BE1022218B1 - Module voor het bepalen van het energieverbruik van verbruikers die op een automaat zijn aangesloten, gebruik van dergelijke module automaat en verdeelkast - Google Patents

Abstract

Module voor het bepalen van het energieverbruik van op een automaat (2) aangesloten verbruikers, welke module (4) voorzien is van een meter (12) tussen de uitgangen (5) van de automaat (2) en de verbruikers die is aangesloten op een voeding (15), welke meter (12) in functie van het verbruik een signaal genereert, waarbij de afmetingen van de module (4) zodanig zijn dat de module (4) op de voornoemde uitgang (5) past en dat de module (4) voorzien is van verbindingen (9) tussen de uitgangen (5) van de automaat (2) en uitgangen (7) voor aansluiting van verbruikers op de automaat (2) waarbij de voeding (15) is geïntegreerd in de module (4) en stroom kan afnemen van de verbindingen (9).

Description

Module voor het bepalen van het energieverbruik van verbruikers die op een automaat zijn aangesloten, gebruik van dergelijke module, automaat en verdeelkast.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een module voor het bepalen van het energieverbruik van verbruikers die op een automaat van een elektrische installatie zijn aangesloten.

Het is bekend dat in een gebouw zoals bijvoorbeeld een woonhuis, een ziekenhuis, een bedrijf of dergelijk, een elektrische installatie aanwezig is die bestaat uit verschillende elektrische verbruikers die vaak in zogenaamde groepen zijn ondergebracht.

Deze groepen kunnen bijvoorbeeld alle elektrische verbruikers betreffen van een bepaalde ruimte of kamer van het gebouw, of kunnen alle lichtpunten of stopcontacten van een deel van het gebouw betreffen.

Een verdeelkast, ook verdeelinrichting of groepenkast genoemd, zorgt voor de verdeling van de elektriciteit afkomstig van het elektriciteitsnet over de verschillende groepen.

In de verdeelkast is voor elke groep een installatieautomaat of kortweg automaat voorzien die zal zorgen voor het onderbreken van het elektrische circuit van de groep verbruikers aangesloten op de automaat wanneer er bijvoorbeeld kortsluiting of overbelasting optreedt in de betreffende groep.

Het is eveneens bekend dat men het energieverbruik wenst op te volgen, niet alleen van de volledige elektrische installatie, maar ook per automaat, dit wil zeggen per groep van verbruikers aangesloten op een automaat.

Er bestaan reeds modules om het energieverbruik van verbruikers die op een automaat van een elektrische installatie zijn aangesloten te bepalen, welke modules het energieverbruik van een groep kunnen bepalen door het verbruik via de automaat te bepalen en per verbruikseenheid een puls genereren. De gegenereerde pulsen kunnen uitgelezen worden door een pulslezer en op basis daarvan kan het energieverbruik gemeten worden.

De bekende installaties vertonen het nadeel dat dergelijke modules veel plaats innemen, waardoor deze vaak niet geïntegreerd kunnen worden in de bestaande verdeelkast wegens plaatsgebrek.

Er moet dan ofwel een extra verdeelkast worden voorzien, of de bestaande verdeelkast moet vervangen worden door een groter model. Hier is echter f'niet altijd plaats voor.

Bovendien moeten er extra (elektrische) verbindingen gemaakt worden tussen de verschillende modules en automaten.

Dit maakt de installatie van de modules duurder en moeilijker zodat dit het werk wordt voor een gespecialiseerde vakman die over de nodige werktuigen en kennis beschikt.

Dit zorgt er ook voor dat de verdeelkast een onoverzichtelijk en ingewikkeld geheel van draden, modules, automaten en andere soorten schakelaars vormt.

Dit heeft tot gevolg dat het voor de gebruiker, zoals bijvoorbeeld de bewoner, niet meer mogelijk is om zelf kleine herstellingen, onderhoud of wijzigingen aan de verdeelkast uit te voeren, simpelweg omdat men geen overzicht heeft over de warboel in de verdeelkast.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden.

Hiertoe betreft de uitvinding een module voor het bepalen van het energieverbruik van verbruikers die op een automaat van een elektrische installatie zijn aangesloten, welke module voorzien is van een meter die tussen de uitgangen van de automaat en de verbruikers wordt voorzien en die is aangesloten op een voeding, welke meter in functie van het verbruik een signaal genereert dat via een signaaluitgang kan uitgelezen worden, waarbij de afmetingen van de module zodanig zijn dat de module op de uitgang van de automaat past of erin geïntegreerd kan worden en dat de module voorzien is van verbindingen tussen de uitgangen van de automaat en uitgangen voor aansluiting van de voornoemde verbruikers op de automaat waarbij de voeding is geïntegreerd in de module, waarbij de voeding stroom kan afnemen van de voornoemde verbindingen.

De meter kan bijvoorbeeld een microprocessor of dergelijke zi jn.

Dergelijke module zal toelaten om het energieverbruik van de verbruikers te bepalen door het gegenereerde signaal uit te lezen.

Een voordeel is dat door het feit dat de voeding wordt afgenomen van de voornoemde verbindingen, de voeding geïntegreerd kan worden in de module en deze veel compacter kan uitgevoerd worden.

Op deze manier kan de module rechtstreeks aangesloten worden op de automaat.

Dit heeft als voordeel dat alle nodige of gewenste modules in de bestaande verdeelkast kunnen aangebracht worden.

Bovendien zijn er minder elektrische verbindingsdraden nodig en blijft de verdeelkast overzichtelijk.

Ook zal de installatie van een module zeer eenvoudig zijn.

Bij voorkeur kan de meter van de module de energie, die gegenereerd wordt door de verbruikers die op een automaat zijn aangesloten, bepalen, waarbij het signaal dat de meter genereert positieve pulsen zijn met een positieve spanning wanneer er energie verbruikt wordt en negatieve pulsen met een negatieve spanning wanneer er energie opgewekt wordt of omgekeerd.

Dit heeft als voordeel dat niet alleen het verbruik maar ook de gegenereerde energie bepaald kan worden, bijvoorbeeld door zonnepanelen of dergelijke die op een automaat zijn aangesloten.

Volgens een voorkeurdragend kenmerk van de uitvinding genereert de meter, wanneer er geen stroom geleverd wordt door het elektriciteitsnet aan de elektrische installatie of wanneer de automaat het circuit van de groep heeft onderbroken, storingspulsen met een spanning die lager is dan de spanning van de voornoemde pulsen.

Dit heeft als voordeel dat wanneer de verbruikers zonder stroom zitten, dit onmiddellijk of zo goed als onmiddellijk gedetecteerd wordt.

Dit is bijvoorbeeld van belang in ziekenhuizen, rusthuizen of dergelijke, waar het uitvallen van elektrische toestellen rampzalige gevolgen kan hebben. Dit kan gaan van een beademingsapparaat tot een koeling voor de bewaring van bijvoorbeeld donorbloed.

De uitvinding betreft ook een automaat die voorzien is van een module volgens de uitvinding, welke module geïntegreerd is in de automaat.

Dergelijke automaat zal gemakkelijk in een verdeelkast geïntegreerd kunnen worden zonder (te) veel plaats in te nemen.

De uitvinding betreft ook het gebruik van een module volgens de uitvinding om het actuele energieverbruik te bepalen door de tijd tussen twee pulsen te meten dan wel om het kilowattuur te bepalen door het aantal pulsen per uur te bepalen.

De uitvinding betreft ook een verdeelkast van een elektrische installatie met minstens één automaat, waarbij minstens één automaat voorzien is van een module volgens de uitvinding.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een module volgens de uitvinding, het gebruik ervan, een automaat en een verdeelkast, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch een verdeelkast van een elektrische installatie weergeeft; figuur 2 schematisch een automaat van de verdeelkast uit figuur 1 weergeeft; figuur 3 de automaat van figuur 2 weergeeft, doch met de module losgekoppeld; figuur 4 schematisch de inwendige structuur en opbouw van de module uit figuur 3 weergeeft; figuur 5 schematisch een variant weergeeft van figuur 4, voor een module aangepast voor een driefasen automaat.

In figuur 1 is schematisch een verdeelkast 1 van een elektrische installatie weergegeven. In de verdeelkast 1 zitten een aantal automaten 2 die zijn aangebracht op rails 3.

Elke automaat 2 is verbonden met een aantal elektrische verbruikers, die hier niet zijn weergegeven.

In dit voorbeeld is elke automaat 2 verbonden met een module 4 volgens de uitvinding voor het bepalen van het energieverbruik van de verbruikers die op de betreffende automaat 2 zijn aangesloten.

De afmetingen van de module 4 zijn in dit geval zodanig dat ze op de uitgang 5 van de automaat 2 past. De module 4 kan beschouwd worden als een soort van opzetstuk.

Het is duidelijk dat niet elke automaat 2 voorzien moet worden van dergelijke module 4, maar bijvoorbeeld enkel die automaten 2 waarvan men het verbruik wenst te bepalen, althans van verbruikers die erop zijn aangesloten.

In figuren 2 en 3 is in meer detail een automaat 2 met een module 4 weergegeven, waarbij in figuur 3 de automaat 2 van de module 4 is losgekoppeld. De automaat 2 is een standaard automaat 2 en is met andere woorden niet aangepast om de module 4 te kunnen aanbrengen.

Zoals te zien is in figuur 3, is de automaat 2 voorzien van een uitgang 5 waarop de verbruikers kunnen worden aangesloten.

De module 4 is voorzien van twee pinnen 6 die passend zijn voor de uitgang 5 van de automaat.

De module 4 is tevens voorzien van uitgangen 7 voor aansluiting van de voornoemde verbruikers, zodat de verbruikers via deze uitgangen 7 van de module 4 op de automaat 2 aangesloten kunnen worden.

De module 4 is ook voorzien van een signaaluitgang 8.

In figuur 4 is schematisch de inwendige structuur en opbouw van de module 4 uit figuur 3 weergegeven.

In deze figuur zijn de twee pinnen 6 schematisch weergegeven voor de aansluiting van de module 4 op de uitgang 5 van de automaat 2.

Verder is te zien dat de module 4 voorzien is van verbindingen 9 tussen de pinnen 6 en de uitgangen 7 voor aansluiting van de verbruikers.

Er is tevens een stroommeter 10 en een spanningsmeter 11 voorzien die de stroom I door, respectievelijk de spanning U over de voornoemde verbindingen 9 bepalen.

Het signaal van de stroommeter 10 en de spanningsmeter 11 is gekoppeld door een meter 12.

Deze meter 12 kan bijvoorbeeld een microprocessor zijn die erop voorzien is om op basis van de bepaalde stroom I en spanning U het energieverbruik van de verbruikers aangesloten op de automaat 2 te bepalen.

De microprocessor zal in functie van het verbruik een signaal genereren dat naar een opto-coupler 13 gestuurd wordt.

De opto-coupler 13 bezit een signaaluitgang 8 die gelezen kan worden met een signaallezer 14. In figuur 1 is weergegeven hoe de signaaluitgang 8 van elke module 4 gekoppeld is met een signaallezer 14.

De opto-coupler 13 zorgt voor de koppeling met of de signaaloverdracht naar de signaallezer 14, waarbij de opto-coupler 13 er zal voor zorgen dat er een interferentie of elektrische terugkoppeling kan ontstaan tussen de meter 12 of module 4 enerzijds en de signaallezer 14 anderzijds.

Bij voorkeur heeft de signaaluitgang 8 geen polariteit, zodat de aansluiting op een signaallezer 14 niet verkeerd kan gaan en op elke signaallezer 14 mogelijk is.

Volgens de uitvinding is de module 4 voorzien van een geïntegreerde voeding 15, waarbij de voeding 15 stroom kan afnemen van de voornoemde verbindingen 9. Met andere woorden: de voeding 15 voor de meter 12 komt via de automaat 2.

De voeding 15 is hiertoe bijvoorbeeld voorzien van een dissipatievrije omvormer voor het opzetten van de spanning naar een geschikte spanning voor de meter 12.

Door deze integratie kan de module 4 zeer compact uitgevoerd worden en zoals te zien is in figuur 2, zijn de afmetingen zodanig dat de vorm van de module 4 overeenkomt met die van de automaat 2, zodat het geheel van module 4 en automaat 2 een compact geheel vormt dat gemakkelijk in een bestaande verdeelkast 1 aangebracht kan worden.

De werking en het gebruik van de module 4 is zeer eenvoudig en als volgt.

Verbruikers die aangesloten zijn op de automaat 2, zullen elektrische stroom verbruiken, die via de verbindingen 9 langs de module 4 zal passeren.

De stroommeter 10 en de spanningsmeter 11 bepalen de stroom I, respectievelijk de spanning ü en sturen hun signaal naar de meter 12.

De meter 12 zal op basis van deze signalen het energieverbruik bepalen volgens de formule: P = U * I * cos(y), waarbij: P het bepaalde energieverbruik weergeeft; ü de door de spanningsmeter 11 bepaalde spanning, I de door de stroommeter 10 bepaalde stroom en cos(y) een maat is voor het faseverschil tussen de stroom I en de spanning U.

Bij voorkeur is de meter 12 en dus de module 4 aangepast voor spanningen tussen 110 Volt tot 230 Volt. Dit zijn standaard voltages voor elektrische installaties van gebouwen en dergelijke.

De meter 12 is in dit voorbeeld aangepast voor stromen tussen 0 en 20A, zodat de module 4 aangepast is voor een standaard elektrische installatie van een woonhuis.

Het is natuurlijk niet uitgesloten dat de meter 12 aangepast is voor stromen tussen 0 en 80A, zodat de module 4 ook geschikt is voor toepassingen in een industriële elektrische installatie.

Om de meter 12 van de nodige stroom te voorzien zal de voeding 15 stroom afnemen van de voornoemde verbindingen 9, waarbij de omvormer de spanning zal omzetten naar een gepaste waarde voor de meter 12.

Op basis van het bepaalde energieverbruik, zal de meter 12 een signaal genereren.

Bij voorkeur zijn dit pulsen, waarbij een puls gegenereerd wordt per verbruikseenheid. Met verbruikseenheid wordt hier een eenheid van verbruik bedoeld.

Deze verbruikseenheid is bij voorkeur gelegen tussen 0,01 Watt en 10 Watt en is bij voorkeur 0,2 Watt. Dit wil zeggen dat de meter een puls genereert per verbruikseenheid van 0,2 Watt.

Het is duidelijk dat de grootte van de verbruikseenheid afhangt van het verwachtte verbruik en van de gewenste nauwkeurigheid van de metingen.

Volgens een aspect van de uitvinding is het mogelijk dat de meter 12 aangepast is om de energie die gegenereerd wordt door de toestellen die aangesloten zijn op de automaat te bepalen.

Dit kan nuttig zijn wanneer er bijvoorbeeld zonnepanelen of dergelijke aangesloten zijn op de automaat 2.

Bij voorkeur zal de meter 12 positieve pulsen genereren, dit wil zeggen pulsen met een positieve spanning, wanneer er energie verbruikt wordt.

Wanneer er energie opgewekt wordt door de toestellen, zullen er negatieve pulsen gegenereerd worden, dit wil zeggen pulsen met een negatieve spanning.

In het weergegeven voorbeeld is de signaaluitgang 8 hierop voorzien: er zijn drie deelsignaaluitgangen 8: één neutrale of aarding 8a, één positieve 8b voor de positieve pulsen en één negatieve 8c voor de negatieve pulsen.

De opgewekte pulsen worden via de opto-coupler 13 doorgegeven aan de signaallezer 15, in dit geval dus een pulslezer 15.

De pulslezer 15 zal de pulsen verwerken om uit de pulsen het energieverbruik te kunnen bepalen.

De module 4 kan enerzijds gebruikt worden om het actuele energieverbruik te bepalen, doordat de pulslezer 14 de tijd tussen twee pulsen meet.

De module 4 kan anderzijds ook gebruikt worden voor het bepalen van het kilowattuur door het aantal pulsen per uur te bepalen.

Hiervoor zal de pulslezer 15 het aantal pulsen per tijdseenheid tellen en dit omzetten naar aantal pulsen per uur.

Naast deze twee functionaliteiten, kan de module 4 met de pulslezer 15 ook aangepast zijn om nog een derde functie uit te oefenen.

Door de meter 12 zodanig in te stellen dat storingspulsen gegenereerd worden met een lagere spanning dan de spanning van de voornoemde positieve en negatieve pulsen, wanneer er geen stroom geleverd wordt door het elektriciteitsnet aan de elektrische installatie of wanneer de automaat 2 het circuit van de groep heeft onderbroken, kan vastgesteld worden wanneer de verbruikers geen stroom krijgen.

Dit kan van belang zijn voor bepaalde verbruikers zoals onder andere medische apparatuur, koelingsinrichtingen of dergelijke, waar een snelle detectie van het ontbreken van stroom van cruciaal belang zijn.

In figuur 5 is een variant weergegeven van figuur 4, waarbij de module 4 is aangepast voor een driefasen automaat 2.

Zoals te zien is in deze figuur, is de module 4 uitgerust met een meter 12, een stroommeter 10 en een spanningsmeter 11 voor elke fase, zodat de module 4 voor elke fase het energieverbruik kan opmeten.

Elke meter 12 heeft een signaaluitgang 8, zodat de module 4 in dit geval drie signaaluitgangen 8 heeft, één voor elke fase. De drie signaaluitgangen 8 zijn aangesloten op een signaallezer 14, waar het energieverbruik van de driefasen opgeteld kan worden.

Voor de rest is de werking analoog aan de hoger beschreven uitvoeringsvorm.

Alhoewel in de hierboven weergegeven voorbeelden de module 4 op de automaat 2 is aangebracht, is het niet uitgesloten dat de module 4 geïntegreerd is in de automaat 2, dit wil zeggen dat de module 4 in de behuizing van de automaat 2 is ingebouwd.

De automaat 2 zal dan voorzien zijn van een signaaluitgang 8, naast de uitgang 7 voor de aansluiting van de verbruikers.

Het is ook mogelijk dat in de verdeelkast 1 één of meer van dergelijke automaten 2 worden toegepast, al dan niet in combinatie met de automaat 2 zoals weergegeven in figuur 2.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch van een module volgens de uitvinding, het gebruik ervan, een automaat en een verdeelkast kunnen in allerlei varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (16)

