DE2424297C2 - "Zählwerks-Anordnung zur Registrierung des elektrischen Verbrauches bei einem einen einstellbaren Leistungsgrenzwert übersteigenden Wert der elektrischen Leistung" - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahlwerks-Anordnung zur Registrierung des elektrischen Verbrauches nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Anordnungen ermöglichen es den Elektrizitätsversorgungsunternehmen, Leistungspreistarife anzuwenden, deren »bestellte Leistung« als bekannten Lastanteil in die Betriebsplanung einzusetzen und als Bezugsgröße für die Berechnung des Bereitstellungspreises im Grundpreis heranzuziehen. Mit Hilfe der Zahlwerks-Anordnung wird der Verbrauch elektrischer Energie erfaßt, der oberhalb der bestellten Leistung liegt

Es sind vollmechanische Überverbrauchszähler (Firmendruckschrift der AEG »Überverbrauchszähler für Wechselstrom- und Drehstromanlagen« Nr. 0705.103 Ll/0668) mit Stufengetriebe und synchronmotorischem Grenzwertgeber bekannt, die wegen ihrer Verschleißanfälligkeit Nachteile haben. Außerdem ist die Einstellbarkeit einer größeren Anzahl von verschiedenen Leistungsgrenzen relativ kompliziert, da sich der Einstellwert aus dem Produkt zweier Teilübersetzungen ergibt.

Bekannt ist auch ein vollelektronisches Überverbrauchsmeßgerät (Firmendruckschrift der Deutschen Zählergesellschaft »Informationen über das elektronische Überverbrauchsmeßgerät BN 031« von 5.71) mit einem programmierbaren Frequenzteiler als Impulsgeber, bei dem die Netzfrequenz als Basis dient. Die Einstellbarkeit der Leistungsgrenze ist aber kompliziert, da eine parametrisch gegliederte Codiertabelle als Unterlage verfügbar sein muß. Bei der einfachen Gestaltung des Frequenzteilers sind systematische Rundungsfehler bis zu 1 % möglich.

Die eingangs erwähnte Zählwerks-Anordnung ist auch in bekannten Elektrizitätszählern realisiert worden, wobei ein Impulsgeber mit Uni-Junction-Transistorstufe als Kippgenerator verwendet wird. Diese bekannte teilelektronische Zählwerks-Anordnung hat ein verhältnismäßig geringes Auflösungsvermögen und eine geringe Genauigkeit der Grenzwerteinstellung, da die Kompensation von Einflußgrößen nur begrenzt möglich ist.

Die Erfindung bezweckt, eine teilelektronische Zählwerksanordnung für Überverbrauchszähler zu schaffen, die sich durch eine unkomplizierte Einstellmöglichkeit für eine Vielzahl von Leistungsgrenzen auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Anordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Zählwerksanordnung ist besonders vorteilhaft, da mit Hilfe von wenigen Schaltern eine unkomplizierte Einstellung einer Vielzahl von Leistungsgrenzen möglich ist. Das ist insbesondere deshalb von großer Bedeutung, da die Auslastungsgrade in den Versorgungsnetzen regional unterschiedlich sind und sich zukünftig mit großer Wahrscheinlichkeit ändern. Aufgrund des Differenzverstärkerprinzips bei der Gestaltung des Grenzwert-Impulsgebers ist eine

hohe Temperaturstabilität und Netzspannungsunabhängigkeit über einen großen Schwankungsbereich gegebe.-.

Anhand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert

F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild der Zählwerks-Anordnung; während in

Fig.2 der elektronische Grenzwert-Impulsgeber wiedergegeben ist

Die Zählwerks-Anordnung besteht primär aus einem elektronischen Grenzwert-Impulsgeber EG, der eine Einstelleinrichtung E, einen Kippgenerator KG und einen Signalverstärker V enthält Der Grenzwert-Impulsgeber, dem ein Netzteil NT vorgeschaltet ist, wirkt auf einen vorzugsweise als Schrittmotor ausgeführten elektromechanischen Signalwandler M, der seinerseits mit einer Leistungsgrundwertanpassungsstufe K in Verbindung steht. Einer nachgeschalteten Vergleicherstufe £>wird auch über eine Anpassungsstufe K\ der von einem nicht dargestellten Meßwerk eines Verbrauchszählers kommende Meßwert zugeführt Der Vergleicherstufe D ist ein Zählwerk Zu nachgeschaltet, das den Überverbrauch registriert. Ein Zählwerk Zt zur Registrierung des Gesamtverbrauches ist über eine Anpassungsstufe K₂ hinter die Anpassungsstufe Ki angeschaltet.

