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Leistungsdoppeltarifzähler mit konstanter Prüfzeit Bei der Verrechnung
der von einem Stromabnehmer verbrauchten elektrischen Energie wird seit langem nicht
nur die Zahl der verbrauchten Kilowattstunden, sondern auch die Leistung berücksichtigt,
mit der die Stromabnahme vonstatten ging. Diese Berücksichtigung der Leistung geschieht
vorzugsweise auf drei Arten, nämlich als tatsächlich entnommene, bestellte oder
begrenzte Leistung.
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Will man der Verrechnung die bestellte Leistung zugrunde legen, so
kann man wiederum verschiedene Wege gehen. Entweder läßt man sich die Überschreitung
der bestellten Leistung zu einem höheren Leistungspreis als dem normalen bezahlen
oder aber mlan läßt sich die mit einer höheren als der bestellten Leistung entnommenen
Kilowattstunden mit einem höheren Preis bezahlen. Während früher die erstere Art
mehr zur Anwendung gelangte, neigt man neuerdings dazu, die letztere anzuwenden,
bei der der Überpreis nicht auf die Leistung, sondern auf die entnommenen K!ilowattstunden
angerechnet wird. Man erzielt so eine gewisse Berücksichtigung der Zeitdauer der
Inanspruchnahme einer höheren Leistung. Zähler, die geeignet sind, diejenigen Kilowattstunlden
festzustellen, die mit einer höheren als der bestellten Leistung abgenommen wurden,
nennt man Uberverbrauchszähler. Sie gliedern sich, je nachdem ob auf dem Überverbrauchszählwerk
nur diejenigen Kilowattstunden. gezählt werden, die mit der Überschreitungsleistung
(Differenz zwischen tatsächlicher und bestellter Leistung) entnommen wurden oder
ob auf dem Uberverbrauchszählwerk die gesamten mit der höheren Leistung entnommenen
Kilowattstunden gezählt werden, in Spitzenzähler und Leistungsdoppeltarifzähler.
Während Spitzenzähler schon lange bekannt sind, sind Ansätze für den Bau von Leistungsdoppeltarifzählern
erst seit einigen Jahren vorhanden. Am bekanntesten ist die Anwendung des Rerrari-Prinzips,
bei dem die Unterscheidung der leinzelnen Kilowattstunden oder Teile derselben (Festmengen
genannt) dadurch erfolgt, daß durch einen Mechanismus
geprüft wird,
ob die einzelnen Kiloivattstunden (bzw. Festmengen) innerhalb einer eingestellten
Prüfzeit entnommen wurden oder ob zu ihrem Verbrauch eine längere Zeitspanne erforderlich
war. Es ist ein weiterer Mechanismus vorgesehen, der dafür sorgt, daß die Ü-berlastkilowattstunden
bzw. die Unterlastkilowattstunden auf getrennten Zählwerken registriert werden.
Ein solches Gerät ist als Leistungsdoppeltarifzähler zu bezeichnen. Für den Gebrauch
in der Praxis macht es sich störend bemerkbar, daß die Prüfzeit, die zur Feststellung
der Tatsache der Leistungsüber- oder -unterschreitung dient, variabel ist, weil
die innerhalb der Prüfzeit verbrauchte Kilowattstundenmenge (Festmenge) konstant
gesetzt wurde. EntkWh sprechend der Gleichung kW = h ist bei c kWh = konstant h
= . Es entsteht also eine hyperbolische Abhängigkeit der Prüfzeit von der tatsächlichen
Leistung. Man kann zwar bei der bestellten Leistung durch entsprechende Wahl des
Zahnradüibersetzungsverhältnisses die Prüfzeit gleich 114 Stunde machen, wie es
meist üblich ist. Dann bedingt jedoch die Konstanthaltung dieser 114 Stunde bei
Veränderung der bestellten Leistung eine Auswechslung der Übersetzungszahnräder
oder die Anwendung eines stetig veränderlichen Übersetzungsgetriebes.
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Da die Praxis in vielen Fällen die Konstanthaltung der Prüfzeit (114
Stunde oder 1/2 Stunde o. dgl.) fordert und außerdem eine kontinuierliche Verstellung
der bestellten Leistung wünscht, ist es zweckmäßig, den Leistungsdoppeltarifzähler
auf dem Prinzip Ii - kh aufzubauen, wobei c die konstante Prüfzeit bedeutet. Ein
solcher Zähler hat eine lineare Abhängigkeit der Leistung von der Zahl der verbrauchten
Kilowattstunden.
