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Induktionszähler für Wechselstrom
Es ist bekannt, daß elektrische Energie
bzw. Arbeit dem Stromnetz über den Elektrizitätszähler vielfach betrügerisch entnommen
wird, indem auf verschiedene Weise die normale Arbeitsweise der bisher gebräuchlichen
Zähler gestört wird. Die bisher getroffenen Gegenmaßnahmen, wie die vollständige
Einkapselung der Zcihlerverschlüsse bzw. der Zählergehäuse und der Schutz der Stromleitungen
durch Anordnung in Führungsrohren, haben sich als erfolglos herausgestellt. Auch
die Strafverfolgung der Vergehen mißbräuchlicher Entnahme elektrischer Energie bzw.
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Arbeit ist fruchtlos geblieben. Im Gegenteil haben diese Vergehen
immer mehr zugenommen, zumal sie verhältnismäßig einfach ausgeführt werden können.
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Einige der bekannten Arten der mißbräuchlichen Hinterziehung elektrischer
Arbeit sind: I. die Einführung eines Drahtes durch das Zählergehäuse zum Feststellen
bzw. Festklemmen der rotierenden Zählerscheibe, 2. die Umkehrung der Phasen oder
einer Phase und des Nulleiters in dem Zähler und die Erdung mittels der Wasserleitung
und Herausnahme vorzugsweise des Nulleiters und infolgedessen das Stromlosmachen
der Stromspule. Der Mißbraucher läßt in vielen Fällen einige Lampen im Stromkreis
mit dem Zähler, so daß das Zählwerk geringen Stromverbrauch anzeigt, um die ablesende
Person zu täuschen.
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3. Andere hinterziehen elektrische Energie bzw.
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Arbeit dadurch, daß sie eine Drehung der rotierenden Zählerscheibe
in umgekehrter Richtung hervorrufen und dadurch die Anzeige des Gesamtstromverbrauchs
durch das Zählwerk verhindern, und zwar durch Um-
kehrung der Phasen
des Zählers in der Weise, daß der Nulleiter durch die Stromspule geht und ein kleiner
geerdete Transformator angeschlossen wird. Hierdurch wird eine Phasenverschiebung
von I80" zwischen dem Strom in der Stromspule und der Spannungsspule bewirkt, so
daß sich die Zählerscheibe in der umgekehrten Richtung dreht und der tatsächliche
Stromverbrauch falsch angezeigt wird.
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Die unter I. erwähnte Art betrügerischer Stromentnahme kann durch
einen Glasdeckel vermieden werden, der eine Durchbohrung des Zählergehäuses verhindert.
Jedoch können bei den bisher bekannten Ausführungen von Elektrizitätszählern die
beiden anderen Arten der betrügerischen Stromentnahme nicht verhindert werden.
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Die Erfindung betrifft einen Induktionszähler für Wechselstrom, der
die betrügerische Entnahme mit den obenerwähnten oder ähnlichen Methoden unmöglich
macht.
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Die Erfindung besteht darin, daß der Zähler zusätzlich zu der Vorrichtung
zur Erzeugung des die Zältlerscheibe antreibenden Drehfeldes eine in Serie geschaltete
weitere Induktionsvorrichtung aufweist, welche ein stets im gleichen Sinn wirkendes
Zusatzdrehfeld erzeugt. Der Zähler arbeitet daher auch dann weiter, wenn versucht
wird, die Hauptinduktionsvorrichtung außer Wirkung zu setzen, da die zusätzliche
Induktionsvorrichtung in Tätigkeit tritt, wenn das Drehfeld der Hauptvornchtung
gestört wird bzw. ausfällt.
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Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an Ausführungsbeispielen.
