DE77225C - Vorrichtung an Elektricitätszählern, die auf der Gangdifferenz von Uhr- und Laufwerken beruhen, zur Vermeidung unrichtiger Angaben - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Dr. H. ARON in BERLIN.

Bei Elektricitätszählern, die auf der durch den Strom verursachten Gangdiiferenz von Uhroder Laufwerken beruhen, spielt die Schwierigkeit der Regulirung eine erhebliche Rolle. Die unvermeidliche Gangdifferenz infolge nicht ganz vollkommener Regulirung macht sich wegen ihrer Kleinheit bei grofsem Stromverbrauch nicht bemerkbar, sie spielt jedoch bei keinem oder geringem Stromverbrauch eine merkliche Rolle, da sie sich dann zu den Angaben des Zählers addirt oder von ihnen subtrahirt; ja selbst wenn man den Zähler, so lange kein Stromverbrauch stattfindet, anhält, bleibt der Fehler für Apparate, die an der unteren Grenze noch sehr genau messen sollen, was doch eigentlich stets zu erstreben ist, immer noch von Einflufs. ' ' . '

Man kann diese Fehler dadurch beseitigen, dafs die Drehungsrichtung des Zählerwerkes abwechselnd umgekehrt wird, während gleichzeitig der Einflufs des. Stromes sein Zeichen umkehrt; es finden somit für den Fehler des Ganges nur eine Umkehrung, für den Strom aber zwei Umkehrungen statt, und da minus X minus plus ergiebt,. wirken die zwei Umkehrungen, als wenn gar keine stattgefunden hätte, und der Zähler markirt den Stromverbrauch in einem Sinne, der Fehler des Ganges aber, der einer Umkehrung unterliegt, verschwindet im Resultat.

Mit anderen Worten: Man veranlafst die Uhr, abwechselnd vorwärts und rückwärts zu zählen, d. h. man läfst die Uhr durch den Stromverbrauch einmal vorgehen und nach bestimmter Zeit nachgehen. Hierbei addirt sich der Fehler im ersten Falle zu der Abweichung der Uhr ..durch Stromverbrauch, während er sich im zweiten Falle davon abzieht. Es ist nur noch nothwendig, ein mechanisches Glied einzuführen, mittelst dessen das Zählwerk im zweiten Theil der Periode in demselben Sinne rotirt wie im ersten Theil. Das Zählwerk also, welches ohne dieses Zwischenglied durch ein Nachgehen der Uhr umgekehrt als beim Vorgehen rotirt, mufs im zweiten Theil der Periode die Drehrichtung der Zeiger — im Vergleich zu dem Steigrad der Uhr z. B. — wechseln. Das Nachgehen der Uhr wird durch diesen Wechsel im Zeigerwerk dann also zu den Angaben durch Vorgehen hinzuaddirt. Der durch mangelhafte Regulirung hervorgerufene Gangfehler, der naturgemäfs nur in einem Sinne die Uhr abweichen, z. B. vorgehen läfst, addirt sich in dem einen Theil der Periode zu den Angaben der Uhr, im zweiten Theil aber, in dem die Uhr nachgeht, zieht er sich davon ab. Der Gangfehler verschwindet also im Resultat.

Durch diese Vorkehrung wird, wie leicht ersichtlich, eine sehr grofse Genauigkeit der Messung erzielt.

Die specielle Einrichtung der Vorrichtung zeigen Fig. 1 bis 4. Hierin ist a die Welle, welche die messenden Theile mittelst einer weiter unten beschriebenen Construction umschaltet, so dafs sie in den einzelnen Theilen einer Periode in verschiedenem Sinne abweichen. Aufserdem ist b die Welle des Differentialwerkes und c die den ersten Zeiger tragende

Achse. Die Welle α trägt ein Excenter d, das die Gabel e in zwei extreme Lagen bringen kann, von denen Fig. ι die eine darstellt. Am Ende jeder Periode macht α d plötzlich eine halbe Umdrehung und bringt e dadurch in die andere Lage, e ist um Welle c, auf der es leicht beweglich sitzt, rriit Hülfe des Armes f drehbar und mit zwei Blechstücken g verbunden, zwischen denen drei Zahnräder h i k laufen. Alle drei stehen mit einander in Eingriff und i trägt den ersten Zeiger des Zählwerkes.

. Die Achse b des die Differenz beider Uhren angebenden Differentialwerkes trägt ein Zahnrad /, welches in das Rad m eingreift. Je nach der Stellung des Hebels ef greift nun das Rad / in h ein oder das Rad m in k. Weicht nun das DifFerentialwerk infolge mangelhafter Regulirung in der Richtung des Pfeiles ab, so wird das Zählwerk in der gezeichneten Stellung in demselben Sinne abweichen. Nach bestimmter Zeit wird ef herumgeworfen; dadurch gelangt m mit k in Eingriff. Hierdurch erhält i eine der Differentialwerkachse entgegengesetzte Drehrichtung, wodurch das Zählwerk in seine vorherige Stellung zurückgedreht wird.