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Die Einhaltung der bestellten Leistung kann somit durch ein Organ
übenvacht werden, das proportional der Zahl der Umdrehungen der Zählerwelle verstellbar
ist.
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Die gestellten Forderungen können in besonders vorteilhafter Weise
mit einem Gerät gemäß der Erfindung erfüllt werden. Dieses stellt sich als ein Leistungsdoppeltarifzähler
mit konstanter Prüfzeit dar, bei dem die innerhalb der Prüfzeit verbrauchten Kilowattstunden
nach Beendigung der Prüfzeit auf getrennten Unterlast- oder Überlastzählwerken registriert
werden, und zwar abhängig davon, ob die Zahl der Umdrehungen der Zählerwelle in
der Prüfzeit eine im voraus eingestellte Grenzumdrehungszahl über- oder unterschritten
hat. Hierbei geschieht die am Ende der Prüfzeit erfolgende Registrierung des Kilowattstundenverbrauchs
s auf das Unterlast- bzw. Überlastzählwerk durch einen Servomotor, der am Ende der
Prüfzeit von der Prüfzeitschaltuhr eingeschaltet wird und der sich selbst ausschaltet,
wenn er dieselbe Zahl von Umdrehungen zurückgelegt hat, die die Zählerwelle während
der vorausgegangenen Prüfzeit zurücklegte.
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Ein normaler Zähler und ein Motor M arbeiten in entgegengesetzter
Drehrichtung auf ein Differential D, so daß bei gleicher Drehgeschwindigl<eit
der Zeiger des Differentials stehenbleiben würde. Bleibt zunächst der Motor 31 im
Stillstand, so arbeitet allein der Zähler Z auf das Differential D, und der Zeiger
o bewegt sich mit der Geschwindigkeit der Leistungsinanspruchnahme in der Pfeilrichtung.
Hierbei schiebt er in üblicher Weise einen MaximumschZeppzetigerms vor sich her.
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Nach Ablauf 1/4 Stunde wird nun durch eine der üblichen Schaltuhren
U der Motor 31 in Bewegung gesetzt. Dieser läuft im Verhältnis zum Zeiger Z mit
viel größerer Tour,enzahl und bewegt infolgedessen den Zeiger des Differentials
D entgegen der Pfeilrichtung in die Ausgangsstellung zurück. Dort öffnet er den
Kontakt X, der den Motor 31 wieder still setzt.
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Dann beginnt das Spiel wieder aus dieser Ausgangsstellung von neuem.
Der Zählers treibt bei stehendem Motor 31 den Zeiger des Differentials D wieder
in der Pfeilrichtung, bis nach 1/4 Stunde die Einschaltung des Motors 31 durch die
Schaltuhr U erfolgt. Dann wird der Zeiger in verhältnismäßig kurzer Zeit wieder
in seine Anfangslage zurückgeführt, wo er durch Öffnung des Kontaktes K den Motor
M stillsetzt, so daß dasselbe Spiel wieder von neuem beginnen kann.
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Da bei diesem Spiel der M:otor.lI absatzweise alle 1(4 Stunde genau
so viel lGmdrehungen macht, wie der Zähler Z in der vor ausgegegangenen 1(4 Stunde
gemachthat,liann man nunmehr die Kilowattstunden, die auf dem Zählwerk angezeigt
werden sollen, von der Motorwelle anstatt von der Zählerwelle anzeigen lassen, wodurch
die Zählerwelle in vollkommener Weise entlastet wird. Diese hat nur noch ein wenig
Kraft aufzuwenden, um den Njlaximumscbleppzeiger ms weiterzudrücken und muß am Ende
der Zurückführung des Differentialzeigers S die Hälfte der Öffnungskraft des Kontaktes
K (im Gegensatz zu den bisherigen Kontaktkräften) nicht in verzögernder, sondern
in beschleunigender Richtung aufwenden. Nachdem auf diese Weise die Betätigung des
Zählwerkes voii der Welle des Motors 1 geschieht, kann ein Mechanismus von beliebiger
Reibungsbelastung eingebaut werden, ohne die Zähler genauiglceit zu beeinflussen.
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Im vorliegenden Falle wird man das Zählwerk als Leistungsdoppeltarifzählwerk
ausführen, das in Abhängigkeit von der bestellten Leistung die in jeder t/4 Stunde
angefallenen Kilowattstunden nach erfolgter Auslösung auf das Unterlast- oder auf
das t;berlastzählwerk bringt. Es ist nur notwendig, das Kriterium, ob Unterlast
oder trberlast gegenüber der bestellten Leistung vorliegt, von dem Zeiger z des
Differentials D herzunehmsen, wobei aber diesem Zeiger eine eigene Arbeit nicht
zugemutet werden darf, die den Zähler Z belasten würde. Man kann daher daran denken,
die Umschaltung der beiden Zählwerke durch einen Fallbügel unter Zwischenschaltung
des elastischen Zeigers z vorzunehmen, oder aber man kann durch eine Kraft die Kontaktseg,menteçSwu
oder Sü in Richtung auf den Zeiger z bewegen. In diesem Falle wäre der Vorgang etwa
folgender.
