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Einrichtung zur Anzeige des vorzeichenrichtigen Summenmittelwertes
von elektrischen Leistungen Es ist bekannt, zur Summierung des Verbrauchs von mehreren
Abnehmern eines elektrischenVerteilungsnetzes Differentialgetriebe zu verwenden,
durch welche ,die Umdrehungen mehrerer Zähler summiert und einem Maximumschreibwerk
zugeführt werden. Diese Einrichtungen vermögen dann nicht mehr richtig anzuzeigen,
wenn sich die Energierichtung an den Meßstellen ändert, d. h. wenn gelegentlich
Energie von -den Verbrauchern ins Netz zurückgeliefert wird. In diesem Falle würde
nämlich die bekannte Einrichtung die zurückgelieferte Energie als gewöhnlichen Verbrauch
anzeigen, d. h. das Maximumschreibwerk gibt nicht den tatsächlichen, sondern einen
zu großen Energiebezug an, nämlich die Summe der absoluten Beträgeder Einzelwerte.
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Um die Energierichtung unterscheiden zu können, hat man auch einen
Zähler vorgesehen, ;der in üblicher Weise eine Impulsfrequenz erzeugt und zu einem
Empfangsrelais sendet, außerdem aber einen Rücklaufkontakt besitzt, der dazu dient,
die Polarität ,der impulserzeugenden Strornquelle zu vertauschen, wenn sich die
Drehrichtung des Sendezählers ändert. An der Empfangsstelle befindet sich ein Anzeigegerät,
dessen Nullpunkt in der Mitte .der Skala angeordnet ist und dessen Ausschlagsrichtung
von einem auf die Polarität der Impulse ansprechenden Relais bestimmt wird. Auch
hat man bereits einen Leistungsfluß wechselnder Richtung durch zwei voneinander
unabhängige Sendezähler erfaßt, deren jeder eine Rücklaufhemmung besitzt, sich also
nur in einer Richtung drehen kann und dabei eine Impulsfrequenz erzeugt, für deren
Aufnahme getrennte Empfangseinrichtungen vorgesehen sind. Diese Einrichtungen gestatten
aber nur bestimmte Einzelwerte zu übertragen und dabei das Vorzeichen zu berücksichtigen.
Es wäre denkbar, daß zwei oder mehr untereinander gleichartige Einrichtungen, beispielsweise
der letztgenannten Art, miteinander so vereinigt werden, daß schließlich auf einem
Anzeigegerät die Summe aller Leistungsbezüge, auf einem zweiten Anzeigegerät die
Summe aller Leistungslieferungen angezeigt wird. Dann ist aber immer noch eine Rechnung
durchzuführen, um das Ergebnis, das für die Verrechnung maßgeblich ist, nämlich
den Überschuß
der Leistungslieferung oder des Leistungsbezugs zu
erhalten.
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Für eine selbsttätige Buchhaltungsmaschine ist eiize Einrichtung bekannt,
bei der zwei Schrittschalt.werke auf je ein -Sonnenrad eines Planetengetriebes einwirken
und jedes dieser Schrittschaltwerke durch ein Relais zum Ansprechen und Weiterschalten
angeregt wird. Die Anordnung ist dabei so getroffen, .daß das eine dieser Schrittschaltwerke
unter dem E.influß des zugehörigen Relais nur in der einen' Richtung, das andere
Schrittschaltwerk unter dein Einfluß des anderen Relais dagegen nur in der anderen
Richtung arbeitet. Dies bedeutet, daß bei dieser Buchungsmaschine von vornherein
zwischen Additions- und Subtraktionsimpulsen unterschieden wird in der "weise, daß
Ad@:J:itions.iinpulse nur dem einen, Subtraktionsimpulse dagegen nur dem anderen
Relais zugeführt werden. jedes Relais und jedes Schrittschaltwerk arbeitet daher
in einer immer gleichbleibenden Weise. Das gleiche gilt für eine ebenfalls bekannte
Registrieranlage zur selbsttätigen Berechnung und Buchung von Arbeitslöhnen und
sonstigen Kosten in Betriebsverfahren von Industriewerken.
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Im Gegensatz dazu handelt es sich aber im vorliegenden Fall. um eine
Einrichtung zur Anzeige des vorzeichenrichtigen Summenmittelwertes von elektrischen
Leistungen, die an verschiedenen Meßstellen mittels Zählern, die ,entsprechend der
Richtung des Leistungsflusses eine verschiedene Drehrichtung annehmen, gemessen
und durch -der Leistung proportionale Impulse nach dem Anzeigeort übermittelt werden.
