Der Patentanspruch des Hauptpatentes betrifft ein Ver fahren zum Verteilen elektrischer Energie aus einer Hauptlei tung in mehrere Nebenleitung=en, wobei in jeder Nebenlei tung ein Leistungsregler vorgesehen wird, um die durch die Nebenleitung abgegebene Energie auf einen Maximalwert zu begrenzen, welche Leistungsregler über ein Steuergerät so miteinander verknüpft werden, dass die Summe der durch alle Nebenleitungen abgegebenen Energie die Belastbarkeit der Hauptleitung nicht überschreitet.
Vorzugsweise wird jede Nebenleitung in zwei Zweiglei tungen geteilt. wobei in die erste Zweigleitung ein Leistungs begrenzer eingeschaltet wird, um die Leistung für die erste Zweigleitung auf einen bestimmten Maximalwert zu begren zen, und in die zweite Zweigleitung der Leistungsregler ge schaltet wird. um den Energiefluss durch die zweite Zweiglei tung so zu regeln. dass die Gesamtleistung der beiden Zwei gleitungen den bestimmten Maximalwert nicht übersteigt.
Die erste Zweigleitung kann nach freier Wahl belastet werden. Dagegen, kann über die zweite Zweigleitung mit Hilfe des Leistungsreglers nur noch eine Restenergie entnom men werden. Diese Restenergie wird durch die Differenz zwi schen der maximalen, durch die Nebenleitung abgegebenen Ener\=ic und der- tatsächlich über die erste Nebenleitung ent nommenen Energie festgelegt. Mit Hilfe der zweiten Zwei gleitung kann damit kontinuierlich die zur- Verfügung ste hende Maximalenergie der Nebenleitung entnommen und z. B. einem Wärmespeicher einer Elektroheizung zugeführt werden.
Durch diese .Anordnung der Nebenleitungen in zwei Zweigleitungen ist es möglich, die Leistungskapazität jeder Nebenleitun- voll auszunützen. Durch den Leistungsregler in jeder Nebenleitung kann die hindurchfliessende Energie stufenlos auf einen Maxintalwert begrenzt werden, welcher der Belastbarkeit der Nebenleitung entspricht. Durch die Energieverteilung nach dem Hauptpatent kann eine Überla stung der Nebenleitungen und der Hauptleitung bzw. des Transformators vermieden werden bei gleichzeitiger optima ler Auslastung des Netzes.
Dies setzt die Messung der Lei stun-en in den Nebenleitungen bzw. den Zweigleitungen vor aus. Zudem hat ein zentrales Steuergerät die Summe aller Leistungen zu begrenzen.
Das Messen der Leistung in den verschiedenen LeitLrn- gen ist jedoch für die Netzregulierung nur unter bestimmten Bedingungen zweckmässig. lm allgemeinen bewirkt nämlich eine thermisch und wirtschaftlich zulässige Leistungsbela stung der Leitungen und Transformatoren für einen Gross teil der angeschlossenen Verbraucher einen unzulässigen Spannungsabfall. Die Einhaltung bestimmter Spannungstole ranzen ist jedoch für den einwandfreien Betrieb vieler elektro misch gesteuerter Geräte, wie beispielsweise Radio- oder Fernsehapparate. unerlässlich. Diese Geräte würden dann in ihrer Betriebssicherheit beeinträchtigt.
Eine thermisch und somit wirtschaftlich optimale Auslastung des Netzes könnte infolgedessen nur dann erreicht werden, wenn z. B. bei jedem Verbraucher ein Spannungsregler installiert würde, welcher selbst grosse Spannungsänderungen in zulässigen Grenzen halten kann.
Die Verwendung zusätzlicher Geräte zur Spannungsstabi lisierung, wie eines Spannungsreglers für jeden Verbraucher, soll jedoch möglichst aus wirtschaftlichen Gründen vermie den werden. Da aber andererseits mit der Einführung der Elektroheizung eine optimale Auslastung der bestehenden Netze wiinschenswert ist, sollte die Verteilung der elektri schen Energie in den Netzen so erfolgen, dass sich die Span nung nur innerhalb zulässiger Grenzen ändern kann.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass die in der Nebenleitung entnommene Leistung durch den Leistungs regler derart geregelt wird, dass ein bestimmter Minimal wert der Klemmenspannung an der Nebenleitung nicht unter- schritten wird.
