Danas je nabavljen uklopni sat na kovanice tip W1k 30.1, proizvod švicarske tvrtke Landis & Gyr, vjerojatno iz razdoblja između 1930-tih i 1960-tih godina. Na našem primjerku nigdje nije otisnut datum proizvodnje, no pronašli smo Landis & Gyr uređaje ovog tipa i dizajna sa oznakom proizvodnje iz 1934. godine.
Tvrtka Landis & Gyr osnovana je 1896. godine u Zugu, Švicarska. U početku je proizvodila brojila električne energije, telefonske induktore i fonografe. Od 1930-tih godina proizvodnja se proširila na uređaje za daljinsku komunikaciju sa brojilima, a od 1950-tih godina tvrtka Landis & Gyr proizvodi i toplinska brojila za klimatizaciju i ventilaciju. Od sredine 1990-tih godina Landis & Gyr je ušao u poslove sa javnom telefonijom na kovanice i kartice. Krajem 1990-tih godina tvrtku Landis & Gyr preuzeo je Siemens AG te je nastala tvrtka Siemens Metering AG. Tijekom 2002. godine Siemens AG je prodao ovu tvrtku američkoj privatnoj tvrtki Kohlberg Kravis Roberts & Co (KKR), te je ponovno postala poznata kao Landis+Gyr. Dvije godine kasnije tvrtku Landis+Gyr preuzima australska investicijska tvrtka Bayard Capital. Godine 2008. Bayard Capital postao je Landis+Gyr Holdings i preselio se iz Sydneya u Zug. Tijekom 2011. godine Landis+Gyr Holdings kupile su japanske tvrtke Toshiba Corporation (60%) i Innovation Network Corporation of Japan (INCJ, 40%). Tvrtka Landis+Gyr je danas jedna od vodećih multinacionalnih tvrtki za proizvodnju različitih vrsta modernih (pametnih) strujnih, plinskih i toplinskih brojila za kućanstva, objekte i industriju te uređaja i mreža za daljinski prijenos podataka i komunikaciju sa brojilima.
Za uklopni sat na kovanice Landis & Gyr W1k 30.1 nemamo nikakvih podataka osim onoga što je otisnuto na natpisnoj pločici. Iako na prvi pogled izgleda kao električno brojilo, ovaj uređaj nije brojilo potrošene električne energije već samo brojilo proteklog vremena (tajmer). Time mu je primarna namjena uključenje nekog određenog trošila konstantne potrošnje struje na određeno vrijeme (minute, sati, dani). Obično su električni uređaji i aparati u raznim zajedničkim ili samouslužnim servisima (praonice, kuhinje) ili uređaji čija se upotreba se posebno plaća u iznajmljenim smještajnim jedinicama (klimatizacija, televizor i slično).
Umjesto kilovat-sat brojila ovakvi uklopni satovi sadrže mali sinkroni električni motor spregnut sa mehaničkim uklopnim brojčanikom. Nakon ubacivanja kovanice, oslobađa se mehanizam kojim se može “naviti” uklopni brojčanik na određenu jedinicu vremena. Mrežna sklopka se pri tome zatvara i elektromotor počne konstantnom brzinom vrtjeti uklopni brojčanik prema dolje. Kad se potroši zakupljeno vrijeme, mrežna sklopka i elektromotor brojčanika se isključuju.
Naš uklopni sat je predviđen za rad na jednofaznoj gradskoj mreži 220 V i sa trošilima koja vuku do 30 A struje (6,6 kW). Prihvaća kovanice od 1 franka. Nominalne uklopne vremenske jedinice su dani te se može podesiti da prima 1,5 do 9 kovanica za uključenje na jedan dan. Mjerni disk se okreće brzinom od 55,5 okretaja u minuti. S obzirom da su vremenske jedinice velike (najmanje jedan dan) ovaj uređaj se moguće koristio za uključenje ventilacije, grijanja, klimatizacije ili slične dodatne pogodnosti u iznajmljenim prostorima.
Već prema shemi spajanja vidimo da električne dijelove ovog uklopnog sata čini samo indukcijski pogonski elektromotor i mrežna sklopka.
Kako smo i očekivali vidimo da je riječ o pretežito mehaničkom uređaju sa složenim sistemom zupčanika kojima se namješta i pokreće brojčanik tajmera sa mrežnom sklopkom. Sve pokreće jedan mali indukcijski elektromotor sa rotorom izvedenim u obliku aluminijskog diska kakvog nalazimo i u svim indukcijskim strujnim brojilima.
