Höchstverbrauchsanzeigegerät für elektrischen Strom
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Höchstverbrauchsanzeigegerät für elektrischen Strom.
Für die Berechnung der Stromkosten wird oft auf den Höchststromverbrauch während der Berechnungsperiode abgestellt, und zu diesem Zweck ist es notwendig, ein Gerät vorzusehen, welches Angaben über den Höchstverbrauch während der Berechnungsperiode aufzeichnet.
Dieser Höchstverbrauch wird durch Summieren des Stromverbrauches über eine kurze Zeit, z.B. über eine halbe Stunde, bestimmt. Bestehende Höchstverbrauchsanzeigegeräte sind sog. Analogzähler, welche ein Treibelement aufweisen, z.B. einen kurzen Zeiger, welcher während der Zählperiode zunehmend gedreht, und am Ende von jeder solcher Periode wieder auf Null zurückgestellt wird. Ein solches Treibelement kann einen weiteren Zeiger über eine Skala bewegen. Dieser weitere Zeiger wird jedoch nicht automatisch wieder zurückgestellt, sondern verbleibt in derjenigen Stellung, in welche er vorgetrieben wurde. Am Ende jeder Zählperiode wird das Treibelement zurückgestellt, und es wird den genannten weiteren Zeiger erst dann wieder weiter vorantreiben, wenn der summierte Verbrauch denjenigen Wert überschreitet, auf den der genannte weitere Zeiger vorher geschoben wurde.
Somit zeigt dieser weitere Zeiger den Höchstverbrauch während jeder entsprechenden Zählperiode an. Am Ende der Zählperiode, z.B. jeden Monat, wird der genannte weitere Zeiger auf Null zurückgestellt, um während der nächsten Zählperiode wiederum den Höchstverbrauch angeben zu können. Diese bekannten Höchstverbrauchsanzeigegeräte sind jedoch mit bestimmten Nachteilen belastet. So vergehen beispielsweise immer mehrere Sekunden, bis das Treibelement am Ende jeder Zählperiode auf Null zurückgestellt ist, wobei dann während dieser Periode der Stromverbrauch nicht gezählt wird. Ausserdem ist ein solches Instrument schwierig abzulesen, und, da es als Grundlage für eine Kostenberechnung dient, muss die Berechnung auf die am nächsten liegende Anzeige auf der Skala unterhalb des vom Zeiger angegebenen Höchstverbrauchs abgestellt werden.
Diese Nachteile führen zu einer Unterbrechung von etwa l 1%. Da solche Höchstverbrauchsanzeigegeräte üblicherweise nur zur Strommessung bei sehr grossen Stromverbrauchern verwendet werden, können solche Einnahmeausfälle bedeutende Summen darstellen. Ausserdem fällt die unklare bzw. schwierige Ablese bei solchen Zählern sehr nachteilig auf, welche als Grundlage für die Belastung von Stromverbrauchern dienen.
Das Höchstverbrauchsanzeigegerät für elektrischen Strom zeichnet sich gemäss der vorliegenden Erfindung aus durch einen ersten und einen zweiten Zähler, Mittel, welche nach Massgabe des Verbrauches an Strommengeneinheiten den ersten Zähler antreiben, und Mittel, um den ersten Zähler periodisch auf Null zurückzustellen, wobei der zweite Zähler mit dem ersten derart gekuppelt ist, dass er angetrieben wird, sobald die vom ersten Zähler gezählte Strommenge gleich gross ist, wie jene auf dem zweiten Zähler.
Die nach Massgabe des Verbrauchs an Strommengeneinheiten arbeitenden Mittel können beispielsweise einen kWh-Zähler umfassen. Dieser kann beispielsweise den ersten Zähler mechanisch antreiben, oder er kann zweckmässig elektrische Impulse erzeugen, welche Strommengeneinheiten darstellen und den ersten Zähler antreiben oder die Antriebsvorrichtung für einen solchen Zähler steuern. In einem solchen Falle ist der zweite Zähler zweckmässig elektrisch mit dem ersten Zähler verbunden, und zwar so, dass die vorgenannten Impulse dem zweiten Zähler zugeführt werden, wenn die vom ersten Zähler gezählte Summe gleich gross ist, wie jene auf dem zweiten Zähler.
Die Rückstellmittel können beispielsweise aus einem Synchronmotor oder einem anderen Zeitmessgerät bestehen, oder sie können aus einer ferngesteuerten Betätigungseinrichtung gebildet sein. Eine ferngesteuerte Betätigungsvorrichtung hat den Vorteil, dass die Zählperioden zentral gesteuert werden können, und dass sie sehr leicht und gleichzeitig geändert werden können.
