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Einrichtung zum Anzeigen oder Aufzeichnen des maximalen Scheinverbrauches
einer Wechselstromanlage. Ein Wirkverbrauchzähler, der in einem einphasigen Wechselstromnetz
die Größe E J
cos 9, in einem Mehrphasennetz eine durch einen entsprechenden
mehrgliederigen Ausdruck dargestellte Größe mißt, kann in einem gewissen Änderungsbereich
des Phasenwinkels cp auch als Scheinverbrauchmesser aufgefaßt werden, da cos cp
sich - sehr langsam von dem Werte i entfernt, wenn der Winkel 9 von o aus positiv
oder negativ wächst. Der
Scheinverbrauch wird allerdings nicht genau
angezeigt, sondern die Angabe des Zählers ist mit einem gewissen Fehler behaftet.
- Seine Größe ist abhängig von der Ausdehnung des Bereiches, für den man den Wirkverbrauchmesser
als Scheinverbrauchmesser nehmen will. Soll beispielsweise der Fehler nicht größer
sein als ± 2 Prozent, so erstreckt sich der fragliche Bereich bis (p = ±
16' 2o'. Das Gerät zeigt dabei, als Scheinverbrauchmesser, in der Mitte seines
Benutzungsbereiches bei cp = o° einen Plusfehler von 2 Prozent, an den Grenzen des
Bereiches einen Minusfehler von 2 Prozent, wenn man eine i ooteilige Wirkverbrauchskala
des Schleppzeigers für Ablesung des Scheinverbrauches in io2 Teile teilt.
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Es ist auch ein Scheinverbrauchmesser dieser Art bekannt, der die
Mitte seines Verwendungsbereiches bei einem von o verschiedenen Winkel rp hat. Man
erhält ein solches Gerät aus einem Wirkverbrauchmesser durch Änderung der Abgleichung.
Bei einem Wirkverbrauchmesser, für einphasigen Wechselstrom, müssen bekanntlich
bei Phasengleichheit der Spannung E und des Hauptstromes J die zugehörigen Triebfelder
um go' in der Phase gegeneinander verschoben sein, wenn es ein Induktionszähler
ist, um o', wenn es ein dynamometrischer Zähler ist. Gleicht man nun beispielsweise
einen Induktionszähler so ab, daß das Spannungstriebfeld nicht um 9o°, sondern um
i2o° gegen die Spannung zurückbleibt, während man das Hauptstromtriebfeld mit dem
Hauptstrom in Phase sein läßt, so nimmt der Zähler bei cp = 3o° seine größte Drehgeschw:ndigkeit
an, und er kann mit einer Genauigkeit von ± 2 Prozent zwischen den Grenzen (p =
i3° 40' und rp = q.6° 2o' als Scheinverbrauchmesser benutzt werden.
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Zur Vergrößerung des Meßbereiches derartiger Geräte, ohne Vergrößerung
der Ungenauigkeit, hat man vorgeschlagen, zwei oder mehr solche Geräte, die verschieden
abgeglichen werden, hintereinander in dieselbe Anlage einzuschalten und sie mit
einem gemeinsamen Zählwerk durch ein überholungsgetriebe zu verbinden, das bewirkt,
daß das Zählwerk nur von demjenigen Zähler beeinflußt wird, welcher jeweils mit
der größten Geschwindigkeit umläuft.
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Wenn man durch ein derartiges Aggregat den maximalen Scheinverbrauch
anzeigen oder aufzeichnen lassen will, der während einer bestimmten Ableseperiode,
beispielsweise während eines Monats aufgetreten ist, unter Verwendung des bekannten
Maximumwerkes mit Schleppzeiger oder Schreibzeug, das durch einen periodisch angreifenden
Mitnehmer angetrieben wird, so wird der Mitnehmer mit dem Zählwerk verbunden, das
von allen vorhandenen Zählern durch Vermittlung des Cberho'_ungsgetriebes beeinflußt
wird.
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Durch die vorliegende Erfindung wird ein Aggregat von mehreren Zählern,
die verschieden abgeglichen und in dieselbe Anlage hintereinander eingeschaltet
sind, zum Anzeigen oder Aufzeichnen des maximalen Scheinverbrauches, unter Verwendung
des bekannten, periodisch arbeitenden Maximumwerkes auf andere Weise geeignet gemacht.
Jeder Zähler erhält dazu einen besonderen Mitnehmer für ein Maximumwerk, und die
verschiedenen Mitnehmer arbeiten unabhängig voneinander. So wird das überholungsgetriebe
der vorerwähnten Einrichtung entbehrlich. Außerdem gewinnt man noch die Möglichkeit,
durch die Einrichtung anzeigen zu lassen, in welchem Bereich des Winkels cp der
höchste Scheinverbrauch aufgetreten ist.
