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Auf ladesteuerung für elektrische Speicherheizgeräte Die Erfindung
betrifft eine temperaturabhängige, regulierbare, teilelektronische Aufladesteuerung
für elektrische Speicherheizgeräte, mit EVU-Rundsteuerimpulse aufnehmenden Mitteln
und mit eine zeitliche Verschiebung der Aufladung gegen das Ende der nächtlichen
Niedertarifzeit bewirkenden Mittel.
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Ein elektrisches Speicherheizgerät dient dazu, die während der Niedertarifzeiten,
vorzugsweise während der nächtlichen Niedertarifzeiten zur Verfügung stehende verbilligte
elektrische Energie in Wärme umzuwandeln und zu speichern, um sie während der Hochtarifzeiten
- also beispielsweise tagsüber - zur Raumbeheizung verwenden zu können. Um eine
von der Bedienungsperson unabhängige, vollautomatische Auf ladesteuerung zu erhalten,
wird die Außentemperatur zur Festlegung der Speichermenge herangezogen. Um zu vermeiden,
daß das Speicherheizgerät durch seinen solationsmantel hindurch unbeabsichtigt bzw.
vorzeitig einen Teil der gespeicherten Wärme abgibt, ist die Verschiebung des Aufladezeitbeginns
und zwar in einer Weise erwünscht, daß die volle Aufladung des Gerätes erst am Ende
(oder nahe diesem) der Niedertarifzeit beendet ist.
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Eine bereits gegenüber anderen Mitteln verbesserte Aufladesteuerung
mit Verschiebung des Endes der Aufladezeit an das Ende der Niedertarifzeit ist bekannt
aus der DAS 1 250 027.
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Diese Auf ladesteuerung enthält eine Wheatstonesche Meßbrücke, deren
wesentliche Bestandteile ein temperaturabhängiger Meßwiderstand, ein von Hand einstellbarer
Widerstand, ein Festwiderstand und ein von einem Uhren laufwerk angetriebenen Potentiometer
sind.
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In der Diagonale dieser Meßbrücke liegt ein Schaltverstärker, der
die Einschaltung der die Aufladung des elektrischen Speicherhelzgerätes bewirkenden
elektrischen Heizkörper vornimmt.
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Durch die erwähnte bekannte Anordnung, deren Einzelheiten in der erwähnten
DAS nachzulesen sind, wird erreicht, daß die Aufladung des Speicherheizgerätes innerhalb
der Niedertarifzeit umso später beginnt, je höher die Außentemperatur liegt.
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Eine - wie zuvor beschriebene - Auf ladesteuerung kann aber nur dann
sinnvoll arbeiten, wenn die nächtliche Niedertari fzeit ohne Unterbrechung von den
einzelnen Energleversorgungsunternehmen (EVU) zur Verfügung gestellt wird. In steigendem
Maße gehen jedoch EVU dazu über, während der nächtllchen Niedertarifzeit in gewissen
Abständen die Aufladung der Wärmespeicherheizgeräte intermittlerend zu sperren.
Selbstverständ-1 ich kann es dabei vorkommen, daß die nächtlichen Niedertarifzeitabschnitte
zur vollkommenen Aufladung des Spelcherhelzgerätes nicht ausreicht, wobei in solchen
Fällen jedoch das einzelne EVU zu einer In den Tagesablauf fallenden anderen Niedertarifzeit
billigere Energie nachl lefert. Speicherheizgeräte, die im Berelch eines derartigen
EVU installiert sind, müssen mit sogenannten Rundsteuerempfängern ausgerUstet sein,
um festzustellen, zu welchen Zeiten Niedertarifenergle freigegeben wird. Von den
einzelnen EVU werden dann Rundsfeuersignale bzw. -impulse den Steuerungen der Wärmespelcherhelzanlagen
Ubermittelt, die daraufhin die Geräte zur Aufladung -bei entsprechendem Bedarf -
einschalten.
