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Summenscheinverbrauchsmeß- oder -zähleinrichtung für vier Quadranten
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Summenscheinverbrauchsmeß- oder -zähleinrichtung
für vier Quadranten, die bausteinkastenartig aus größtenteils in der Fernzähltechnik
für andere Zwecke üblichen Geräten zusammengesetzt ist und sich durch hohe Meßgenauigkeit
und Betriebssicherheit auszeichnet. Die vier Quadranten entsprechen den verschiedenen
Betriebszuständen einer Anlage, die sich bei den verschieden möglichen Phasenlagen
zwischen Netzspannung und Netzstrom ergeben. Der erste Quadrant umfaßt alle Betriebszustände
zwischen der rein kapazitiven Belastung und der Gleichphasigkeit von Netzspannung
und Strom beim Bezug von Energie, der zweite Quadrant alle Betriebszustände zwischen
dem zuletzt geschilderten Fall und der rein induktiven Belastung. Der dritte Quadrant
umfaßt die Betriebszustände zwischen der rein induktiven Belastung und der Phasenopposition
von Spannung und Strom bei Lieferung, der vierte Quadrant die Betriebszustände zwischen
dem letztgenannten Belastungsfall und der rein kapazitiven Belastung.
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Erfindungsgemäß sind jeder der Leitungen, deren Scheinverbrauch summiert
werden soll, je zwei Wirk-und je zwei Blindverbrauchszähler je für ein Quadrantenpaar
mit Rücklaufhemmung oder leerem Rücklauf und Impulsgeber zugeordnet. Dabei wirken
sämtliche Wirkverbrauchszähler für das Quadrantenpaar I und II vorwärts drehend,
sämtliche Wirkverbrauchszähler für das Quadrantenpaar III und IV rückwärts drehend
auf einen ersten Summenimpulsgeber, sämtliche Wirkverbrauchszähler für das Quadrantenpaar
III und IV vorwärts drehend und sämtliche Wirkverbrauchszähler für das Quadrantenpaar
I und II rückwärts drehend auf einen zweiten Summen-
wirkimpulsgeber,
sämtliche Blindverbrauchszähler für das Quadrantenpaar I und IV vorwärts drehend,
sämtliche Blindverbrauchszähler für das Quadrantenpaar II und III rückwärts drehend
auf einen ersten Summenblindimpulsgeb er und sämtliche Blindverbrauchszähler für
das Quadrantenpaar II und III vorwärts drehend, für das Quadrantenpaar I und IV
rückwärts drehend auf einen zweiten Summenblindimpulsgeber ein. Ferner betätigen
die beiden Summenwiridmpulsgeber den Wirkverbrauchsmeßteil, die beiden Summenblindimpulsgeber
den Blindverbrauchsmeßteil eines Summenscheinverbrauchsmessers mit Scheinverbrauchsimpulsgeber
und je ein Richtungsrelais mit einer von den Scheinverbrauchsimpulsen durchflossenen
Stromweiche, die die Scheinverbrauchsimpulse auf vier den vier Quadranten zugeordneten
Empfängern mit Registriervorrichtungen derart verteilen, daß jeweils der Summenscheinverbrauch
auf der dem benutzten Quadranten zugeordneten Registriervorrichtung gemessen oder
gezählt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Fig. I zeigt das Schaltbild der ganzen Meßeinrichtung; Fig. 2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel für ein Richtungsrelais.
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Der Einfachheit halber ist angenommen, daß der Summenscheinverbrauch
nur für zwei Leitungen I, 2 (Fig. 1) ermittelt werden soll. Soll die Scheinverbrauchssumme
für mehrere Leitungen gebildet werden, dann ist die Schaltung entsprechend zu erweitern.