Vorzugsweise wird wieder jede Nebenleitung in zwei Zweigleitungen geteilt. Der Leistungsregler- in der nveitrin Zweigleitung regelt dann die l_eisttrng für die zw-eit@ Z ,;eig- leitung so, dass durch die Gesamtleistung der- b@ iden Z-.eig- leitungen die bestimmte minimale @lemmer-@spanrauaag an der Nebenleitung nicht unterschritten wird.
Für die Leistungsregelung in jeder Nebenleinrng @@ird demnach die tatsächliche mit der minimal zulässigen l@lem- menspannung der Nebenleitung verglichen und nicint etwa der tatsächliche mit dem maximal zulässigen Strombezug.
Der minimale Spannungswert kann entweder z. B. vom Elektrizitätswerk fest eingestellt werden. oder er kann varia bel als Funktion der Tageszeit, z. B. von einer Schaltuhr ge steuert, vorgegeben werden. Damit kann man berücksichti gen, dass z. B. in der Nacht, wenn keine störungsanfälligen Apparate eingeschaltet sind, ein grösserer Spannungsabfall bzw. eine höhere Netzbelastung zugestanden werde.ra l::ann.
_ Da jede Nebenlast eines Netzes den Spannungsabfall irr: ganzen Netz beeinflusst, erübrigt sich eine zentrale Uber,#va- chung jeder einzelnen Nebenlast durch ein zentrales Steuer gerät. Das Steuergerät braucht nur noch die Nebenleitungen zu solchen Verbrauchern zu überwachen, welche den Rest des Netzes stark beeinflussen.
Einzelne Nebenleitungen, die zu kleineren Verbrauchern, wie einem einzelnen Haushalt führen, beeinflussen den Rest des Leitungsnetzes so wenig. dass sich der Aufwand nicht lohnt, einen derartigen Verbrau cher direkt von einem zentralen Steuergerät zu ül_rerw-a::hera, hauptsächlich dann, wenn der Verbraucher weit von derer Steuergerät entfernt ist. Das Steuergerät braucht in diesen Falle nur noch eine grössere Anzahl von Nebenleitungen zu solchen Einzelverbrauchern zu überwachen. Somit kann jeder örtliche Leistungsregler, der z.
B. ein Spannungsregler sein kann, den örtlichen Leistungsverbrauch bzw. Stromver brauch derart regeln, dass die Spannung an jedem t^letz- punkt innerhalb vorgegebener Toleranzen bleibt.
Während beispielsweise bei einer Stronmessuna zur Er mittlung der Leistung in einer Nebenleitung bei jeder Netzän derung, Verstärkung oder Erweiterung des Netzes die Einstel lung der zulässigen Belastung angepasst werden müsste. brau- chen die zulässigen Spannungswerte nicht neu eingüstellt zu werden. Wird z. B. ein Netz verstärkt. so kann bei gleichem zulässigen Spannungsabfall einfach entsprechend mehr Strom bezogen werden.
Umgekehrt kann natürlich der Fall eintreten, dass bei zunehmender Verbraucherzahl das Netz zu schwach wird und der von dem Spannungsabfall an der Nebenleitung gesteuerte Leistungsregler zu wenig Energie liefert, die beispielsweise für eine Wärmespeicherheizung not wendig ist. Durch die Reklamationen der ungenügend belie ferten Verbraucher wird jedoch der Energieverteiler sehr schnell auf ein zu schwaches Netz aufmerksam gemacht.
Die erfindungsgemässe Energiesteuerung kam:; auch für jede Phase des Netzes getrennt erfolgen, d. li. die einzelnen Phasen können unabhängig voneinander geregelt werden. was beispielsweise für eine Wärrnespeicherheizung ohne Nachteil zulässig ist. Durch derartige Verbraucher, w-ie Elek troheizungen, würde damit gleichzeitig die Last optimal auf alle 3 Phasen verteilt, und dies würde nochmals mithelfen. das Netz optimal auszulasten.