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Die jeweilige Verlegung der Aufladezeit an das Ende der nächtlichen
Niedertarifzeit ist bei der beschriebenen, gestaffelten Freigabe der Niedertari
fzeit, also mit einer bekannten, zum Beispiel der vorher geschilderten Auf ladesteuerung
nicht gewährleistet. Zwar kann zum Beispiel das die Zeitverschiebung bewirkende,
von einer Synchronuhr angetriebene Potentiometer auch mit Mitteln zur Aufnahme der
Ein- und Ausscheltimpulse der EVU-Rundsteueranlagen versehen sein und damit eine
Zeitverschiebung im Rhythmus der zur Verfügung stehenden,Aufiadezeiträume bewirkt
werden, es ist mit einer derartigen Einrichtung aber nicht möglich, automatisch
jeweils eine fü-r einen erneuten Ladezeitraum notwendige definierte Ausgangsstellung
des die Zeitverschiebung bewirkenden Potentiometers herzustellen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Auf ladesteuerung -der eingangs
genannten Gattung so zu verbessern, daß sie auch in Gebieten mit zeitlich gestaffelter
Freigabe der Niedertarifzeit eingesetzt werden kann, also auch dort, im Gegensatz
zu bekannten Vorrichtungen, vollwirksam ist, d.h. stets die jeweilige Verlegung
der Aufladezeit außentemperaturabhängig an das Ende der Niedertarifzeit zu gewährleisten.
Durch|die Erfindung wird die gestellte Aufgabe zufriedenstelend.gelöst.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Antrieb der die Auf
ladezeit verschiebenden Einrichtungen von einem mit Sicherheit ständig in Betrieb
befindlichen Synchronlaufwerk über eine elektromagnetische Kupplung, welcher die
Impulse aus EVU-Rundsteueranlage als Schaltbefehle zugeführt werden, zwangsläufig
und zwar derart erfolgt, daß während der nächtlichen Niedertarifzeit eingehende
Schaltbefehle die Kupplung zur Bewirkung einer jeweiligen zeitlichen Verschiebung
einschalten und in der schaltbefehlsfreien Zeit das Laufwerk und die die Aufladezeit
verschiebende Einrichtung weitere Zeitverschiebung verhindernd, entkuppelt sind,
und daß ferner in der Auf ladesteuerung Mittel zur zwangsläufigen jejeweiligen
Wiederherstellung
definierter Ausgangsverhältnisse in der Steuerung zu Beginn der nächtlichen Niedertarifzeit
- für einen neuen Schaltzyklus - vorgesehen sind.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Steuerung
baulich so ausgeführt, daß auf einer die Auf-Iadezeit verschiebenden Einrichtung
antreibenden, mit der Einrichtung fest gekoppelten, andererseits über die elektromagnetische
Kupplung mit dem Synchron laufwerk verbundenen Welle Schaltnocken derart angeordnet
und mit Schaltmitteln verbunden sind sowie die Welle mit besagter Einrichtung derart
gekoppelt ist, daß nacheinander kurz vor Ende der nächtlichen Niedertarifzeit der
Schaltverstärkereingang von der zeitverschiebendenden - auf eine manuell einstellbare
Einrichtung sowie die Versorgung der elektromagnetlschen Kupplung von der Niedertarifleitung
auf die Hochtarifleitung umgeschaltet wird, wodurch die Kupplung in Selbsthalbestellung
kommt und von Rundsteuerimpulsen unbeeinflußt bleibt, daß ferner mit Ende der nächtlichen
Niedertarifzeit die Niedertarifver'sorgungsleitung der Kupplung unterbrochen und
nach weiterem Zeitablauf, jedoch vor Beginn des neuen Auf ladeschaltzykl us - die
Selbsthalteversorgungsleitung der Kupplung von Hoch- auf Niedertarif umgeschaltet
wird.
