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Anordnung zum Regeln der mittleren Belastung in elektrischen Anlagen.
Die Erfindung bezieht sich auf solche Anordnungen zum Regeln der mittleren Belastung in einer elektrischen Anlage, wo ein Teil der Anlage beim Überverbrauch im Verhältnis zu einer gewissen festgesetzten, vom Verbraucher bezogenen Höchstleistung unter der Kontrolle eines Strom-oder Leistungszählers od. dgl. ausgeschaltet und periodisch wieder eingeschaltet wird in solcher Weise, dass die Belastung um einen Mittelwert schwankt, der der festgesetzten Höchstleistung gleich ist, indem sie abwechselnd diesen Mittelwert überschreitet und unter denselben herabgeht. Eine Vorrichtung dieser Art ist im schwedischen Patent Nr. 59194 beschrieben. Wenn es sieh z.
B. um eine Wohnungsanlage handelt, wo die Belastung teils aus Beleuehtungseinheiten und teils aus einer Verbrauehseinheit solcher Art besteht, die ohne Nachteil zeitweilig ausgeschaltet sein kann, z. B. einem wärmespeiehernden Wasserwärmer, so kann man, wenn die Summe des Lichtverbrauches und des Leistungsverbrauches des Wasserwärmers die vom Verbraucher bezogene Höchstbelastung überschreitet, mit der bekannten Vorrichtung die mittlere Belastung konstant bei dem abonnierten Höchstwert halten, vorausgesetzt, dass der Lichtverbrauch
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K Watt beträgt und der Leistungsverbrauch des Wasserwärmers gleich V Watt ist, so kann man also mittels des Regulierungsapparates den Mittelwert der Gesamtbelastung konstant gleich K Watt halten,
so lange der Liehtverbraueh B Watt sieh innerhalb der Grenzen
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hält.
Um bei einer Anordnung dieser Art unter Beibehaltung eines genügend grossen Regulieruu b- bereiehes die Grösse der periodischen Schwankungen während der Regulierung herabzusetzen und eine mehr ausgedehnte Verwendung des bekannten Prinzips zu ermöglichen, kann derjenige Teil der Anlage, der im Bedarfsfalle selbsttätig ausgeschaltet werden soll, in eine Anzahl je für sich ein-und ausschalt-
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welche unter der Kontrolle des Zählers um mehr als zwei Sehaltlagen umstellbar und derart angeordnet ist, dass bei steigendem Überverbrauch eine stufenweise Herabsetzung der Belastung durch entsprechende allmähliche Ausschaltung der genannten Abschnitte erfolgt. wobei der zuletzt umgeschaltet Abschnitt periodisch aus-und eingeschaltet wird.
Wenn der selbsttätig aus-und einschaltbare Teil der Anlage aus einem einzigen Apparat. z. B. einem Wasserwärmer, besteht, so kann man, anstatt diesen in einem einzigen Schaltsehritt aus-bzw. einzuschalten, den Heizwiderstand desselben in zwei Abschnitte unterteilen, die hintereinander aus-bzw. eingeschaltet werden. Wenn die Anlage mehrere periodisch ein-und ausschaltbare Apparate, u. zw. z. B. einen wärmespeichernden Kochofen und einen Wasserwärmer umfasst,
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dass einer der Abschnitte, z. B. der Wasserwärmer. bei steigendem Lichtverbraueh zuerst ausgeschaltet wird und dass erst bei weiter steigendem Lichtverbrauch noch ein Abschnitt, z. B. der Koehofen, ausgeschaltet wird usw.
Nach der Erfindung wird ein die genannten Abschnitte ein-und ausschaltender Umschalter mit einer entsprechenden Anzahl von Schaltstellung, z. B. über ein Differential-oder Planetenradgetriebe teils vom Strom-oder Leistungszähler aus und teils anderseits in entgegengesetztem Sinne von einer dem mittleren (Höchst) Verbrauch entsprechenden konstanten Kraftquelle aus angetrieben, derart, dass die Umstellbewegung des Umschalters beim Einstellen in die verschiedenen Umstellagen mit einer
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Geschwindigkeit erfolgt, die dem Unterschied zwischen der momentanen Belastung und der dem mittleren (Höchst) Verbrauch entsprechenden Belastung proportional ist.
Die Erfindung soll an Hand der beigefügten Zeichnung, die eine Ausführungsform derselben darstellt, näher beschrieben werden.
An das Netz 1 ist eine Anzahl von Beleuchtungseinheiten 2 angeschlossen. Ferner ist ein Wasser- wärmer : 3 und ein wäl1nespeichernder Kochofen 4 über je eine der beiden äusseren Elektroden 5. 6 und eine gemeinsame Zwischenelektrode 7 eines Queeksilberschalters 8 eingeschaltet, welcher um einen Zapfen 9 schwingbar ist und normal die dargestellte waagreehte Lage einnimmt. in welcher sämtliche drei Elektroden 5, 6, 7 durch das Quecksilber bedeckt sind.