Der zweite Zähler kann beispielsweise ein Binärzählgerät sein, oder ein elektromechanischer Zähler. Zweckmässig sind Mittel vorgesehen, um die vom zweiten Zähler angegebene Summe in Zahlen anzuzeigen, z.B. in Einern, Zehnern und Hundertern, und wenn möglich noch höher. Zweckmässig wird jedoch noch eine Druckvorrichtung oder eine Bandstanzvorrichtung vorgesehen, um den angezeigten Wert gedruckt oder als Lochstreifen auszugeben. Meistens werden beide Zähler so ausgebildet, um eine direkte numerische Angabe zu machen.
Bei einer solchen Ausbildung wird der erste Zähler den Totalverbrauch über eine bestimmte Periode zusammenzählen, wobei eine solche Periode beispielsweise eine halbe Stunde umfasst. Sollte während einer solchen Periode der erste Zähler den auf dem zweiten Zähler angezeigten Wert erreichen, werden beide Zähler zusammen weiterarbeiten, bis das Ende der Zählperiode erreicht ist. Der erste Zähler wird dann auf Null zurückgestellt, und beginnt von neuem zu zählen. Demgegenüber behält der zweite Zähler denjenigen Ablesewert, zu welchem er vorgetrieben wurde. Somit zeigt der zweite Zähler immer den Höchstverbrauch während einer beliebigen vorangehenden Zählperiode an, und gibt auf diese Weise eine zahlenmässige Angabe des Höchstverbrauches.
Dies kann mit einer beliebigen Genauigkeit erfolgen, wenn eine geeignete Anzahl von numerischen Anzeigegeräten in jedem Zähler vorgesehen wird, und man kann auf diese Weise eine sehr leichte Ablesung erhalten.
Wenn das Gerät am Ende der Berechnungsperiode abgelesen wird, wird der zweite Zähler wieder auf Null zurückgestellt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein von Hand zu betätigender Knopf vorgesehen sein.
Die zur Betätigung des Höchstverbrauchsanzeigegerätes erforderlichen Impulse werden beispielsweise von einem Gesamtverbrauchszähler (kWh-Zähler) erhalten, der gezwungenermassen vorhanden ist, um den Gesamtstromverbrauch während der Berechnungsperiode zu messen. Am Gesamtverbrauchszähler können beispielsweise Kontakte vorhanden sein, um für jede verbrauchte Strommengeneinheit einen Impuls abzugeben, oder ein geeignetes Übertragungsorgan, z.B. ein induktives Aufnahmegerät, können durch diesen Gesamtverbrauchszäh ler betätigt werden. Wenn die Zählperiode beispielsweise eine halbe Stunde beträgt, können solche Impulse für jede halbe kWh erzeugt werden, so dass jeder Impuls um eine Einheit weiter vortreibt, welche den Verbrauch von einem kW darstellt.
Es ist jedoch zweckmässiger, die Grösse der Einheiten für den Verbrauch von der Grösse des anzuzeigenden Höchstverbrauchs abhängig zu machen. Wenn dazu Kontakte des kWh-Zählers verwendet werden, werden die Impulse zweckmässig ein Relais betätigen, um auf diese Weise den durch diese Kontakte fliessenden Strom auf einem Minimum zu halten. Ein solches Relais ist auch dann zu empfehlen, wenn eine andere Umwandlungsvorrichtung verwendet wird. Der vom Relais benötigte Strom wird zweckmässigerweise dem Stromkreis entnommen, über welchen das Höchstverbrauchsanzeigegerät mit Gleichstrom gespiesen wird.
Als Zähler werden zweckmässig sog. Trommelzähler verwendet, wobei die zylindrische Oberfläche jeder Trommel numerische Angaben trägt, und die Trommeln koaxial zueinander ausgerichtet sind. Die Angaben können dann durch ein Fenster, oder mehrere Fenster, im Gehäuse des Instrumentes beobachtet werden, ss dass die Angaben direkt durch diese Fenster von den Trommeln abgelesen werden können. Ein geeigneter Elektroservomechanismus kann vorgesehen werden, um die Einheiten Trommel um einen Schritt weiterzudrehen, sobald ein Impuls vom Relais empfangen wird und um die nächstfolgenden Trommeln weiterzuschieben, wenn die vorangehende Trommel von 9 auf 0 weiterläuft.