Die Erfindung wird nun an einem Ausführungsbeispiel mit Hilfe der Figuren beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Hauptleitung mit Nebenleitungen, in denen die Leistungsregler geschaltet sind, und Fig. 2 eine Nebenleitung mit zwei Zweigleitungen und den Leistungsregler.
In Fig. 1 wird die Verzweigung einer Hauptleitung H1 in die Nebenleitungen N1 bis N5 und M1 bis his gezeigt. Die Hauptleitung kommt von einem Transformator T, und die Ne- benleitungen führen zu den entsprechenden Verbrauchern. Die Nebenleitungen bestehen aus zwei Gruppen: eine erste Gruppe Ml bis M5 mit Leistungsreglern, die nicht mit dem Steuergerät verbunden sind. In den ersten drei Nebenleitun gen M1 bis M3 sind die Leistungsregler R1 bis R3 gezeigt. Jede dieser Nebenleitungen führt zu einem Verbraucher mit relativ niedrigem Energiebedarf, z.
B. zu einem einzelnen Ge bäude oder einer einzelnen Haushaltung, so dass der Rest des Netzes durch eine solche Nebenleitung sehr wenig beein- flusst wird. Ausserdem sollen diese Verbraucher örtlich ver einzelt und relativ weit von dem Steuergerät S entfernt lie gen, so dass sich der Aufwand einer direkten Überwachung durch das Steuergerät nicht lohnt. Der örtliche Leistungsver brauch dieser Nebenleitungen wird durch den örtlichen Lei stungsregler so geregelt, dass die Spannung an der Nebenlei tung einen bestimmten Minimalwert nicht unterschreitet.
Die Nebenleitung M1 ist in Fig. 2 gezeigt.
Die andere Gruppe besteht aus den Nebenleitungen N1 bis N5, deren Leistungsregler mit dem Steuergerät S verbun den sind. Es sind die Leistungsregler L1 bis L3 der Nebenlei tungen NI bis N3 gezeigt, deren Steuereingänge mit den Aus gängen F1 bis F3 des Steuergerätes S verbunden sind. Diese Nebenleitungen führen zu Verbrauchern, deren Energiebe darf so gross ist und derart schwankt, dass eine Überwa chung durch das Steuergerät S notwendig ist und eine Selbst regelung, wie bei den Nebenleitungen der ersten Gruppe, nicht ausreicht.
In der Hauptleitung H1 befindet sich ein Leistungsmes ser M, um die Leistung in der Hauptleitung, d. h. die Gesamt leistung aller Nebenleitungen, zu bestimmen. Wenn die Span nung an der Hauptleitung praktisch konstant bleibt, kann dies ein bekannter induktiver Stromwandler sein. Das Aus gangssignal des Leistungsmessers wird dem Eingang K des Steuergerätes S zugeführt. Das Steuergerät S dient zur Über wachung der Belastung der Hauptleitung fil. Je nach der Programmierung des Steuergerätes werden den Leistungsreg lern Steuersignale zugeführt, um entsprechend die Leistung der Nebenleitungen N1 bis N5 zu regeln. Beispielsweise kann das Steuergerät S ein Proportionalregler sein.
Die Rege lung dieser zweiten Gruppe von Nebenleitungen mit Hilfe des Steuergerätes S ist in dem Hauptpatent ausführlich ange geben.
Die Leistungsregler in sämtlichen Nebenleitungen regeln die Leistung derart, dass ein bestimmter Minimalwert der Klemmenspannung an der entsprechenden Nebenleitung nicht unterschritten wird. Hierzu liegt an jeder Nebenlei tung parallel zu dem Verbraucher ein Spannungsmesser, wel cher den entsprechenden Leistungsregler beaufschlagt. Der Leistungsregler kann auch als Spannungsregler ausgeführt sein. Der Stehantrieb des vorgesehenen Leistungs- bzw. Span nungsreglers zur Begrenzung der Leistung in einer Nebenlei tung wird dann von dem Spannungsmesser derart gesteuert, dass der Spannungsabfall in der Nebenleitung infolge der Be lastung nicht unter den vorgegebenen Minimalwert sinkt.