Es zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform des neuen Elektrizitätszählers im Grundriß,
Fig. 2 eine Vorderansicht zu Fig. I, Fig. 3 eine Seitenansicht von der Seite A in
Fig. I her gesehen, Fig. 4 eine Ansicht der üblichen Strom- und Spannungsvorrichtung
von der Seite ß in Fig. I her gesehen, Fig. 5 eine Vorderansicht der zusätzlichen
Induktionsvorrichtung, Fig. 6 und 7 eine Seiten- bzw. Unteransicht zu Fig. 5, Fig.
8 eine Reguliervorrichtung in Ansicht, Fig. g ein Schaltschema des Stromkreises,
Fig. 10 ein anderes Schaltschema des Stromkreises, Fig. II, 12 und I3 ein anderes
Ausführungsbeispiel in Vorderansicht, Seitenansicht und im Grundriß.
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Die normal arbeitende Vorrichtung zur Erzeugung des Drehfeldes des
Induktionszählers besteht aus einer Spannungsspule, welche zwischen die Phasen oder
zwischen eine Phase und dem Nulleiter geschaltet und auf einem geschlossenen dreiteiligen
Kern 2 angeordnet ist, in dessen unterem Teil zwei kleine Luftspalte zwischen den
Eisenblechpaketen vorgesehen sind. Diese Spule erzeugt infolge eines großen Selbstinduktionskoeffizienten
eine Phasenverschiebung von go" zwischen der zugeführten und der induzierten Spannung.
Nach Fig. 4 ist unterhalb der Spule I ein Elektromagnet 7 angeordnet, der eine Anzahl
Windungen 5 für den Hauptstrom aufweist.
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In Fig. 5, 6 und 7 ist die zusätzliche Induktionsvorrichtung in der
Anordnung an einem Rahmen 14 od. dgl. dargestellt.
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Die Vorrichtung besteht aus einem Kernstück I5 aus drei Teilen mit
zwei Luftspalten zwischen den Eisenblechpaketen im unteren Teil. In dem Kernstück
sind zentral drei Spulen I6, I7, I8 voneinander isoliert und unabhängig voneinander
angeordnet.
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Im unteren Teil des Rahmens 14 ist ein Elektromagnet 19 angeordnet,
der durch Schrauben 20 befestigt ist. Die in Reihe geschalteten Spulen sind bei
2I dargestellt. Die Zählerscheibe rotiert in dem Zwischenraum zwischen dem Kernstück
15 und dem Elektromagnet 19. Die Anordnung dieser Induktionsvorrichtung in dem Zähler
ist in Fig. I und 3 veranschaulicht.
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Die Spulen I6 und I7 haben die gleiche Windungszahl, und eine von
ihnen ist in Reihe mit der Stromspule 5 der üblichen Vorrichtung geschaltet, die
andere in Reihe mit der Phase oder dem Nulleiter der Stromleitung geschaltet, so
daß durch beide der Hauptstrom in der Weise fließt, daß die Induktivität, die in
beiden Spulen beim Fließen des Stromes erzeugt wird, von entgegengesetzter Richtung
und daher die resultierende Induktivität gleich Null ist. Auf dem gleichen Kernstück
ist eine dritte Spule I8 angeordnet und mit den beiden Spulen 21 des Elektromagnets
19 durch Leitungen 22 kurzgeschlossen.
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Da die zwei Spulen I6 und I7, durch welche über die Zuleitungen 23,
24 der Hauptstrom fließt, und zwar der Hauptstrom beider Phasen oder einer Phase
und Nulleiter fließt, gleich sind, und die Induktion in dem Kern Null ist, wird
in der dritten Spule I8 kein Strom induziert.
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Die zusätzliche Induktionsvorrichtung erzeugt daher während der normalen
Arbeitsweise des Elektrizitätszählers auf die Zählerscheibe keine Induktionswirkung,
welche irgendeine Unregelmäßigkeit in ihrer normalen Funktion zur Folge haben könnte.
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Die Kraft, welche die Zählerscheibe dreht, wird durch die Resultierende
des Feldes gebildet, das durch den Unterschied der Induktion hervorgerufen wird,
welche durch die den Hauptstrom führenden beiden Spulen und durch das durch den
Strom dieser beiden Spulen I6 und r7 in der Spule I8 induzierte Feld entsteht. Denn
die Spule I8 ist mit den Spulen 2I des Elektromagnets verbunden, und deren Induktivität
erzeugt ein Feld mit einer Phasenverschiebung von etwa go".
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Um diese Phasenverschiebung bei der Herstellung des Elektrizitätszählers
genau zu regulieren, genügt es, daß eine der Leitungen 22 einen bestimmten Widerstand
hat.
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Die Kraft ist proportional dem Hauptstrom in dem Stromkreis der Vorrichtung
I4, und der in der kurzgeschlossenen Spule induzierte Strom ist daher direkt proportional
dem Unterschied zwischen den Strömen der Phasen oder einer Phase und dem Nulleiter.
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Wenn daher versucht würde, die Stromphase des normalen Feldes eines
Zählers irgendeiner bekannten Ausführung zu unterbinden, würde die Zählerscheibe
stehenbleiben. Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung aber kann, wenn der Strom
in einer der bei-
den Induktionsspulen der vorrichtung 14 unterbrochen
wird, höchstens eintreten, daß die andere Spule unwirksam bleibt, und der Zähler
arbeitet weiter. Dann hat nämlich ir gendeine Ungleichheti des Stromes zwischen
dfn Phasen oder einer Phase und dem Nulleiter im Fall betriigerisciler Stromentnahme
zur Folge, daß die zusätzliche Induktionsvorrichtung die Zählerscheibe derht.
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Die Unterbrechung einer Phase oder der Nulleitung in delll Zähler
hindert nicht, daß dieser entsprechend dem entnommenen Strom weiterarbeitet.
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Wenn versucht wird, die Phasen oder eine Phase und die Nulleitung
durch Erdung umzukehren, tritt im Zilller die obenerwähnte Wirkung ein, wobei die
erzeugten Drehflder maximal sind, da die zweite Stromspule keinerlei Strom führt.
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Die in der Vorrichtung erzeugte Kraft dreht die Zählerscheibe in
nur einer Richtung, weil beim Versuch, die Stromrichtung im Zähler umzukehren, sie
gleichzeitig in den Feldern oder Spulen I6 und I7 ind in den Induktionsspulen 18
18 und 2I des Elektromagnets umgekehrt wird. Wenn verscht wird, die betrogerische
Stromentnahme durch das unter 3. erwillllte Verfahren vorzunehmen, hei dem in den
bekannten Zählern die Drehrichtung der Zählerscheibe umgekehrt wird, tritt im vorliegenden
Falle nach der Erfindung die Wirkung ein, daß sich die Zählerseheibe in der normalen
Richtung weiterdreht.
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Druch die Erfindung wird als betrügerische Stromentnahme durch Wenahme
der Stromphase des Zählers, Umkehrung und Erdung. Umkehrung der Drehrichtung der
Zählerscheibe, Umkehrung und Erdung mittels Transofrmators oder auf irgendeine andere
Weise, welche eine Phasenverschiebung von 180 zwischen der induzierten Spannungund
der angelegten Spannung herbeizuführen suchf, unmöglich gemacht.
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Schaltungsschemen sind in Fig. 9 und 10 dargestellt. Die beiden Spulen
16 und17 mit gleicher Windungszahl sind in Fig. Io auf dem Kern 15 angeordnet. Auf
dem Elektromagnet 19 sind zwei unabliän gige Spulen gegeneinander isoliert so angeordnet,
daß eine in Reihe mit der Stromspule 5 der normalen Vorrichtung und auch in Reihe
mit der Spule I6 auf dem Kern 15 geschaltet ist. Die andere Spule 25 liegt in Reihe
mit der Spule I7 des Kerns 15. Beide liegen daher in Reihe mit den Phasen oder Phase
und Nulleiter, so daß sie genau so wie in der Anordnung nach Fig. 9 wirken.
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Der mit einem Zählwerk 26 bekannter Art ausgerüstete Elektrizitätszähler
ist in einem Gehäuse aus Eisenblech untergebracht, welches zweckmäßig mit einem
grauen Farbton gestrichen ist, da es nach mißbräuchlichen Arbeiten am Zählergehäuse
schwierig ist, diesen Farbton im Wiederanstrich zu treffen, im Gegensatz zu dem
bisher üblichen schwarzen Anstrich der Zählergehäuse. l)er Verschluß des Zählers
ist zweckmäßig mit einem Glasdeckel versehen, der mit der Tragwand od. dgl. des
Zählers mittels eines Metallrahmens verbunden ist, dessen Befestigungsschrauben
zwecks Plombierung durcllgebohrt sind.
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In Fig. II, 12 und I3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der in
den Fig. 5, 6 und 7 dargestellten Induktionsvorrichtung veranschaulicht. Das Prinzip
der Spulen dieser Vorrichtung, welche das Drehfeld zur Drehung der Zählerscheibe
S im Falle der versuchten betrügerischen Stromentnahme erzeugen, ist beibehalten.
Auch die geänderte Vorrichtung besitzt entsprechend Fig. 5 drei Spulen I6, 17, I8
und die Spule 2I des Elektromagnets 19. Diese sind auch auf dem gleichen Kern angeordnet,
und der Strom, der durch die Spulen 16 und I7, und der Strom, der durch die Spule
21 des Elektromagnets 19 durch den in der Spule I8 als Folge des ungleichen Verbrauchs
zwischen den Phasen oder einer Phase und dem Nulleiter induziert wird, rufen einen
Verbundstrom hervor, welcher ein die Zählerscheibe S bewegendes Drehfeld erzeugt.
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In Fig. II bis I3 ist der Träger 14 für die ganze Induktionsvorrichtung
dargestellt. Auf diesem Träger ist ein Kernstück 15 angeordnet, das aus drei Teilen
besteht und dessen Enden bei 27 nach außen gerichtet sind (Fig. II). Auf dem mittleren
Teil dieses Kernstücks sind die Spulen I6 und I7 unabhängig und isoliert voneinander
angeordnet, und beide führen den Hauptstrom des von den Phasen oder einer Phase
und dem Niilleiter gebildeten Stromkreises. Über diesen Spulen und unabhängig und
isoliert von ihnen liegt die dritte Spule I8, welche mit der Spule 21 des Elektromagneten
im gleichen Kreis liegt.
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Die vom Uiiterschied im Stromverbrauch zwischen den Phasen oder zwischen
einer Phase und dem Nulleiter abhängigen magnetischen Flüsse der Spulen I6 und I7
und jener der Spule 2I sind über einen Jochteil 28 miteinander verkettet, welcher
an dem Träger I4 mittels Schrauben 29 befestigt ist. Der Jochteil 28 ist durch Anordnung
von Schlitzlöchern nach oben und unten verstellbar, um eine Vergrößerung oder Verkleinerung
des Spaltes zwischen dem Kernstück 15 und dem Teil 28, durch den die Zählerscheibe
S ragt, zu ermöglichen.
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Die elektrischen Verbindungen der Vorrichtung sind die gleichen wie
die der Fig. g und 10 je nach der Kapazität des Zählers und den baulichen Erfordernissen.
Das heißt im Fall der Fig. g ist von den Spulen 16 und I7 die eine in Reihe mit
der Stromspule 5 des Zählers und die andere in Reihe mit der anderen Phase oder
Nulleitung des Stromkreises geschaltet, und die Spule I8 ist über die Spule 21 auf
dem gleichen Kern 15 kurzgeschlossen. Im zweiten Fall (Fig. I0) ist eine weitere
Spule mit der gleichen Windungszahl wie die Spule 21 auf den gleichen Schenkeln
27 des Kernes 15 (Fig. II) angeordnet, und die dritte Spule I8 ist weggelassen,
so daß von den auf den Schenkeln des Kernes 15 angeordneten Spulen die eine, 2I,
in Reihe mit der Stromspule 5 des Zählers und in Reihe mit der Spule I6 dieser abgeänderten
Vorrichtung liegt, und die andere Spule 25 mit der gleichen Windungszahl wie die
Spule 21 und auf den gleichen Schenkeln 27 in Reihe mit der anderen Spule I7 auf
dem zentralen Kern geschaltet und mit der anderen Phase oder dem Nullleiter des
Stromkreises verbunden ist.
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Die beiden Spulen, die auf den Schenkeln 27 angeordnet sind, sind
mit den Phasen oder mit einer Phase und dem Nulleiter des Hauptstromkreises so verbunden,
daß im Fall gleichen Stromverbrauchs in den
beiden Phasen oder einer
Phase und dem Nulleiter die in dem Kernstück erzeugte Induktion Null ist.
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Dasselbe gilt für die Verbindung der Spulen I6 und I7.
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In Fig. 12 ist die Verbindung der Spulen 21 und I8 bei 22 dargestellt.
Die eine und austretenden Leitungen der Spulen I6 und I7 sind auch hier wieder mit
23 und 24 bezeichnet.
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Bei Anordnungen gemäß der Erfindung ist es von besonderer Wichtigkeit,
eine Feinabstimmung des Hauptzählersystems vorzunehmen. Zu diesem Zweck empfiehlt
sich die Verwendung einer Norrekturvorrichtung der Phasenverschiebung sowie einer
Einstellvorrichtung am Luftspalt. Durch die Veränderbarkeit der Wirkung des Haupt
systems ist eine Korrektur der Phasenverschiebung zwischen der induzierten und der
angelegten Spannung, das heißt zwischen dem Feld, welches von dem durch die Spannungsspule
I fließenden Strom erzeugt wird, und dem von der Stromspule 5 erzeugten Feld, durch
Windungen 6 bewirkt, welche entgegengesetzt den Windungen der Stromspule gewickelt
und durch eine Brücke 4 aus Nickelindraht kurzgeschlossen sind. Der durch die kurzgeschlossenen
Windungen fließende Strom kann durch einen Schieber 3 derart verstärkt oder geschwächt
werden, daß der Fluß, den dieser Strom erzeugt, die Resultierende des Feldes der
zugeführten Spannung mit einer Phasenverschiebung von go" gegenüber der induzierten
Spannung ergibt.
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Die Einstellung des Zählers für niedrige Belastungen wird mittels
eines in Fig. 8 dargestellten Teils bewirkt, der aus einer U-förmigen Gabel 8 besteht,
die an dem Kern 2 der Spannungsspule mit Schrauben befestigt ist und mittels einer
Schraube g in der einen oder anderen Richtung einen prismatischen Teil IO bewegt,
der in seinem unteren Teil eine kleine Zunge II od. dgl. aufweist. Diese ist mittels
eines Nietes I2, Bolzen od. dgl. auf einem Fortsatz I3 der Gabel 8 schwenkbar gelagert.
Die bewegliche Zunge od. dgl. ist in dem Spalt zwischen den Schenkeln des Elektromagnets
unterhalb der Zählerscheibe S infolgedessen unter den zwei Luftspalten in dem Kern
der Spannungsspule angeordnet und beschreibt bei Bewegung einen Kreisbogen um die
Lagerstelle I2, wobei sie den Magnetkreis der Spannungsspule mehr oder weniger kurzschließt.
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PATENTANSPROCHE: I. Induktionszähler für Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet,
daß er zusätzlich zu der Vorrichtung (I bis 7) zur Erzeugung des die Zählerscheibe
(S) antreibenden Drehfeldes eine in Serie geschaltete weitere Induktionsvorrichtung
(I4 bis 21) aufweist, welche ein stets im gleichen Sinn wirkendes Zusatzdrehfeld
erzeugt.