Gemäß der Erfindung ist die Einrichtung so ausgebildet, daß jedem Zähler am Anzeigeort
ein zu einem d e Suminierung bewirkenden Differentialgetriebe gehörendes Sonnenrad
zugeordnet ist, das je nach der Richtung des Leistungsflusses in der einen oder
anderen Drehrichtung gesteuert wird, un.d daß zur Kenntlich inachung des vorzeichenrichtigen
Summenmittelwertes ein Anzeigegerät vorgesehen ist, das von der durch das Planetenrad
des Summierungsgetriebes angetriebenen Endachse eingestellt wird. Die eingangs erwähnte
bekannte Einrichtung ist für diesen besonderen Zweck ohne weitgehende Abänderungen
nicht brauchbar. Sie gestattet nämlich nur, Adidition.s- b zw. Subtraktionsimpulse
je einem getrennten Schrittschaltwerk zuzuführen, ohne daß aber eine vorzeichenrichtige
Summierung mit anderen, ebenfalls durch Additions- oder Subtraktionsimpulse nachgebildeten
Größen möglich wäre.
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In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i eine Zählersummiereinr.ichtung mit einem Maximumschreibwerk
besonderer Art, Abb. z eine gleichartige Einrichtung, jedoch mit einer besonderen
Ausführung der Antriebsvorrichtung, mittels der die Zähler auf die Differentialgetriebe
einwirken. In Abb. 3 ist eine weitere besondere Ausführung der Antriebsvorrichtung
dargestellt.
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In Abb. z bezeichnet i einen der an jeder Meßstelle vorhandenen Zähler,
der im Verlauf jeder Umdrehung ein- oder mehrmals :den Kontakt a schließt. Durch
den Kontaktschluß wird jedesmal ein Impuls zu einem der Relais 8 oder g gegeben,
wobei die Auswahl des betreffenden Relais von der Drehrichtung des Zählers abhängig
ist. Auf der Achse des Zählers ist eine Vorrichtung, beispielsweise eine Schnecke
3, befestigt, die je nach der Drehrichtung einen Wechselkontakt .4 nach oben oder
unten umlegt, was zur Folge hat, daß die Impulse entweder nur dem Relais 8 oder
nur dem Relais 9 zugeführt `werden. Die Relais 8 und g, von denen somit je nach
der Drehrichtung eines bei jeder Zä hleruindrehung einen Impuls erhält, betätigen
Klinkenräder ; und io, die das Sonnenrad eines Differentialgetriebes 5 in v ersch.iedenein
Sinne antreiben. Beien Schließen des Kontaktes 2 wird somit das Sonnenrad entsprechend
-der Drehrichtung des Zählers um einen bestimmten Betrag vor-oder zurückgestellt.
In dieser Weise trägt jeder einzelne Zähler seinen positiven oder negativen Leistungsbetrag
zur Leistungssumme bei, und die Endachse des Differentialgetriebes wird demgemäß
mit einer Schrittzahl pro Zeiteinheit, d. h. finit einer mittleren Geschwindigkeit
bewegt, die cler Leistungssumme nach Größe und Richtung proportional ist. Wenn,
wie z. B. in Abb. i angedeutet, nicht nur die Angaben zweier Zähler summiert werden
sollen, so wird man zweckmäßig die Umlaufgeschwindigkeit wies Planetenrades des
Differentialgetriebes 5 auf ein Sonnenrad eines weiteren Differentialgetriebes 6
übertragen, dessen zweites Sonnenrad in Abhängigkeit von Drehzahl und Drehrichtung
eines -weiteren Zählers i entweder über das Klinkenrad 7 oder das Klinkenrad io
angetrieben wird. Eine Anzeige der vorzeichenrichtigen Leistungsumnie könnte nun
in der Weise erfolgen, daß die Drehzahl des letzten Planetenrades direkt auf die
Achse eines Maximumschreibwerks übertragen wird, dessen Nullpunkt in der ,%litte
der Skala liegen würde.
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In der Abb. i ist jedoch eine andere Anordnung zur Aufzeichnung dargestellt,
und zwar wird mittels eines Umkehrgetriebes i i erreicht, @daß der Nullpunkt des
Ablesegeräts an den Rand der Schreibfläche verlegt ist, so fdaß also positive und
negative Summenwerte gleicher Größe auf demselben Skalenpunkt erscheinen. Man kann
dadurch die vorhandene
Breite des Registrierstreifens besser ausnutzen
und den Maßstab für die Aufzeichnung doppelt so groß wählen wie vorher, so daß also
eine ,größere Genauigkeit erreicht wird.
