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Leistungsbegrenzer für elektrische Anlagen. Ein bekannter Leistungsbegrenzer
für elektrische Anlagen ist folgendermaßen eingerichtet: Ein Teil, den ein Elektrizitätszähler
mit einer der augenblicklichen Belastung des Zählers in Kilowatt proportionalen
Geschwindigkeit bewegt, läuft hinter einem Teil her, der an einem Uhrwerk gleichförmig
mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die zur zulässigen Höchstbelastung des "Zählers
in demselben Verhältnis steht wie die augenblickliche Geschwindigkeit des ersten
Teiles zur augenblicklichen Belastung des Zählers.
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Wenn der erste Teil den zweiten einholt, so wird durch Schließung
eines elektrischen Stromkreises eine Wirkung ausgelöst, die den Wärter der Anlage
zur Verminderung der Belastung mahnt oder diese Verminderung durch selbsttätige
Schalterauslösung oder auf andere Weise erzwingt.
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In regelmäßigen Zeitabständen werden die leiden Teile gleichzeitig
von ihren Antriebswerken abgekuppelt und durch Federn, die beim Vorwärtslauf der
Teile von den Antriebswerken gespannt worden sind, in ihre Anfangslagen zurückgeführt.
Der Zeitabstand zwischen. aufeinanderfolgenden Rückführungen, die Meßperiode, beträgt
in der Praxis gewöhnlich eine Viertelstunde oder eine halbe Stunde.
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Bei dem Gerät, das den Gegenstand der Erfindung bildet, sind der vom
Zähler bewegte Teil und der vom Uhrwerk bewegte Teil einfache Zeiger, die vor einem
gemeinsamen Zifferblatt laufen, wie die beiden "Zeiger einer Uhr. Der zur "Zeit
t vorhandene Ausschlag des vom Zähler getriebenen Zeigers ist dem Verbrauch in Kilowattstunden
proportional, der seit dem letzten zur Zeit t" erfolgten Ablauf des Zeigers von
seiner Anfangslage stattgefunden hat; dieser Zeiger wird deshalb »Verbrauchszeiger«
genannt. Der Ausschlag des vom Uhrwerk getriebenen Zeigers zur "Zeit t ist dem »Grenzverl)rauch«
in Kilowattstunden proportional, der seit dem letzten zur Zeit t" erfolgten Ablauf
des Zeigers von seiner Anfangslage, also in der Zeit t-to, bei der zulässigen Höchstbelastung
des Zählers eingetreten sein würde. Dieser Zeiger wird deshalb »Grenzverbrauchszeiger«
genannt. Die Anfangslage der beiden Zeiger ist die gleiche. Die Zeiger haben verschiedene
Gestalt. Der Wärter hat die Anlage so zu bedienen, daß der Verbrauchszeiger niemals
dem Grenzverbrauchszeiger vorausläuft.
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Bei dem neuen Gerät wird ferner ein besonderes Rückstellwerk für die
Zeiger angewendet. Es entlastet den Zähler und das Uhrwerk von der Arbeit, die sie
bei dem bekannten Leistungsbegrenzer zur Spannung der Rückstellfedern zu leisten
haben.
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Das Rückstellwerk bewegt einen Rückstellhebel vorwärts mit einer Geschwindigkeit,
die größer ist wie die Geschwindigkeit des Grenzgrößer in eine Endstellung, die
der Grenzverbrauchszeiger in der vollen Meßperiode nicht erreicht. Nach Ablauf jeder
Meßperiode wird der Rückstellhebel in kurzer Zeit in seine Anfangslage zurückgeführt;
auf seinem Rückwege nimmt er die beiden von ihren Antriebswerken abgekuppelten Zeiger
in ihre Anfangslagen mit.
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Die Abkupplung der Zeiger von ihren Antriebswerken kann in einfacher,
an sich bekannter Weise durch Einschaltung von Reibungskupplungen oder Klinkenkupplungen
zwischen die Zeiger und ihre Antriebswerk ermöglicht werden. Die Zeiger kuppeln
sich dann selbsttätig ab, wenn sie von dem Rückstellhebel erfaßt werden und kuppeln
sich auch selbsttätig wieder an, wenn der Rückstellhebel bei seinem neuen Vorwärtslauf
sich von ihnen trennt.
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Als Rückstellwerk wird am besten ein kleiner Elektromotor verwendet,
der den Rückstellhebel unter-Spannung einer Feder vorwärtstreibt, beim Anlaufen
des Rückstellhebels an den Anschlag, der seine Endstellung bestimmt, stehenbl,eibt
und am En-le rler .#leßperiode abgeschaltet wird. so daß die Feder nun den Rückstellhebel
samt den beiden Zeigern in die Anfangslage zurückführen kann unter Rückwärtsdrehung
des Motors.
Der Motor wird dann nach kurzer Zeit wieder eingeschaltet,
um den Rückstellhebel wieder vorwärtszutreiben.
