DK145517B - Elektricitetsmaaler med effektafhaengig tarif - Google Patents

Description

(19) DANMARK \j»a/

Vjp «2) FREMLÆGGELSESSKRIFT ου 145517 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 3^95/72 (51) IntCI.3 G 01 R 11/56 (22) Indleveringsdag 13· «Jul. 1972 (24) Løbedag 13· jul. 1972 (41) Aim. tilgængelig 21. jan. 1973 (44) Fremlagt 29· nov. 1982 (86) International ansøgning nr. -(86) International indleveringsdag -(85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 20. jul. 1971, 10715/71, CH

(71) Ansøger LGZ LANDIS & GYR ZUG AG, Zug, CH.

(72) Opfinder Alfred Spået 11, CH: Alfred Behringer, CH: Peter _Schneider, CH: JoBef SSchoeneriberg, CH.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Hofman-Bang & Boutard.

(54) Elektricitetsmåler med effekt« afhængig tarif.

Opfindelsen angår en elektricitetsmåler af den i krav l's indledning angivne art.

Leverandører af elektrisk energi har Interesse i et så ensartet energiforbrug som muligt. De anvender derfor i almindelighed tariffer, som er sammensat af en del, som angår forbrugt energi, og en del, som er afhængig af effekten. Man har allerede foreslået en mængde forskellige måleanordninger til fastsættel-q se af det tarifelement, som er afhængigt af forbruget, og af - disse forskellige forslag har i praksis kun maksimaltælleværker “ og såkaldte overforbrugstællevsrker slået igennem.

f * m 3 2 145517

Det er også kendt at forsyne en elektricitetsmåler med en impulsgiver, som for hver gang forbruget overstiger en given kvantitet, afgiver en impuls. Med udgang fra den omstændighed, at sådanne impulsgivere uden videre kan kobles til målerens rotor med meget ringe belastning eller simpelthen med ingen belastning på denne rotor, har man også foreslået overforbrugsmålere, ved hvilke en til elektricitetsmåleren tilhørende impulsgiver kommer til anvendelse. Herved indtælles således de af impulsgiveren frembragte impulser, som angiver en given kvantitet for hvert særligt tilfælde i en tæller, for så vidt afstanden mellem impulserne underskrider en given referenceværdi. På denne måde kommer tælleren således til at registrere det antal impulser for forbrugt energi, ved hvilke energien beløber sig til en højere værdi end den givne grænseværdi. Derimod kan en sådan tælleanordning ikke umiddelbart formidle anvendelige oplysninger til fastsættelse af den tarif, som skal bringes i anvendelse ved den foreliggende konsument.

Til grund for opfindelsen ligger det problem at skabe en elektricitetsmåler med effektafhængig tarif og af den indledningsvis angivne art, hvis tælleværk angiver et umiddelbart anvendeligt mål for fastsættelse af den tarifdel, som er afhængig af effekten.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at elektricitetsmåleren er ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del angivne.

Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til tegningen, som viser et antal forskellige udførelseseksempler ifølge opfindelsen, og hvorpå fig. 1 viser et principielt koblingsskema, fig. 2 viser et koblingsskema i blokdiagram over en elektronisk anordning ifølge opfindelsen, hver af figurerne 3-5 angiver forskellige principielle koblingsskemaer af elektromekanisk natur, og hver af figurerne 6-8 angiver i blokdiagram yderligere elektroniske anordninger ifølge opfindelsen.

3 1455 1 7 I fig. 1 betegner henvisningstallet 1 en impulsgiver. Denne er tilknyttet en på tegningen ikke vist elektricitetsmåler, som kan være af en vilkårlig art, f.eks. en konventionel roterende elektricitet småler eller en elektronisk måler. Den afgiver en impuls hver gang , når forbruget opnår en‘given kvantitet, f.eks. 1 kilowattime.

Et tælleværk 2 er anbragt, og dette kan være udført som en mekanisk, en elektromekanisk eller elektronisk impulstæller eller eventuelt som et mekanisk tælleværk med drivaksel. Mellem impulsgiveren 1 og summationstælleværket 2 forefindes en omformer 3, ved hvilken forholdet mellem udgangsstørrelsen og indgangsstørrelsen udgør en funktion af indgangsstørrelsen. Udgangsstørrelsen kan udgøres af et impulstog eller af en drejningsvinkel ved en dreven aksel for et tælleværk, som er udformet som summationstælleværk.

Yed passende valg af omformningsfunktionen ved omformeren 3 har man mulighed for at tilpasse sammenhængen mellem den elektriske effekt og indikationen i tarifanordningen efter de i hvert enkelt tilfælde foreliggende ønsker hos leverandøren af energi.

Omformeren 3 er fortrinsvis udformet således, at der for hver fra impulsgiveren 1 kommende impuls, som angiver en given kvantitet, frembringes en udgangsstørrelse, som er afhængig af afstanden fra den nærmest foregående impuls til angivelse af en given kvantitet. Afhængigheden kan være lineær eller ulineær.

