasten mit zwei Hallgeneratoren erhält man gegenüber einem Hallgcnerator gleichzeitig die doppelte Impulszahl je Läiiferumdrcluing, was den Vorteil hat, daß die Einstellzcitkonstante des anzeigenden Meßwerkes klein sein kann.

In F i g. 2 ist die Drehrichtungs-Auswerteschaltung dargestellt. Die Ausgangsspannungen der beiden Hallgeneratoren werden über je eine Anpassungsstufe i2, 13 bistabilen Kippstufen 14, 15 zugeführt. An den Ausgängen Al der beiden bistabilen Kippstufen 14 und 15 treten dann die in F i g. 3 dargestellten, um 90 phasen verschobenen Rechteckspannungen α und b auf. Mit Hilfe der beiden Umkehrstufen 16 und 17 werden die beiden Komplementärspannungen ä und B der Rechteckspannungen α und b gebildet, die an den Ausgängen A1 und A 0 austreten. Diese vier Spannungen, α, 5, b, B, werden einer Sonderstufe 18 zugeführt, welche am Eingang vier Differenzierglieder aufweist, die aus den Signalen α, b, ä, B die differenzierten Signale ä, b, ä, B mit z. B. als ά-Ubergang von 0 nach α formen. Die Stufe 18 hat zwei Ausgänge Al und AO, wobei der Ausgang Al dem Vorwärtslauf und der Ausgang AO dem Rückwärtslauf des Zählers zugeordnet ist. Ausgangssignale erscheinen nur bei bestimmten Kombinationen der Eingangssignale a, b, ä, B und der differenzierten Signale ei, b, ä, B. Beispielsweise wird an dem Ausgang A 1 nur Signal auftreten, wenn eine der folgenden Signalkombinationen auftritt: α und h, h und ä, ei und B, B und ei. An dem Ausgang A 0 treten immer dann Signale auf, wenn .eine der folgenden Kombinationen auftritt: α und B, B und α, ä und B, b und ä.

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 Spannungsumschaltrelais 9 über die bistabile Kippstufe 19 umgeschaltet. 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 Impulsdauer von etwa 60 ms an. Der Ausgang A 1 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 Undgattcr 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 Fernzählimpulse werden über Leitungen 27 übertragen und am Empfangsort 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.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Zähler für beide Energieflußrichtungen, bei dem eine energieflußrichtungsabhängige Vorrichtung eine Umschaltung im Zähler-Spannungsoder Strompfad vornimmt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung bei Umkehr der Energieflußrichtung eine Umpolung der Spannungs- oder Stromspule des Zählers vornimmt sowie ein eingebautes Zwei-Tarifzählwerk umschaltet.

2. Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Zählerachse ein elektronischer Impulsgeber angetrieben wird, der gleichzeitig zumindest Teil eines Drehrjchtungs-Diskriminators bildet.

3. Zähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsgeber ein mit zwei um 90 el versetzt angeordneten Hallgeneratoren zusammenwirkendes Kronenmagnetsystem verwendet ist. dem eine Drehrichtungs-Auswerteschaltung zugeordnet ist.

4. Zähler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtungs-Auswerteschaltung sowohl die Umschaltung des Spannungsoder Stromkreises vornimmt als auch entsprechend der Energierichtung Impulse mit positiver oder negativer Polarität an eine gemeinsame übertragungsleitung abgibt oder zu den Fernzählimpulsen, die für beide Energierichtungen gleichgeartet sind, ein zusätzliches Dauersignal, das die jeweils vorliegende Energieflußrichtung markiert, aussendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen