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Elektrizitätszähler mit selbsttätigem Maximalausschalter Zusatz zum
Patent 8'71 788
Im Patent 871 788 ist ein Elektrizitätszähler angegeben, der mit
einem als Sicherung wirkenden selbsttätigen MAximalausschalter, der auch von Hand
in an sich bekannter Weiis!e ein- und aus.-geschaltet werden kann, in einem gemeinsamen
Gehäuse vereinigt und mit Anschlußkontakten in Dosen-, Sockel- oder Stöpselform
für ortsveränderliche Einzelanwendung oder als Element für ortsfeste Installation
ausgeführt ist. Zum Anschluß der Spannungsspule oder der Hilfsphase des Zählermotors
zwischen dem Außenleiter und -dem Nullpunkt oder dem zweiten Außenleiter, also an
die betreffende Netz- oder Gebrauchsspannung des zu messenden Verbrauchkreises,
war ein besonderer Kontakt (Kontakt 7, Fig. 1, 5 oder 6 des Patentes 87'i 788) vorgesehen.
Blei bereits ausgeführten Installationen muß nachträglich für den Kontakt 7 ein
besonderer Gegenkontakt in den vorhandenen Sicherungselementen oder -sockeln angebracht
oder sie müssen gegen neue mit einem dritten Kontakt für den Zählerkontakt 7 versehene
ausgewechselt werden.
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Nach dem vorliegenden Erfindungsgedanken läßt sich dieses dadurch
vermeiden, daß der Zählermotor und der etwas mit ihm benutzte Maximalausschalter
zusammen mit nur zwei Anschlüssen oder Kontakten vor den zu messenden Verbrauchsstromkreis
geschaltet sind. Um dieses zu ermöglichen, wird bei Zählern mit Induktionsmotoren
für Wechselstrom oder mit Kommutatormotoren für Gleich- oder Wechselstrom die Magnetspule
für die Hilfsphase bzw. den Nebenschluß zu der Hauptstrommagnet-
spule
des Motors allein oder auch zu etwa für den Maximalausschalter benutzten Huaptstrommagnetspule
oder bei Kommutatormotoren auch zu deren Anker parallel geschaltet und, die für
das Drehmoment des Motorankers nötige Phalsenverschiebung,dler Ströme beider Spulen
dadurch erzielt, daß diese Spulen entsprechend verschiedene Werte der Induktivität
und des Wirkwiderstandes erhalten. Zur weiteren Regulierung dre Phasenverschiebung
zwischen den von den beiden Magnetspulen erzeugten Triebflüssen könnten die Zweige
der Parallelschaltung besondere induktive oder Wirkwiderstände bzw. beide erhalten.
Auf diese Weise ist es möglich, den erfindungsgemäßen Zähler mit selbsttätigem Maximalausschalter
des Patentes 871 788 mit einem normalen Sicherungsstöpsel irgendwelcher Art, z.
B. mit Edisongewinde, Swanbajonettkontakt oder als Steckkontakt oder -dose, zu versehen
und ihn in jede passende normale Sicherung, Fassung oder Does ohen irgendwelche
Umänderung oder Umwechslung einsetzen zu können.