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Ein Ausführungsbeispiel des neuen Gerätes wird durch die Zeichnung
veranschaulicht. Abb. i zeigt den Hauptteil des Gerätes, das eigentliche Leistungsbegrenzerwerk,
von der Seite, in einer zur Ebene des Zifferblattes parallelen Richtung gesehen,
teilweise im Schnitt; der Zusammenbau dieses Werkes mit dem Zähler, dem Uhrwerk
und dem Rückstellmotor ist nur in schematischer Weise dargestellt. Abb. 2 wird zur
Erläuterung der Wirkungsweise des Gerätes benutzt.
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Tl ist der Verbrauchszeiger, G der Grenzverbrauchszeiger, B das Zifferblatt,
R der Rückstellhebel, Z die Ankerachse des Elektrizitätszählers, U das Uhrwerk,
M der Rückstellmotor.
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Der Verbrauchszeiger V wird von der Zählerachse Z angetrieben über
Schnecke i, Schneckenrad 2, Welle 3, Trieb 4, Zahnrad 5, Welle 6, Zahnrad 7 und
Zahnrad B. Das Zahnrad 8 ist auf der Nabe 9 des durch ein Gegengewicht io ausbalancierten
Verbrauchszeigers befestigt. Der Zeiger dreht sich um einen Stift i i, der in die
vordere Platine 12 des 'Werkes eingeschraubt ist. Zwischen die Welle 6 und ,das
Rad 7 ist eine Reibungskupplung eingeschaltet. Das Rad 7 steckt lose zwischen zwei
Scheiben 13 und 14. Die erste ist fest mit der Welle 6 verbunden, die zweite wird
gegen das Rad 7 gepreßt durch eine Feder 15, die an einem Stellring 16 der Welle
6 ihr Widerlager findet.
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Der Grenzverbrauchszeiger G wird von dem Uhrwerk U angetrieben über
Welle 17, Zahnrad 18, Zahnrad i9, Welle 2o. Auf Wer Welle 2o ist die Nabe 21 des
durch ein Gegengewicht 22 ausbalancierten Zeigers befestigt. Zwischen das Zahnrad
i9 und die Welle 2o ist wieder eine Reibungskupplung eingeschaltet. Die Welle 2o
ist gelagert in der Bohrung einer hohlen Säule 23, ,die in die hintere Platine 24
des Werkes eingeschraubt ist, und in einer Bohrung am inneren Ende des in die vordere
Platine eingeschraubten Zapfens ii.
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Der Rückstellhebel R trägt einen Stift 25, mit dem er den Verbrauchszeiger
V und den Grenzverbrauchszeiger G angreifen kann. Er ist auf einer Nabe 26 befestigt,
die sich um die Säule 23. drehen kann. An der gleichen Nabe ist ein Zahnrad 27 befestigt,
ferner zwischen zwei eine Art Federhaus bildenden flanschartigen Scheiben die Rückstellfeder
28. Das äußere Ende der Feder ist an einem Stift 29 befestigt, der in die Platine
24 des Werkes eingesetzt ist.
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Von dem Rückstellmotor M wird der. Rückstellhebel R angetrieben durch
ein in das Zahnrad 27 eingreifendes Trieb 3o auf der Achse. 31 des Motorankers.
Zwischen das Trieb und die Achse ist wieder eine Reibungskupplung eingeschaltet.
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Der Rückstellmotor JU ist nach dem Induktionsprinzip gebaut. 32 ist
die Ankerscheibe, 33 und 34 sind Triebkerne, 35, 36 ihre Erregerwicklungen. Der
Triebkern 33 besteht aus einem hufeisenförmigen äußeren Teil, in den ein hammerförmiger
Schenkel 37, dessen Schaft die Erregerwicklung 35 trägt, eingesetzt ist.
Zwischen dem Kopf 38 des eingesetzten Schenkels und den Schenkeln des hufeisenförmigenTeiles
sind mit unmagnetischem Material ausgefüllte Spalte 39 vorhanden. Der Triebkern
34 hat hufeisenförmige Gestalt, die Erregerwicklung 36 ist auf seine beiden Schenkel
verteilt. Der Anker des Motors ist gelagert in einer Brücke 40, die an dem Triebkern
33 angeschraubt ist, und in einer Brücke 41, die an der Platine 24 des Leistungsbegrenzerwerkes
sitzt.
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Der Rückstellmotor ist folgendermaßen geschaltet: Zur Erregerwicklung
35 ist ein Widerstand 42 parallel geschaltet. In Reihe mit dieser Parallelschaltung
liegt die Erregerwicklung 36 zwischen den Klemmen 43 und 44. Zur Erregerwicklung
36 liegt parallel ein Schalter 45. Wird er geschlossen, so wird die Erregerwicklung
36 stromlos, und der Rückstellmotor verliert sein Drehmoment.