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Allerdings geht hierdurch die Möglichkeit, positive und negative Werte
zu unterscheiden, zunächst wieder verloren-. Um eine solche Unterscheidung zu treffen,
wird an dem Umkehrgetriebe ein .in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der Leistungsumme
betätigter Kontakt 28 angebracht, der in der Abb. i nur schematisch angedeutet ist.
Dieser Kontakt bann so ausgebildet sein, daß ein bewegliches Kontaktstück auf einer
Nabe angeordnet ist, die durch Reibung von der Welle mitgenommen wird und dadurch
je nach dem Drehsinn das Kontaktstück in Verbindung mit einem oder zwei Gegenkontakten
bringt. Je nach dem Ausschlag wird daher einer von zwei Stromkreisen geschlossen
und kann dazu benutzt werden, um auf dem Registrierstreifen einen Schreibstift anzudrücken,
der bei .der Fortbewegung des Registrierstreifens einen Strich zieht, solange dieser
Kontakt geschlossen bzw. dieser Drehsinn der Summenwelle bestehen bleibt. Der Kontakt
kann u. U. auch dazu -benutzt werden, ein optisches bzw. akustisches Signal zu betätigen,
das vorübergehend auf den eingetretenen Wechsel des Vorzeichens, der Summe aufmerksam
macht. Die Anzeige sowohl positiver als auch negativer Summen erfolgt daher auf
einem Registrierstreifen gleicher Breite, d. h. mit doppelt so großer Genauigkeit
und mit Angabe des Vorzeichens. Das Umkehrgetriebe ii enthält die beiden Achsen
T7 und 21, die miteinander durch Kegelräder 18, 19, 2o verbunden sind und sich daher
stets im gegenläufigen Sinne bewegen. Von jeder Achse 17 bzw. 21 wird eine Mitnehmerscheibe
23 bzw. 2q. angetrieben, die sich Beingemäß ebenfalls stets gegenläufig bewegen,
so daß die Achse 22 bei positiven Summen von der einen Mitnehmereinrichtung 23,
25, bei negativen Summen von :der anderen Mitnehmereinrichtung 2q., 26 bewegt wird.
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Der Antrieb -des Umkehrgetriebes erfolgt von der Endachse der die
Leistungen der einzelnen Zähler summierenden Differentialgetriebe über eine Stirnradübersetzung
16, die eine schwenkbare Welle 12 antreibt. Die Welle 12 kann von einem Relais 13
ausgeschwenkt werden und damit außer Eingriff mit der Welle 17 gebracht werden.
Die Zurückstellung des Maximumwerks geschieht dadurch, ,daß gleichzeitig das Kupplungsrelais
13 und das Bremsrelais 15 erregt werden. Das Gewicht 27 zieht dann das Umkehrgetriebe
in @die Nullage. zurück, so daß eine' neue Summenbildung erfolgen kann. Bei der
in Abb. i dargestellten Bauart können gewisse Schwierigkeiten in den Differentialgetrieben
5 und 6 auftreten, die ihren Grund in folgendem haben: Wenn nämlich das eine Sonnenrad
von einem der zugehörigen Klinkenräder um einen Schritt in bestimmter Richtung verdreht
wird, so ist es möglich, daß -diese Drehung zwar auf das Planetenrad übertragen
wird, d,aß aber von diesem nicht seine Achse, sondern das gegenüberliegende Sonnenrad
angetrieben wird. Dies würde bedeuten, daß der Betrag der Verdrehung des erwähnten
Sonnenrades in der Drehzahl der Endwelle und damit in der Leistungssumme nicht zum
Ausdruck kommt. In besonders vorteilhafter Weise kann dieser Mangel dadurch vermieden
werden, @daß die Übersetzung 16 nicht wie in Abb. i, sondern wie in Abb.2 dargestellt
angeordnet wird. Bei dieser Abbildung sind die von dem Relais 8 bzw. 9 angetriebenen
Klinkenräder 7 bzw. io nicht direkt mit den Sonnenrädern ,des Differentialgetriebes
verbunden, sondern es ist an dieser Stelle die Übersetzung 16 eingefügt. Da sich
eine solche Übersetzung ins Langsame bekanntlich von der Seite :der niedrigeren
Drehzahl viel schwerer antreiben läßt als von der Seite höherer Drehzahl; somit
wie ein selbstsperrendes Getriebe wirkt, ist die Zurückdrehung eines Sonnenrades
beim Weiterschalten ,des gegenüberliegenden so gut wie ausgeschlossen. Im übrigen
arbeitet -die Anordnung nach Abb. 2 genau so wie die nach Abb. i.
