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Wattstundenzähler Die Erfindung geht von einem bekanten Zähler zur
Messung elektrischer Arbeit (Wattstundenzähler) aus. Dieser besteht aus einem elektrolytischen
Zähler, der von dem Spannung erzeugenden Teil eines Thermowattmeters gespeist wird;
die beiden Heizdrähte des Thermowattmeters liegen in Reihe an einem in die eine
Zuleitung zum Verbraucher geschalteten Nebenwiderstand, während der Verbindungspunkt
der beiden Heizdrähte über einen Vorwiderstand mit der anderen Zuleitung zum Verbraucher
verbunden ist. Während bei dem bekannten Zähler der Nebenwiderstand aus einem Stromwandler,
der Vorwiderstand aus einer Drosselspule besteht, sind erfindungsgemäß sowohl der
Nebenwiderstand als auch der Vorwiderstand Ohmsche Widerstände. Diese Maßnahme bringt
den Vorteil, daß der Zähler gemäß der Erfindung nicht nur wie die bekannte Einrichtung
für Wechselstrom, sondern auch für Gleichstrom verwendbar ist, da die beiden Widerstände
Ohmsche, also induktionsfreie Widerstände sind. Ein weiterer Vorteil der Erfindung
besteht darin, daß man den Zähler gemäß der Erfindung mittels eines Gleichstrorn!kompensators
eichen und dann ohne weiteres nicht nur mit Gleichstrom, sondern auch mit Wechselstrom
betreiben kann. Eine Eichung mittels eines Gleichstromkompensators ist aber besonders
einfach und daher einer Wechseistromeichung vorzuziehen. Statt des Elektrolytzählers
kann die Einrichtung gemäß der Erfindung auch einen in Wattstunden geeichten Motorzähler
mit konstanter Felderregung enthalten. Beeinflussungen durch fremde magnetische
FeL-der können bei Verwendung eines elektrolytischen Zählers überhaupt nicht stattfinden,
während bei Verwendung eines Amperestundenmotorzählers die Fremdfeldbeeinflussung
weitgehend gegenüber der Verwendung von elektrodynamischen Zähler herabgesetzt werden
kann.
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Ein Ausführungsbeispiel für einen Wattstundenzähler gemäß der Erfindung
ist in der
Abbildung schaltungsmäßig dargestellt. An die Spannungsquelle
11, beispielsweise einen Gleichstromgenerator 11, ist ein Verbraucher 12 angeschlossen.
Die von ihm verbrauchte elektrische Arbeit wird mittels des in dem gestrichelten
Rechteck dargestellten Zählers gemessen. Der Zähler besteht aus einem elektrolytischen
Amperestundenzähler 14 und dem spannungerzeugenden Teil eines Thermowattmeters.
Der spannungerzeugende Teil des Thermowattmeters weist zwei Thermobatterien 15,
16 auf, die aus einer Vielzahl in Reibe geschalteter Thermoelemente bestehen. Die
E MKe dieser Tbermoelementenbatterien sind gegeneinandergeschaltet, so daß der den
elektrolytischen Zähler I 4 durchfließende Strom der Differenz ihrer Spannung proportional
ist. Die Thermoelementbatterie 15 wird von einem Heizdraht I7 beeinflußt, die Tbermobatterie
I6 von einem Heizdraht 18. Die beiden Heizdrähte 17, 18 liegen in Reihe an einem
Nebenwiderstand I9, der von dem Strom des Verbrauchers 12 durchflossen ist, ihr
Verbindungspunkt 20 liegt über einen Vorwiderstand 21 an der Spannring des Verbrauchers
12. Abgesehen von der Art der Widerstände 19 und 21, die gemäß der Erfindung Ohmsche
Widerstände sind, sind die dargestellte Einrichtung und ihre Wirkungsweise bekannt.
Die Ströme in den Heizdrähten 17 und 18 entsprechen je der Differenz oder der Summe
von zwei Einzelströmen, die jeder für sich der Spannung und dem Strom des Verbrauchers
12 proportional sind.
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In jedem Heizdraht fließt nämlich ein Strom, der sich aus zwei Komponenten
zusammensetzt. Die eine Stromkomponente ist proportional der Spannung des Verbrauchers
12 und - im wesentlichen durch die Größe dieser Spannung und die Größe des Vorwiderstandes
21 bestimmt. Die andere Stromkomponente im Heizdraht 17 ist proportional dem Strom
des Verbrauchers 12 und im wesentlichen durch ihn und die Größe des Nebenwiderstandes
19 bestimmt. Die Überlagerung dieser beiden Stromkomponenten erfolgt in dem einen
Heizdraht, z.B. im Heizdraht 17, im additiven, im anderen Heizdraht, z. B.
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18, im subtraktiven Sinne; in welchem der beiden Heizdrähte Summe
oder Differenz dieser Ströme fließt, hängt im jeweiligen Fall von der Energierichtung
und bei Messung von Wechselstromleistung von der Phasenlage und den momentanen Verhältnissen
ab.
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Die EMK der Th,ermobatterie Ig ist der Temperatur des Heizdrahtes
I7 direkt proportional und somit dem Quadrat des Stromwertes dieses Heizdrahtes.
Entsprechendes gilt für die Thermobatterie I6 und den Heizdraht I8. Da die beiden
EMKe der Thermobatterien gegeneinan dergeschaltet sind, mißt der Amperestundenzähler
die Größe, die der Differenz der Quadrate der Ströme in den beiden Heizdrähten entspricht.
Diese Differenz ist der Leistung proportional. Da sie über die Zeit gemessen wird.
mißt der Amperestundenzähler tatsächlich die Wattstunden des Verbrauchers.
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Wie bei der bekannten Einrichtung. so können auch bei der Erfindung
die Einzelteile ( der Amperestundenzähler und der span nungerzeugende Teil des Thermowattmeters)
für sich einer Prüfung unterzogen und unter Umständen austauschfähig hergestellt
werden.
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Es ist noch hervorzuheben, daß der Zähler gemäß der Erfindung vorzüglich
zur Summierung mehrerer Arbeüsgrößen geeignet ist.
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Es ist zu diesem Zweck @nur notwendig, für jede zu messende Arbeitsgröße
ein spannungerzeugendes Thermowattmeter vorzusehen. Die Summen-EME dieser Systeme
speist dann einen gemeinsamen Amperestunden zähler. Beispielsweise kann man auf
diese Weise die Arbeit mehrerer Leitungsabzweige oder die Arbeit von Mehrleitersystemen
sowohl bei Gleichstrom wie bei Wechsel- und Mehrphasensystemen erfassen. Auch hier
bleibt der Vorteil der einfachen einphasigen Eichmöglichkeit erhalten. Es ist auch
möglich, sowohl die Arbeit der Einze]abzweige bzw. Einzelsysteme wie die Summenarbeit
zu messen, indem man mehrere Amperestundenzähler entsprechend an die Thermowattmetersysteme
anschließt.