Zweckmässig hat der zweite Zähler den gleichen oder ähnlichen Aufbau wie der erste Zähler. Die Trommel der beiden Zähler können elektrische Kontakte aufweisen, welche mit Bürsten zusammenarbeiten, oder welche andere Übertragungsorgane aufweisen, die so miteinander verbunden sind, dass für den Fall, dass beide Zähler die gleiche Ablesung aufweisen, ein Stromkreis geschlossen wird, um die Impulse sowohl im zweiten wie auch dem ersten Zähler bei jeder Betätigung des vorgenannten Relais zu übermitteln.
Die vorgenannten Rückstellmittel können so angeordnet sein, um ein Kontaktgerät anzutreiben und periodisch während einer kurzen Zeit einen Stromkreis zu schliessen, beispielsweise jede halbe Stunde, um so den ersten Zähler zurückzustellen. Es können Mittel vorgesehen sein, um im Bedarfsfall die Länge solcher Zählperioden zu verstellen.
Um den ersten Zähler auf Null zurückzustellen, können beispielsweise Kontakte vorgesehen sein. denen jeweils eine Bürste auf jeder der Zählertrommeln zugeordnet ist. Diese Kontakte und Bürsten sind zweckmässig so angeordnet, dass sie für den Nullwert der verschiedenen Trommeln einen Stromkreis öffnen, während sie in allen anderen Stellungen einen Stromkreis schliessen, und ein z.B. von einem Synchronmotor betätigter Kontakt kann dazu vorgesehen sein, um über die weiteren Kontakte und Bürsten einen Halbwellengleichstrom an das die Trommeln betätigende Servosystem abzugeben, so dass die verschiedenen Trommeln auf Null zurückgestellt werden, und zwar innerhalb einer Zeit, welche z.B. im Maximum 9 Perioden des ursprünglichen, gleichgerichteten Wechselstromes umfasst.
Die schnelle Rückstellung des Zählers ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein weiterer Vorteil, indem damit praktisch keine Zählverluste während den Zählperioden auftreten können. Hiezu ist es lediglich notwendig, dass die Impulse, welche vom Gesamtverbrauchszähler kommen, eine längere Dauer aufweisen als die Rückstellperiode. Um den zweiten Zähler am Ende der Rechnungsperiode zurückzustellen, kann eine ähnliche Anordnung verwendet werden. Der weiter oben genannte, von Hand zu betätigende Druckknopf-kann so angeordnet werden, um ein Relais derart zu betätigen, dass beiden Zählern gleichzeitig Rückstellimpulse zugeführt werden. Der Druckknopf müsste lediglich versiegelt oder plombiert werden, damit er nur von einer, für die Ablesung berechtigten Person betätigt werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch etwas näher erläutert:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Höchstverbrauchsanzeigegerätes nach der Erfindung, und
Fig. 2 ein Blockschema, welches den Aufbau des in Fig. 1 dargestellten Gerätes darstellt.
Fig. 1 zeigt ein Höchstverbrauchsanzeigegerät, welches zur Installation in der Anlage eines Stromverbrauchs vorgesehen ist, welcher Strom nach einem Tarif bezieht, der auf den Höchstverbrauch über eine bestimmte kurze Periode abstellt. Diese Periode kann ferngesteuert sein, wobei jedoch das gezeigte Gerät für einen während dieser Periode konstanten Tarif gebaut ist. In diesem Falle kann die Periode beispielsweise 30 Minuten betragen. Das Höchstverbrauchsanzeigegerät wird zusammen mit einem Gesamtstromverbrauchsmessgerät, d.h. einem kWh-Zähler (in Fig. 1 icht dargestellt) verwendet, wobei letzteres für jede Einheit an verbrauchtem Strom, z.B. für jede halbe kWh, Impulse abgibt. Diese Impulse können von Kontakten oder von einem induktiv arbeitenden Empfangsgerät des kWh-Zählers erhalten werden.
Das Höchstverbrauchsanzeigegerät nach Fig. 1 besitzt einen Zähler 10, welcher in Form von Dezimalzahlen, die Anzahl von solchen Impulsen darstellt, welche während der Zeit erzeugt wurden, seitdem der Zähler zum letzten Mal auf Null zurückgestellt wurde. Wie später noch erläutert wird, wird der Zähler 10 periodisch nach jeder der vorbestimmten kurzen Perioden, d.h. etwa alle 30 Minuten im vorliegenden Beispiel, zurückgestellt. Ein zweiter Zähler 11 ist so mit dem ersten Zähler 10 verbunden, dass für den Fall, dass beide Zähler den gleichen Wert anzeigen, der zweite Zähler 11 synchron mit dem ersten Zähler 10 betätigt wird. Der zweite Zähler wird jedoch nicht alle 30 Minuten zurückgestellt und hält auf diese Weise den höchsten Wert zurück, auf den er vorher vorgetrieben wurde. Er dient somit dazu, in jeder halben Stunde während der Berechnungsperiode den Maximalverbrauch anzuzeigen.
