-
Vorrichtung zur Anzeige der verbrauchten Energie. Es sind Vorrichtungen
zum Messen elektrischer Größen bekannt, bei denen zwei Meßapparate zusammenwirken,
von welchen der eine in und der andere außer Phase mit dem Strom ist. Die beiden
Meßapparate wirken auf ein gemeinsames Glied ein, dessen Lage durch die Resultante
der wattlosen und Wattkomponente bestimmt wird. Der Gegenstand der Erfindung unterscheidet
sich von den bekannten Anlagen dadurch, daß die beiden Meßinstrumente durch Verbindung
mit einem gemeinsamen Zeitmechanismus für eine bestimmte
Zeit in
Wirkung bleiben, so daß die angegebenen Werte sich während dieser Zeitdauer addieren.
Durch die Verschiebung des den beiden Meßinstrumenten angepaßten gemeinsamen Gliedes
wird eine andere Anzeigevorrichtung in Bewegung gesetzt, durch welche der Höchstwert
einer Reihe von Einzelablesungen des gemeinsamen Gliedes bestimmt wird. Jeder der
Meßapparate beeinflußt je einen Hebel, und diese Hebel sind um einen festen Punkt
drehbar, und das gemeinsame Glied ist an diesen beiden Hebeln angeschlossen. Bei
Durchfluß von Strom durch die Anlage ändern die beiden Hebel ihre Winkellage und
die Resultante übermittelt dem gemeinsamen Glied diese Bewegung. Ein Zeiger, welcher
die Höchstwerte für bestimmte Zeitspannen ablesen läßt, wird bei der Bewegung des
gemeinsamen Gliedes nur nach der einen Richtung hin beeinflußt, bleibt jedoch unbeeinflußt,
wenn dieses gemeinsame Glied unter Vermittlung des Zeitmechanismus wieder auf seinen
Nullpunkt zurückkehrt. Mit einem der beiden Meßinstrumente ist im Zusatz zu dem
von Zeitmechanismus überwachten Hebel ein Registrierwerk bekannter Art verbunden,
um den Gesamtwert der betreffenden Komponente anzugeben. Das Vorgelege, das den
mit dem Meßinstrument verbundenen Hebel bewegt; bewegt sich immer nach derselben
Richtung, auch wenn die Triebwelle des Zählers für die wattlose Komponente ihre
Richtung ändern sollte.
-
Abb. i ist eine Vorderansicht einer Meßeinrichtung gemäß der Erfindung.
-
Abb. 2 ist eine Draufsicht auf den Anzeigemeehanismus.
-
Abb.3 ist ein Schnitt durch eine Kupplung, durch welche in bestimmten
Zeiträumen der Anzeigemechanismus wieder auf die Nullstellung zurückgebracht wird.
Dieser Schnitt ist nach 3-3 der Abb. i genommen.
-
Abb..l ist ein ähnlicher Schnitt durch ein Vorgelege nach q.-q der
Abb. i.
-
Abb.5 zeigt in Vorderansicht in etwas größerem Maßstabe einen Teil
des mit konstanter Geschwindigkeit arbeitenden Motors.
-
Abb.6 ist eine Vorderansicht in etwas größerem Maßstabe durch ein
Vorgelege, durch welches der Antrieb beständig in der gleichen Richtung für den
Zähler verbürgt wird, der die wattlosen Komponenten des Stromes mißt.
-
Abb.6a zeigt in Draufsicht und Schnitt ein Schaltvorgelege mit Schaltrad
und Klinke. Abb. 7 ist ein Diagramm, das die Benützung des Zählers klar macht, und
Abb.8 ist ein ähnliches Diagramm, durch welches die unmittelbare Ablesung des Leistungsfaktors
ersichtlich wird. In den verschiedenen Darstellungen der Zeichnung sind nicht alle
Zahnradvorgelege oder elektrischen Verbindungen für die verschiedenen Zähler angedeutet
worden. Diese Vorgelege, sowie die Verbindungen mit den elektrischen Leitern können
natürlich in verschiedenen Anlagen und für verschiedene Formen von Zählern geändert
werden. Das gewählte Ausführungsbeispiel gibt also nur eine Form oder Anordnung
des Erfindungsgegenstandes wieder, ohne damit alle anderen im Bereiche der Erfindung
liegenden Ausführungsformen zu erschöpfen.