Nogle forskellige eksempler angives i følgende tabel:

J?_T_A_B

30 kw 2 min 8 64 15 4 4 16 7,5 8 24 3,75 16 1 1 I denne tabel betegner P den elektriske effekt, T tidsafstanden mellem to impulser for givne kvantiteter, A det af omformeren 3 ved hver enkelt impuls for angivelse af den givne kvantitet til summationstælleværket angivne antal impulser og B antallet af impulser i en tid på 16 minutter. Man ser let af tabellen, at antallet af impulser, som efter et givet energiforbrug optælles i sumtælleværket 2, bliver større, jo større den elektriske effekt er. Hvis for eksempel den energikvantitet, som konsumeres 145517 4 med en konstant effekt af 7,5 kw i en tid på 8 sekunder, udgør 1 kw, så registrerer sumtælleværket to impulser. Hvis derimod samme energikvantitet fortruges med 30 kw inden for en tid på 2 minutter, mens der under de tilbagestående 6 minutter ingen energi konsumeres, så optæller sumtælleværket 8 impulser. Ved tilsvarende optælling af sammenhængen mellem størrelserne I og A kan man for hver enkelt tilfælde tage hensyn til den ønskede tarifkarakter.

Omformeren 3 kan også være udformet således, at den for hver impuls, som angiver den givne kvantitet, frembringer en af differencen mellem en given referencestørrelse og afstanden til den nærmest foregående impuls lineært eller ulineært varierende udgangsstørrelse. Hvis et lineært forhold skal bringes i anvendelse, så registrerer sumtælleværket overforbruget TTe ifølge ovenfor angivne formel. En fordelagtig afvigelse i forhold til den tidligere beskrevne kendte overforbrugsmåler består dog i, at den kendte anordning reagerer for øjebliksværdien, mens anordningen ifølge opfindelsen reagerer for middelværdieffekten inden for energiblokken.

Eigureme 2, 3 og 5 viser hvert sit udførelseseksempel på en tarif anordning med en omformer af denne art.

I fig. 2 forekommer igen impulsgiveren 1 og sumtælleværket 2 med samme funktion som i fig. 1. Sumtælleværket udgør dog i dette tilfælde et impulstælleværk. Impulsgiveren 1 er tilsluttet til den ene indgangsklemme for en flip-flop 6 over en OG-port 4. Udgangsklemmen 7 for flip-floppen 6 såvel som en oscillator 8 er forbundet med en OG-port 9, mens den nederste udgangsklemme 10 samt en basistidsgenerator 11 er forbundet med en OG-port 12 Udgangs-klemmeme for OG—portene 9 og 12 fører til en ELLER-port 13 og til en indgangsklemme 14 til en tællerkæde 15. OG-porten 9 er desuden tilsluttet til sumtælleværket 2. En udgangsklemme 16 på det sidste trin i tællekæden 15 er dels forbundet med tilbagestillingsklemmen 17 for flip-floppen 6, dels over en inverterings-anordning 18 med den anden indgangsklemme for OG-porten 4. Era impulsgiveren 1 går en forbindelsesledning over et monostabilt bundt 19 til nulstillingsklemmen 20 for tællekæden 15.

Eor forklaring af den nu beskrevne tarifanordnings arbejdsmåde skal det først antages, at flip-floppen 6 befinder sig i en sådan 145517 5 stilling, at OG-porten 9 er spærret, mens derimod OG-porten 12 er ledende. Basistidsgeneratoren 11 frembringer impulser, som over portene 12 og 1? kommer frem til tællekæden 15 og tælles i denne. Den tid Tq, som kræves for at fylde tællekæden 15, modsvarer referencestørrelsen. Når tidsafstanden I mellem to impulser til angivelse af den faste kvantitet er større end referencestørrelsen Tq, dvs. når den elektriske effekt ligger under den givne grænseværdi, så kommer tællekæden 15 hele tiden til at blive fyldt mellem to af de nederste kvantiteter angivende impulser.

Så snart dette er tilfældet, fremkommer i tællekædens 15 udgangskreds 16 et signal fra sidste trin, hvilket signal over inverte-ringsanordningen 18 spærrer OG-porten 4. Nærmest derefter følgende impuls til angivelse af fast kvantitet frembragt i impulsgiveren 1 kan således ikke udøve nogen indflydelse på bundtet 6. Derimod kommer denne impuls med forsyning frem til nulstillingsindgangsklemmen 20 og nulstiller tællekæden 15.

Hvis en impuls til angivelse af fast kvantitet fremkommer, når T Tq, så er tællekæden 15 endnu ikke fyldt,og følgelig er OG-porten 4 heller ikke spærret. Den foreliggende impuls kommer så til at bevirke overføring af flip-floppen 6 til dens anden stilling. Tidsim-pulseme fra basistidsgeneratoren 11 kan følgelig ikke mere nå frem til tællekæden 15» men oscillatoren 8 er derimod nu gennem-koblet til tællekæden 15 såvel som til sumtælleværket 2. Frekvensen ved oscillatorens 8 udgående impulser er valgt så højt som muligt i forhold til frekvensen af impulserne fra basistidsgeneratoren 11. Tællekæden 15 kommer derfor meget hurtigt til at optælle et fuldt antal impulser. Så snart tællekæden 15 er fyldt, og et signal fremkommer ved dets udgangsklemme 16, slår flip-floppen 6 igen over til sin oprindelige stilling. Det monostabile bundt 19 nulstiller da tællekæden 15 med en vis forsinkelse, og forløbet begynder påny.