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Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung in schematischer Weise dargestellt.
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Abb. i und 2 zeigen im Aufriß und Grundriß ein Zwillingsmaximumwerk,
für den Antrieb durch zwei Zähler, mit zwei gleichachsig gelagerten Schleppzeigern,
in Abb. i sind nur die hinter der vorderen Platine des Werkes gelegenen Teile gezeichnet.
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Abb.3 bis 5 zeigen im Aufriß und in Grundrissen ein Zwillingsmaximumwerk,
für den Antrieb durch zwei Zähler, mit einem Schreibzeug, das von beiden Zählern,
und einem Schleppzeiger, der nur von einem Zähler angetrieben wird; in Abb.3 ist
wieder die vordere Platine des Werkes weggelassen, in Abb. 4. der über dem Schreibzeugantrieb
angeordnete Schleppzeigerantrieb, den Abb.5 zeigt.
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Abb. 6 und 7 zeigen in Aufriß und Grundriß ein Zwillingsmaximumwerk,
für den Antrieb durch zwei Zähler, mit einem von beiden Zählern angetriebenen Schreibzeug
und einem Markierwerk, das nur von einem der beiden Zähler beeinflußt wird und auf
dem Schreibblatt die Dauer seiner Einwirkung auf das Schreibzeug verzeichnet. Im
Aufriß sind nur die Einzelheiten wiedergegeben, durch die sich die Einrichtung von
der in den Abb. 3 und 4. dargestellten unterscheidet.
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Abb.8 ist das Schema eines Vierfachmaximumwerkes mit vier Schleppzeigern,
das für den Antrieb durch einen Wirkverbrauchzähler und einen Blindverbrauchzähler
eingerichtet ist und den ganzen Bereich zwischen den Werten cp=-i5° und cp=+i5°
beherrscht, wobei zwei Zähler für die beiden mittleren Viertel des Bereiches durch
Meßwellen ersetzt sind, die über Differentialgetriebe von beiden Zählern angetrieben
werden.
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Bei dem Maximumwerk nach den Abb. i und 2 sind die beiden Schleppzeiger
i und 2
gleichachsig gelagert in der vorderen Platine 3 und in einem
Lappen 4. an einer Brücke 5, die zwischen die vordere Platine und die hintere Platine
6 des Werkes eingesetzt ist. Der Zeiger i hat eine rohrförmige Nabe 7, die von der
Achse 8 des Zeigers 2 durchsetzt wird. Auf der Nabe 7 sitzt fest ein Stirnrad 9,
das mit einem Stirnrad io in Eingriff steht. Dieses Rad ist mit Reibung auf einem
Zapfen i i gelagert, der in die Piatine 3 eingesetzt ist. Zum Halten des Rades und
zur Regelung seiner Reibung an dem Zapfen i i dient ein Stellring 12 und -eine-
zwischen ihn und das Rad eingesetzte Sternfeder 13. Auf der Achse 8 des Zeigers
2 sitzt ein Stirnrad 14, es steht in Eingriff mit einem Rad 15, das in gleicher
Weise wie das Rad io auf einem festen Zapfen 16 gelagert und gehalten ist. In die
Räder io und 15 sind Stifte 17, 18 eingesetzt, an @denen die Mitnehmer angreifen.
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Ein Mitnehmer ig ist mit seinen Achszapfen in einer Bohrung des Zapfens
i i und in der hinteren Platine 6 gelagert. Auf seiner Achse sitzt ein Schneckenrad
2o und ein Arm 21, in dessen Bahn der Stift 17 am Rade io hineinragt. Ferner ist
an der Achse das innere 1?nde einer Spiralfeder 22 befestigt, deren äußeres Ende
23 an die Brücke 5 angeschraubt ist. Das Schneckenrad 2o steht in Eingriff mit der
Schnecke 24 auf der Achse 25, die von dem nicht gezeichneten Zähler angetrieben
wird und so verschwenkt werden kann, daß die Schnecke 24 den Eingriff mit dem Schneckenrad
20 verliert. Um diese Schwenkung zu bewerkstelligen, ist das obere Ende der Achse
25 in einem Hebel 26 gelagert, der sich um einen Zapfen 27 an der Platine 6 drehen
kann. Sein Spiel ist durch Anschläge 28, 29 an einem aus der Platine leerausgebogenen
Lappen 3o begrenzt. Der Hebel steht in bekannter Weise unter Einwirkung eines Schaltmagnets,
der in der Zeichnung nicht mit dargestellt ist.