U prethodne dvije objave (Kilovatsatno brojilo izmjenične struje Siemens Schuckert Werke W9 i Jednofazno brojilo Iskra F-122 / E3) vidjeli smo da kod strujnih indukcijskih brojila zakretni moment postiže faznom razlikom između magnetskih polja koje stvaraju nasuprotno postavljeni naponski i strujni elektromagneti. Fazna razlika nastaje zato jer strujna zavojnica ima mali induktivitet (stvara mali fazni pomak), a naponska zavojnica ima veliki induktivitet i stvara veliki fazni pomak. Ovdje pak imamo samo jednu zavojnicu (naponsku) te potkovastu jezgru čiji krajevi dolaze sa svake strane aluminijskog diska. Uobičajeno, između tih krajeva jezgre ne bi bilo faznog pomaka, smjerovi struja i napona bi bili isti i u disku se ne bi mogao stvoriti zakretni moment.
Međutim, krajevi jezgre su ovdje obrađeni na posebni način. Obje su razdijeljene na tri dijela i svaki dio ima pomoćni namotaj u obliku tri kratko spojenih prstena. Inducirane struje u tim prstenima stvaraju magnetske tokove koji na tri radijeljene izlazne jezgre fazno i prostorno zaostaju jedan za drugim. Time nastaje svojevrsno pokretno (donekle rotacijsko) magnetsko polje na polovima statora koje inducira vrtložne struje i jednako takvo polje u aluminijskom disku, čime se u konačnici stvara zakretni magnetski moment između statora i rotora.
Ovakvi jednostavni jednofazni elektromotori nazivaju se motori sa kratkospojenom pomoćnom fazom ili motori sa rascijepljenim polovima, a prema engleskom nazivu (shaded-pole motor) ponegdje se nazivaju i motori sa zaslonjenim polovima. U našem slučaju se radi o namjenskoj i vrlo specifičnoj izvedbi takvog motora, koji su karakteristično vrlo niske učinkovitosti, no opet dovoljnog zakretnog momenta za pokretanje finog redukcijskog pogona i brojčanika. Elektromotori ovog tipa za različite pogonske namjene (jači motori) pak se konstruiraju nešto drugačije, sa različitim izvedbama jezgri i procjepa statora i drugačijim izvedbama rotora (kavez) kako bi se dobila što veća učinkovitost.
Slike prikazuju način regulacije brzine vrtnje rotora zakretanjem jednog rascijepljenog pola naspram drugom. Lijevo su polovi poravnati i tu je brzina rotora najveća. Desno su polovi postavljeni gotovo pod kutom od 90° i tu je rotaciono polje najslabije i brzina rotora najmanja. Također se jasno vidi trostruki rascjep polova sa kratko spojenim prstenima.
Regulacija brzine rotirajućeg diska u našem slučaju se postiže promjenom geometrije jednog pola statora. Zakretanjem jednog pola statora mijenja se fazna razlika prema drugom polu statora, a time i brzina rotacije diska.
Sistem zupčanika za redukciju broja okretaja i prijenos istih na brojčanik, kao i mehanički sistem kojim se postavlja brojčanik te uklapa i isklapa sklopka izgleda prilično kompleksno, osim ako niste neki majstor za mehaničke satove.
Mrežna sklopka za struju do 30 A.
Naš primjerak uklopnog sata na kovanice Landis & Gyr W1k 30.1 još uvijek funkcionira i izvrsno je očuvan u unutrašnjosti. Jedan okretaj diska pokreće mali brojčanik za jednu podjelu (1 Div. = 1 Ankerumdr.) tako da se isti vrati na početnu poziciju svakih 100 okretaja. Veliki brojčanik pak se vrti izrazito sporo i odustali smo od testiranja točnog načina na koji se isti postavlja i odbrojavanja vremena nakon kojeg se isključuje. Malo je čudno što su brojčanici dekadski i nisu prilagođeni za prikazivanje realnih sekundi, minuta i sati (baza 60). Veliki brojčanik (Münzen) zapravo ovdje čini se ne prikazuje vrijeme nego preostali kredit u ubačenim kovanicama.
Kako god bilo, svakako je fascinantno vidjeti jedan ovakav kompleksni sistem fine mehanike samo za funkciju jednog mrežnog tajmera. Danas takvi uređaji sadrže svega jedan čip i relej što doista ni po čemu nije ni blizu toliko fascinantno za razgledavanje 🙂