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An die Leitung I sind die Wirkverbrauchszähler II, 21 und die Blindverbrauchszähler
3I, 4I angeschlossen, an die Leitung 2 die Wirkverbrauchszähler I2, 22 und die Blindverbrauchszähler
32, 42. Der Wirkverbrauchszähler ix läuft nur beim Betrieb im ersten und zweiten
Quadranten, also beispielsweise nur wenn Energie bezogen wird vorwärts, während
der Wirkverbrauchszähler 21 leer rückwärts läuft, falls er nicht durch eine Rücklaufhemmung
festgehalten wird. Beim Betrieb in den Quadranten III und IV, also bei Lieferung
von Energie, läuft der Wirkverbrauchszähler ii leer rückwärts oder wird durch eine
Rücklaufhemmung festgehalten, der Wirkverbrauchszähler 21 vorwärts. Der Wirkverbrauchszähler
ix mißt also den Verbrauch für die QuadrantenI und II, der Wirkverbrauchszähler
21 für die Quadranten III und IV. Entsprechendes gilt für die Wirkverbrauchszähler
I2, 22. In ähnlicher Weise arbeiten die Blindverbrauchszähler. Der Blindverbrauchszähler
31 mißt den kapazitiven Blindverbrauch für die Quadranten I und IV, der Blindverbrauchszähler
4I den induktiven Blindverbrauch für die Quadranten II und III. Entsprechendes gilt
für die Blindverbrauchszähler 32 und 42.
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Jeder Zähler ist mit einem Impulsgeber g versehen.
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Der Impulsgeber g des Wirkverbrauchsiählers ix ist an ein elektromagnetisches
Klinkwerk 111 eines ersten Summenwirkimpulsgebers Ioo angeschlossen. Der Impulsgeber
des Zählers 12 ist mit dem Klinkwerk 112, der des Zählers 21 mit dem Klinkwerk I2I,
der des Zählers 22 mit dem Klinkwerk I22 verbunden. Die Klinkwerke III, II2 wirken
vorwärts drehend auf eine Antriebswelle des Summenimpulsgebers IOO ein, die Klinkwerke
121, I22 dagegen rückwärts drehend.
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Zwischen der von den Klinkwerken angetriebenen Welle und dem Impulsgeber
ist in bekannter Weise ein gewisser Leergang eingeschaltet. Außerdem ist der Impulsgeber
in bekannter Weise so ausgeführt, daß er nur bei Vorwärtsdrehung der Welle betätigt
wird.
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Da solche Summenimpulsgeber an sich bekannt sind, sollen sie hier
nicht näher erläutert werden. Die Zähler II, I2, 2I, 22 sind ferner mit den Klinkwerken
211, 212, 221, 222 eines zweiten Summenwirlçimpulsgebers 200 verbunden. Die von
den Zählern 11 und I2 betätigten Klinkwerke 2II, 212 wirken aber jetzt rückwärts
drehend, die von den Zählern 2I, 22 betätigten Klinkwerke 221, 222 vorwärts drehend
auf die Impulsgeberwelle ein. Im übrigen ist die Anordnung die gleiche wie beim
Impulsgeber IOO. Die Verwendung rückwärts drehender Klinkwerke ist notwendig, weil
beispielsweise die Energieströmungsrichtung in beiden Leitungen I, 2 entgegengesetzt
sein kann und infolgedessen der Wirkverbrauch der beiden Leitungen voneinander subtrahiert
und nur die Differenz dieser Größen durch die Impulsgeber IOO, 200 übertragen werden
muß. Der Summenwirldmpulsgeber IOO arbeitet also nur, wenn sich der Betrieb beider
Leitungen I, 2 in den Quadranten I und II bewegt oder wenn die Leitungen I und 2
verschiedene Energieströmungsrichtungen haben, aber die Energieströmung im Bereich
der Quadranten I und II überwiegt. Der Summenwirkimpulsgeber 200 arbeitet nur dann,
wenn beide Leitungen I, 2 im Bereich der Quadranten III und IV oder überwiegend
in diesem Bereich arbeiten.