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Baulich vorteilhaft ist im übrigen die Ausführung der Erfindung, wenn
mit dem Synchron laufwerk wenigstens ein mit den Schaltnocken der Welle zusammenwirkender
Schaltstift derart verbunden ist, daß er zwangsläufig in der Steuerung zu Beginn
der nächtlichen Niedertarifzeit für einen neuen Schaltzyklus definierte Ausgangsverhältnisse
wiederherstellt, wobei der Scha ltverstärkereingang von der manuell einstellbaren
Einrichtung
auf die zeitverschiebende Einrichtung umgeschaltet und die Niedertarif leitung mit
der elektromagnetischen Kupplung verbunden wird.
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Das Synchronlaufwerk kann zur Sicherstellung ständigen Laufes mit
einer - etwa als Federwerk ausgeführten - mechanischen Laufreserve ausgestattet
sein.
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In günstiger Weise verwendet man im Rahmen des erfindungsgemäßen Aufbaues
der Aufladesteuerung für die, die Aufladezeit verschiebende Einrichtung als wesentliche
Bauteile entweder ein an sich bekanntes Drehpotentiometer oder einen Regel transformator,
jeweils mit Abgreifer, oder eine Kurvenscheibe oder aber eine drehende Scheibe mit
Ausnehmungen, in Verbindung mit einer im Prinzip bekannten fotoelektrischen Anordnung
und elektronischen Steuerung. Die Einzelheiten dieser vorteiIhaften Ausführungen
werden aus -der weiteren Beschreibung noch deutlicher.
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In der Zeichnung ist schematisch und vereinfacht ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt, welches im folgenden - nebst baulichen , alternativen
zugleich erfindungsgemäßen Details - ausführlich beschrieben wird.
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In der Zeichnung ist mit 1 ein SChaltverstärker in an sich bekannter
Art bezeichnet. la ist der elektronische Teil desselben. 1 b das Lastschütz. Der
Schaltverstärker erhält Signale vom ebenfalls bekannten außentemperaturabhängigen
Widerstand 10, welche verglvichen wer-den mit Spannungswerten, die einerseits aus
der zeitverschiebenden Einrichtung 7a, andererseits aus der manuell einstellbaren
Einrichtung 7b zugeführt werden. Der Schaltverstäker 1 liegt im übrigen
elektrisch
an dem 3phasigen Netz, mit den Phasen R, S, T und am Speicherheizgerät 13. Auf Details
und Wirkungen in diesem Zusammenhang verwendeter bekannter Einrichtungen wie Temperaturfühler,
Laderegler, Hilfshelzungen für Steuerzwecke und dergleichen wird hier nicht näher
eingegangen.
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Eine elektromagnetische Kupplung 2 ist zwischen der Nockenwelle 3
und dem ständig in Betrieb befindlichen, direkt an Hochtarlfstrom liegendem, ggf.
mit Laufreserve versehenen Synchronlaufwerk 8 angeordnet, an welchem eine Scheibe
11 befestigt ist, die einen Schaltstift 12 trägt. Eine zeitverschiebende Einrichtung,
hier ein Drehpotentiometer 7a mit Abgreifer, ist fest mit der Welle 3 gekoppelt.
Die Nocken sind mit 4, 5, 6 bezeichnet.
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Die Kontakte 14, 15, 16 werden Im folgenden noch näher erläutert.
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Am Beginn der nächtlichen Niedertarifzelt, der zum Beispiel bei 21
oder 22 Uhr liegen kann, bildet das zeitverschiebende Potentiometer 7a über den
Kontakt 14 einen Zweig des Spannungsteilers im Schaltverstärker. Das zeitverschiebende
Potentlometer liefert also infolge seiner Stellung auf dem Höchstwert seiner Widerstandsskala
einen Anfangswert, der mit dem Spannungswert aus dem außentemperaturabhängigen Widerstand
10 verglichen wird.