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Nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankerns ist zur Schonung
dies Schaltkontaktes, die bei Maximalschaltern als Sicherung und namentlich bei
Kurz schlüssen im Verbraucherkreis besonders wichtig ist, eine neue besondere Maßnahme
getrofen, die darin besteht, daß beim Ausschalten zunächst keine volsltändige Stromunterbrechung,
sondern vorzugsweise erst eine Stromschwächung dadurch entsteht, daß durch die Utnerbrechung
eines metallischen, mit daher geringstem Übergangswiderstand behafteten Hauptkontaktes
erst ein im Nebenschluß zu ihm liegender Nebenkontakt über einen Schaltkörper in
Tätigkeit gesetzt wird, der einerseits vor oder hinter dem Nebenkontaktt in der
Nebenschlußbahn einen besonderen, vorzugsweise einen merklich höheren Eigenwiderstand
für den dann durch ihn fließenden Strom beistzt und dieser daher zunächst geschwächt
wird, worauf durch die Witerbewegung des Schaltorgans des Hauptkontaktes erst der
Nebenkontakt unterbrochen wird, der vorzugsweise aus einem Stoff besteht, welcher
weniger leicht verbrennt odre schmilzt wie der metallisch gut leitende Hauptkontakt,
z. B. aus Kohle oder Graphit od. dgl., die mit einem Pulver od. dgl. gemischt sind,
durch die sie einen gewünschter bestimmten spezifischen Widerstand bekommen, wenn
ein' solcher vorhanden sein soll, um den Strom vor der vollständigen Unterbrechung
erst zu schwächen. Diese Eigenschaft braucht aber der Nebenschlußkontakt nicht unbedingt
zu besitzen, sondern kann den: Strom auch ungeschwächt unterbrechen, wenn er gegen
Schmelzen oder r Verbrennen durch ihn hinreichend widerstandsfähig ist, wie z. B.
reine gepreßte Kohle-, Wolfram oder Graphitkontakte.
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Sodann ist nach einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens
noch eine besondere Art der Auslösung der Stromutnerbrechung durch einen Elektromagneten
bei Errichen des Maximalstromes vorgesehen, die in der Weise vor sich geht, daß
der Anker des Magneten durch Hochheben, eines drehbaren Hebel armes die Sperrklinke
vom Zylinderkopf des Kontaktbolzens abhebt, der dann durch eine Schraubenfeder aus
seiner Kontaktstellung abgezogen wtrd. Die Sperrklinke wird durch eine entsprechend
tordierte Schreaubenfeder mit solcher Kraft auf den Anker des Maximalmagneten gedrückt,
daß dieser sie erst bei der Erreichung des maximalen Stromwertes hochhebt.
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Nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann IdEie Torsion
oder Schraubenfeder oder an deren Stelle eine andere Federart regulierbar eingerichtet
sein, indem z. B. die Windungen der Schraubenfeder mittels eines Zahnrädchens mehr
od!er weniger tordier werden können, worauf das Rädchen von einem Sperrhaken od.
dgl. festgehalten wird Zweckmäßig erfolgt die Sperrung des federnden Kontaktbolzenzylinders
diametral symmetrisch und ebenso die Auslösung dadurch, daß gabelförmige drebare
Sperrklinken diametral in der Mitte des Magnetankens von diesem abgehoben werden.
Zum Ein- oder Ausschalten des Maximalschalters von Hand wird der Schalthebel 16
(Fig. 1a) bei gabelförmig diametral symmetrisch auf dem Magnetanker 8 (Fig. 2 a)
liegenden Sperrklinkenhebeln zweckmäßig ebenfalls an seinem Ende gabelförmig ausgeführt,
daß er auf beiden Seiten, des Magnetankers die Sperrklinkenhebel, z. B. mitteils
unter sie greifenden Ansätzen, gleichzeitig abhebt. Wenn nun durch ihn auch das
Einschalten des Maximalschalters 1, 2a, 2i9 (Fig. I a) statt mit einer besonderen
Schaltstange durch die hohle Motorachse in der Mitte des Automatenzählers wie in
Fig. 1a bis 1c mit nur einer Schaltstange 17a (Fig. 3a und 3b) erfolgen soll, so
muß das gegabelte Ende des Schalthebels I6 (Fig. 2'a und 3 a) mit einem zweiten
Ansatz versehen werden, der vom unteren der Sperrklinkenhebel um so viel weiter
nach oben entfernt ist, Idaß er über den federnden Zylinderkopf des Schaltbolzens
1 (Fig.1a) und 3a) greift. Beim Auslösen des Maximalschalters wird dann, das Schalthebelende
von 16 (Fig. 2 a oder 3a) durch seinen über dem Zylinderkopf liegenden Ansatz von
diesem mitgenommen, und umgekehrt wird der Zylinderkopf wieder durch diesen Ansatz
am Hebel 16 zurückbewegt, wenn zum Einschalten des Maximalschalters die Schaltstange
I7a (Fig. 3 a) wieder hochgezogen, also umgekehrt bewegt wird, was durch einen zweiten
mit ihr durch eine Wippe verbundenen Druckknopf bewirkt werden kann, I7 (Fig. 3b).