-
Auf einem Schaltbrett i sind die Elektrizitätszähler 2 und 3 in bekannter
Weise befestigt. Der Zähler 2 ist ein Zähler, welcher in Phase erregt wird und die
Wattstunden zählt. Der Zähler 3 ist ein Zähler zur Angabe der wattlosen Komponente
oder ein Zähler für Blindleistungen.
-
Ein Vorgelege, das sich an den Zähler 2 bei 4. (Abb. q.) ansetzt,
treibt eine Welle 5, von der aus durch Kegelräder ein anderes Vor-Belege 6 in Bewegung
gesetzt wird. Das Vorgelege 6 dreht nun das Zählwerk 7 (Abb. i) durch ein Vorgelege
bekannter Art, wie bei 8 in Abb. 4. angedeutet. Die Zifferblätter und Zeiger 7 (Abb.
i) lassen die Kilowattstunden in bekannter Weise ablesen.
-
Der Zähler 2 ist nach Abb. i mit einem zweiten Vorgelege 9, das über
dem Vorgelege der Welle 5 angeordnet ist, verbunden. In Verbindung mit diesem Vorgelege
befindet sich ein Hebel io (Abb. 2). Dieses Vorgelege zum Antrieb des Hebelarmes
io umfaßt nun das aus Abb.3 ersichtliche auf seiner Welle auf und ab gleitbare Ritzel
12, welches bei seiner Bewegung nach aufwärts aus der Kämmung mit dem Zahnrad 13
austritt, während es in seiner Tiefstellung mit diesem Zahnrad im Eingriff steht
(Abb. i). Um das Ritzel 12 in Auslösestellung zu bringen, ist ein zweiarmiger Hebel
1.4 angeordnet, welcher in einer kleinen Winkelstütze 15 (Abb. i) drehbar gelagert
ist. In einem bestimmten Augenblick wird der nach der Mitte des Brettees i hinweisende
Hebelarm nach abwärts gezogen, und dadurch wird das Ritzel 12 nach oben geschoben,
wie aus Abb. 5 ersichtlich. Hierdurch wird der Hebel io von der Welle des Zählers
2, die das Vorgelege antreibt, außer Eingriff gebracht und damit das ganze Zählwerk,
das von diesem Vorgelege angetrieben wird, außer Tätigkeit gesetzt.
-
Die Zeitdauer, während welcher der Arm i o in Bewegung ist, ist so
gewählt, daß das Ende der Zeitdauer eintritt, ehe die Bewegung des Hebels io so
weit geht, daß dadurch der richtige Betrieb der Anzeigevorrichtung gestört wird.
-
Der Zähler 3 mag ,ähnlich dem Zähler 2
oder auch anders
ausgebildet sein. Der Unter- ' schied liegt nicht so sehr in dem Bau des Zählers
als in der Tatsache, daß der Zähler elektrisch außer Phase mit dem Strom erregt
wird, und seine Umdrehungen werden deshalb durch die Blindleistungen bestimmt. Da
diese den Zähler in der einen oder anderen Richtung drehen können, so ist es wünschenswert,
ein Vorgelege einzuschalten, welches beständig die Drehungsrichtung für das zweite
Vorgelege aufrecht erhält, um nicht etwa das Vorgelege des Zählers 3 unmittelbar
durch die Welle des Zählers antreiben zu lassen. Die Drehungsrichtung des Zählers
3 bzw. ihre Änderungen hängen natürlich von der Richtung der wattlosen Komponente
ab, wenn es sich um eine Mehrphasenanlage handelt.
-
Um nun diese konstante Drehrichtung eines von dem Zähler 3 mittelbar
abhängigen Vorgeleges zu erzielen, ist die Zählerwelle 16 nach Abb. 6 mit einem
Ritzel 17 ausgerüstet, das das Zahnrad 18 auf einer Welle i9 treibt. Auf dieser
Welle befindet sich eine Hülse oder ' Hohlwelle mit zwei gleich großen Zahnrädern
2o, und das obere Zahnrad 20 steht in beständigem Eingriff mit einem Umkehrrad 21.
-
Parallel zur Welle 16 oder 19 ist in dem Vordergehäuse am oberen Ende
der Meßeinrichtung eine Welle 22 angeordnet. Sie trägt nach Abb.6a einen Kragen
23, von welchem aus zwei Klinkenunterstützungsarme 2.1 gehen. jeder dieser Arme
24. trägt eine Klinke 25. Die Klinken werden durch Federn 26 gegen den Umfang zweier
Schalt- oder Sperräder 27 gedrängt, und diese Räder 27 befinden sich lose auf der
Welle 22. Ferner ist einheitlich mit jedem der Schalträder 27 ein Nabenansatz 28
(Abb. 6) ausgebildet, und an diescn Nabenansätzen schließt sich je ein größeres
Zahnrad 29 an, das ebenfalls lose i auf der Welle 22 sitzt. Die beiden Zahnräder
2o stehen in Eingriff mit dem unteren Ritzel 2o bzw. mit dem oberen Umkehrrad 2i.