Efter hver impuls for angivelse af fast kvantitet kommer tillige tællekæden 15 hurtigt til at tælle et fuldt antal impulser fra oscillatoren 8, for så vidt den ikke allerede på dette tidspunkt er fyldt. Det til dette formål nødvendige antal impulser kommer tillige i sumtælleværket 2. Den koblingsdetalje, som består af OG-porten 4, flip-floppen 6, oscillatoren 8, OG-porten 9 og en inverte-ringsanordningen 18, kommer således ved hver impuls for angivelse £ 145517 af fast kvantitet til at afgive et antal impulser til sumtælleværket 2, som modsvarer antallet af endnu ikke indtagne tællestillinger i tællekæden 15. Dette antal modsvarer således tidsdifferencen Tq - T.

Man kan opnå et ulineært afhængighedsforhold for det på grund af hver impuls til angivelse af fast kvantitet i sumtælleværket 2 optalte antal impulser i forhold til tidsdifferencen Iq - T, hvis man vedtager foranstaltninger til at impulsfølge-frekvensen fra basistidsgeneratoren 11 ikke skal være konstant, men eksempelvis efter nulstilling af tællekæden 15 optræde med kontinuerlig aftagende frekvens. Tællekæden 15 kommer derved til at fyldes til en begyndelse med hurtigt følgende impulser, derefter imidlertid langsommere. Yed modsvarende valg af frekvenskarakteristikken for basistidsgeneratoren 11 kan man opnå den i ovennævnte tabel viste sammenhæng mellem størrelserne T og A.

I fig. 3 vises et solhjul 21 i en differentialaksel 22, hvilket solhjul over en aksel 23 er koblet til en synkronmotor 24. Det andet solhjul er forbundet med et trintælleværk 26. Dette er på sin side tilsluttet til impulsgiveren Λ. En anordning 28, som angiver en drejningsvinkel, er koblet til drivakselen 27 for differentialakselen 22, og denne anordning 28 består af et på en aksel 29 drejeligt lejret, af drivakselen 27 drevet kuglehjul 30, som er forsynet med en arm 32, som bevæger sig inden for området af en på akselen 29 fastgjort eger 31. Akselen 29 er forbundet med sumtælleværket 2 over en frihjulskobling, som består af en medbringer 33 og en klinke 34. Et spærrehjul 35 med en spærrefjeder 36 forhindrer tilbagegangsbevægelse af sumtælleværket.

Den nu beskrevne tarifanordning arbejder på følgende måde:

Mellem to impulser til fastsættelse af en given kvantitet står trinkoblingsværket 26 og derigennem også solhjulet 25 i diffe-rentialgearet 22 stille. Synkronmotoren 24 driver derimod solhjulet 21 med konstant vinkelhastighed. Herved kommer den vinkelangivende anordning 28, hvis kapacitet er noget mindre end en fuld omdrejning, til kontinuert at oplades. Mår denne opladning er fuldført til maksimum, indgriber armen 32 med egeren 31, 145517 7 og enhver yderligere drejning af den foreliggende bevægelse går tabt i friktionskoblingsanordningen 33, 34.

Den tid, som kræves for at fylde den som akkumulator fungerende vinkelangivende anordning 28, modsvarer også i dette tilfælde referencestørrelsen Tq, som kan vælges på vilkårlig måde ved modsvarende indstilling af gearet 23. Hvis T > TQ, så indtræffer i hvert enkelt tilfælde en impuls til fastsættelse af en given kvantitet først efter, at akkumulatoren 28 er blevet fyldt.

Herved udfører trinkoblingsværket 26 et trin af given længde. Anordningen er således udført af tandhjulet 32 derved bringes til at udføre en drejning i bagudgående retning af nøjagtig én omdrejning, og den vinkelangivende anordning 28 kommer således helt til at udlades.

Hvis I < Tq, optræder en impuls for en given kvantitet allerede inden vinkelangivende anordning 28 er helt udladet. Da imidlertid tandhjulet 30 på grund af indvirken fra trinkoblingsværket 26 igen udfører en tilbagegangsbevægelse med given drejningsvinkel, kommer armen 32 til at medføre egeren 31, så snart den drejningsangivende anordning 28 er udladet. Herved udfører drivakselen for trinkoblingsværket 26 en vinkelbevægelse, som modsvarer tidsforskellen Tq - T.

Målenøjagtigheden ved en tarifanordning ifølge fig. 3 beror helt og holdent på, hvor konstant trinkoblingsværkets 26 trinvirkning er. Hvis man anvender en motor som drivanordning for trinkoblingsværket, opnår man en meget enkelt anordning, men derved foreligger der fare for, at de enkelte trin ikke har nøjagtig ens længde. Et trinkoblingsværk, ved hvilket denne ulempe ikke længere forefindes, er vist i fig. 4.

Ens henvisningsbetegnelser i fig. 3 og 4 benyttes for samme detaljer. Differentialgearet 22 og de konstruktionsdele, som følger efter dette, er ikke angivet i fig. 4. Ved hjælp af en aksel 37 og en friktionskobling 38, fortrinsvis en magnetisk hysteresekob-ling, er en arbejdsaksel 30 for trinkoblingsværket 26 koblet til den synkronmotor 24, som driver gearet 23. Ankeret 40 til en af impulsgiveren 1 styret elektromagnet 41 blokerer normalt den på akselen 39 faste arm 42. Når en impuls til afgivelse af given kvantitet indtræffer, magnetiseres elektromagneten 41 for et meget 145517 8 kort øjeblik, og drivakselen 59 frigøres for en given vinkeldrejning, fortrinsvis en hel omdrejning.