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens lcann das
Schaltorgan dies Maximalausschalters 1, 2a und 2b (Fig. 1a) eine zweite Federung
erhalten, durch die seine Kontakte nicht wie durch die Schraubenfeder ein seinem
Zylinderkopf auseinandergezogen, sondern nach der Einschaltung und Sperrung für
sicheren Kontakt zusammengedrückt werden. Das kann z. B. in der Weise erreicht werden,
daß die an sich festen Kontaktteile des Haupt- und Nebenkontaktes 2a federnd ausgeführt
werden, indem beispielsweise sie mit federnden Unterlegscheiben, also flachen Unterlegfedern,
versehen werden. Oder die beweglichen Kontaktteile des Haupt- uen Nebenschalters
werden
zwischen ihren beweglichen Kontaktteilen und ihren Organen
die ihre Bewegung bewirken, federnd gemacht, indem beispielsweise als Verbindung
zwischen dem Schaltbolzen 1 doer seinem Isolierkopf in dem Zylinderkopf und diesem
eine Feder, z. B. ringförmige Blattfeder, und eine solche auch zwischen dem buchsenförmigen
Nebenkontakt und seinem Druckansatz auf dem Schaltbolzen 1 angebracht wi-rd;. Die
Schraubenfeder 8 (Fig. 2 a) drückt dann von ihrem festen Widerlager auf der Grundplatte
des Schaltmagneten aus gegen einen Kopfansaatz des Isolierkopfes des Schaltbolzens
1 und hebt diesen vom Festkontakt 2a (Fig. 1a) und darauf später auch den' beweglichen
Teil des Nebenkontaktes davon ab, wenn die Sperrklinken vom Zylinderkopf entfernt
werden und damit dre Gegendruck der Blattfeder aufhört. Umgekehrt wirkt die Blattfeder
noch drückend auf die Kontakte des Schaltbolzens 1, also auf I, 2a 2b, wenn der
Zylinderkopf wiederrr unter die Sperrklinken 14 (Fig. I a) oder ii (Fig. 2 a und
3 a) gebracht wird.
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In der Zwichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Zusatzerfindung
dargestellt, und zwar für einphasige Wechselstromautomatenzähler mit Induktionsmotoren
mit Zählwerken mit Rollenzifferrädern, aber ohne besondere Einstelleinrichtung für
verschiedene Maximalstromwerte, da diese in den meisten Fällen nicht notwendig ist.
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In der Fig. 1 a ist ein solcher Automatenzähler im Längs schnitt
dargestellt, und zwar mit einem Edisongewindestöpsel zum Einschrauben in Sicherungssockeln
von z. B. Stromverteilungstafeln, die keine über diese wesentlich hervorstehende
Isolierringe besitzen. Dann ist es möglich, den Automatenzähler bis dicht über das
Blech der Verteilungstafel zu schrauben und an diesem mittels den plombierbaren
Schraubben 19 und 20 und ihrem Verbindungsstück gegen Herausschrauben festzuhalten.