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Eine entsprechende Schaltung mit Summenblindimpulsgebern 300 und
400 ist für die Blindverbrauchszähler vorgesehen. Die vorwärts drehenden Klinkwerke,
z. B. 331, 44I, sind dabei mit +-Zeichen, die rückwärts drehenden, z. B. 34I, 432,
mit --Zeichen versehen. Der Summenblindimpulsgeber 300 arbeitet beim Betrieb oder
überwiegenden Betrieb in den Quadranten I und IV, der Summenimpulsgeber 400 beim
Betrieb oder überwiegenden Betrieb in den Quadranten II und III. Die Summenwirkimpulsgeber
IOO, 200 betätigen den Wirkverbrauchsmeßteii 712 eines Summenscheinverbrauchsmessers
7 mit Kontakt geber 70. Die Summenblindimpulsgeber 300, 400 betätigen die Blindverbrauchsmeßeinrichtung
734 des Gerätes 7. Der Summenscheinverbrauchszähler kann in bekannter Weise ein
Kugelreibradgetriebe erhalten, bei dem die Kugel an den Ecken eines sphärischen,
rechtwinkeligen Dreiecks auf drei Rädern aufruht, von denen das eine Rad mittels
eines elektromagnetischen Klinkwerks 7I2 entsprechend dem Wirkverbrauch, das zweite
mittels eines elektromagnetischen Kliukwerks 734 entsprechend dem Blindverbrauch
angetrieben wird, während das dritte, an einem schwenkbaren Schlepparm gelagerte
Rad, den Impulsgeber 70 unmittelbar oder mittels eines sogenannten Kraftverstärkergetriebes
betätigt. Da solche Scheinverbrauchsmeßgetriebe an sich bekannt sind, sollen sie
hier nicht näher erläutert werden.
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In dem Stromzweig zwischen dem Impulsgeber IOO und dem Scheinverbrauchsmesser
7 liegt das elektromagnetische Klinkwerk IOI eines Richtungsrelais 5,
das
in Fig. 2 noch besonders dargestellt ist. In dem Stromkreis des Impulsgebers 200
liegt das elektromagnetische Klinkwerk 201. In der Ruhestellung nimmt die Klinke
3 des Klinkwerks IOI die mit ausgezogenen Strichen dargestellte Stellung ein und
holt beim Eintreffen eines Impulses bis zu der gestrichelt angedeuteten Stellung
30 aus. Der Winkel a zwischen den Stellungen 3 und 30 entspricht dem Hubweg der
Klinken. Die Zahnteilung des Klinkenrades 4 ist etwas größer als dieser Hubweg.
Entsprechendes gilt für die Klinke 8 des Klinkwerks 20I, jedoch ist hier das Klinkenrad
55 um den halben Hubweg, also gegen das Klinkenrad 4 versetzt. Beide Klinkenräder
sitzen auf einer Schaltwelle IO, die mittels einer unrunden Scheibe, Schaltstern
I3, eine Stromweiche 50 bis 52 steuert. Auf der Schaltwelle Io sitzt ferner ein
unter der Einwirkung einer Feder 53 stehendes Rastenrad 54, dessen Teilung etwas
größer ist als . Das Rastengetriebe 53, 54 drängt infolgedessen die Schaltwelle
IO in Stellungen, die um etwa einen halben Klinkenhub gegeneinander versetzt sind.
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Arbeitet das Klinkwerk IoI, dann bleibt die Welle IO in der dargestellten
Lage, und durch den Schaltstern I3 wird die Weiche 50 in Verbindung mit dem Kontakt
52 gehalten. Die Klinke 3 gleitet dabei an der Zahnflanke 14 des Klinkrades 4 entlang,
ohne dieses fortzuschalten. Wird dagegen das Klinkwerk 20I betätigt, dann schlägt
die Klinke 8 in die Stellung 80 aus, und bei der Rückkehr in die Stellung 8 wird
das Schaltrad 55 um eine halbe Zahnteilung fortgeschaltet.
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Dadurch werden auch die übrigen Teile um eine halbe Zahnteilung gedreht,
das Sternrad I3 gibt dieWeiche50 frei, die nunmehr zu dem Kontakt 5I hinüberfedert
und dort liegenbleibt. Bei allen weiteren Hüben der Klinke 8 gleitet dieser an einer
Flanke des Zahnrades entlang, ohne die Welle IO fortzuschalten. Erst wenn das Klinkwerk
IOI wieder betätigt wird, wird die Weiche 50 wieder auf den Kontakt 52 umgelegt.