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Die eben beschriebene Umänderung ,des Antriebsmechanismus macht noch
weitere Vorrichtungen notwendig, da durch die in Abb. 2 gezeichnete Anordnung zwar
bei jedem Getriebe 5 bzw. 6 die Zurückdrehung des einen Sonnenrades durch das gegenüberliegende
verhindert wird. Andererseits wird aber auch der Bewegung beim Antrieb durch --die
Relais 8 bzw. 9 ein größerer Widerstand entgebgengesetzt. Wenn nämlich beispielsweise
der eine positive Summe bildende Antrieb io,. 16 eines Sonnenrades arbeitet, so
müßte der selbstsperrende negative Antrieb 7, 16 desselben Sonnenrades zurückgedreht
werden, was das zugehörige Antriebsrelais 8 zu sehr belasten würde. Der gesamte
Antrieb muß daher unter Beibehaltung der Gesichtspunkte, die zur Anordnung nach
Abb.2 geführt haben, in entsprechender Weise geändert werden. Eine solche Ausführung
zeigt die Abb. 3.
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Die Bezugszeichen der Abb. 3 entsprechen denjenigen der Abb. i und
2. Der selbstsperrende Antrieb 1.6 .ist jedoch als Schnecke und Schneckenrad bezeichnet.
Die Anordnung ist so getröffen, daß die Antriebsrelais 8 und 9 nicht mehr über einen
von der Energierichtung abhängigen Kontakt 4 erregt werden,
sondern
sie werden gleichzeitig durch die Kontaktvorrichtung 2 an Spannung gelegt. Demnach
sprechen beide Relais gleichzeitig bei jeder Umdrehung des Zählers i an und schalten
das entsprechende Klinkenrad 7 bzw. io um einen Schritt weiter. Um zu verhindern,.daß
diese gleich große und gegenläufige Bewegung -. in dem S:ummiergetriebe aufgehoben
wird, ist wieder ein von der Energierichtung abhängiger Kontakt q. vorgesehen, der
durch eine Schnecke 3 auf der Zählerachse nach oben oder unten umgelegt wird und
je nachdem eines der beiden Relais 34 32 so lange einschaltet, als der Zähler i
:die vorhandene Drehrichtung beibehält. Das Relais, das daraufhin angesprochen hat,
beispielsweise 32, entkuppelt nun, wie schematisch angedeutet, den zugehörigen Antrieb
16, so daß nur .die Fortschaltung ,des der augenblicklich vorhandenen Drehrichtung
entsprechenden Klinkenrades auf das Getriebe übertragen wird. Da das andere Getriebe
überhaupt entkuppelt ist, werden die obenerwähnten Antriebsschwierigkeiten vermieden.
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Die in Abb. i oder a dargestellte Summiereinrichtung kann auch verwendet
werden, wenn an Stelle der Zähler Zeigermeßgeräte vorhanden sind. Zweckmäßig würde
man in diesem Fall Relaisinstrumente mit Nullpunkt in der Mitte der Skala zum Antrieb
der Sonnenräder verwenden können, -da Relaisinstrumente ohne weiteres die erforderlichen
Verstellkräfte aufbringen können. Die Summenanzeigevorrichtung oder das Schreibwerk
kann unmittelbar an die Achse des letzten Planetenrades angeschlossen werden und
erhält in diesem Fall eine Skala, deren Nullpunkt in der Mitte angeordnet ist. Sie
kann auch über ein Umkehrgetriebe .der erwähnten Art betätigt werden, was wiederum
den Vorteil größerer Genauigkeit hat.
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In den obigen Ausführungsbeispielen sind die MaßstabSfragen nicht
berührt. Natürlich können Impulse, die ungleiche Kilowattstundenbeträge bedeuten,
nicht ohne weiteres addiert werden. Das gleiche gilt für Zeigerinstrumente, und
es ist außerdem .darauf Rücksicht zu nehmen, daß in jedem Differentialgetriebe eine
übersetzung i :0,5 stattfindet. Allgemein werden also die Sonnenräder über Stirnradübersetzungen
angetrieben, wobei das erforderliche Übersetzungsverhältnis in die selbstsperrenden
Getriebe 16 eingebaut werden kann.