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Der Induktionsmotor mit seinen Hauptstrommagnetwicklungen 6a und 6b
und seinen Hilfsphasenwicklnngen 7a und 7b (letztere ist nicht gezeichnet, da sie
auf dem vorderen Magnetjoch liegt) treibt mittels der hohlachse 9 d@n unten offenen
Alumininmzylinder 8 als Motoranker an, der seinerseits mit seiner Hühlachse g die
Aluminiumbremsscheibe I I zwischen den permanenten Magneten I2 und außerdem das
Zählwerk I3 antreibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Einschalten des
durch die Hebel 14 ausgelösten Schaltbolzens 1 mittels der durch die hohlachs 9
geführten Schaltstange 10 durch heneindrücken des im Gehäusedeckelmittelpunkt herausgesprungenen
Knopfes 17, während das Ausschalten des Schaltbolzens 1 durch Niederdrücken des
seitlichen Knopfes 17b geschieht, indem die Schaltstange 17a den Hebel 16 nach unten
drückt, wodurch die Sperrhebel 14 von dem Magnetanker des Elektromagneten 5a (Wicklung)
und 5b (äußerer Magneteisentopf aus massiven gegen Wirbelströme, aber geschlitzten
oder aus Masse hergestelltne Eisenteilen) abgehoben und dadurch die Sperrklinken
an ihnen von dem gefederten Kontaktbolzenzylinder entfernt werden. Der Kontaktbolzen
1 besitzt an seinem unteren Ende ein Bund oder eine aufgeschraubte Mutter, mit der
er einerseits auf die Kontaktplatte 2a drückt, andererseits mit seinem Hochschnellen
den Nebenschlußkontakt 2b von der Kontaktplatte 2a abhebt, nachdem sein Hauptkontakt
von der Kontaktplatte 2a bereits abgehoben war. Der Nebenschlußkontakt 2b besteht
aus einem durch den Strom schwer verbrenn-oder schmelzbaren Stoff, wie Kohle, Graphit
oder Kalk od. dgl., wobei dem letzteren durch einen entsprechenden Zusatz ein besonderer,
gewünschter Widerstanswert gegeben sein kann, um den Strom vor dem Ausschalten erst
zu schwächen und dadurch auch ei'ne Schonung des Nebenschlußkontaktes zu erreichen.
Die Kontaktplatte 2a kann unter dem Hauptkontakt des Bolzens 1 wie dessen Kontaktfläche
durch ein besonders woderstandsfähiges Material, wie Wolfram usw., besonders haltbar
gemacht sein, was auSch für die Ringkontaktfläche der Kontakplatte 2a gilt, auf
der der Nebenschlußkontakt 2b eingeschaltet Kontakt macht, wenn sie nicht aus dessen
Material gefertigt ist. Der Kontaktbolzen 1 ist durch eine etwas federnde Kontaktbuchse
4 und in ihrer Isolierplatte eingelassene undisoliert abgedeckte Kupferbandverbindung
mit einer Klemmschraube verbunden, durch die die weitere Verbindung mit der Wicklung
des Maximalmagneten und der Hauptstromwichlung des Motors erfolgt, zu welch beiden
die Spannungsspule oder Hilfphasenwicklung des Motors in Ausführung des Erfindungsgedankens
parallel geschaltet sein kann, also nicht nur parallel zur Hauptstromwicklung des
Motors allein. Elektromagnet, Motor und Zählwerk werden auf Gfundplatten aus Preßstoff
bzw. letzteres aus Duraluminium zentriert gehalten. Die Grundplatten sind mittels
Stangen mit Rohrdistanzstücken miteinander verbunden und zusammen auf dem Isolierstück
22 des Stöpsels montiert. Über das Ganze ist eine Kappe 25 mit einem Fenster 23
geset'zt, durch das die Zahlenangaben des Zählwerks sichtbar sind. Der Stöselkontaktstift
3 kann aus einem Haltemetallring 3a im Stöpselisolierfuß 22 herausgeschraubt werden,
um die Kontakte nachzusehen. Der Stift selbst kann federnd ausgeführt werden, um
bei sicherem Kontakt den Stöpsel mit dem Automatenzähler so weit einschrauben zu
können, daß der Sicherungsstöpsel mit der zu plombierenden Schraube 27 immer wieder
über ein für diese bestimmtes Loch im Blech der Verteilertafel oder über das eines
solchen Haltebleches an einem Sicherungssockel od. dgl. gedreht werden kann. In
Fig. 1 b ist das Zählwerk mit Ziffernrollenrädchen I3 in Draufsicht und in Fig.
