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Elektrizitätszähler zur lnessung des eine bestimmte, beliebig festgesetzte
Grenze überschreitenden Stromverbrauches. Es sind eine ganze Anzahl lleßanordnungen
bekannt, die bei Uberschußzählern angewendet werden, bei welchen ein Gewicht gehoben
und wieder auf den Ausgangspunkt seiner Bahn gesenkt wird, da naturgemäß das Gewicht
nicht dauernd gehoben werden kann. An Stelle der Gewichtsanordnungen können auch
analog wirkende Federanordnungen gesetzt werden. Keine dieser bekannten Anordnungen
kann aber praktisch verwendet werden, weil störende Nebenkräfte, z. B. die Reibung,
so beträchtlich sind, daß die Meßgenauigkeit in unzulässiger Weise beeinträchtigt
wird.
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In der deutschen Patentschrift 252284 ist z. B. eine bestimmte Ausführungsform
beschrieben, welche ausdrücklich dadurch gekennzeichnet ist, daß »der Zählermotor
ein Gewicht eine schiefe Bahn hinaufrollt und so dauernd eine konstante Arbeit leistet«.
Wohl ist vorgesehen, daß das Gewicht vom höchsten Punkt seiner Bahn wieder herabfällt,
aber es ist in der Patentschrift in keiner Weise angedeutet, daß der Erfinder das
Herabfallen des Gewichtes derart einrichten will und kann, daß auf den Zählmotor
keine Rückwirkung ausgeübt würde, was für die Wirkung der :VIeßanordnung von großer
Wichtigkeit ist.
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Tatsächlich ist die beschriebene Einrichtung auch nicht frei von dieser
Rückwirkung. Von dem Moment an, wo die Rolle den höchsten Punkt ihrer Bahn erreicht
hat, bis zu demjenigen, in. welchem sie sich um eine Strecke gleich ihrem Radius
gesenkt hat, nimmt der Zählermotor -eine Reaktion auf, welche annähernd einer Arbeitsleistung
= Gewicht X Radius der Rolle entspricht, aber von der Geschwindigkeit des Zählermotors
abhängig ist.
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Würde man das Gewicht auf einer Schneide lagern, welche über die schiefe
Ebene gleitet, so würde die dadurch hervorgerufene Reibung die
%'feßgenauigkeit
ebenfalls in Frage stellen, weshalb auch ausdrücklich und ausschließlich vom Rollen
gesprochen ist.
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Demgegenüber stellt die Erfindung eine neuartige Ausführungsform dar,
bei welcher das Gewicht nicht über eine zur Drehachse konzentrische schiefe Ebene
hinaufgerollt, sondern in einem Gehäuse oder mittels einer pendelartigen Anordnung
in einer halbkreisförmigen Bahn gehoben wird, welche in einer zur Drehachse senkrechten
Ebene liegt, wobei 'weder beim Heben noch beim Senken störende Kräfte auftreten.
Die Energie des sinkenden Gewichtes wird ohne störende Rückwirkung auf den Zählermotor
vernichtet, durch einen Stoß, dessen Richtung durch die Zählerachse geht.
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Die Arbeitsleistung, welche in vorliegendem Falle der Zählermotor
beim Heben des Gewichtes aufzuwenden hat, ist nicht konstant, sondern variiert während
eines Spieles. Um eine ungleichförmige Bewegung des Zählermotors zu unterdrücken,
sind deshalb besondere Vorkehrungen notwendig, welche ebenfalls Gegenstand der Erfindung
sind.
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Dieser Elektrizitätszähler soll bei Anwendung des Pauschaltarifes
nur die Arbeits- oder Strommenge in kW- oder Amp.-Stunden messen, welche über der
festgesetzten Pauschalleistungsgrenze abgegeben wird. Ein derartiges Meßinstrument
hat grundsätzlich zwei Meßbereiche. In dem einen, dem unteren Meßbereich bis zur
Pauschalgrenze wird die abgegebene Arbeitsmenge nicht gemessen. In dem zweiten Meßbereiche
über der Pauschalgrenze wird nur die Arbeitsmenge gemessen, welche der Leistung
entspricht, welche über die Pauschalleistungsgrenze hinausgeht.
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Eine Ausführungsform der Erfindung, für die Messung in Wechselstromkreisen
bestimmt, ist schematisch in den Abb, i und a dargestellt. Bei der Gesamteinrichtung
sind zu unterscheiden i. das treibende elektromagnetische System, bestehend aus
Induktionsmagnet a und Änkerscheibe b, a. eine Einrichtung zur Erzeugung des Gegendrehmomentes
innerhalb der Pauschalgrenze, 3. eine Dämpfungseinrichtung zur Erzeugung des Gegendrehmomentes
im zweiten Meßbereiche oberhalb der Pauschalgrenze.
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Der Induktionsmagnet a (Triebsystem) wird erregt von der Stromspule
f. Das zwischen den Polen g g desselben auftretende Wechselfeld erzeugt mit einem
phasenverschobenen Wechselfeld ein Drehmoment an der Induktionsscheibe b, welches
abhängig ist von dem Strome in der Spule f. Das phasenverschobene Wechselfeld kann
z. B. in bekannter Weise mit Hilfe einer Kurzschlußspule h, die auf einem Hilfspole
k angebracht ist, erzeugt werden. Auch kann in bekannter Weise zum gleichen Zwecke
neben der Stromspule eine Spannungsspule verwendet werden.