Wird aber Strom verbraucht, so weicht z. B. / in demselben Sinne ab, wie die Pfeile angeben, und es schiebt dadurch das Zählwerk entsprechend dem Stromverbrauch, plus dem Gangfehler, vor. In dem Augenblick, in dem ef herumgeworfen wird, wird auch die Mefsvorrichtung umgeschaltet, so dafs jetzt die Uhren im anderen Sinne, entsprechend dem Stromverbrauch minus Gangfehler, abweichen. Durch die veränderte Lage von ef gelangt aber k mit m in Eingriff und hierdurch wird die veränderte Drehrichtung des Differentialwerkes das Zählwerk im stets gleichen Sinne vorschieben. Während also die gleichnamige Abweichung der Uhr, die auf Gangfehlern beruht, das Zählwerk in verschiedenem Sinne bewegt und dadurch nach jeder ganzen Periode auf die Stellung zu Anfang derselben zurückführt, dreht die Abweichung der Uhr durch Stromverbrauch, die dem Differentialwerk eine verschiedene Drehrichtung giebt, das Zählwerk stets im gleichen Sinne vorwärts.

Die Achse α trägt aufser dem in Fig. ι abgebildeten Excenter d noch einen Commutator bekannter Construction, der bestimmt ist, die Stromrichtung in der einen Hälfte des messenden Theiles umzukehren.

Fig. 3 zeigt die Schaltung desselben für Coulomb-Zähler. Hierin ist η der Commutator, der mit zwei Schleifringen ο versehen ist, auf denen je eine Bürste p¹ und p² schleift, die an den Enden eines Widerstandes q verbunden sind. Diese Schleifringe sind mit Stäben r verbunden, die je nach der Stellung von je einer der beiden Bürsten s¹ oder s² berührt werden, wodurch der Strom in der Hauptstromrolle t commutirt wird. Ueber dieser Rolle schwingt in bekannter Weise ein Magnet. Die Rolle t ist in den Nebenschlufs zu dem Widerstand gelegt, um grofse Stromstärken und die damit bedingte kräftige¹ Ausführung des Commutators zu vermeiden.

Bei Watt-Stundenzählern (Fig. 4) wird einfach die im Nebenschlufs zu den Lampen liegende Spannungsleitung commutirt.

Derjenige Theil der ganzen Anordnung, der diese halbe Drehung der Welle α hervorbringt und dadurch Zählwerk und Mefstheil gleichzeitig umschaltet, ist in Fig. 2 abgebildet.

Hierin ist u ein Zahnrad, das von irgend einer Triebkraft in gleichmäfsiger Rotation erhalten wird. Es trägt auf seiner Achse eine frei bewegliche Scheibe v, die mit u durch eine Feder vv verbunden ist. Rotirt u, so wird es durch die Feder w auch ν mitschleppen, bis der auf u sitzende Stift χ gegen die Nasey des Hebels \ stöfst, welcher um A drehbar ist. Hierdurch wird ν an der Rotation gehindert und die Feder n> gespannt. Nach einer weiteren Drehung von u hebt dieses mit Hülfe des Stiftes B und der Hubfläche C. den Arrn/f an, wodurch χ frei wird. Die Spannung der Feder n> wirft nun ν plötzlich herum, bis χ gegen das umgebogene Ende B¹ des Stiftes B schlägt. B B¹ mufs natürlich so bemessen sein, dafs der Arm S¹ unter dem Army hindurchgehen kann. Dreht sich jetzt u um so viel weiter, dafs C von B heruntergleitet, so fällt y % wieder in seine Anfangsstellung zurück, χ wird im weiteren Verlauf von y gehalten und das Spiel beginnt von neuem.

Der Antrieb von α erfolgt durch ν in der Weise, dafs ν und α je ein Zahnrad D bezw. D¹ tragen, und zwar ist das von ν halb so grofs wie das von a. Beide stehen mit einander in Eingriff; hierdurch macht also a, wenn ν ein ganzes Mal herumschlägt, plötzlich eine halbe Umdrehung.

Zur leichteren Uebersicht über das ganze System wollen wir zwei Fälle betrachten, wie sie beim Gebrauch der Vorrichtung auftreten, ι. Es wird kein Strom verbraucht. Die Uhren haben einen Gangfehler, der das Differentialwerk während der Dauer einer halben Periode um den Betrag η im Sinne des Pfeiles bei Z dreht. Das Excenter d habe die gezeichnete Stellung. Dann steht I mit h, h mit i in Eingriff; es wird also das Zählwerk, von c angetrieben, den Betrag η im positiven Sinne registriren, zeigt demnach -f- η an. Nach Ablauf dieser halben Periode hebt B den Hebel y \ an, dadurch giebt y den Stift χ frei, ν schlägt um 360⁰ herum und dreht durch die Zahnradübersetzung das Excenter d um 180° weiter. Diese veränderte Lage von d bringt jetzt die Zahnräder m und k, anstatt / und h in Eingriff, wodurch die Zeigerwerkachse c im

umgekehrten Sinne gegen vorher rotirt. Diese Hälfte der Periode hat dieselbe Dauer wie die erste; die Uhr wird infolge des Gangfehlers wieder um -f- η abweichen. Da aber die Drehrichtung im Vergleich zu der des Differentialwerkes umgekehrt ist, so wird das Zählwerk den vom Differential werk registrirten Gangfehler -j- η als —■ (+ η) = — η anzeigen. Die Summe der Angaben aus der ersten und zweiten Hälfte der Periode ist mithin -\- η — η = ο, d. h. der Gangfehler wird nicht vermerkt sein, kann also auch vorherige Registrirungen nicht fälschen.