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Ein ebenso gebauter, gelagerter und angetriebener Mitnehmer 31 ist
für den Antrieb des Rades 15 vorhanden. Der Stift 18 dieses Rades ragt in die Bahn
des Mitnehmerarmes 32. Der Mitnehmer wird von dem zweiten. Zähler angetrieben durch
.die schwenkbare Achse 33. Sie ist in dem Hebel 34 gelagert, der unter dem Einfluß
eines Schaltmagnets stehend zu denken ist.
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Die Mitnehmer sind in ihren Anfangslagen gezeichnet, bei denen die
Mitnehmerstifte an der Brücke 5 anliegen. Der Mitnehmer i g legt sich dabei von
oben her, der Mitnehmer 31 von unten her gegen die Brücke. Die beiden Schleppzeiger
haben ihre Nullstellungen. Dabei liegt der Stift 17 auf dem Arm 21, der Stift 18
dicht unter dem Arm des Mitnehmers 31. Zur Erklärung der Wirkungsweise genügt folgendes:
Die Mitnehmer werden von ihren Zählern entgegen dem Uhrzeigersinn (Abb. i ) angetrieben.
Dabei dreht der Mitnehmer ig den Schleppzeiger i im Uhrzeigersinn durch Vermittlung
des Stiftes 17, der Räder io und 9 und der Nabe 7. In gleicher Weise wird durch
den Mitnehmer 31 der Schleppzeiger 2 im Uhrzeigersinn angetrieben. Der Zeiger i
zeigt demnach die höchste Belastung des Zählers an, der die Achse 25 antreibt, der
Schleppzeiger 2 die höchste Belastung des Zählers, der die Achse 33 antreibt. Aus
der Stellung der beiden Zeiger zueinander kann man erkennen, welcher der beiden
Zähler die größere Belastung innerhalb derAbleseperiodegehabt hat. Sind es zwei
Scheinverbrauchszähler der eingangs beschriebenen Art miteinander anschließenden
Meßbereichen, so läßt sich aus der Zeigerstellung erkennen, in welchem der beiden
Meßbereiche der größte Scheinverbrauch aufgetreten ist.
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Die Ausführung nach den Abb.3 bis 5 untersche_det sich von der eben
beschriebenen zunächst dadurch, daß die beiden Mitnehmer 19 und 31 gleichachsig
angeordnet sind. Der Mitnelimer 31 läuft mit seiner hohlen Achse auf der Achse des
Mitnehmers ig, die mit ihrem Zapfen in der Platine 6 und in einem Fortsatz 3 5 einer
zwischen die Platinen des Werkes eingesetzten Brücke 36 gelagert ist. Diese Brücke
dient sogleich als Anschlag für die Mitnehmerarme 21, 32 und zur Befestigung der
Spiralfedern, durch die die Mitnehmer nach ihrer Abkupplung von den Zählern in ihre
Anfangslagen zurückgebracht werden.
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Beide Mitnehmer wirken auf die mit ihnen gleichachsig gelagerte Rolle
37, auf der das Tragband 38 des Schreibzeuges 39 auf- und abgewickelt wird. Die
Rollenachse ist in dem Fortsatz 3 5 und in der vorderen Platine 3 gelagert. Eine
Spiralfeder 4o ist mit einem Ende an der Ro'-le, mit dem anderen an der Platine
befestigt; sie dient dazu, das übergewicht des Schreibzeuges 39 zum größten Teil
auszubalancieren. In die Rolle ist ein Stift 41 eingesetzt, an dem die Mitnehmerarme
21, 32 angreifen. Das Schreibzeug 39
ist in bekannter Weise an zwei Drähten
42, 43 geführt, die zwischen den Führungen 44, 45 des Schreibblattes 46 ausgespannt
sind.
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Das Schneckenrad 2o ist zugleich als Stirnrad benutzt zum Antrieb
eines Rades 47 auf der Achse 48, die in den Platinen des Werkes gelagert ist und
den Mitnehmer 49 für einen in der vorderen Platine gelagerten Schleppzeiger 5o trägt.
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Die Einrichtung wirkt in folgender Weise: Die Mitnehmer ig und 31
werden von ihren Zählern - im Uhrzeigersinn gedreht. Der
schneller
laufende Mitnehmer nimmt die Rolle 37 mit und hebt das Schreibzeug. Nach Ablauf
einer Meßperiode, beispielsweise einer Viertelstunde, wird die Kupplung zwischen
den Mitnehmern und den Zählern durch Verschwenkung der Hebel a6 und 3.1 gelöst.