1. Conclusies.

   1. - Module voor het bepalen van het energieverbruik van verbruikers die op een automaat (2) van een elektrische installatie zijn aangesloten, welke module (4) voorzien is van een meter (12) die tussen de uitgangen (5) van de automaat (2) en de verbruikers wordt voorzien en die is aangesloten op een voeding (15), we-lke meter (12) in functie van het verbruik een signaal genereert dat via een signaaluitgang (8) kan uitgelezen worden, daardoor gekenmerkt dat de afmetingen van de module (4) zodanig zijn dat de module (4) op de uitgang (5) van de automaat past of erin geïntegreerd kan worden en dat de module (4) voorzien is van verbindingen (9) tussen de uitgangen (5) van de automaat (2) en uitgangen (7) voor aansluiting van de voornoemde verbruikers op de automaat (2) waarbij de voeding (15) is geïntegreerd in de module (4), waarbij de voeding (15) stroom kan afnemen van de voornoemde verbindingen (9).
2. 2. - Module volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het signaal dat de meter (12) genereert, pulsen zijn, waarbij een puls gegenereerd wordt per verbruikseenheid.
3. 3. - Module volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de grootte van de verbruikseenheid gelegen is tussen 0,01 Watt en 10 Watt en bij voorkeur 0,2 Watt is.
4. 4. - Module volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de module (4) voorzien is van een stroommeter (10) en een spanningsmeter (11) die de stroom (I) door, respectievelijk de spanning (U) over de voornoemde verbindingen (9) bepaalt, waarbij het signaal van de stroommeter (10) en de spanningsmeter (11) gekoppeld is met de meter (12), waarbij de meter (12) het energieverbruik bepaald volgens de formule: P = U * I * cos(y), waarbij: P het bepaalde energieverbruik weergeeft; U de door de spanningsmeter (11) bepaalde spanning, I de door de stroommeter (10) bepaalde stroom en cos(y) een maat is voor het faseverschil tussen de stroom (I) en de spanning (U).
5. 5. - Module volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de meter (12) van de module (4) de energie die gegenereerd wordt door de verbruikers die op een automaat (2) zijn aangesloten kan bepalen, waarbij het signaal dat de meter (12) genereert positieve pulsen zijn met een positieve spanning wanneer er energie verbruikt wordt en negatieve pulsen met een negatieve spanning wanneer er energie opgewekt wordt of omgekeerd.
6. 6. - Module volgens één van de voorgaande conclusies 2 tot 5, daardoor gekenmerkt dat, wanneer er geen stroom geleverd wordt door het elektriciteitsnet aan de elektrische installatie of wanneer de automaat (2) het circuit van de verbruikers heeft onderbroken, de meter (12) storingspulsen genereert met een spanning die lager is dan de spanning van de voornoemde pulsen.
7. 7. - Module volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de module (4) voorzien is van een opto-coupler (13) die aangesloten is op de signaaluitgang (8) van de module (4) en zorgt voor de koppeling met een signaallezer (14).
8. 8. - Module volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de module (4) aangepast is voor spanningen tussen 110 volt tot 230 volt.
9. 9. - Module volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de module (4) aangepast is voor stromen tussen 0 en 20 A.
10. 10. - Module volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot 8, daardoor gekenmerkt dat de module (4) aangepast is voor stromen tussen 0 en 80A.
11. 11. - Module volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de module (4) aangepast is voor een driefasen automaat (2), waarbij de module (4) voor elke fase het energieverbruik opmeet.
12. 12. - Module volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de signaaluitgang (8) van de module (4) geen polariteit heeft en op elke signaallezer (13) aangesloten kan worden.
13. 13. - Automaat, daardoor gekenmerkt dat de automaat voorzien is van een module (4) volgens één van de voorgaande conclusies, welke module (4) geïntegreerd is in de automaat (2) .
14. 14.- Gebruik van een module volgens één van de voorgaande conclusies 2 tot 12, daardoor gekenmerkt dat de module (4) gebruikt wordt om het actuele energieverbruik te bepalen door de tijd tussen twee pulsen te meten.

    14.- Gebruik van een module volgens één van de voorgaande conclusies 2 tot 12, daardoor gekenmerkt dat de module (4) wordt gebruikt voor het bepalen van het kilowattuur door het aantal pulsen per uur te bepalen.
15. 16. - Verdeelkast van een elektrische installatie met minstens één automaat, daardoor gekenmerkt dat minstens één automaat (2) voorzien is van een module (4) volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot 12.
16. 17. - Verdeelkast volgens conclusie 16, daardoor gekenmerkt dat de module (4) geïntegreerd is in de automaat (2).