DE29618673U1

DE29618673U1 - Electromechanical electrical energy consumption meter for alternating current

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Publication number: DE29618673U1
Application number: DE29618673U
Authority: DE
Original assignee: CREATIV PRODUCT ELEKTRO und FE
Current assignee: CREATIV PRODUCT ELEKTRO und FE
Priority date: 1996-10-26
Filing date: 1996-10-26
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2006-10-27

Description

BeschreibungDescription

Elektromechanischer Elektroenergieverbrauchszähler für Wechselstrom Übliche Elektroenergiezähler für Wechselstrom, sogenannte Wechselstromzähler, sind in Haushalten und bei industriellen Anwendern fest installierte Geräte. Die verbrauchte Energie wird meist in der Energiegröße KWh gemessen und angezeigt. Die Zähler benutzen einen Ferrarismotor zur Umwandlung des Stromverbrauchs und der Spannung in eine Energiegröße unter Berücksichtigung der Phasenlage zwischen Wechselstrom und Wechselspannung und zum Antrieb eines Anzeigesystems, meist ein dezimales Rollenzählwerk. Der Ferrarismotor besteht aus einer Stromspule und einer Spannungsspule mit gegeneinander versetzten magnetischen Kreisen. Der resultierende Magnetfluß durchsetzt eine metallische Scheibe, die in Drehung versetzt wird. Durch geeignete Lagerung und Dämpfung der Metallscheibe entspricht deren resultierende Winkelgeschwindigkeit der jeweils verbrauchten Energie. Electromechanical electrical energy consumption meter for alternating current Common electrical energy meters for alternating current, so-called alternating current meters, are permanently installed devices in households and industrial users. The energy consumed is usually measured and displayed in kWh. The meters use a Ferraris motor to convert the power consumption and voltage into an energy quantity, taking into account the phase position between alternating current and alternating voltage, and to drive a display system, usually a decimal roller counter. The Ferraris motor consists of a current coil and a voltage coil with magnetic circuits offset from one another. The resulting magnetic flux passes through a metal disk, which is set in rotation. By appropriately supporting and damping the metal disk, its resulting angular speed corresponds to the energy consumed.

Mit einem Getriebe wird die Drehung der Scheibe meist an ein Rollenzählwerk übertragen. Diese Elektroenergiezähler sind empfindliche Meßgeräte und müssen fest installiert werden und sind somit für einen zeitweiligen Gebrauch als Einzelgerät, z. B. in Haushalten, nicht geeignet bzw. zu groß und unhandlich.The rotation of the disc is usually transmitted to a roller counter using a gear. These electrical energy meters are sensitive measuring devices and must be permanently installed and are therefore not suitable for temporary use as a single device, e.g. in households, or are too large and unwieldy.

Die Erfindung beschreibt eine Lösung, die es ermöglicht, einen hochgenauen Elektroenergiezähler als transportables Gerät und sogar als Steckdosengerät herzustellen. Die Figuren 1 bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. In einem Gehäuse (10) sind die Baugruppen:The invention describes a solution that makes it possible to produce a highly accurate electrical energy meter as a portable device and even as a plug-in device. Figures 1 to 4 show embodiments of the invention. The following components are located in a housing (10):

• elektronische Steuereinheit (1) mit Wechselspannungs- und Wechselstromsensor (2)• electronic control unit (1) with alternating voltage and alternating current sensor (2)

• Synchron- oder Schrittmotor (4)• Synchronous or stepper motor (4)

• feinmechanisches Getriebe (6) mit Anzeigeeinheit (5) bzw. (14) untergebracht.• precision mechanical gear (6) with display unit (5) or (14) housed.

Außerdem werden mit üblichen Metalleinzelteilen ein elektrischer Stecker (11) und gleichzeitig eine Steckdose (12) derart angebracht, daß der Stromfluß durch einen elektrischen Verbraucher (3), der von der Steckdose (12) versorgt wird, durch den Wechselspannungsund Wechselstromsensor (2) fließt.In addition, an electrical plug (11) and at the same time a socket (12) are attached using conventional metal components in such a way that the current flow through an electrical consumer (3) supplied by the socket (12) flows through the alternating voltage and alternating current sensor (2).

Der Elektroenergieverbrauchszähler (Figur 1) seinerseits ist dabei in eine normale Wandsteckdose eingesteckt.The electrical energy consumption meter (Figure 1) is plugged into a normal wall socket.