I fig. 5 er vist en tarifanordning, hvis funktion afviger i visse henseender fra funktionen af den i fig. 5 viste anordning, men måleresultatet bliver dog det samme.

Ted anordningen ifølge fig. 5 er en synkronmotor 45 over en aksel 44 koblet til enten stjemehjulet 46 eller stjemehjulet 47, afhængigt af stillingen af ankeret til en elektromagnet 45.

Stjemehjulet 46 er over en friktionskobling 48,som eksempelvis kan udgøres af en mekanisk friktionskobling, forbundet med med-bringerakselen 49. På denne er påsat et tandhjul 50, som bærer en arm 51. Denne arm kommer ved en given drejning af medbringerakse-len 49 fra nulstilling til at slå mod et anslag 52. En skruefjeder 55 er anbragt således, at den stræber efter at tilbageføre medbringerakselen til dens nulstilling.

Tandhjulet 50 griber ind med et solhjul 54 i et differentialgear 55, hvis andet solhjul 56 er forbundet med måleakselen 57. På drivakselen 58 for differentialgearet 55 er påsat et tandhjul 59» som er i indgreb med en på akselen lejret spærrearm 60, når akselen 44 er svunget opad, dvs. når den er koblet med medbringerakselen 49.

En yderligere spærrearm 61, som er forbundet med spærrearmen 60, griber ind med et tandhjul 62, når armen 44 i stedet er svunget til den anden side. Tandhjulet 62 er påsat på drivakselen 65 til et differentialgear 64. Det ene solhjul 65 i dette differentialgear griber ind med stjemehjulet 47, som er fast forbundet med målerakselen 57. Det andet solhjul 66 i differentialgearet 64 står i indgreb med et stjemehjul 67. Dette stjemehjul er under dødgang forbundet med en anordning 68 i tilknytning til sumtælleværket 2 til måling af tomgangen. Denne anordning 68 kommer i det følgende til at betegnes som tomgangsakkumulator. Tomgangsakkumulatoren 68 består af et på drivakselen til sumtælleværket 2 fastgjort medbringerhjul 69 med en langstrakt slids 70, i hvilken en stift 71 på stjemehjulet 67 indgriber. På stjemehjulet 67 såvel som på medbringerhjulet 69 er endvidere indspændt en fjeder 72, som modvirker bevægelsen. Endelig er et 145517 9 spærrehjul 75 fastgjort på drivakselen til sumtælleværket 2, og dette spærrehjul danner sammen med en i samme indgribende fjeder 74 en trinvis virkende spærring.

Målerakselen 57 er over et par hjul 75 koblet til en kamskive 76, hvis kamudskæring 77 er indrettet til at påvirke en omskifter 78.

En yderligere omskifter er desuden tilsluttet til ledningen fra impulsgiveren 1. På denne måde kommer ledningen fra impulsgiveren til at indeholde to alternative grenledninger, af hvilke hver og en er tilsluttet til en af de to faste kontakter i omskifteren 78.

Koblingsfjedren i omskifteren 78 er elektrisk forblindet med ledningen til elektromagneten 45.

Den tarifanordning, som ovenfor er beskrevet i tilknytning til fig. 5, arbejder på følgende måde:

Mellem to impulser til angivelse af en given kvantitet er elektromagneten 45 ikke magnetiseret, og akselen 44 befinder sig da i den stilling, i hvilken den er angivet i figuren. Målerakselen 57 er over differentialgearet 55, medbringerakselen 49, friktionskoblingen 48 og akselen 44 koblet med synkronmotoren 45, og den kommer følgelig til at drives af nævnte synkronmotor med konstant vinkelhastighed. Drivakselen 65 til det til målerakselen 57 koblede differentialgear 64 er således ikke spærret i dette tilfælde, og følgelig kommer sumtælleværket 2 til at stå stille. I det øjeblik, da T > Tq, slår efter en given af referencestørrelsen Tq bestemt tid armen 51 mod anslaget 52, således at medbringerakselen 49 og målerakselen 57 bringes til at stå stille ved, at synkronmotoren 43 på grund af friktionskoblingen 48 uhindret kan rotere videre. Den med målerakselen 57 koblede kamskive 76 er indstillet på en sådan måde, at kamudskæringen 77 omstyrer omskifteren 78 i det øjeblik, hvor armen 51 når anslaget 52.

Efter forbruget af den givne kvantitet følger en impuls til angivelse af en given kvantitet, dvs. den som omskifter udførte impulsgiver 1 kobles om. Herved kommer over omskifteren 78 magnetviklingen for elektromagneten 45 til at blive strømførende, og ankeret på denne elektromagnet svinger om akselen 44 til dens neder-ste stilling. Målerakselen 57 er imidlertid umiddelbart koblet 145517 10 til akselen 44 og synkronmotoren 43, og spærrearmen 61 kommer derfor til at spærre drivakselen 63 for differentialgearet 64, således at sumtælleværket tillige kommer til at befinde sig i stilling koblet med synkronmotoren 43 over tomgangsakkumulatoren 68, differentialgearet 64, målerakselen 57 og den svingelige aksel 44. forbindelsen mellem synkronmotoren 43 og medbringerak-selen 49 er således nu afbrudt, og følgen heraf er, at skruefjedr en 53 kommer til at trække medbringerakselen 49 tilbage til dennes nulstilling. Målerakselen 57 drives nu af synkronmotoren 43, lige til kamudskæringen 77 bevirker en omstyring af omskifteren 78, hvorved elektromagneten 45 afmagnetiseres, og den svingelige aksel 44 igen svinges opad. Ved de tider, hvor T > Tq, kommer således målerakselen 57 til kun at dreje sig en ubetydelig vinkel, eftersom omskifteren 78 på ovenfor beskrevne måde allerede ved fremkommelse af en impuls til fastsættelse af en fast kvantitet befandt sig umiddelbart før sin omskiftningsstilling. Denne ubetydelige drejning af målerakselen 57 optages af tomgangsakkumulatoren 68 og overføres således ikke til sumtælleværket 2.