-
Infolge dieser Anordnung dreht also das Ritzel 2o und das Rad 21 beständig
in der entgegengesetzten Richtung. Ferner' wird durch diese Anordnung auch beständig
der Eingriff der Klinken 25 auf die Räder 27 aufrecht erhalten. Bei Drehung der
Schalträder 27 in Richtung des Uhrzeigers (Abb.6a) gehen die Zähne unter den Klinken
25 weg, und eine Drehung der Welle 22 wird also dadurch nicht hervorgerufen. Während
jedoch die eine Klinke auf diese Weise unbeeinflußt bleibt, wird die andere Klinke
durch das Zahnrad 27, das sich ja in der entgegengesetzten Richtung drehen muß,
mitgenommen, und durch seine Mitnahme wird sie auch den Kragen 23 und die Welle
22, auf welcher der Kragen befestigt ist, in Drehung versetzen. Es bleibt also gleichgültig,
nach welcher Richtung hin der , Zähler 3 seine Welle dreht. Die Zwischenwelle 22
wird stets in einer Richtung entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung gedreht werden.
-
Die Zwischenwelle 22 (Abb. ¢) dient zum Antrieb eines Vorgeleges 3o
(Abb.3), und dieses Vorgelege besitzt ebenfalls ein Ritzel31, das sich ähnlich dem
Ritzel12 des Vorgeleges 9 für den Zähler 2 auf seiner Welle verschieben kann. Ähnlich
dem Hebel i9 ist mit dem Vorgelege des Zählers für wattlose Leistung ein Hebel 32
(Abb. 2) verbunden, der auch in Drehung versetzt wird, wenn nicht gerade das Ritzel31
nach oben verschoben worden ist. Diese Verschiebung des Ritzels nach oben hin findet
durch einen Hebel 33 (Abb. 3) statt, der ähnlich dem Hebel 14. seine Unterstützung
in dem Lagerbock 3.1 findet und sich in das Gehäuse erstreckt, in welchem das Vorgelege
30 angeordnet ist. Die beiden Hebe133 und 14 zur Verschiebung der Ritzel
i i und 31 (Abb. i ) sind nun an ihren Enden bei 33« (Abb.5) miteinander verbunden,
und der Verbindungszapfen dient gleichzeitig als Anschlußzapfen für ein nach unten
reichendes Glied 35 (Abb. 5).
-
Das Glied 35 ist mit einem Winkelhebel 36 verbunden, der einen Bestandteil
des Mechanismus bildet, der die zeitliche Einschaltung des Zählers bestimmt. Wenn
also in einem bestimmten Zwischenraum der He'--@136 ausgeschwungen wird, so wird
der Leni>er 35 nach abwärts gezogen, die beiden Hebel 33 und 1.1 folgen diesem
Zug und verschieben dadurch die Ritzel 12 und 31 in dem Vorgelege 9 und 30 (Abb.
i) in Auslösestellung.
-
Die Zeitsc'haltvorrichtung ist hier nicht als Uhrwerk dargestellt,
da dieses Uhrwerk in Zwischenräumen aufgezogen werden müßte. Die Zeitschaltvorrichtung
ist hier vielmehr ein mit gleichförmiger Geschwindigkeit arbeitender Motor, dessen
Ankerwelle in Abb. 5 bei 37 angedeutet ist; das von diesem Schaltmotor in Bewegung
gesetzte Vorgelege mag als letztes Glied das Zahnrad 38 enthalten. Das Zahnrad 38
besitzt einen Stift 39, der bei der Drehung des Za'lmrades in Anstoß gegen den einen
Arm des Winkelhebels 36 gerät und dadurch diesen Winkelhebel also in bestimmten
Zwischenräumen ausschwingt. In dem vorzugsweise gewählten Ausführungsbeispiel der
Anlage erfolgt die Ausschwingung des Winkelhebels alle 15 Minuten.