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Die beiden Zählwerke für Unterlast- und Überlastkilowattstunden u
und ü werden über ein Differential d von der Welle des Motors M angetrieben. Eines
der beiden Zählwerke ist jeweils gesperrt durch ein Kippelement, das unter dem Einfluß
einer Federkraft entweder in Richtung X oder in Richtung ü wirkt. Dieses Kippelement
kann durch zwei Magnete mzl bzw. mü durch einen kurzen Stromstoß in die eine oder
andere Richtung umgestellt werden.
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Diese beiden Magnete sind mit zwei Kontaktsegmenten Su und Sü verbunden,
die hinter dem Zeiger 2 des Hauptdifferentials L) drehbar angeordnet sind. Dlie
Trennstelle r zwischen diesen beiden Segmenten Su und Sü ist die kritische Stelle,
in der die Entscheidung, ob die bestellte Leistung unter- oder überschritten wurde,
getroffen wird. Der Vorgang ist folgender.
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Der Zeiger 2 beginnt, wie eingangs beschrieben, seinen Weg aus der
Anfangsstellung und dreht sich unter dem alleinigen Einfluß des Zählers Z in der
Pfeilrichtung so lange, bis er nach 1/4 Stunde von dem Motor will wieder in seine
Anfangsstellung zurückgeführt wird. Bevor nun die Rückführung durch den Motor M
ibeginnt, drückt eine in der Pfeilrichtung wirkende Kraft P die SegmenteSu oder
Sü auf den Zeiger 2 zu, bis dieser hei Punkt x den KarltaktscZhluß bewirkt. Wurde
die bestellte Leistung eingehalten, so drückt der Zeigerz auf Su, wurde die bestellte
Leistung überschritten, so drückt der Zeiger z auf Sü. Dementsprechend schalten
die beiden Magnete mu bzw. mii das Unterlastzählwerk U oder das Überlastzählwerk
Ü ein. Gehen nun die Kontaktsegmente wieder zurück, so schalten sie Iden Motor ein,
und zugleich mit der Rückführung des Zeigers z in die Ausgangsstellung wird dann
die in der vorausgegangenen 1/4 Stunde ar gefallene Zahl der Kilowattstunden auf
das jenige Zählwerk gezählt, das in dem soeben beschriebenen Vorgang eingestellt
wurde.
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Die Veränderung der bestellten Leistung kann in diesem Falle kontinuierlich
dadurch geschehen, -daß die beiden Segmente Su und Sü im Kreise um den Bewegungsmittelpunkt
des Zeigers 2 verstellt werden. Die Trennt stelle T zwischen den beiden Segmenten
muß genau an der Stelle stehen, die der bestellten Leistung entspricht. Die jeweilige
Einstellung der bestellten Leistung ist nach außen durch eine entsprechende Marke
bL an der gleichen Skala sichtbar zu machen, an der auch der Maximumschleppzeiger
eis das erreichte Maximum anzeigt. Man kann auf diese Art und Weise auf der gleichen
Skala ersehen, wieviel Leistung bestellt wurde und wieviel Leistung im Maximum tatsächlich
erreicht wurde. Die Ablesung an der Skala ist sehr einfach, da die Teilung konstant
ist.
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An Stelle der beschriebenen Kontaktanordnung können auch beliebige
andere in der Praxis bekannte Einrichtungen verwandt werden. Auch ist es nicht unbedingt
notwendig, daß zum Zwecke der Einstellung der bestellten Leistung die Kontaktseginente
gedreht werden; diese können vielmehr in der gleichen Lage fest stehenbleiben, während
sich der Anfangskontakt K, der der Nullstellung entspricht, verschieben läßt. Auch
kann bei verschiebbarem Anfangskontakt K an der Stelle der Trennstelle T ein Grenzkontakt
angebracht werden, der zugleich mit dem Kippanker des Doppelmagneten mit/ei ii aus
dem Wirkungsbereich des Zeigers entfernt wird, wenn die Umschaltung erfolgt ist,
der aber wieder in seine Arbeitslstellung zurückgeht, wenn der Zeiger 2 den Kontakt
K betätigt hat.