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Gleichzeitig wird bei Nledertarlfze!tfreigabe durch bzw. über Rundsteuerimpulse
des EVU die elektromagnetische Kupplung 2 über Kontakte 16 und 15 erregt (von Niedertarlf
NT Ober Leitung 9) und koppelt die Einheit, bestehend aus Potentiometer 7a und Nockenwelle
3, an das umlaufende Synchron laufwerk 8 an. Es erfolgt also nun eine entsprechende
Potentiometerverschiebung während der Dauer der Rundsteuerimpulse, die aufhört,
wenn die Erregung der elektromagnetischen Kupplung 2 infolge Abschaltens der nächtlochen
Niedertarifzeit aufhört.
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Eine Einschaltung des Speicherheizgerätes 13 erfolgt erst dann, wenn
die in Abhängigkeit von den Rundsteuerimpulsen erfolgte Potentiometerverschiebung
eiern Widerstandswert erreicht, bei dem entsprechend der Außentemperatur der elektronische
Schwellenwertregler im Schaltverstärker ein Einschalten des Speicherheizgerätes
bewirkt. Gleichzeitig wird in dem Schaltverstärker mit einem Relaiskontakt, der
Schaltverstärkereingang lc, getrennt und stattdessen auf einen weiteren, nicht näher
bezeichneten Spannungsteiler gelegt, an dem eine 180CAußenfühlertemperaturstufe
eingestellt wird. Das heißt, von nun an erfolgt die Beheizung des Speicherheizgerätes
in der oben beschriebenen Art in Abhängigkeit von der Außentemperatur.
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Von diesem Zeitpunkt an hat die zeitverschiebende Einrichtung 7a auf
die weitere Aufladesteuerung keinen Einfluß mehr, solange nicht eine Außentemperaturerhöhung
erfolgt während der Zeit, in der das EVU den Niedertarif sperrt, wodurch dann eine
weitere Zeitverschiebung erforderlich werden würde. Bei neuerl ichem Einschalten
der Niedertarifzeit könnte also infolge einer extremen Temperaturerhöhung eine weitere
Zeitv.erschiebung einsetzen. Tritt in der Niedertarifsperrzeit keine Außentemperaturerhöhung
ein, so wird bei erneuter Niedertarifzeitfreigabe (Rundsteuerimpulse) sofort wieder
eine Einschaltung des Speicherheizgerätes erfolgen. Es bleibt also immer gewährleistet,
daß trotz einer gestaffelten Freigabe der Niedertarifzeit bzw. Impulsabgabe zusätzlich
eine außentemperaturabhärgige Zeitverschiebung gegen oder an das Ende der Niedertarifzeit
erfolgt.
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Kurz bevor der Abgreifer (Schleifer) des Potentiometers 7a dessen
Endwert erreicht hat (eine Potentiometerdrehung entspricht
der
gesamten nächtlichen freigegebenen Niedertarifzeit), wird mittels des Kontaktes
14 vom zeitverschiebenden Potentiometers 7a auf das manuell einstellbare Potentiometer
7b umgeschaltet. Gleichzeitig erfolgt mittels des Kontaktes 15 eine Umschaltung
der elektromagnetischen Erregung der Kupplung 2 von Niedertarif NT auf Hochtarif
HT. Durch diese Selbsthaltung der elektromagnetischen Kupplung wird erreicht, daß
bei Wegnahme das die Nledertarifzeit freigebenden Rundsteuerimpulses das Potentiometer
7a mit der Nockenwelle 3 weiter über die kurze Reststrecke verdreht wird. Erreicht
der Potentiometerschleifer den Endwert des Potentiometers (Ende der nächtlichen
Niedertarifzeit), so wird über den Kontakt 16, welcher in Reihe mit Kontakt 15 liegt,
eine zusätzliche Unterbrechung der Niedertar fzuleitung NT vorgenommen. Der Potentiometierschleifer
dreht nun so weit, bis eine Mittelstellung zwischen dem Endwert und dem Anfangswert
des Potentiometers erreicht ist. Bei Erreichen dieser Stellung schaltet der Kontakt
15 wieder die magnetische Kupplung von der Hochtarifphase HT um. Da jedoch zu diesem
Zeitpunkt keine Niedertarifzeltfreigabe mehr erfolgt, bleibt die magnetische Kupplung
in nicht erregtem Zustand und somit das Potentiometer 7a mit der Nockenwelle in
dieser Stellung stehen.