-
Der Bogen, der von dem äußeren Ende der Hebel 32 und io in einem Zeitraum
beschrieben wird, gibt nun die Anzeige für jene Voltamperes, die ausgenützt werden,
und für jene Voltamperes, die nicht ausgenützt werden, und man 'hat demnach Mittel
zur Ablesung der ausgenützten Watt für eine Zeitdauer von i 5 Minuten und der Blindleistungen
für die gleiche Zeitdauer.
Wird die Summe dieser Werte in Vektoren
ausgedrückt, so erhält man dadurch eine Angabe der Voltamperestunden, die in das
Netz geliefert werden, und es ist damit möglich, den Phascnverscliiebungswinkel
der Anlage trigonometrisch zu berechnen oder aus Tabellen von den Beziehungen der
beiden beschriebenen Bögen abzulesen.
-
Die in Abb. i bis 6 dargestellte Einrichtung für die Voltamperestunden
arbeitet nun in folgender Weise: Die Enden der beiden Hebel 32 und io, welche gleich
lang sind, sind mit den Hebeln 40 und 4 1 (Abb. 2) verbunden. Auch diese beiden
Hebel sind gleich lang, und ihre äußeren Enden sind an dem Zapfen 4i#, befestigt.
Mit diesem Zapfen steht fernerhin eine Seidenschnur 4o(1 derart in Verbindung, daß
sie zwischen zwei kleinen Rollen 42 hindurchgeht. Die Bewegung des Anschlußpunktes
der beiden Hebel 41, 40 is: natürlich das Resultat der Summenwirkung der beiden
Komponenten, und die Länge der S-cidensc'hnur, welche durch Bewegung des Zapfens
4i1 geändert wird und beispielsweise von dem Punkt zwischen den .beiden Rollen 42
aus bis zum Zapfen 4i« gemessen wird, kann auf einer Anzeigescheibe sichtbar gemacht
werden.
-
Zur Sichtbarmachunb dieser veränderlichen Länge der Seidenschnur dient
folgender MeciianIsmus. Bei 421 befindet sich eine Trommel, deren Spindel als Anschlußpunkt
für eine Uhrfeder 43 dient. Ferner wird durch die Trommel ein Vorgelegc 44 (Abb.
4) in Drehung versetzt. Dieses Vorgelege enthält bei 45 ein Zahnradsegment, an welches
der Zeiger 46 angeschlossen ist. Das Vorgelege ist so ausgebildet" daß eine Rückdrehung
des Vorgeleges nicht stattfindet, wenn der Zeiger 45 alle 15 Minuten auf
seine ursprüngliche Lage zurückgebracht wird.
-
V: enn also das Zeitschaltwerk die Hebel i o und 32 in zeitlichen
Zwischenräumen von dem Vorgelege abschaltet, so wird die Uhrfeder 43 die Trommel
i2« auf ihre Anfangsstellung zurückdrehen und damit auch die Seidenschnur wieder
aufwinden, wobei die Hebel .i0 und 41 ebenfalls in ihre ursprüngliche Lage zurückkehren.
-
Der Zeiger 46 spielt über einer Skala 47 auf, welche mit Teilstrichen
vers°lien ist, die die Entfernung des Zeigers von seinem Anfangspunkt angeben. Für
eine größere Anzahl von Anlagen dieser Art mögen die Maximalstellungen durch die
Zeiger 5o (Abb. 4) angegeben werden, und dadurch kann ein Wert von Kilowattstunden
gefunden werden, von welchem aus der dem abgestuften Verbrauch entsprechende Einheitspreis
per Kilowat;stunde für den Kunden abgeschätzt werden kann.
-
Jeder dieser Zähler wird also nicht nur den Gesamtbetrag der wirklich
benutztenEnergieablesen lassen (d. h. die Kilowattstunden), sondern jeder Zähler
wird auch den Höchstbetrag von Voltamperes für eine Zeitdauer von 15 Minuten
(oder eine andere entsprechend gewählte Zeitdauer) angeben. Man liest also den Maximalbetrag
von Voltamperestunden für eine Zeitdauer von 15 Minuten ab.
