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Einrichtung zum messen des Gesamthöchstverbrauches von mehreren räumlich
weit getrennten Verbrauchsstellen. Bei der Versorgung größerer Landstrecken mit
elektrischer Energie kommt es nicht selten vor, daß mehrere räumlich weit voneinander
getrennte Verbrauchsanlagen die Energie auf gemeinsame Rechnung beziehen. Die Messung
des Gesamtverbrauches macht dabei keine Schwierigkeiten, man braucht nur die Angaben
der Zähler zu summieren, die die einzelnen Anlagen überwachen. Eine Schwierigkeit
entsteht aber, wenn ein Maximaltarif Anwendung finden soll. Denn der - Gesamthöchstverbrauch
mehrerer Anlagen kann nicht durch Summierung der Höchstverbrauchwerte der einzelnen
Anlagen gefunden werden, weil im allgemeinen der höchste Verbrauch in verschiedenen
Anlagen auch zu verschiedener Zeit auftritt. Aus den Angaben schreibender Maximumzähser
läßt sich der Gesamthöchstverbrauch ermitteln, aber das ist eine zeitraubende und
umständliche Arbeit. Eine unmittelbare Messung des Gesamthöchstverbrauches mehrerer
Anlagen ist möglich, wenn die Anlagen, und zwar sie allein, an dieselbe Speiseleitung
angeschlossen werden können. Dies kann aber nur in Ausnahmefällen geschehen. In
anderen Fällen muß man eine besondere Meßanlage zu Hilfe nehmen mit einer zentralen
Meßeinrichtung, die von den elektrischen Größen aller gemeinsamen zu überwachenden
Anlagen oder von den Zählern dieser Anlagen beeinflußt wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine solche Meßanlage und im besonderen
auf ihre zentrale Meßeinrichtung: Nach der Erfindung soll diese -Meßeinrichtung
als Summierschaltwerk ausgeführt werden, mit einer »Meßwelle«, die ähnlich der Ankerachse
eines Maximumzählers eine Maximumeinrichtung bekannter Art antreibt und von den
Zählern der einzelnen Verbrauchsanlagen über elektrische Klinkwerke und Differentialgetriebe
so beeinflußt wird, daß die Zahl ihrer Umdrehungen innerhalb der Maximumperiode,
beispielsweise innerhalb der Viertelstunde, -dem Gesamtverbrauch der überwachten
Anlagen während der Maximumperiode proportional ist.
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Ein Summierschaltwerk verwandter Art, das dem Zweck vorliegender Erfindung
dienstbar gemacht werden könnte, ist aus der amerikanischen Patentschrift
656455 bekannt. Bei ihm wird aber .die Meßwelle von den Klinkwerken nicht
über Differentialgetriebe, sondern unmittelbar angetrieben. Dies macht die Anordnung
einer besonderen Einrichtung zur wechselseitigen Verriegelung .der Klinkwerke erforderlich,
die das Ausfallen eines Klinkwerkhubes bei gleichzeitigem Ansprechen eines zweiten
Klinkwerkes verhindern soll. Eine solche V erriegelungseinrichtung wird entbehrlich
gemacht und die Betriebssicherheit der Meßanlage wird gesteigert, wenn man nach
der Erfindung zwischen die Klinkwerke und die Meßwelle des Summierschaltwerkes Differentialgetriebe
einschaltet.
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Die Erfindung soll an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert
werden, die auf der Zeichnung in schematischer Weise dargestellt sind.
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Abb. z zeigt eine vollständige Meßanlage für drei Verbrauchsstellen
mit zwei in Reihe
geschalteten Differentialgetrieben im Summierschaltwerk.
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Abb.2 zeigt eine Abänderung des Schaltwerkes von Abb. i.
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Abb.3 zeigt ein Summierschaltwerk für vier Verbrauchsstellen mit zwei
parallel geschalteten Differentialgetrieben.
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Abb.4 ist ein vereinfachtes Schema der Schaltwerke nach Abb. i und
2.
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Abb. 5 ist ein vereinfachtes Schema des Schaltwerkes nach Abb. 3.
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Abb.6 ist ein vereinfachtes Schema eines anderen Schaltwerkes für
vier Verbrauchsanlagen.
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Abb.7 und 8 sind vereinfachte Schemata von Schaltwerken für fünf Verbrauchsanlagen.