I det øjeblik, hvor T < Tq, optræder imidlertid en impuls til angivelse af fast kvantitet, inden armen 51 kommer i kontakt med anslaget 52. Hvis akselen 44 tillige befinder sig i sin neder-ste stilling, så drejer synkronmotoren 43 derfor målerakselen 57, lige til omskifteren 78 slår om, og denne drejning omfatter en drejningsvinkel, som modsvarer forskellen - T. Denne drejningsvinkel overføres til sumtælleværket 2.

Givetvis må omsætningsforholdene for den i ovenfor beskrevne anordning være valgt således, at målerakselen 57 i den nedadsvin-gede stilling af akselen 44 drives med forholdsvis høj vinkelhastighed, således at tidsafstanden mellem optræden af en impuls for angivelse af fast kvantitet på den ene side og reaktionen ved omskifteren 78 på den anden side bliver så lille i forhold til tiden Iq, at der kan ses bort fra den.

Ved de* tarifanordning, som således er vist i fig. 2 og fig. 5, modsvares tidsforskellen - 0? af den som en drejnings vinkel angivne størrelse for den imellem impulsgiveren 1 og sumtælleværket 2 indkoblede omformer. Et ulineært forhold imellem den drejningsvinkel, som ved hver impuls for angivelse af fast kvantitet 1455 17 11 indfødes i sumtælleværket på den ene side, og tidsforskellen Tq - T på den anden side kan let opnås, hvis man vælger udgangsomdrejningstal for synkronmotoren 24 respektive 43 til en ikke-konstant værdi, men for eksempel lader dette omdrejningstal kontinuerligt formindskes inden for hver måleperiode mellem to impulser for fast kvantitet. Dette kan for eksempel opnås ved et til synkronmotoren kohiet drev med ulineær overføringskarakteristik, som imidlertid må tilbagestilles efter hver særskilt impuls for fastsættelse af given kvantitet, således at det vender tilbage til sin udgangsstilling. Gear af denne art er i og for sig kendte, og det er derfor ikke nødvendigt her nærmere at beskrive dem. En anden med fordel benyttet mulighed består i, at man føder synkronmotoren med en spænding, hvis frekvens aftager under hvert tidsinterval, som ligger mellem to impulser for givne kvantiteter.

1 fig. 6 er vist et blokdiagram over en tarifanordning, Bom er således udført, at der mellem impulsgiveren 1 og sumtælleværket 2 er anbragt en omformer, som efter hver impuls for angivelse af fast kvantitet frembringer et antal impulser, som er proportionale med størrelsen /1 1 \2

En kilde 79 for konstant strøm er indkoblet til indgangskredsen for en integrator 80, hvis udgangskreds er tilsluttet til et koblingsorgan 82 til dannelse af en reciprok værdi, nærmere bestemt over en af impulsgiveren 1 styret omskifter 81. En omskifter 83 er anbragt til afladning eller nulstilling af integratoren 80, og også denne omskifter styres af impulsgiveren 1. Udgangskredsen fra reciprokværdidanneren 82 føres til en differentialforstærker 84, et kvadreringsorgan 85 og en digitalomformer 86, som har til formål at omforme en digitalværdi til en analogværdi og endelig til sumtælleværket 2, som i dette tilfælde udgøres af et impulstælleværk. Til differentialforstærkeren 84 fører man ikke blot udgangsspændingen fra reciprokværdidanneren 82, men også en referencespænding Ug, som er proportional med reciprokværdien af referencestørrelsen Tq. Era udgangskredsen for differentialforstærkeren 84 fører en forbindelse over en nulværditærskelomskif-ter 87 til et impulstælleværk 88.

145517 12

Mellem to impulser til angivelse af given kvantitet er omskifterne 81 og 83 afbrudt. Ved integratoren 80 dannes der en spænding, som er proportional med tiden. Efter forbruget af den givne kvantitet sluttes imidlertid omskifteren 81 for et kort øjeblik, og den med størrelsen I proportionale spænding tilføres til reciprokværdidanneren 82, som frembringer en spænding, som er proportional med den reciprokke værdi af den nylig nævnte spænding. Ved udgangssiden af differentialforstærkeren 84 fremkommer da et signal, som er proportionalt med størrelsen: /1 1 Ϊ VW - TfT ) 0 hvilket signal kvadreres i kvadreringsorganet 85 og omformes af digitalomformeren 86 til et dermed proportionalt antal impulser, som tilføres sumtælleværket 2 og indregnes i dette værk. Den omskifter 83, som med forsinkelse reagerer for en impuls af given kvantitet, sluttes tillige kun for kort tid, men den udlader derved integratoren 80, hvorefter det ovennævnte forløb på ny indledes.