Die elektronische Steuereinheit (1) ermittelt mit Hilfe des Sensors (2) die verbrauchte elektrische Energie E = U-I- cos &phgr; und wandelt diesen Verbrauchswert unter Berücksichtigung der Phasenlage zwischen U und I in ein periodisches Steuersignal mit der Frequenz f_E = ki · U · I · cos &phgr; um. Die Frequenz dieses Steuersignals ist der verbrauchten Energie proportional und steuert einen Synchron- oder Schrittmotor (4), der über ein feinmechanisches Getriebe (6) eine Anzeige (5) bzw. (14) antreibt, die mit einer Skala (8) bzw. (15) versehen ist. Der Drehwinkel der Scheibe entspricht somit der verbrauchten Elektroenergie, und diese kann anhand der geeichten Skala (8) bzw. (15) abgelesen werden. Das Gerät wird dort überall vorteilhaft eingesetzt, wo zum Beispiel der Elektroenergieverbrauch eines Gerätes sporatisch geprüft werden soll. Diese Aufgabe stellt sich unter anderem bei Haushaltsgeräten. Das erfindungsgemäße Gerät ermöglicht vor allem, den zeitweiligen Elektroenergieverbrauch eines Einzelverbrauchers zu ermitteln bzw. zu überwachen. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht den Aufbau eines stabilen und gegenüber äußeren Einflüssen wie Stoß, Temperatur und Feuchtigkeit unempfindlich genauen Meßgerätes. Es besteht nur aus wenigen Teilen mit geringem Volumen, so daß die Herstellung eines kleinen handlichen Gerätes möglich ist.The electronic control unit (1) uses the sensor (2) to determine the electrical energy consumed E = UI- cos φ and converts this consumption value into a periodic control signal with the frequency f _E = ki · U · I · cos φ, taking into account the phase position between U and I. The frequency of this control signal is proportional to the energy consumed and controls a synchronous or stepper motor (4) which, via a precision mechanical gear (6), drives a display (5) or (14) which is provided with a scale (8) or (15). The angle of rotation of the disc thus corresponds to the electrical energy consumed, and this can be read off using the calibrated scale (8) or (15). The device is advantageously used wherever, for example, the electrical energy consumption of a device is to be checked sporadically. This task is encountered, among other things, with household appliances. The device according to the invention makes it possible, above all, to determine or monitor the temporary electrical energy consumption of an individual consumer. The solution according to the invention enables the construction of a stable and precise measuring device that is insensitive to external influences such as shock, temperature and humidity. It consists of only a few parts with a small volume, so that the production of a small, handy device is possible.

Durch Anordnung einer per Hand in Nullposition drehbaren Scheibe bzw. Zeiger zusammen mit einer KWh-Skala ist der Zähler sehr einfach zu handhaben.The meter is very easy to use thanks to the arrangement of a disk or pointer that can be manually rotated to the zero position together with a kWh scale.

Das Gerät ist somit in vielen Bereichen auch ohne Fachkenntnisse im Elektrohandwerk zu bedienen.The device can therefore be operated in many areas even without specialist knowledge of electrical work.

Die beschriebenen Anzeigen können auch durch ein Rollenzählwerk (13) ersetzt werden, daß gegebenenfalls mit einer mechanischen Nullstelleinrichtung ausgestattet ist. Derartige Geräte sind ebenso vorteilhaft als Hutschienengerät im Elektroinstallationsbereich einsetzbar, wo sie eine lokale Elektroenergiemessung vornehmen können. Mit Hilfe der Nullstelleinrichtung wird die Verbrauchsermittlung in einem bestimmten Zeitabschnitt erleichtert.The displays described can also be replaced by a roller counter (13), which may be equipped with a mechanical zero-setting device. Such devices can also be used advantageously as DIN rail devices in the electrical installation area, where they can carry out a local electrical energy measurement. The zero-setting device makes it easier to determine consumption in a specific time period.

Claims

Claims Electromechanical electric energy consumption meter for alternating current

1) Electromechanical electrical energy consumption meter for alternating current, characterized in that the electrical energy consumption meter (Fig.l) is accommodated in a housing (10) with a mains plug (11) and a mains socket (12), and the current flow of a consumer (3) which is supplied by the socket (12) flows through an alternating voltage and alternating current sensor (2) which measures the electrical quantities U, I and cos φ in the circuit of the electrical consumer (3) and, with the aid of a computer module in the electronic control unit (1), calculates therefrom the electrical active energy consumption of the consumer (3) E = U · I ■ cos φ and generates a periodic output signal with a frequency proportional to the active energy E f _E = k _{ · U · I · cos φ, with the aid of which a synchronous or stepper motor (4) is driven so that the speed of the motor η = kj · k ₂ · U ■ I · cos φ is in turn directly proportional to the electrical active energy E of the consumer (3), and the synchronous or stepper motor (4) drives a display element (5) to represent the energy consumption.

2) Electromechanical electric energy consumption meter for alternating current according to claim 1, characterized in that the synchronous or stepping motor (4) drives a display disk (5) via a reduction gear train (6) and a coupling element (7) dependent on the direction of rotation, which can thereby be manually set to a zero position (9) against the direction of rotation of the coupling, and in that in this way the electrical energy consumed can be read off as an angle of rotation and thus as a scale value on a fixed marking (9) by means of a scale (8) located on the display disk (5).

3) Electromechanical electric energy consumption meter for alternating current according to claim 1 and 2, characterized in that the display disk (5) driven by the drive motor (4) via the gear (6) with the clutch (7) is replaced by a similarly driven pointer (14) in Figure 3, so that the electric energy consumption is read as a scale value of the pointer display by means of a scale (15) on the device housing (16).

4) Electromechanical electric energy consumption meter for alternating current according to claim 1, characterized in that the synchronous or stepping motor (4) drives a conventional multi-digit roller counter (13, Figure 4) via a reduction gear train (6), and that the transmission from the drive motor (4) to the roller counter (13) and the control frequency and thus the constants k! and k ₂ are selected such that the roller counter (13) represents the energy consumed decimal.

5) Electromechanical electrical energy consumption meter for alternating current according to claim 1 and claim 4, characterized in that the roller counter (13) is equipped with a mechanical zeroing device.

6) Electromechanical electric energy consumption meter for alternating current according to claim 1, 2 and 4, characterized in that the scale (8) or (15) on the display disc (5) or on the device housing (16) is divided into scale values from zero to 100 KWh, and that one division of the scale (8) or (15) corresponds to an energy of one KWh or 0.5 KWh.