In Abb. i sind R, S, T die Leitungen eines Drehstromnetzes, von dem über Zähler
Z1, Z2, Z., Z, die Verbrauchsanlagen V1, V2, V3, V4 gespeist werden. V1, VZ und
V3 mögen die auf gemeinsame Rechnung betriebenen Verbrauchsanlagen sein. Sie sind
demgemäß durch die Meßanlage mit dem Summierschaltwerk verbunden, das in der Hauptsache
aus den Klinkwerken K1, K2, K3 und den beiden Differentialgetrieben D, und D" sowie
aus der Maximumeinrichtung 1l1 besteht. Der Zähler Z1 ist mit dem Klinkwerk K1 verbunden
durch die Leitungen i, 2. Sie sind von der Phase R', S' ,der Anlage V1 abgezweigt,
eine. von ihnen ist über ein Klemmbrett 3 in den Zähler eingeführt und enthält im
Innern des Zählers einen vom Zähleranker gesteuerten Schalter. Im Klinkwerk K, ist
an die Leitungen 1, 2 die Wicklung zu' des Klinkwerkmagnets angeschlossen. In gleicher
Weise sind die Zähler ZZ und Z3 mit den Wicklungen w2 und w3 der Klinkwerke K2 und
K 3 verbunden.
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Das Klinkwerk K1 besteht aus dem Klinkrad 4, der Schubklinke 5, die
mit dem Magnetanker 6 verbunden ist, und der Sperrklinke 7, die den Rücklauf des
Rades 4 bei Hebung der Schubklinke 5 verhindert. Die Schubklinke steht unter dem
Einfluß einer Feder 8, die mit einem Ende bei 9 am Gestell des Gerätes befestigt
ist. Der Hub der Schubklinke wird begrenzt durch eine Stellschraube io, die in einem
am Gestell befestigten Teil i i gelagert ist.
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Mit dem Differentialgetriebe ist das Klinkwerk K1 durch die Kegelräder
12 und 13 und die Stirnräder 14 und 15 gekuppelt; 12 ist fest mit dem Klinkrad 4,
15 fest mit dem Sonnenrad 16 des Differentialgetriebes verbunden.
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Die Klinkwerke KZ und K3 und ihre Verbindungen mit den Differentialgetrieben
sind in der gleichen Weise ausgeführt. KZ ist mit dem zweiten Sonnenrad 17 des Getriebes
D, gekuppelt, K$ mit dem zweiten Sonnenrad 18 des Getriebes D,1. Das Übersetzungsverhältnis
zwischen dem Klinkrad und dem Sonnenrad ist bei K, und K= gleich, bei K, nur halb
so groß wie bei den anderen beiden Klinkwerken.
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Die Sonnenräder 16, 17 des Getriebes D, sitzen lose auf der Kreuzwelle
i9, die an einem Arm das Planetenrad 2o desselben Getriebes trägt. Mit der Kreuzwelle
i9 ist das erste Sonnenrad 21 des Getriebes D" fest verbunden. Das Planetenrad 22
dieses Getriebes sitzt an einem Arm der Welle W, um die sich das Sonnenrad 18 mit
seinem Stirnrad lose dreht. Die Welle W ist die Meßwelle. Sie treibt über Kegelräder
23, 24 und Schnecke 25 das Schneckenrad 26 der Maximumeinrichtung an, das zugleich
als Mitnehmer für den Schleppzeiger 27 dient. Es wirkt durch einen Stift 28 auf
den Zeiger ein und steht unter dem Einfluß einer Rückstellfeder 29, die mit einem
Ende bei 3o am Gestell, mit dem anderen Ende bei 31 am Rad 26 befestigt ist. Ein
fester Anschlag 32 bestimmt die Anfangslage des Rades 26. Das Rad wird in bekannter
Weise nach Ablauf jeder Maximumperiode von der Meßwelle IV abgekuppelt. Die Schnecke
25 wird dafür durch den Blektromagnet 33 unter Spannung einer Rückstellfeder 34
ausgerückt, der im Kreis einer Stromquelle 35 liegt und von der gleichförmig gedrehten
Kontaktscheibe 36 periodisch erregt und stromlos gemacht wird.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß die Schalter
in den Zählern Z1, Z" Z3 die Stromkreise der Wicklungen w1, ?k@2, w3 jeweils nach
einem Verbrauchszuwachs von a. Kilowattstunden fürkurze Zeit schließen, daß bei
allen Klinkwerken die Teilung des Klinkrades dieselbe und der Hub der Schubklinke
gleich und gerade ausreichend ist, das Klinkrad um einen Zahn weiterzudrehen.
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Geht nun während der Maximumperiode, beispielsweise während einer
Viertelstunde, durch den Zähler Z1 der Verbrauch nl -,7,
durch den Zähler
Z, der Verbrauch n2 - a, durch den Zähler Z3 der Verbrauch n3 - a, so wird
im Lauf dieser Viertelstunde das Klinkrad bei K1 um n, Zähne, bei KZ um n1 Zähne,
bei K3 um n. Zähne weitergeschaltet. Die Sonnenräder des Getriebes D, werden darum
um die Winkel sal - a und n.. - a weitergeschaltet, wenn derDrehung einesKliclkrades
um einen Zahn eine Drehung des damit gekuppelten Sonnenrades um den Winkel a zugeordnet
ist. Die Kreuzwelle i9 dreht sich demnach in der Viertelstunde um den Winkel o,5
(n,_ -f- n.) a. Um denselben Winkel dreht sich auch das Sonnenrad 21 von D". Da
die Übersetzung von K3 nach D" nur halb so groß ist wie bei den anderen Klinkwerken,
so ist derDrehung seines Klinkrades um einen
Zahn eine Drehung des
Sonnenrades 18 um den Winkel 0,5 # a zugeordnet. Die Meßwelle W dreht sich demnach
in der betrachteten Viertelstunde um den Winkel o,5 (n, + n., -i- %)
a. Dieser Winkel ist augenscheinlich dem Gesamtverbrauch der drei Anlagen
V, h2, V3 in der betrachteten Viertelstunde im Betrage (n,. + iaZ + n3) a proportional.