2. Es werden während einer halben Periode + E Coulomb-Strom verbraucht; der Zähler hat in derselben Zeit einen Gangfehler + η. -f- E dreht die Differentialwerkachse b in demselben Sinne wie -\- η, d. h. in der Richtung des Pfeiles. In der ersten Hälfte der Periode steht I mit h in Eingriff, gleichzeitig steht (Fig. 3) die Bürste p¹ mit s² in Verbindung. Nehmen wir an, die obere Bürste der skizzirten Dynamo liege am positiven Pol des Ankers, dann fliefst durch die Spule t der Strom von oben nach unten. Nach Ablauf einer halben Periode hat das Zeigerwerk, von c getrieben, -f- E -f- η registrirt. Jetzt schlägt ν herum und dreht dadurch die Welle α um i8o°. Durch diese halbe Umdrehung von α gelangen einerseits h und / aufser Eingriff und dafür kommt / durch m mit k in Eingriff, andererseits wird aber auch der Contact zwischen den Bürsten p^l mit 5² und p² mit s¹ unterbrochen und dafür p¹ mit s¹ und p^ mit s'² verbunden. Es geht demnach der Strom von unten nach oben, also umgekehrt wie in der ersten Hälfte der Periode, durch die Rolle t. Hierdurch wird die Uhr durch den Stromverbrauch im umgekehrten Sinne abweichen und die Differentialwerkwelle b wird dem Pfeil entgegengesetzt rotiren. Ist der Stromverbrauch des Consumenten in der zweiten Hälfte E\ so würde die Drehung von b gleich — E¹ sein, wenn der Gangfehler -f- η nicht vorhanden wäre. Dieser fälscht aber die Angaben von b, indem die Gesammlabweichung natürlich nicht —E\ sondern —E¹ + η ist. Während nun aber die Registrirungen jeder Periodenhälfte um den Betrag -f- η oder —η falsch sind, ist die Summe beider [-\-Ε-\-ύ\ + i?¹—η) = E -f- E¹ genau richtig, und der Gangfehler ist vollständig eliminirt.

Die Dauer einer Periodenhälfte ist so klein gewählt, dafs die Abweichung innerhalb derselben nur klein sein kann und nicht in Frage kommen wird.

Zu diesen Vorzügen kommt aber noch hinzu, dafs sogar das Stillstehen eines Pendels die Angaben nicht fälschen kann, da dies Stillstehen ja nur als eine sehr grofse Gangdifferenz aufzufassen ist und daher ebenso eliminirt wird wie die kleinere, oben erwähnte η.

Aufserdem wird aber noch die Proportionalität der Angaben so weit erhöht, dafs sie fast vollkommen ist. Wie in Patent Nr. 32244 ausgeführt, tritt das quadratische Glied der für die Theorie des Apparates entwickelten Formel bei Volt-Coulomb-Zählern störend auf, da es sich nur schwer eliminiren läfst. Beim Vorgehen der.Uhr addirt es sich zu den der Stromstärke proportionalen Angaben. Kehrt man die Stromrichtung um, so behält naturgemäfs die zweite Potenz ihr Vorzeichen, während nur die erste dasselbe wechselt. Da aber der Wechsel des Vorzeichens der Abweichung mit dem der Stromrichtung identisch ist, so ersieht man leicht, dafs das quadratische Glied sich in der zweiten Hälfte der Periode von den Angaben abziehen mufs. Da es jedoch in der ersten Hälfte dazu addirt war, verschwindet es vollständig im Resultat, d. h. die Registrirungen werden genau proportional dem Stromverbrauch.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Vorrichtung an Elektricitätszählern, die auf der Gangdifferenz zweier Uhr- oder Laufwerke beruhen, zur Verminderung von durch Gangfehler verursachten unrichtigen Angaben, gekennzeichnet durch die Vereinigung eines elektrischen Umschalters, der nach bestimmten Zeiträumen die Stromrichtung in einer Hälfte des Mefssystems umkehrt, mit einer mechanischen Umschaltevorrichtung, die zu derselben Zeit die Bewegungsrichtung des Zählwerkes umkehrt, so dafs letzteres infolge Stromverbrauches stets im gleichen Sinne umgeht, während die durch Gangfehler bedingten Abweichungen sich aufheben.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.