1 c in Seitenansicht dargestellt. Die Übersetzung von der Motorachse 9 erfolgt durch
Stirn- und Winkelzahnräder.
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In Fig. 2a ist ein Automatenzähler mit dem gleichen Zählermotor wie
in Fig. 1 a im Längsschnitt dargestellt, bei dem zwischen dem Edisongewinde 5 und
der Grundplatte des Maximalelektromagneten 6 und 7 und seinem Anker 8 ein höherer
Isolierring O vorgesehen ist, der in den Isolierring des Sicherungssockel der Verteilertafel
oder solchen Einzelsockels hineinragt, wenn der Stöpsel des Automatenzählers in
ihn hineingeschraubt ist. Der durch diesen
erhöhten Stöpselfuß fu
r- den Maximalstromelektromagnet verlorengegangene Raum ist dadurch wiedergewonnen,
daß die Aluminiumbremsscheibe mit dem Aluminiumankerzylinder 19 vereinigt wurde.
Die Hauptstromwicklungen des Motors sind mit 21, seine Hilfsphasenwicklung mit 21a
bezeichnet, die hinter bzw. vor seinem Magneteisen 20 liegt. Der Motor besitzt im
Gegensatz zu dem von Fig. 1 a keine hohle Achse mit Kugellagern, sondern eine massive
Achse 15, .die in Steinen 14 auf Spitzen läuft. Der untere Stein 14 ist lin einer
Isolierplatte auf dem feststehenden Ankereisen 20 zentriert gelagert, der obere
Stein des Spitzenlagers ist in einem haltestück als verstellbare Schraube ausgeführt.
Mit 23 sind zwei permanente Bremsmagneten bezeichnet, die außerhalb der Aluminiumbremsscheibe
19 auf Haltestangen zwischen Distanzstücken drehbar befestigt sind, um ihre Wirkung
durch Verstellen über der Aluminiumbremsscheibe regulieren zu können. Das Ein- und
Ausschalten des Maximal schalters von Hand erfolgt mittels ein und derselben Schaltstange
17, die seitlich angeordnet ist und den Drehhebel I6 betätigt, .durch den zum Ausschalten
die Sperrklinikenhebel über dem Magnetacker 8 hochgehohen und dadurch die Sperrnasen
II von dem gefederten Schaltbolzenzylinder 9 und 12 entfernt werden, wenn die Schaltstange
17 durch einen der Knöpfe I7a oder 17b (Fig. 3b) bzw. I7, (Fig. 2 b) 17 rechts »Aus«
niedergedrückt wird.
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Oder der Maximalschalter wird wieder eingeschaltet, indem durch den
mit der Schaltstange durch einen' Drehhbel 24 (Fig. 2 b) »Wipple« gekuppelten zweiten
Druckknopf 17 (Fig. 2 b »Ein«) durch das Niederdrücken dieses Knopfes die Schaltstange
I7 wieder hochgezogen wind. Denn wenn der eine Druckknopf nidergedrückt wird, springt
der andere nach oben heraus. Durch das Hochziehen der Schaltstange 17 drückt der
Drehhebel 16 den federnden bolzenzylinder 9 bis 12 mittels der über ihn greifenden
Ansätze nach unten, bis die Sperrnasen sich unter dem Druck ihrer Torsionsfedern
auf ihn legen und ihn so festhalten. Beim Auslösen durch den Elektromagnet 6, 7
wird dann der Druckknopf 17 »Aus« durch den Hebel 16 und die Schaltstange 17 aus
dem Gehäusekopf 25 ein größeres Stück herausgeschoben, wodurch das Ausschalten erkenntlich
gemacht ist. Mit I3 ist das Zählwerk mit Ziffern auf Rollenrädchen und mit 26 das
Fenster im Deckelkopf dies -Gehäuses 25 bezeichnet. Mit 27 ist die plombierbare
Sicherungseinrichtung gekannzeichnet, die mit einem entsprechend langen Doppelwinkel
versehen ist, Idee unter dem Schraubenkopf einer halteschraube einerseites befestigt
ist, mit dre das Gehäuse auf dem Isolierfuß des Stöpsels gehalten wird, Idier andererseits
bis auf ein Blech einer Verteilungstafel oder eines Einzelsichrungssockels reicht,
in das seine Sicherungsschraube hineinragt, und so das herausschrauben des Automatenzählens
aus dem Sicherungssockel od,. dgl. in dieser oder auf andere Weise verhindert, solange
die Sicherungsschrauben durch eingezogene plombierte Drähte gegen Heraus schrauben
gesichert sind;.