Es können dabei allerdings wegen des nicht stetigen Antriebes der Meßwelle Fehler
auftreten. Aber diese Fehler können klein gehalten werden, wenn der Einheitsverbrauch
a genügend klein gewählt wird. Von diesen Fehlern abgesehen wird dieMaximumeinrichtung
des Summierschaltwerkes den Gesamthöchstverbrauch der drei überwachten Verbrauchsanlagen
ebenso anzeigen, wie ihn ein vom Verbrauchsstrom aller drei Anlagen durchflossener
Maximumzähler anzeigen würde. Die Klinkwerke können auch so ausgeführt werden, daß
nicht der Magnet das hlinkrad fortschaltet, sondern daß der Magnet nur die Feder
8 spannt, und daß diese Feder bei ihrer Entspannung das Klinkrad dreht.
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In Abb.2 sind die Klinkwerke nur durch die Magnetwicklungen ai1, w.,
w3 dargestellt. Jede Wicklung ist unter das Sonnenrad gezeichnet, das von ihrem
Klinkwerk angetrieben wird. Die Anordnung unterscheidet sich von der Anordnung nach
Abb. i dadurch, daß die Kreuzwelle i9 des ersten Differentialgetriebes an einem
Arm das Planetenrad 22 des zweiten Differentialgetriebes trägt, das erste Sonnenrad
21 des Differentialgetriebes von dem Klinkwerk K3 angetrieben wird und die Meßwelle
W mit dem zweiten Sonnenrad 18 des Getriebes verbunden ist. Bei dieser Anordnung
ist bei allen drei Klinkwerken die Übersetzung nach dem angetriebenen Sonnenrad
dieselbe, die Meßwelle dreht sich innerhalb der Meßperiode unter den früheren Annahmen
um den Winkel (ia, -j--- n; -f- n3) a.
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Bei dem Summierschaltwerk für vier Verbrauchsanlagen nach Abb.3 arbeiten
zwei Klinkwerke auf ein Differentialgetrie'':e Dl, die beiden anderen auf das Getriebe
D11. Mit den Kreuzwellen der beiden Getriebe sind die Sonnenräder 37, 38 eines dritten
Getriebes Dlll verbunden. Sein Planetenrad 39 sitzt in einem Zahnrad .4o, mit dem
durch ein Zahnrad 41 die ',\Ießvvelle W gekuppelt ist. Die Meßwelle dreht sich innerhalb
der Meßperiode um den Winkel o,5 (il,. -j-- n_ + lt..# -j- 1a4) a, wenn noch
mit n., die während der Meßperiode durch den Zähler der vierten Verbrauchsanlage
gegangene Zahl von Verbrauchseinheiten bezeichnet und das Übersetzungsverhältnis
i : i zwischen den Rädern 40 und 41 angenommen wird.
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Wird eines der Sonnenräder von Dl oder DII dauernd festgehalten, so
kann dieses Schaltwerk auch für drei Verbrauchsanlagen benutzt werden.
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Bei der vereinfachten schematischen Darstellung der Summierschaltwerke
in den Abb. 4 bis 8 sind die Klinkwerke und die Maximumeinrichtung durch Kreise,
die Differentialgetriebe durch Quadrate und die Kraftleitungen zwischen diesen Teilen
durch Striche versinnbildlicht. Die Abb. q. und 5 bedürfen keiner weiteren Erklärung.
Das Summierschaltwerk für vier Verbrauchsanlagen nach Abb. 6 ist hinsichtlich des
Anschlusses des Klinkwerkes K4 nach derselben Regel gebildet wie die Schaltwerke
von Abb. i und 2. Analoges gilt für die Klinkwerke K4 und K, des Schaltwerkes für
fünf Verbrauchsanlagen nach Abb. 7 und für das Klinkwerk K, des Schaltwerkes für
fünf Verbrauchsanlagen nach Abb.8, bei dem die ersten vier Klinkwerke nach der durch
Abb. 3 und 5 veranschaulichten Regel zusammengeschlossen sind. Augenscheinlich enthalten
diese Schaltwerke für fünf Verbrauchsanlagen entweder das Schaltwerk nach Abb. q.
oder das Schaltwerk nach Abb. 5 als Grundstock und dies gilt auch für Summierschaltwerke
für mehr als fünf, Verbrauchsanlagen.