An die Hauptleitung ist ein Strom-oder Leistungszähler angeschlossen, dessen Anker 10 durch ein Übersetzungsgetriebe mit einem Zahnrad 11 eines Planetengetriebes verbunden ist. Das Planetrad 12 steht im Eingriff teils mit dem Rade 11, welches offenbar mit einer Geschwindigkeit gedreht wird, die der momentanen Stromstärker oder Leistung proportional ist, teils mit einem gegenüberstehenden Rade 13, das durch Vermittlung eines Zahnrades 14 von einem Uhrwerk od. dgl. angetrieben wird, u. zw. mit einer Geschwindigkeit, die der abonnierten Höchstleistung entspricht. Das Planetenrad ist
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Ende ein Sperrad 16 trägt.
In dieses, welches der Übersichtlichkeit wegen in der Zeichnungsebene dargestellt ist, greift ein Sperrzahn 17 ein, der an einer federbetätigten Klinke 18 angeordnet ist. welche letztere mit dem Quecksilbersehalter 8 gelenkig verbunden ist. Die Spel ; rklinke 18 wirkt mit einem oben angeordneten Finger 19 und mit einem unten angeordneten Finger 20 zusammen, welch letzterer die Abwärtsbewegung des Queeksilbersehalters begrenzt.
Wenn die Summe der Belastungen der in dem dargestellten Augenblick gleichzeitig eingeschalteten Verbrauchs einheiten 2, 3, 4 die abonnierte Höchstleistung K übersehreitet, so ist offenbar die Drehgeschwindigkeit des Zahnrades 11 grösser als die konstante Geschwindigkeit des Rades. M, und der Arm, der das Planetenrad l ? trägt, wird sieh dann drehen und dreht auch die Welle 15 und das Sperrad 16 mit, welch letzteres dabei die Klinke 18 mitnimmt und den Quecksilberschalter mit einer Geschwindigkeit hebt, die dem Unterschied zwischen der momentanen Belastung und der abonnierten Höchstbelastung proportional ist.
Nachdem die Welle 15 sieh um einen gewissen Winkel gedreht hat. verlässt das Quecksilber die Elektrode 6, und der Wasserwärmer J wird ausgeschaltet. Sollte nun die momentane Belastung dadurch unter die abonnierte Höchstgrenze heruntergehen, so sinkt dadurch die Drehgeschwindigkeit des Rades 11 unter die konstante Geschwindigkeit des Rades 13 herab, und der Arm des Planetenrades 12 fängt nun an, sich selbst und das Sperrad 16 in einem der vorhergehenden Drehung entgegengesetzten
Sinne zu drehen, wobei der Schalter wieder sinkt, u. zw. mit einer Geschwindigkeit, die dem Unterschied zwischen der abonnierten Höchstleistung und der reduzierten momentanen Belastung proportional ist.
Der Wasserwärmer-3 wird also wieder eingeschaltet, und derselbe Vorgang wiederholt sieh periodisch.
Sollte dagegen die Ausschaltung des Wasserwärmers 3 nicht genügen, um die Momentanbelastung unter den abonnierten Höchstwert herabzusetzen, so wird offenbar der Schalter nach der Ausschaltung des Wasserwärmers weitergehoben, aber jetzt mit niedriger Geschwindigkeit. Infolgedessen wird nun schliesslich auch der Hochofen 4 ausgeschaltet. Wenn hiedureh die Momentanbelastung unter den abonnierten Höchstwert herabsinkt, so stellt sich ein periodischer Vorgang ein, während welchen der Kochofen 4 abwechselnd aus-und eingeschaltet wird, während der Wasserwärmer J die ganze Zeit ausgeschaltet bleibt.
Sollte der Lichtverbraueh an und für sich grösser sein als die abonnierte Höchstleistung, so dreht sich das Rad 16 ununterbrochen weiter entgegen dem Sinne des Uhrzeigers, wobei der Sperrzahn 17 durch Einwirkung des Fingers 19 sieh sukzessiv von jedem der vorbeigehenden Zähne des Sperrades losmacht und jedesmal in Eingriff mit dem nächsten Zahn herabfällt.
Während der periodischen Aus-und Einschaltung des Wasserwärmers 3 bzw. des Kochofens 4 wird die mittlere Belastung in au sich bekannter Weise konstant und gleich der abonnierten Höchstleistung gehalten.