Am Ende einer Berechnungsperiode wird das Gerät abgelesen, und beide Zähler 10 und 11 werden gleichzeitig auf Null zurückgestellt, indem ein Knopf 12 betätigt wird. Dieser Knopf ist in bekannter Weise plombiert, so dass er von einer nicht befugten Person nicht betätigt werden kann. Beim Höchstverbrauchsanzeigegerät nach Fig. 1 wird der Gesamtstromverbrauch auf einem Dezimalzahl-Zähler 13 angezeigt.
Sollte der Verbraucher wünschen, seinen Höchstverbrauch zu beschränken, kann er auf seinem Zähler 10 das während der Periode seit der letzten Zählerablesung summierte Total notieren. So kann beispielsweise ein Zeitmesser 14 angeordnet sein, um die Zeit anzugeben, seit welcher der Zähler 10 zum letzten Mal abgelesen bzw. zurückgestellt wurde.
Im Blockschema nach Fig. 2 ist ein kWh-Zähler 20 eingebaut, um den Gesamtstrom zu messen, welcher durch die Hauptzuleitung 22 einem Verbraucher 21 zugeführt wurde. Dieser kWh-Zähler 20 erzeugt in die Leitung 23 gehende Impulse, wobei diese Impulse normalerweise die Form von rechteckigen Wellen aufweisen und eine Dauer von wenigstens 0,2 Sekunden aufweisen, wobei für jede halbe kWh Stromverbrauch ein Impuls erzeugt wird.
Diese Impulse werden einem elektromechanischen Zähler 24 zugeführt, welcher die Dezimalzahl-Einrichtung 10 der Fig. 1 enthält. Die Zahlenangabe erfolgt mittels einer Anzahl Anzeigevorrichtungen der Trommelbauart, welche Zahlen auf ihren zylindrischen Oberflächen aufweisen. Die Trommeln sind dabei koaxial angeordnet, so dass die verschiedenen Zahlen, wie Fig. 1 zeigt, auf einer Linie erscheinen. Die Trommel, welche die Einheiten darstellt, wird durch jeden durch die Leitung 23 kommenden Impuls um einen Schritt vorgeschoben, während sämtliche folgenden Trommeln mit den Zahlen höherer Grössenordnung jeweils dann um einen Schritt vorgeschoben werden, wenn die Trommel der nächstunteren Grössenordnung von 9 auf 0 überwechselt. Ein zweiter ähnlicher Zähler 25 enthält die Anzeigeeinrichtung 11 nach Fig. 1.
Die beiden Zähler 24 und 25 sind so miteinander verbunden, dass der Zähler 25 nur dann angetrieben wird, wenn die Angaben des Verbrauchs an den Anzeigeeinrichtungen 10 und 11 gleich gross sind.
Zu diesem Zweck können Kontakte auf den verschiedenen Trommeln der beiden Anzeigeeinrichtungen untereinander verbunden sein, um einen Stromkreis zu schliessen, wenn die angezeigten Angaben gleich sind. Um die Trommeln konstruktiv nicht zu überlasten, können induktiv arbeitende Umwandlungsvorrichtungen verwendet werden. In Fig. 2 sind solche Umwandlungsvorrichtungen 26 miteinander verbunden, wie z.B. bei 27 dargestellt, um den Antrieb für den Zähler 25 durch die Impulse in der Leitung 23 zu steuern.
Der Zähler 24 wird periodisch zurückgestellt. Beim vorliegenden Beispiel erfolgt die Zurückstellung jede halbe Stunde mittels einer Zeitmessvorrichtung, welche aus einem Synchronmotor 28 besteht, welcher die Anzeigevorrichtung 14 (Fig. 1) antreibt, und welche zudem jede halbe Stunde mittels eines Mikroschalters ein Relais 29 betätigt, um den Zähler 24 auf Null zurückzustellen.
Beim vorliegenden Beispiel besitzt das Relais 29 einen Kontakt, welcher geschlossen ist, um einen halbwellenförmig gleichgerichteten Wechselstrom von einem Gleichrichter 30 in die Antriebszuleitung für jede Trommel des Zählers zuzuführen, so dass der Zähler 24 auf Null zurückgestellt wird, und zwar während einer Zeit, die höchstens 9 halbe Perioden des zugeführten Wechselstromes beträgt. Die hierzu erforderliche Zeit ist geringer als die Dauer eines Impulses in der Leitung 23, und somit wird die kurze, zur Rückstellung des Zählers erforderliche Zeit keinerlei Verlust für die nächste Zählung bedeuten.