Dabei kehren beide Mitnehmer und das Schreibwerk in ihre gezeichneten Anfangslagen
zurück. Durch den Zähler, der die Achse ? 5 antreibt, wird aber gleichzeitig über
die Räder ao und 47, die Achse .18 und den Mitnehmer 49 der Schleppzeiger 5o entgegen
dem Uhrzeigersinn angetrieben. Aus der Stellung des Schleppzeigers am Ende der Ableseperiode
kann ermittelt werden, von welchem der beiden Zähler der größte verzeichnete Schreibzeughub
herrührt. Stimmt nämlich dieser Hub mit der Angabe des Schleppzeigers überein, so
ist sicher, daß die höchste Belastung den Zähler mit der Achse 25 getroffen
hat. Ist der höchste Schreibzeughub größer als der Einstellung des Schleppzeigers
entspricht, so ist es sicher, daß er von; dem anderen Zähler herrührt, daß also
dieser der am höchsten Belastete gewesen ist.
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Eine Ungewißheit bleibt nur in dem Falle bestehen, wenn auf dem Schreibblatt
der höchste Schreibzeughub während der Ableseperiode mehrfach wiederkehrt. Dann
besteht die Möglichkeit, daß beide Zähler gleich hoch belastet gewesen sind, also
unter der Voraussetzung zweier Scheinverbrauchmesser mit aneinander anschließenden
Meßbereichen, daß in jedem dieser Meßbereiche derselbe maximale Scheinverbrauch
aufgetreten ist. Will man diese Ungewißheit vermeiden, so muß man für jeden Zähler
einen Schleppzeiger anordnen.
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Bei der Einrichtung nach den Abb. 6 und 7 ist der Schleppzeiger der
zuletzt betrachteten Einrichtung durch ein Markierwerk ersetzt, das auf dem Schreibblatt
die Dauer des Angriffes eines der beiden Mitnehmer verzeichnet. Die allgemeine Anordnung
der Mitnehmer und der Winde für das Schreibzeug ist die gleiche wie vorher. Aber
der Mitnehmer 31 trägt nun eine Fiberscheibe 51, und auf seine hohle Achse
ist ein Fiberrohr 5z aufgeschoben. Der Mitnehmerarm 3z ist auf die Scheibe 51 aufgeschraubt,
an seinem inneren, rechtwinkelig umgebogenen Ende 53 ist die Rückstellfeder 5.1
mit ihrem inneren Ende befestigt. Ihr äußeres Ende ist an einen Klotz 55 aus Isoliermaterial
angeschraubt und an einen Leitungsdraht 56 angeschlossen. An das äußere Ende der
Feder 4o zur Entlastung der Schreibzeugwinde 37 oder an eine andere Stelle der vorderen
Platine 3 ist ein Leitungsdraht 57 angeschlossen. Zwischen den Leitungen 56 und
57 ist durch die Feder 54., den Mitnehmerarin 32 mit .,einem Fortratz 53, die Rolle
37 mit dem Stift 41 und die Feder 40 ein Stromweg gebildet, der bei Berührung der
aus Metall hergestellten Teile 32 und 41 geschlossen wird.
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Das Markierwerk ist an der unteren Führung 45 des Schreibblattes 46
gelagert. Es besteht aus einer bei 58 schwingbar gelagerten Schreibfeder 59 mit
Farbvorratsgefäß 6o und einem Schaltmagnet 61, der mittels seines Tauchkernes
62 auf den Hebelarm 63 in der rückwärtigen Verlängerung der Schreibfeder
59 einwirkt. Die Spitze der Schreibfeder 59 liegt in der Verlängerung der Bahn,
die die Feder am Schreibzeug 39 beschreibt. Der Schaltmagnet 61 ist durch Leitungen
64, 65, mit denen die Drähte 56, 57 verbunden sind, an eine (nicht gezeichnete)
Stromquelle angeschlossen. Er kann durch den vorher beschriebenen Schalter mit den
Kontaktteilen 32 und 41 kurzgeschlossen werden.