In der Fig. 2 ist noch eine andere Ausführungsform gestrichelt angedeutet, bei der
die Klinkwerke IOI, 201 durch ein Kraftverstärkergetriebe mit Hilfsmotoren I5, Differentialgetriebe
16, Sperrdaumen 171, I72 und der unrunden Scheibe I8 von der Schaltarbeit entlastet
ist. Ein solches Getriebe arbeitet folgendermaßen: Wird die Welle IO in der Pfeilrichtung
gedreht, dann macht der erste Teil I6I des Differentialgetriebes I6 diese Drehung
mit und verdreht dabei den zweiten Teil des Differentialgetriebes I62 mit dem Sperrdaumen
I7I aus dem Weg des Daumens 172. Der dauernd unter Strom stehende Hilfsmotor 15
dreht dann die unrunde Scheibe I8 um 1800, so daß die Weiche 50 auf den Kontakt
5I umgelegt wird und nimmt dabei den dritten Teil des Differentialgetriebes I63
in der Pfeilrichtung mit. Dadurch wird der zweite Teil I62 des Differentialgetriebes
mit dem Daumen I7I wieder in den Weg des Sperrdaumens I72 zurückgedreht, so daß
sich der Motor 15 und die Scheibe I8 nicht weiterdrehen können.
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Die vom Scheinverbrauchsimpulsgeber 70 erzeugten Impulse werden über
diese Weiche 50 des Richtungsrelais 5 und über eine entsprechend von den Summenblindimpulsgebern
300, 400 betätigte Weiche eines nach Fig. 2 gebauten Richtungsrelais auf die mit
Registriervorrichtungen versehenen Empfänger 8I bis 84 quadrantenmäßig verteilt.
In der gezeichneten Stellung, die einem Teil oder überwiegenden Teil der Leitungen
I,2 in dem Quadranten I entspricht, gehen die Scheinverbrauchsimpulse nur auf den
Empfänger 8I, der den Scheinverbrauch für den ersten Quadranten registriert. Die
Weiche 50 steht dabei auf dem Kontakt 5I, die Weiche 60 auf dem Kontakt 6I. Beim
Übergang des Betriebes auf den Quadranten II wird durch die Wirkung des Summenblindimpulsgebers
400 die Weiche 60 auf den Kontakt 62 umgelegt. Die Scheinverbrauchsimpulse gehen
dann auf den Empfänger 82 für den Quadranten II. Ändert sich nun die Energieströmungsrichtung
bei induktiver Belastung, wird also im Quadranten III gearbeitet, dann wird durch
die Wirkung des Summenwirkimpulsgebers 200 die Weiche 50 auf den Kontakt 52 umgelegt,
da die Weiche 60 mit dem Kontakt 62 in Verbindung steht, gelangen die Scheinverbrauchsimpulse
zum Empfänger 83 für den Quadranten III. Wird bei gleicher Energieströmungsrichtung
der Verbrauch kapazitiv, dann wird durch die Wirkung des Summenblindimpulsgebers
300 die Weiche 60 auf den Kontakt 6I umgelegt, da sich die Weiche 50 auf dem Kontakt
52 befindet, werden die Scheinverbrauchsimpulse dem Empfänger 84 für den Quadranten
IV zugeleitet.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die Scheinverbrauchsmeßeinrichtung,
bei der der Scheinverbrauch getrennt nach vier Quadranten registriert wird, auch
bei Summenscheinverbrauchsmessung in einfacher Weise aus größtenteils für sich in
der Fernzähltechnik gebräuchlichen Geräten bausteinkastenartig zusammengesetzt werden
kann. So können beispielsweise die Empfänger 8I bis 84 gewöhnliche Fernzählwerke
sein. Da jeder Zähler immer nur vorwärts läuft, läßt sich bei hoher Meßgenauigkeit
ein einwandfreier Betrieb erzielen.