Da der Zähler 24 jede halbe Stunde zurückgestellt wird, und da die Antriebsimpulse jeweils eine halbe kWh darstellen, wird am Ende einer halbstündigen Periode die vom Zähler 24 ermittelte Zählung und die auf der Anzeigevorrichtung 10 erscheinende Zahl dem mittleren Stromverbrauch über die genannte halbstündige Periode entsprechen.
Der Zähler 25 wird hingegen nicht jede halbe Stunde zurückgestellt. Somit hält er die höchste in den vorangehenden halbstündigen Perioden ermittelte Zahl zurück.
Wenn der Zähler 24 irgendwann dieses Total wieder erreicht, zählen die Zähler 24 und 25 zusammen weiter, bis an das Ende der halbstündigen Periode, wobei dann erst der Zähler 24 zurückgestellt wird und der Zähler 25 das neue Total zurückbehält. Am Ende einer Ableseperiode, z.B. jeden Monat, wird das auf dem Zähler 25 vorhandene Total registriert und der Zähler 25 auf Null zurückgestellt; zu diesem Zweck betätigt der Druckknopf 14 der Figur ein Relais 31 (Fig. 2), welches die Rückstellsignale an beide Zähler 24 und 25 weitergibt, so dass sie beide auf Null zurückgestellt werden.
Die Relais 29 und 31 werden zweckmässig während eines Rückstellvorganges den normalen Antrieb für die Zähler 24, welcher Antrieb über die Leitung 23 erfolgt, unterbrochen. Da für dieses Höchstverbrauchsanzeigegerät Impulse notwendig sind, welche Einheiten des Stromverbrauchs darstellen, wird normalerweise ein weiterer Zähler 32 angeordnet, welcher diese Impulse zählt und dabei den Gesamtstromverbrauch registriert bzw. anzeigt.
Dies kann ebenfalls ein elektromechanischer Zähler sein, und beispielsweise ebenfalls von der Trommelbauart sein.
Dieser Zähler muss u.U. eine viel grössere Zahl als die beiden ersten Zähler anzeigen, und muss demzufolge eine entsprechende Anzahl Zahlenanzeigevorrichtungen aufweisen. Üblicherweise wird dieser weitere Zähler so ausgebildet sein, um eine numerische Angabe zu machen, welche direkt die Anzahl kWh angibt, und beim Ausführungsbeispiel werden die Impulse in der Leitung 23, welche jeweils halbe kWh darstellen, durch eine binäre Teilstufe 23 geführt, bevor sie dem Zähler 32 zugeführt werden. Ein solches Stromverbrauchsanzeigegerät bildet ein einfaches Mittel, um den Betrieb des Zählers 24 zu prüfen, da der Verbraucher auf einfache Weise seinen Verbrauch über jede beliebige Zeitperiode nachrechnen kann.
Das Höchstverbrauchsanzeigegerät kann an einer beliebigen Stelle aufgestellt werden, welche sich nicht unbedingt in der Nähe des Gesamtverbrauchsmeters befinden muss, wo es jedoch vom Verbraucher besser beobachtet und überprüft werden kann.
Der Zähler 25 kann auch eine Angabe an einen entfernteren Punkt liefern. Der Zähler kann auch zum Antrieb von sog. Schleppeinrichtungen verwendet werden, welche ihrerseits zur Steuerung von Stromverbrauch oder Anpassung von Tarifen verwendet werden könnten.
Die Rückstellung der Zähler 24 und 25 am Ende der Berechnungsperiode kann auch von einem entfernt liegenden Punkt erfolgen. Zur Aufzeichnung der Ablesungen kann der Zähler 25 eine Druckstation oder eine Lochstreifenstanzvorrichtung antreiben.
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Synchronmotor als Zeitmesser verwendet, um den Zähler 24 zurückzustellen. Aber auch hier könnte die Rückstellung mittels eines ferngesteuerten Betätigungsgerätes erfolgen. Dies erlaubt alle oder eine Anzahl von Höchstverbrauchsangabegeräten von einer zentralen Stelle aus zurückzustellen, und macht es ferner möglich, die Dauer der Zählperiode gleichzeitig zu ändern. Dies erlaubt eine besser ausgeklügelte Tarifstruktur als bisher, und ermöglicht auch eine bessere Anpassung der wirklichen Kosten der Stromerzeugung im Hinblick auf den Höchstverbrauch an Strom der verschiedenen Verbraucher.