Der Leistungsregler kann beispielsweise ein Reguliertransfor mator, wie ein Drehtransformator, mit mechanisch veränder barem Eisenkern sein.
Die Nebenleitung Ml nach Fig. 2 ist in zwei Zweigleitun gen Z1 und Z2 geteilt. An der Zweigleitung Z1 liegt der Ver braucher A, beispielsweise Haushaltapparate, an der Netz spannung. Vor dem Verbraucher A ist ein Leistungsbegren zer 4 geschaltet, welcher die Leistung für die Zweigleitung Z1 unter dem vorgeschriebenen Maximalwert der gesamten Nebenleitung Ml hält. Dieser Maximalwert entspricht dem mittleren Leistungsbedarf der Verbraucher. An der Zweiglei tung Z2 liegt der Verbraucher H, beispielsweise eine Elektro heizung, dessen Leistung durch den Leistungsregler R1 in der Zweigleitung Z2 geregelt wird.
Zur Messung der Klem- menspannung liegt an der Nebenleitung Ml der Spannungs messer V, dessen Ausgangssignal dem Leistungsregler R1 über eine Leitung 6 zugeführt wird. Der Leistungsregler R1 vergleicht die tatsächliche mit der minimal zulässigen Klem menspannung und gibt an die Zweigleitung Z2 nur soviel Lei stung frei, dass die tatsächliche Klemmenspannung die mini mal zulässige Klemmenspannung nicht unterschreitet. In der Zweigleitung Z1 liegt vor dem Leistungsbegrenzer 4 ein Lei stungsmesser 3, der in bestimmten Fällen auch ein Strom wandler sein kann.
Dessen Ausgangssignal gelangt über die Leitung 5 zu dem Leistungsregler R1, welcher an die Zweig leitung Z2, wenn die tatsächliche Klemmenspannung über dem Minimalwert liegt, nur soviel Leistung zuführt, wie der positiven Differenz zwischen der maximal zulässigen Lei stung für die Nebenleitung M1 und der tatsächlichen Lei stung in der Zweigleitung Z1 entspricht.
Für die zweite Gruppe von Nebenleitungen ist der Lei stungsregler in der Zweigleitung Z2 mit einer Ausgangs klemme des Steuergerätes S verbunden, und diesem wird nur bei einer eventuellen Überlastung der Hauptleitung Hl ein Steuersignal von dem Steuergerät S zugeführt, um die Leistung in der Zweigleitung Z2 entsprechend zu drosseln. Die zulässige Leistung für die Zweigleitung Z2 wird in die sem Falle nicht nur durch den Spannungsmesser V (und den Leistungsmesser 3) beeinflusst, sondern auch zusätzlich durch das Steuergerät S überwacht. Dies ist jedoch nur dann notwendig, wenn durch den Verbraucher einer solchen Nebenleitung der Rest des Netzes stark beeinflusst wird, was jedoch bei normalen Netzverbrauchern, wie Haushaltun gen, sehr selten ist.
Durch das beschriebene Verfahren zur elektrischen Ener gieverteilung kann durch den Leistungsregler kontinuierlich die zur Verfügung stehende elektrische Restleistung, die von den übrigen elektrischen Haushaltgeräten nicht benötigt wird, einer elektrischen Speicherheizung zugeführt werden. Diese Energie kann in bekannter Weise z. B. durch Erwär men eines Heisswasser-Reservoirs gespeichert werden und je nach Bedarf in Form von Wärme zum Heizen der Räume wieder entnommen werden. Der verwendete Leistungsregler sorgt dafür, dass die Klemmenspannung an keinem Punkt des Netzes unter eine vorgegebene Minimalspannung ab sinkt. Diese kann fest vorgegeben sein oder von einer Schalt uhr als Funktion der Zeit gesteuert werden, wodurch syste matische Veränderungen der Netzbelastung berücksichtigt werden können.
Mit Hilfe des uns beschriebenen Verfahrens lässt sich ein sauberes, sicheres, ökonomisches und optima les elektrisches Heizungssystem verwirklichen, wobei das Netz optimal ausgelastet wird und keine neuen Zuleitungen und kostspielige Geräte notwendig sind. ,