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Diesem Drehmomente entgegen wirkt ein solche, das von dem Gewicht
c, etwa einer kleinen yletallkugel, herrührt, das sich in dem Z-förmigen Gehäuse
d bewegen kann. Das Moment, welches von diesem Gewichte herrührt, ist gleich dem
Produkte aus dem Gewicht Q und dem Abstande H und wird am größten
in der horizontalen Lage des Gehäuses d. Diesem größten Widerstandsmomente entspricht
die Pauschalleistungsgrenze.
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Ist der-Strom und damit das von dem Magneten a herrührende Moment
größer, so dreht sich die Scheibe b weiter und der Zähler fängt an zu registrieren.
Ist das Gewicht c in die höchste Lage gekommen, so fällt es durch den Kanal d in
die tiefste Lage zurück, wobei die in ihm aufgespeicherte potentielle Energie durch
einen Stoß vernichtet wird, dessen Kraftrichtung durch die Drehachse geht, mithin
keine Rückwirkung auf das Drehmoment der Scheibe ausübt. Das Gewicht c wird nun
von neuem gehoben.
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Da das treibende Moment an sich konstant ist, das Widerstandsmoment
aber zwischen Null und einem Maximalwerte schwankt, würde daraus eine ungleichförmige
Bewegung der Scheibe b resultieren, was auf die Proportionalität der Zählerangaben
störend wirken würde. Diesem Umstande kann dadurch begegnet werden, daß man dem
Umfange der Scheibe b eine derartige Form gibt oder die Leitfähigkeit derselben
durch Perforierung o. dgl. derart beeinflußt, daß das von den Polen gg auf die Scheibe
b ausgeübte Moment sich in demselben Maße verändert wie das hemmende.
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Da der Betrag des treibenden Momentes, welcher im oberen Meßbereich
das Produkt Q # H max. überschreitet, der Scheibe b eine gleichförmige Bewegung
erteilen soll, so muß das dämpfende Moment diesem Betrage in jeder Stellung der
Induktionsscheibe entsprechen. Erreicht .wird dies dadurch, daß die Pole des Dämpfungsmagneten
c in ähnlicher Weise auf den Umfang der Scheibe wirken wie die Pole des Treibmagneten,
also z. B. dadurch, daß der Rand der Scheibe in den einzelnen Winkelstellungen mehr
oder weniger weit in den Wirkungsbereich des Dämpfungsfeldes hineinreicht.
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Die Pauschalgrenze kann verändert werden durch Beeinflussung des Magneten
a (Nebenschluß zur Spule f oder Verschiebung) oder Veränderung des Produktes Q #
H (Änderung des Gewichtes c oder der Gehäuselänge) oder dadurch, daß der Drehachse
des ganzen Systems eine gewisse Neigung gegen die Horizontale gegeben wird.
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Eine andere Ausführungsform des gleichen Erfindungsgedankens besteht
darin, daß statt
eines Gewichtes c deren mehrere angewendet werden,
wobei die zugehörigen Gehäuse gegeneinander um gleiche Winkel versetzt sind.
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Desgleichen können auch die Gewichte pendelnd angeordnet werden, statt
ihnen in Gehäusen Lagerung und Führung zu geben. Die Gewichte werden hierbei durch
Mitnehmer bis zum höchsten Punkte gehoben, lösen sich dort vom Mitnehmer und schwingen
in die tiefste Lage zurück, wobei die aufgespeicherte Energie durch die Luftdämpfung
vernichtet wird, verstärkt durch Windflügel an den Gewichten.
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Die Wirkung der Gewichtsanordnung kann auch durch eine Federanordnung
erzielt werden. Des weiteren kann statt des Dämpfungsmagneten oder gemeinschaftlich
mit demselben zur Dämpfung eine Windflügel- oder ähnliche Anordnung verwendet werden,
welche mit der Induktionsscheibe verbunden wird. Man ist dadurch in der Lage, die
Charakteristik des Zählers, d. h. die Abhängigkeit der Zählerangaben von der Stromstärke
in dem oberen Meßbereich zu beeinflussen, da die dämpfende Wirkung im ersteren Falle
in linearer, im zweiten Falle in quadratischer Abhängigkeit von der Scheibengeschwindigkeit
steht.
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Die vollständige Proportionalität zwischen Stromstärke und Zählerangabe
bei Anwendung eines nur durch den Hauptstrom erregten Triebsystems kann in weiten
Grenzen dadurch erreicht werden, daß die Sättigung in dessen Eisenkern bei Erreichung
der Pauschalgrenze derart gewählt wird, daß der obere Meßbereich in das Knie der
Magnetisierungskurve fällt, so daß das treibende Moment auf die Scheibe linear weiter
zunimmt. Durch entsprechende Wahl der Eisensorte und des Luftspaltes lassen sich
kleine Abweichungen noch korrigieren.