Offenbar kann der Regulierungsbereiell in eine beliebige Anzahl von Teilbereichen unterteilt werden, u. zw. durch Unterteilung des-periodisch ausschaltbaren Teiles der Anlage in eine entsprechende Anzahl von Abschnitten, wobei die Umsehaltevorrichtung mit einer entsprechenden Anzahl von stufenweise aufeinanderfolgenden Sehaltlagen ausgebildet wird.
Die Umschlatevorrichtung kann unter Umständen in solcher Weise ausgeführt werden, dass zwei oder mehrere in je einem Stromkreis eingeschalteten Quecksilberschalter mit einer gemeinsamen Drehachse verbunden und untereinander derart versetzt werden, dass die Ausschaltung durch stufenweise Unterbrechung der Stromkreise in gewünschter Reihenfolge erfolgt. Diese letztgenannte Ausführung ist kostspieliger als die dargestellte Anordnung mit einem gemeinsamen Queeksilberschalter. besitzt aber den Vorteil, dass die verschiedenen Abschnitte oder Apparate getrennte Stromkreise erhalten.
Anstatt die selbsttätig aus-und einschaltbaren Abschnitte, wie bei der beschriebenen Ausführungs- form, untereinander parallel zu schalten, kann man offenbar diese Abschnitte, z. B. Teilwieklungen oder Teilwiderstände eines Wasserwärmers, untereinander in Reihe schalten, in welchem Falle die stufenweise
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Ausschaltung der Abschnitte (die dann zweckmässig durch Kurzschluss erfolgt) offenbar eine Vergrösserung der Belastung zur Folge hat und umgekehrt. Unter Umständen kann eine Kombination der Reihenund Parallelschaltung verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Von einem Strom- oder Leistungszähler gesteuerte Schaltungsanordnung zum Einstellen eines mittleren (Höchst) Verbrauchs in elektrischen Anlagen durch periodisches Aus-und Einschalten einzelner Abschnitte eines Teiles der Anlage, dadurch gekennzeichnet, dass ein die genannten Abschnitte ein-und ausschaltende Umschalter (8) mit einer entsprechenden Anzahl von Schaltstellungen durch eine Vorrichtung, z. B. das dritte Glied eines Differential-oder Planetenradgetriebes, angetrieben wird. in welcher die Drehzahl des Strom-oder Leitungszählers mit der einer dem mittleren (Höchst) Verbrauch entsprechenden konstanten Kraftquelle (z.
B. eines Uhrwerkes) verglichen wird, so dass die Umstellbewegung des Umschalters mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die dem Unterschied zwischen der momentanen Belastung und der dem mittleren (Höchst) Verbrauch entsprechenden Belastung proportional ist.
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Arrangement for regulating the average load in electrical systems.
The invention relates to such arrangements for regulating the average load in an electrical system, where part of the system in the event of overconsumption in relation to a certain fixed maximum power drawn by the consumer under the control of an electricity or power meter or the like is switched off and periodically is switched on again in such a way that the load fluctuates around an average value which is equal to the fixed maximum power by alternately exceeding this average value and falling below it. A device of this type is described in Swedish Patent No. 59194. If it see z.
B. is a residential complex where the load consists partly of lighting units and partly of a consumer unit of this type that can be temporarily turned off without disadvantage, z. B. a heat-storing water heater, you can, if the sum of the light consumption and the power consumption of the water heater exceeds the maximum load related to the consumer, keep the average load constant at the subscribed maximum value with the known device, provided that the light consumption
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K watts and the power consumption of the water heater is equal to V watts, so you can keep the mean value of the total load constant at K watts by means of the regulation apparatus,
as long as the consumption of energy is within the limits
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holds.
In order to reduce the size of the periodic fluctuations during the regulation with an arrangement of this kind while maintaining a sufficiently large regulating range and to enable a more extensive use of the known principle, that part of the system that is to be switched off automatically if necessary can be turn a number on and off individually
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which, under the control of the meter, can be changed over by more than two holding positions and is arranged in such a way that, with increasing over-consumption, the load is gradually reduced by gradually switching off the sections mentioned. the section switched last being switched on and off periodically.
When the part of the system that can be switched on and off automatically from a single device. z. B. a water heater, there is, instead of this in a single switching step or. to switch on, divide the heating resistor of the same into two sections, one behind the other. be switched on. If the system has several devices that can be switched on and off periodically, u. between z. B. comprises a heat-storing cooking oven and a water heater,
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that one of the sections, e.g. B. the water heater. is switched off first with increasing light consumption and that only a section, z. B. the stove, is turned off, etc.
According to the invention, a toggle switch that switches the sections on and off with a corresponding number of switch positions, e.g. B. via a differential or planetary gear partly from the electricity or power meter and partly driven in the opposite sense from a constant power source corresponding to the average (maximum) consumption, so that the switching movement of the switch when setting in the different Umstellagen with a
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The speed is proportional to the difference between the momentary load and the load corresponding to the average (maximum) consumption.