Nulværditærskelomskifteren 87 afgiver til impulstælleværket 88 en impuls, så snart 1 i I > T0

Impulstælleværket 88 kommer således til at angive et antal faste kvantiteter, hvilket antal kvantiteter bliver forbrugt med større middeleffekt end den ovenfor angivne referenceeffekt.

Da aflæseren skal aflæse den beskrevne tarifanordning, kan han let af stillingen for de to målere beregne middelværdien for den kvadratiske afvigelse s vedrørende den elektriske effekt fra referenceeffekten ved overbelastning ifølge formlen „ ~ \l denne formel betegner n^ målerstillingen for sumtælleværket 2, og Ti.2 angiver målerstillingen for impulstælleværket 88.

145517 13

De dele, som genfindes både i fig. 6 og 7, er betegnet med samme henvisningsbetegneiser. Impulsgiveren 1 er tilsluttet til en tællekæde 89, som periodisk nulstilles af basistidsgeneratoren 90. Tællekæden 89 såvel som et binært akkumuleringsorgan 91 er forbundet til en subtraktionskobling, som er koblet efter en digitalomformer 93. Til udgangskredsen for digitalomformeren 93 er en maksimalværdiakkumulator 94 og en detektor 95 til fortegnet tilsluttet. Maksimalværdiakkumulatoren 94 kan for eksempel bestå af et voltmeter med medbringeranordning for en maksimalviser. En udgangskreds 96 fra fortegnsindikatoren 95 fører over kvadreringsorganet 85, digitalomformeren 86 og en OG-port 97 til sumtælleværket. Udgangskredsen fra digitalomformeren 86 er desuden over yderligere en OG-port 98 forbundet med et yderligere sumtælleværk 99. Signaludgangskredsen 100 fra fortegnsindikatoren 95 er på sin side forbundet med impulstælleværket 88 samt med indgangen til OG-porten 97 ved, at en yderligere signaludgangskreds 101 er forbundet med et yderligere impulstælleværk 102 og med indgangskredsen til OG-porten 98.

Ved den nu beskrevne koblingsanordning bestemmer basistidsgeneratoren 90 varigheden af de enkelte efter hinanden følgende måleperioder. Inden for hver sådan måleperiode indtælles de af impulsskifteren 1 afgivne impulser til fastsættelse af en given kvantitet i tællekæden 89. Ved slutning af hver måleperiode danner subtraktionskoblingen 92 forskellen mellem det i tællekæden 89 indtalte impulstal N og en referencestørrelse NQ, som oplagres i det binære akkumuleringsorgan 91. Denne forskel N - Nq, som svarer til afvigelsen i den elektriske effekt fra referenceeffekten, omformes i digitalomformeren 93 til et analogsignal. Kvadreringsorganet 85 danner således deraf størrelsen (N - NQ) , og denne størrelse omformes af digitalomformeren 86 til et proportionalt antal impulser. Hvis nu forskellen N - Nq er positiv, så fremkommer der ved udgangssignalkredsen 100 for fortegnsindi-katpren 95 et styresignal, som fører til, at OG-porten 97 åbnes, således at de af digitalomformeren 86 frembragte impulser kan indtælles i sumtælleværket 2. Hvis derimod forskellen er negativ, så åbnes OG-porten 98, og impulserne kommer da frem til sumtælleværket 99. Impulstælleværket 88 tæller antallet af udførte målinger i overbelastning, og impulstælleværket 102 tæller antallet af målinger, ved hvilke den givne referenceeffekt endnu ikke er 1455 17 14 blevet opnået.

På samme måde som ovenfor beskrevet i sammenhæng med fig. 6 kan man også her på grundlag af tælleværkeraes 2 og 88 tilstand be-rergne den kvadratiske middelværdiafvigelse s i effekt fra referenceeffekten ved aftagelse af overeffekt. Desuden kan på tilsvarende måde beregnes også middelværdiafvigelsen i kvadratisk form ved underbelastning ved hjælp af tilstanden i målerne 99 og 102. Middelværdiakkumulatoren 94 viser endelig den højeste i middeltal forekommende effekt under nogen af de foregående måleperioder.

Yed anordningen ifølge fig. 8 er en kondensator 103 tilsluttet parallelt med en modstand 104» så at denne gruppe over en omskifter 105, som styres af impulsgiveren 1, kan kobles til en modstand 106 og en spændingskilde 107, samt på den anden side over en omskifter 108, som tillige styres af impulsgiveren 1 til indgangskredsen for digitalomskifteren 109. Til udgangskredsen for denne digitalomskifter 109 er tilsluttet sumtælleværket 2.

Impulsgiveren 1 slutter ved hver impuls til fastsættelse af kvantitet først omskifteren 108 i meget kort tid, og derefter omskifteren 105 i meget kort tid. Ved slutning af omskifteren 105 lades kondensatoren 103 hurtigt op fra den konstante spænding fra spændingskilden 107. Ladningsstrømmen begrænses derved ved hjælp af modstanden 106. Tidskonstanten for opladningen er dog valgt meget lille i forhold til den mindste eksisterende afstand mellem to impulser af given kvantitet. Omskifterne 105 og 108 bliver brudt mellem to impulser for fastsat kvantitet, således at kondensatoren 103 i denne korte tid langsomt kan udlades over modstanden 104. Ved derefter følgende impuls til fastsættelse af kvantiteten sluttes som ovenfor nævnte først omskifteren 108, således at kondensatoren 103 sluttes til indgangskredsen for digitalomskifteren 109. Denne frembringer i sin udgangskreds en spænding eller et antal impulser, som er proportionale med ladningen i kondensatoren, og disse størrelser indtælles i impulstælleværket 2. Først derefter oplades kondensatoren 103 på ny fra spændingskilden 107, og det ovenfor angivne forløb gentages.