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Sollte nun aber nachfolgend eine Tagesnachladung freigegeben werden,
so erfolgt ebenfalls keine Verdrehung des Potentiometers mit der gekoppelten Nockenwelle,
da die Niedertarifzuieitungen noch immer durch den Kontakt 16 unterbrochen ist.
Eine Einschaltung des Wärmespe i chers kann hier nur dann erfolgen, wenn die Außentemperatur
den an dem manuell einstellbaren Potentiometer 7b eingestellten Wert unterschreitet.
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Um den Potelltjolnel-erscllleifer und die Nockenwelle 3 für eine neuerliche
Niedertarifzeitfreigabe wieder i n i hr-e Au sga ng s si-e I I LI n0 zu bringen,
wird mittels des Scllai1-s-tift£s 12 , welcher fest mit der am Synchronlaufwerk
befestigten Scheibe 11 verbunden ist und mit diesem Laufwerk zusammen bewegt wird,
zu Beginn der nächtlichen Niedertarifzeit die Einheit aus Potentiometer 7a und Nockenwelle
3 wieder in die besagte Ausgangsstellung verdreht.
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Mt Erreichen derselben aber wird auch mittels Kontakt 14 wieder von
dem manuell einstellbaren Potentiometer 7b auf das ze'itverschiebende Potentiometer
7a umgeschaltet und gleichzeitig schließt Kontakt 16 derart, daß die elektromagnetische
Kupplung 2 wieder über die Niedertarifphase NT erregt werden kann Der weitere Steuerungsablauf
verläuft dann sinngemäß wie oben beschrieben.
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Es wird als zeitverschiebende Einrichtung im vorherigen Beispiel ein
Drehpotentiometer 7a mit Abgreifer verwendet, das von ddr Antriebswelle innerhalb
seines Regelbereiches stetig von einem Spannungsmaximum (Niedertarifzeit-Anfang)
in Richtung auf ein Spannungsminimum (Niedertarifzeit-Ende) hin bewegt wird oder
umgekehrt und innerhalb dieses Bereiches bei Erreichen des Schwellenwertes der Schaltverstärker
eingeschaltet und dadurch den Spelcherladebeginn einleitet. In analoger WEise kann
auch ein Regel transformator mit Abgreifer verwendet werden.
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Diese zeitverschiebende Einrichtung kann aber auch eine an sich bekannte
Kurvenscheibe se.in,. die von der Antriebswelle stets mit dem Beginn der nächtlichen
Niedertarifzeit von einem Maximumdurchmesser auf einen Minimumdurchmesser bewegt
wird (oder umgekehrt) und innerhalb dieses Bereiches
in Kontakt
mit einem in seiner Stellung von der Außentemperatur abhängigen Schalter oder Bimetall
kommt, wodurch ebenfalls der Speicherladebeginn eingeleitet wird.
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Die zeitverschiebende Einrichtung kann auch von einer Scheibe gebildet
werden, die mit stetig in Umlaufrichtung größer oder kleiner werdenden, auf dem
äußeren Umfang der Scheibe angeordneten Ausnehmungen versehen ist, durch welche
von einer Lichtquelle Lichtstrahlen auf eine zu einer Elektronik gehörende lichtempfindliche
Zelle fallen, und die durch eine Antriebswelle 3 von einer Maximum- bzw.
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Minimum-Öffnung(zu Beginn der Niedertarifzeit) auf eine Minimum- bzw.
Maximumöffnung (zum Ende der Niedertarifzeit) hin bewegt wird, wodurch über die
die Zelle beeinflussende Lichtmenge in Abhängigkeit von der mittels der gleichen
Elektronik gemessenen Außentemperatur der Speicherladebeginn eingeleitet wird.