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Die Einrichtung wirkt in folgender Weise: Wenn der Mitnehmer i9 sich
schneller dreht wie der Mitnehmer 31, so wird der Stift 41 an der Rolle 37 von dem
Mitnehmerarm 32 getrennt, der Nebenschluß zum Schaltmagnet 61 wird geöffnet,
der Magnet hebt seinen Kern 62 und gibt die Schreibfeder 59 frei, die darauf
durch das Übergewicht des ein wenig rechts von der Drehachse 58 angeordneten Vorratsgefäßes
6o sich ein wenig im Uhrzeigersinn dreht und die Linie, die sie auf dem Schreibblatt
zeichnet, um einige Millimeter tiefer legt. Wird nun der Mitnehmer i 9 durch den
Mitnehmer 31 überholt, so wird der Schaltmagnet bei Berührung der Teile
32 und 41 kurzgeschlossen. Dadurch wird der Magnet stromlos, der Tauchkern
62 fällt herab und hebt die Schreibfeder 59 wieder in ihre ursprüngliche Lage. Die
Aufzeichnung der Schreibfeder 59 gibt demnach die Zeiten an, während welcher der
Mitnehmer 3 i, und die anderen Zeiten, während welcher der Mitnehmer i 9 das Schreibwerk
angetrieben hat. Die ersten werden durch die tiefer liegenden, die zweiten durch
die höher liegenden Teile der Aufzeichnung angezeigt.
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Bei der Einrichtung nach Abb. 8 sind vier gleichachsig gelagerte Schleppzeiger
66, 67, 68, 69 vorhanden, die über zylindrischen Skalen spielen. Für den Antrieb
ihrer Mitnehmer sind zwei Vorgelegewellen 7o und 71 vorhanden. Die erste wird von
einem Wirkverbrauchzähler WZ, die zweite von einem Blindverbrauchzähler BZ angetrieben.
Die NVellen können zur periodischen Abkupplung der Mitnehmer von den Zählern gesenkt
werden. Es ist angenommen, daß alle Mitnehmer durch die an ihnen vorhandenen Übergewichte
bei der Abkupplung von den Zählern in ihre Anfangslagen zurückfallen. Der Mitnehmer
des
Zeigers 66 wird von der Welle 7o durch das Zahnradpaar 72 angetrieben. Der
Mitnehmer des Zeigers 69 erhält seinen Antrieb von der Welle 71 über das Zahn-.
radpaar 73. Der Mitnehmer des Zeigers 67 sitzt an der Kreuzwelle eines Differentialgetriebes
7.4; von seinen Sonnenrädern wird das eine von der Welle 7o durch das Zahnradpaar
75, das andere von der Welle 71 durch das Zahnradpaar 76 angetrieben. Der
Mitnehmer des Zeigers 68 sitzt an der Kreuzwelle eines Differentialgetriebes 77;
von seinen Sonnenrädern wird das eine von der Welle 7o durch das Zahnradpaar 78,
das andere von der Welle 71 durch das Zahnradpaar 79 angetrieben.
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Die übersetzungsverhältnisse sind folgendermaßen gewählt: Dreht sich
die Welle 70 mit der `Vinkelgeschwindigkeit u, während die Welle 71 festgehalten
wird, und dreht sich dabei der Mitnehmer des Zeigers 66 mJt der Winkelgeschwindigkeit
u', so dreht sich die Kreuzwelle des Getriebes 7.4 mit der Winkelgeschwindi,-kcit
1,2# )/ 3.u', die Kreuzwelle des Getriebes 77 mit der Winkelgeschwindigkeit 1,,2.
u..
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Dreht sich die Welle 71 mit der Winkelgeschwindigkeit v, während die
Weae 70 festgehalten wird, und dreht sich dabei der Mitnehmer des Zeigers
69 mit der Winkelgeschwindigkeit v', so dreht sich die Kreuzwelle des Getriebes
77 mit der Geschwindigkeit 12- l 3.v', die Kreuzwelle des Getriebes 7¢ mit der Geschwindigkeit
12.v'. Ist u' - c E J cos cp, v'= c E J sin cp, wobei c eine Konstante
ist, so sind die Winkelgeschwindigkeiten der Kreuzwellen gleich c E J
cos
(rg - 3o-) bei dem Getriebe 7.1 und c E J
cos (y - 6o-) bei dem Getriebe
77. Jeder der vier Schleppzeiger überwacht dabei einen Änderungsbereich des
Winkels cp von 3o', der Zeiger 66 den Bereich von -15" bis +15-', der Zeiger 67
den Bereich von +15'' bis @.5` usf.
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Bei dieser Einrichtung ist die Zahl der Zähler kleiner als die Zahl
der Mitnehmer. Es ist für die Erfindung demnach nicht wesentlich, daß für jeden
vorhandenen Mitnellmer auch ein besonderer Zähler vorhanden sei. Es genügen zwei
Zähler.- Die 1Vießwelle, die auf ein Maximumwerk einwirkt, braucht also nicht notwendig
die Ankerwelle eines Zählers oder eine deren Bewegung fortleitende Welle zu sein,
es kann vielmehr auch eine Welle sein, deren Bewegung aus zwei von Ankerwellen fortgeleitete
Bewegungen zusammengesetzt wird.