The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawing, which shows an embodiment of the same.
A number of lighting units 2 are connected to the network 1. Furthermore, a water heater: 3 and a Wäl1nesstpeicherder cooking oven 4 are switched on via one of the two outer electrodes 5, 6 and a common intermediate electrode 7 of a queek silver switch 8, which can swing around a pin 9 and normally assumes the horizontal position shown. in which all three electrodes 5, 6, 7 are covered by the mercury.
An electricity or power meter is connected to the main line, the armature 10 of which is connected to a gear 11 of a planetary gear via a transmission gear. The planetary wheel 12 is in engagement partly with the wheel 11, which is apparently rotated at a speed that is proportional to the current strength or power, partly with an opposing wheel 13 that is driven by a gear 14 from a clockwork or the like we you. or at a speed that corresponds to the maximum performance subscribed to. The planet gear is
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End of a ratchet wheel 16 carries.
A locking tooth 17, which is arranged on a spring-operated pawl 18, engages in this, which is shown in the plane of the drawing for the sake of clarity. which the latter is hinged to the mercury holder 8. The spel; Ratchet 18 cooperates with a finger 19 arranged at the top and with a finger 20 arranged at the bottom, the latter limiting the downward movement of the Queeksilbersehalters.
If the sum of the loads on the consumption units 2, 3, 4, which are switched on at the same time, exceeds the subscribed maximum power K, then the speed of rotation of the gear 11 is obviously greater than the constant speed of the wheel. M, and the arm that l? carries, it will then rotate and also rotate the shaft 15 and the ratchet wheel 16, the latter taking the pawl 18 with it and lifting the mercury switch at a speed that is proportional to the difference between the current load and the maximum load subscribed to.
After the shaft 15 has rotated through a certain angle. the mercury leaves the electrode 6 and the water heater J is switched off. Should the current load fall below the subscribed maximum limit as a result, the rotational speed of the wheel 11 falls below the constant speed of the wheel 13, and the arm of the planet wheel 12 now begins to rotate itself and the ratchet wheel 16 in one of the previous rotations opposite
To turn senses, the switch sinks again, u. between at a speed that is proportional to the difference between the maximum performance subscribed to and the reduced current load.
The water heater-3 is therefore switched on again and the same process is repeated periodically.
If, on the other hand, switching off the water heater 3 is not enough to reduce the momentary load below the subscribed maximum value, the switch is obviously raised further after the water heater has been switched off, but now at low speed. As a result, the blast furnace 4 is finally switched off. If the instantaneous load falls below the subscribed maximum value, a periodic process occurs during which the cooking oven 4 is alternately switched on and off, while the water heater J remains switched off all the time.
Should the consumption of light in and of itself be greater than the maximum performance subscribed to, the wheel 16 continues to turn counterclockwise without interruption, the ratchet tooth 17 successively loosing each of the passing teeth of the ratchet wheel by the action of the finger 19 and in each time Engaging with the next tooth falling down.
During the periodic switching on and off of the water heater 3 or the cooking oven 4, the average load is kept constant in a manner known per se and equal to the subscribed maximum output.
Obviously, the area of regulation can be divided into any number of sub-areas, u. by dividing the part of the system that can be periodically switched off into a corresponding number of sections, the switchover device being designed with a corresponding number of stepwise successive holding positions.
The Umschlatevorrichtung can be designed in such a way that two or more mercury switches each switched on in a circuit are connected to a common axis of rotation and offset from one another in such a way that they are switched off by gradually interrupting the circuits in the desired sequence. This latter embodiment is more expensive than the illustrated arrangement with a common Queek silver switch. but has the advantage that the various sections or apparatus are given separate circuits.
Instead of connecting the sections that can be automatically switched on and off, as in the embodiment described, in parallel with one another, these sections, e.g. B. Teilwieklungen or partial resistances of a water heater, connect with each other in series, in which case the gradually
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Eliminating the sections (which is then expediently carried out by a short circuit) apparently increases the load and vice versa. A combination of series and parallel connection can be used under certain circumstances.
PATENT CLAIMS:
1. Circuit arrangement controlled by an electricity or power meter for setting an average (maximum) consumption in electrical systems by periodically switching individual sections of a part of the system on and off, characterized in that a switch (8) which switches the said sections on and off with a corresponding number of switching positions by a device such. B. the third link of a differential or planetary gear is driven. in which the speed of the electricity or line meter with a constant power source corresponding to the average (maximum) consumption (e.g.
B. a clockwork) is compared so that the switching movement of the switch takes place at a speed that is proportional to the difference between the current load and the average (maximum) consumption corresponding load.