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Die Grundplatten des Magneten, Motors und Zählwerkes sind gegenseitig
zentriert und werden durch gemeinsame Haltestangen mit Distanzrohrstücken zusammengeschraubt
auf dem Stöpselisolierfuß 0 gehalten. Über das Ganze wird bis zu diesem die als
Hohizyiinde'r aus einem Stück hergestellte Gehäusekappe geschoben, die mittels besonderer
Ansätze und plombier- oder verkittbarer Kopfschrauben am Stöpselisolierfuß befestigt
ist. Damit der Automatenzähler möglichst leicht ist, werden alle oder wenigstens
die größeren Metallteile außer dem Magneteisen aus Duraluminium, alle Wicklungen
des Elektromagneten und des Motors aus Reinaluminium und alle Isolierteile aus möglichst
leichtem Preßstoff hergestellt. In Fig. 2 b ist die Gehäusekappe 25 (Fig. 2a) in
Draufsicht von außen mit den bei'den Druckknöpfen 17 für das Ein- und Auschalten
von Hand und dem Fenster des Zählwerks sowie dem Platz für das Apparateschild dargestellt,
auf dem die Angaben des Zählers in Kilowattstunden, die Netzspannung und maximale
Stromstärke sowie die Fabriknummer auzugeben sind.
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In der Fig. 3 a und 3 b ist ein gleicher Automatenzähler wie in Fig.
2 a und 2 b nur mit dem Unterschied dargestellt, daß als Zählermotor ein Induktionsmotor
vorgesehen ist, dessen Anker aus einer Aluminiumscheibe 19 besteht, die sich zwischen
drei Polen un'd deren Schlußjoch 20 dreht, weil das phasenverschobene Wechselstromfeld
der beiden Hauptstrommagneten 20b, 22a, 20c und 22b und des ziwschen ihnen angeordneten
Hilfsmagneten 20a und 21 durch in der Scheibe 19 induzierte Ströme ein Drehmoment
erzeugt. Mit Hilfe der drehbaren permanenten Magneten 23 (oder 23a und 23b in Fig.
3b) kann durch entsprechende Bremswirkung die Drehzahl der Scheibe und damit die
Angaben des von ihrer Achse 15 angetriebenen Zählwerkes 13 eingestellt werden. die
Magnetschenkel 20a, 20b und 20c haben mit dem unteren Joch aus einem Stück gemeinsam
hergestellte Bleche, das Joch oder Schlußstück 20 auf der anderen Seite der Ankerscheibe
besteht ebenfalls aus zusammengelegten Blechen aus seinem Stück oder wie die Kerne
mit ihrem Joch aus Eisenntasse aus einem Stück.
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Fig. 3 b zeigt den Motor im Querschnitt.
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Nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann der nur mit
zwei Anschlußkontakten vor den Verbrauchskreis zu schaltende Zähler auch mit einem
Gleichstrom- oder auch mit einem Wechselstromkommutatormotor versehen werden, deren
Nebenschlußmagnethilfswicklung dann parallel zu ihren Hauptstrommagnetwicklungen,
vorzugsweise auch zu dem m'i't diesen in Reihe geschalteten Anker, angeschlossen
wird.