Tarifanordningen ifølge fig. 8 er særlig fordelagtig på grund af sin enkelte konstruktion. Udladningen af kondensatoren 103 kan i 145517 15 stedet for at ske over modstanden 104· tillige finde sted over en impedans med ulineær afhængighed mellem strøm og spænding eller over en strømkilde for konstant spænding. Derved frembringes sammenhængen mellem tidsafstanden T mellem to på hinanden følgende impulser for konstant kvantitet på den ene side, og det i hvert enkelt tilfælde til sumtælleværket 2 afgivne antal impulser.

De ovenfor beskrevne udførelseksempler ifølge opfindelsen kan givetvis underkastes alle forskellige variationer, uden at man derved kommer uden for rammen af foreliggende opfindelse.

Sammenligner man for eksempel funktionsmåden for den elektroniske anordning ifølge fig. 2 med funktionsmåden for den elektromagnetiske anordning ifølge fig. 5, så indser man let, at begge udgør varianter af det samme princip, og at de derfor er udført ifølge med hinanden ækvivalente løsninger. Man indser også, at yderligere ækvivalente løsninger kan tilvejebringes.

Det fremgår især af de i fig. 6 og 7 viste tekniske omstændigheder, at anvendelsesområdet er meget omfattende. Således kan for eksempel den i fig. 6 viste kobling, som følger nærmest efter differentialforstærkeren 84·, uden videre erstattes med den i fig. 7 viste koblingsanordning, som er tilsluttet til udgangskredsen for digitalomskifteren 93. I begge disse figurer kan analoge koblingsanordningem erstatte de digitale konstruktionsdele og omvendt. I fig. 7 kan for eksempel tællekæden 89 ombyttes med en analog integrator, og subtraktionen kan finde sted ved hjælp af en differentialforstærker. Endvidere kan frekvensdannelsen N - Nq finde sted ved hjælp af tællekæden 89, forudsat man på en måde,som angives f.eks. ifølge fig. 2, lader de af basistidsgeneratoren 90 fastsatte måleperioder indtælle i de tomme steder inden for tællekæden 89.

Endelig må også henvises til muligheden for ved tarifanordningen ifølge fig. 3 og 5 at standse synkronmotoren 84 respektive 43 ved hjælp af en strømafbryder, når den vinkelangivende anordning 28 i tilfældet T = Tq i fig. 3 er opfyldt,respektive armen 51 i fig. 5 ligger an mod anslaget 52. Herved kan man meget væsentligt forøge levetiden for anordningen.

Claims (19)

145517 16

1. Elektricitetsmåler med effektafhængig tarif og en af elek-tricitetsmåleren styret impulsgiver (1) til frembringelse af impulser, som betegnes "konstantmængdeimpulser", som angiver forbrug af en konstant kvantitet, samt et med impulsgiveren koblet summationstælleværk (2), kendetegnet ved, at der mellem impulsgiveren (1) og summationstælleværket (2) i måleren er indkoblet en omformer (3) således, at den for hver konstantmængdeimpuls tillige sender et signal til summationstælleværket (2) af en sådan form, at summationstælleværket (2) kobles frem med et beløb, som afhænger af afstanden fra konstantmængdeimpuls og nærmest foregående tilsvarende impuls.

2. Elektricitetsmåler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at omformeren (3) er udført således, at summationstælleværket (2) for hver konstantmængdeimpuls kobles videre med et beløb, som er proportionalt med den inverterede værdi af afstanden til nærmest foregående konstantmængdeimpuls.

3. Elektricitetsmåler ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at omformeren (3) er således udført, at summationstælleværket (2), for hver konstantmængdeimpuls kobles videre med et beløb, som er afhængigt af forskellen mellem på den ene side en given referencestørrelse og på den anden side afstanden mellem impulsen og en nærmest foregående tilsvarende impuls.

4. Elektricitetsmåler ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at omformeren (3) er således udformet, at summationstælleværket (2) for hver konstantmængdeimpuls kobles videre med et beløb, som er proportionalt med.størrelsen (I - I )2 »ITT rn · o 17 145517 hvorved T i denne ligning betegner afstanden til den nærmest foregående konstantmængdeimpuls, og TQ betegner en i forvejen given referencestørrelse.

5. Elektricitetsmåler ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at udgangsstørrelsen fra omformeren (3) udgør et impulstog.

6. Elektricitetsmåler ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at udgangsstørrelsen for omformeren (3) består af en drejningsvinkel for en drivaksel til sumtælleværket (2).

7. Elektricitetsmåler ifølge ethvert af kravene 3-5, kendetegnet ved, at omformeren (3) indeholder en tællekæde (15), i hvilken de tidsimpulser optælles, som frembringes af en basistidsgenerator (11) i de tidsintervaller, som ligger mellem to efter hinanden følgende konstantmængdeimpulser, hvorhos der findes en koblingsanordning (4, 6, 8, 9, 18 ), som er således beskaffen, at den (fig. 2 ) for hver konstantmængdeimpuls frembrinqer et antal impulser, som modsvarer de endnu ikke udnyttede dele af tællekæden (15). .