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Der Schalter 45 wird jeweils nach Ablauf einer Meßperiode für kurze
Zeit geschlossen durch eine Nockenscheibe 46, die auf der Welle 17 des Uhrwerkes
sitzt.
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Die Uhr treibt über Zahnrad 18, Welle 17 ein Zahnrad 47, Welle 48
einen Zeiger 49 vor dem Zifferblatt B. Er dient dazu, -lie seit Beginn der Meßperiode
verflossene Zeit ablesbar zu machen.
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Das Zifferblatt B ist an Brücken 50, 51 befestigt, die von der Platine
12 getragen werden. Die Zeiger ragen durch einen Bogenschlitz 52 des Zifferblattes
heraus; der Grenzverbrauchszeiger G und der Stift 25 am Rückstellhebel gehen durch
einen Bogenschlitz 53 der Platine 12.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Einrichtung sei angenommen,
der größte zulässige Ausschlag des Grenzverbrauchszeigers und des Verbrauchszeigers
sei 27o°. Die Endstellung des Rückstellhebels R (Abb. 2) muß darum um mehr als 27o°
im Sinne des Vorwärtslaufs der Zeiger, d. i. der Uhrzeigersinn, von der mit o bezeichneten
Anfangsstellung der Zeiger entfernt liegen. 54 ist der in Abb. i nicht miteingezeichnete
Anschlag, der die Endstellung des Rückstellhebels bestimmt. Bei dieser Lage des
Rückstellhebels steht der Rückstellmotor M still, die Rückstellfeder 28 ist vollständig
gespannt.
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Kurz vor Beendigung der Meßperiode
mögen der Verbrauchszeiger
und der Grenzverbraucliszeiger die in Abb.2 gezeichneten Ausschläge von beispielsweise
i2o° bzw. 2io` durch Bewegung im Uhrzeigersinn erreicht haben. Bei vollem Ablauf
der Meßperiode wird der Schalter 45 durch die \ ockenscheibe 46 geschlossen. Der
Rückstellmotor M verliert dadurch sein Drehmoment, die Feder 28 wird wirksam und
dreht den Rückstellhebel entgegen dem Uhrzeigersinn, indem sie gleichzeitig den
Motoranker rückwärts dreht. Der Rückstellhebel nimmt auf seinem Wege zuerst den
Grenzverbrauchszeiger, dann den Verbrauchszeiger mit und dreht sie, selbst die gestrichelt
gezeichnete Lage R' erreichend, in ihre gestrichelt gezeichneten Anfangslagen l"
und G' an einen festen Anschlag 55 zurück. Dieser Anschlag ist in Abb. i nicht eingezeichnet.
Nach kurzer Zeit wird durch die weiterlaufende \ockenscheibe d.6 der Schalter .4.5
wieder geöffnet. Der Motor 1I wird nun wieder wirksam und dreht den Rückstellhebel
R im Uhrzeigersinn vorwärts, und zwar so schnell, daß auch der Grenzverbrauchszeiger
G nicht folgen kann. Ist dabei der Rückstellhebel an den Anschlag 54 gekommen, so
bleibt der Motor wieder stehen, und der Anfangszustand der Einrichtung ist wieder
hergestellt.
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Das beschriebene Rückstellwerk bietet dadurch einen besonderen Vorteil,
daß die Rückwärtsbewegung des Rückstellhebels und der Zeiger unter dem Einfiuß der
Rückstellfeder nicht stoßweise vor sich geht, sondern mit einer gewissen Verzögerung
infolge der Bremsung des Motorankers durch das von der Erregerwicklung 35 erzeugte
Wechselfeld. Die Zeiger legen sich dabei sanft an ihren Anschlag; dies ist besonders
wichtig, wenn die Zeiger des Gerätes weithin sichtbar und darum sehr groß sein müssen.
Denn dabei erhalten sie beträchtliche Maße, und es besteht die Gefahr der Beschädigung
des Gerätes, wenn die Rückwärtsbewegung der Zeiger stoßweise erfolgt. Ein besonderes
Rückstellwerk für den mit dem Zähler durch Reibung gekuppelten Mitnehmer eines Schleppzeigers
ist für Maximumzähler schon verwendet worden. In der Anwendung auf einen Leistungsbegrenzer
der hier fraglichen Art bietet diese bekannte Einrichtung aber einen besonderen
Vorteil: Wenn man die Zeiger, wie es mit den Mitnehmern der gebräuchlichen Maximumzeiger
geschieht, durch Lösen von Zahnradkupplungen abkuppelte, so könnten bei der Wiederankupplung
infolge der endlichenZahnteilung fehlerhafte Zeigerstellungen. entstehen, und im
Winkelabstand der beiden Zeiger, auf den es ankommt, könnten sich diese Fehler sogar
summieren. Durch Verwendung der Reibungskupplungen, die wieder die Verwendung eines
besonderen Rückstellwerkes bedingen, wird dieser \achteil vermieden.