-
Dadurch, daß Summationszähler, die beständig bewegt werden, bei dieser
Anlage in Tätigkeit treten, können die Anzeigevorrichtungen und Aufzeichnungsvorrichtungen
von den Zählern selbst in Bewegung gesetzt werden. Wäre die Zeitschaltvorrichtung
nicht vorhanden, so müßte das Vorgelege so ausgebildet sein, daß es die Bewegung
der Zeiger 46 begrenzt, um zu verhindern, daß diese Zeiger in den zwischen je zwei
Ablesungen stattfindenden Zeiträumen etwa über die Skala 4 'hinaus wandern. Dann
könnte eine Ablesung 7 11 der Kilovoltamperestunden für die betreffende Zeit zwischen
zwei Ablesungen unmittelbar stattfinden, und der Zähler könnte entsprechend geeicht
werden. Der Zähler gibt den Maximalbedarf von Voltamperestunden für eine wahlweise
bestimmte Zeitdauer zwischen Ablesungen des Zählers oder die Gesamtzahl der Voltamperestunden
wieder und die Erfindung ermöglicht ferner die Benutzung gewöhnlicher Wattstundenzähler,
die die Anzahl der verbrauchten Wattstunden angeben.
-
Aus Abb.7 und 8 ist ersichtlich, daß bei Benutzung einer solchen Zählvorrichtung
alle Werte des Wechselstroms, jene, die sich in Phase mit dem Strom befinden, sowie
die außer Phase sind, abgelesen werden. Es ist dabei im Auge zu behalten, daß die
Kräfte benutzt werden, welche andauernd integriert werden, und daß also die Einzelteile
des Mechanismus in beständiger Bewegung sind, im Gegensatz zu Zählern, in welchen
Einzelteile sich nur in bestimmten Augenblicken in Bewegung befinden. Bei dem vorliegenden
Mechanismus ist kein Einzelteil vorhanden, der in irgendeinem Augenblick eine Stellung,
bestimmt durch den Augenblickswert von dem Strom, einnimmt, der sich in Phase oder
außer Phase mit dem Wechselstrom befindet. Gerade wegen dieser Eigenschaften wird
die Anordnung für praktische Zwecke brauchbar, und sie beschränkt sich also nicht
etwa auf eine bloße Versuchsanordnung für Laboratorien.
-
Nach Abb. 7 sind die Rollen für die Seidenschnur, Hebel, Arme, Trommel,
Zeiger und Skala in ungefähr derselben Weise dargestellt wie in Abb.2. In der Nähe
der oberen Abdeckplatte des Gehäuses für das Vorgelege können Skalen 6o bzw. 61
für die Blindleistungs- und Wirkleisiungszähler angeordnet werden. Wenn, wie dies
oben mit Bezug auf den Zeiger 46 beschrieben wurde, ein Reibungsvorgelege
für
den Zeiger gewählt wird, das die Bewegung des Zeigers bis zu einem Maximalwert zuläßt,
aber keine Rückbewegung dieses Zeigers gestattet, so können auf 'den- Skalen 6o
und 61 die Maximalwerte Goa' bzw. 61,
für Werte der wa'ulosen und Wattkomponente
in den Schaltwerksperioden festgelegt werden, und es kann ferner, wie dies oben
beschrieben wurde, auch eine solche Festlegung von Höchstwerten für den Zeitraum
zwischen je zwei Ablesungen stattfinden. Bei dieser Anordnung nach Abb. 7 ist der
Stift ,lin, welcher die beiden Arme 4o, 41 mit den Zuggliedern .l oa verbindet,
auch mit einem Schreibstift auserüstet, und dieser Schreibstift wird auf der' Tafel
oder Eintrageplatte 62 Kurven ziehen. Die Skala auf diesem Bogen 62 besteht aus
Kreisbögen, welche als Mittelpunkt die Mitte der Stelle zwischen den beiden Rollen
.1a haben. Diese Kreisbögen zeigen die Voltamperestundenlinien an, da die Summe
der Bewegung der beidenArme.lo, .1i aus den beiden Zählern 2 und 3 hervorgeht und
die augenblickliche Stellung des Schreibstiftes jedesmal die Resultante der Komponenten
jener Werte ist, welche sich in Phase und außer Phase mit dem Strom befinden.
-
Die Anordnung nach Abh.8 unterscheidet sich von den übrigen Anordnungen
dadurch, daß jenes Vorgelege, welches zwischen dem Zähler der Blindleistungsstunden
und dem Zähltragwerk eingeschaltet ist und welches dem Zähltragwerk eine Drehung
in gleichförmiger Richtung übermittelt, fehlt. Diese Anordnung kann von Wichtigkeit
sein, da es sich häufig empfiehlt, die Voreilung oder Nacheilung in Phasenverschiebungswinkel
festzulegen, um zu bestimmen, welche Preisskala für einen bestimmten Kunden in Betracht
kommen soll.