8. Elektricitetsmåler, ifølge krav 7, kendetegnet ved, at impulsfølgefrekvensen for basistidsgeneratoren (11) er konstant.

9. Elektricitetsmåler ifølge krav 7, kendetegnet ved, at impulsfølgefrekvensen for basistidsgeneratoren (11) er indrettet til kontinuerligt at vokse i det tidsinterval, som ligger mellem hvert par af to umiddelbart efter hinanden følgende konstantmængdeimpulser.

10. Elektricitetsmåler ifølge ethvert af kravene 3-6, kendetegnet ved, at omformeren (3) indeholder en vinkelangivende anordning (28), som i det tidsinterval, som ligger mellem hvert par af to på hinanden følgende 145517 18 konstantmængdeimpulser kontinuerligt oplades af en synkronmotor (24), hvorhos et af impulsgiveren (1) styret trinkoblingsværk (26) er indrettet til for hver konstantmængdeimpuls at udføre en vinkeldrejning af given størrelse og derved udlade den vinkelangivende anordning (28), idet sumtællerværket (2) over den vinkelangivende anordning (28) er koblet til trinkoblingsværket (26) således, at det kun (fig. 3) drives af trinkoblingsværket (26), når den vinkelangivende anordning (28) er udladet.

11. Elektricitetsmåler ifølge krav 10, kendetegnet ved, at en drivaksel (39) for trinkoblingsværket (26) er tilsluttet til en motor (24) over en friktionskobling (38), hvorhos en elektromagnet (41) er koblet til drivakselen (39) på en sådan måde, at den i sin ikke-magnetiserede tilstand blokerer denne drivaksel (34) (fig. 4).

12. Elektricitetsmåler ifølge krav 3 og 6, kendetegnet ved, at omformeren (3) indeholder en måleraksel (57), som er koblet på en sådan måde til en synkronmotor (43) over en af impulsgiveren (1) styret koblingsanordning (44-56), at målerakselen (57) under hvert tidsinterval mellem to på hinanden følgende konstantmængdeimpulser drejes kontinuerligt, dog højst frem til en given drejningsvinkel, men ved hver konstantmængdeimpuls derefter drejes videre med forhøjet vinkelhastighed, indtil den opnår den nævnte givne drejningsvinkel, og ved, at sumtælleværket (2) under den fortsatte drejningsbevægelse af målerakselen (57) er koblet til denne (fig. 5).

13. Elektricitetsmåler ifølge krav 12, kendetegnet ved, at koblingsanordningen (44-56) indeholder en elektromagnet (45), som i sin ikke-magnetiserede tilstand forbinder målerakselen (57) med synkronmotoren (43) over en friktionskobling (48) og en medbringeraksel (49), hvis drejningsvinkel begrænses af et anslag (51, 52) (fig. 5).

14. Elektricitetsmåler ifølge krav 13, kendetegnet ved, at en af målerakselen (57) styret omskifter (78) er ind 145517 19 rettet til ved opnåelse af den givne drejningsvinkel at bryde magnetiseringsstrømkredsen til elektromagneten (45) (fig. 5).

15. Elektricitetsmåler ifølge krav 10 eller 12, kendetegnet ved, at omdrejningstallet for synkronmotoren (24, 43) er konstant.

16. Elektricitetsmåler ifølge krav 10 eller 12, kendetegnet ved, at frekvensen for den spænding, med hvilken synkronmotoren (24, 43) fødes, er indrettet til kontinuerligt at vokse inden for det tidsinterval, som ligger mellem to på hinanden følgende konstantmængdeimpulser.

17. Elektricitetsmåler ifølge kravlO eller 12, kendetegnet ved, at en aksel med ikke-lineær overføringskarakteristik er indkoblet efter synkronmotoren (24, 43) således, at omdrejningstallet på den udgående drivaksel kontinuerligt vokser under tidsintervallet mellem to efter hinanden følgende konstantmængdeimpulser.

18. Elektricitetsmåler ifølge krav 4 og 5, kendetegnet ved, at omformeren (3) indeholder en integrator (80) til dannelse af en med tiden proportional spænding, at en første af impulsgiveren (1) styret omskifter (81) er indrettet til aftastning af denne spænding, at en anden af impuslgiveren styret omskifter (83) er indrettet til afladning af integrato-ren (80), og at den første omskifter (81), hver gang en kon-stantmængdeimpuls optræder, kortvarigt sluttes og den anden omskifter (83) derefter kortvarigt sluttes, samt at integrato-ren (80) endelig er sluttet til en analog-digitalomformer (fig. 6) over et koblingsled (82) til dannelse af den inverterede værdi, en subtraktionskobling (84) og et kvadreringsled (85).

19. Elektricitetmåler ifølge krav 18. kendetegnet ved, at udgangskredsen for omformeren (3) er forbundet med sumtælleværket (2) over en første OG-port (97), som er spærret ved positivt udgangssignal fra subtraktionskoblingen (84, 92) samt over en ved negativt udgangssignal fra subtraktionskoblingen (84, 92) spærret anden OG-port(98) er forbundet med et yderligere sumtælleværk (99) (fig. 6 og 7).