Der Grenzwert-Impulsgeber EG stellt am Ausgang des Verstärkers V ein Referenzsignal in Form einer frequenzkonstanten Impulsfolge zur Verfügung. Die Frequenz des Referenzsignals ist proportional dem über die Einstelleinrichtung £" fließenden mittleren Summenstrom, dessen Höhe über Einstellelemente Si, S2 ■... S_n stufig variiert werden kann. Das frequenzkonstante Referenzsignal /« repräsentiert die jeweils eingestellte Leistungsgrenze Pc- Über den elektromechanischen Signalwandler M wird das Referenzsignal in eine proportionale Winkelgeschwindigkeit ω« umgesetzt und über die Grundwertanpassungsstufe K mit dem Übersetzungsverhältnis n\ln2 an die Vergleicherstufe D geführt. Am zweiten Eingang der Vergleicherstufe D liegt die der momentanen Leistung entsprechende Winkelgeschwindigkeit ωζ- Diese ist von der Drehzahl des Läufers eines Elektrizitätszählers abgeleitet und wird der Vergleicherstufe über die Anpassungsstufe K\ mit der Übersetzung /73//74 zugeführt Die Anpassungsstufe K₂ hat das Übersetzungsverhältnis ml rib.

Bei Überschreitung des durch die Winkelgeschwindigkeit ω« dargestellten Vergleichswertes greift die momentane Winkelgeschwindigkeit ωζ zum Ausgang der Vergleicherstufe D durch. Die positive Differenz beider Geschwindigkeiten ωζ—ω« wird zur Integration der dem Überverbrauch proportionalen Drehwinkeleinheiten dem Überverbrauchszählwerk Zugeführt.

Der elektronische Grenzwert-Impulsgeber nach Fig. 2 enthält ein Netzteil NT, das aus einer Reihenschaltung eines Widerstandes /?₈ und eines Brückengleichrichters Ci, an dessen Ausgang ein Glättungskondensator C2 und eine Reihenanordnung zweier Zenerdioden D\, D₂ liegt, besteht. Die Zenerdiode D] stabilisiert die positive und die Zenerdiode D₂ stützt die negative Versorgungsgleichspannung. Der Bezugspunkt für beide Spannungen liegt zwischen den beiden Zenerdioden A und Dz. Wesentlicher Bestandteil des Grenzwert-Impulsgebers ist der Kippgenerator KG, der durch eine aktive Brückenschaltung dargestellt ist. Die Diagonale dieser Brückenschaltung wird durch eine hodiohmige Transistorschaltunp, bestehend aus den Transistoren T\ bis Ti gebildet welche in Verbindung mit Widerständen Rw und An als Differenzverstärker arbeitet. Der eine Brückenzweig enthält ein Abgleichs-Widerstandsnetzwerk A aus einer untergeordneten Brückenanordnung mit Widerständen Rn, /?i3, Ru und /?i5. Der andere Brückenzweig besteht aus einem temperaturstabüen Integrierkondensator Ci und einem Widerstandsnetzwerk R] bis Rt,. das durch eine Schalteinrichtung mit sechs Einzelschaltern 5i ... S₆ veränderbar ist. Mit der Schalteinrichtung besteht die Möglichkeit, 2⁶- 1 =63 verschiedene Widerstandskombinationen einzustellen. Nach der Beziehung für Pc ergibt sich in dem dargestellten Beispiel gemäß Fig.2 bei einer Grundwertanpassung K=0,5 die Leistungsgrenze

P₀ : = 0,5 · (1 · 2° + 0 · 2' + 1 · 2² + 1 · 2³ + 0 ■ 2⁴ + 1 · 2⁵) kW P_G = 22,5 kW

Die Summenglieder für ;=2 und /=5 sind 0, da die Schalter S₂ und 5s geöffnet sind.

Durch die Potentialänderung am Widerstand Au wird die Gegentaktverstärkerstufe V, die Transistoren Ts, T₆, Ti und 7s enthält, angesteuert. Über einen Widerstand /?i6 steht der Ausgang des Grenzwert-Impulsgebers mit den rückkoppelnden Brückenzweigen des Kippgenerators in Verbindung. Zwei antivalent in Reihe geschaltete Zenerdioden D] und D₄ sorgen für eine zusätzliche Glättung der polaritätswechselnden Referenzspannung an der Basis des Transistors T₄.

Der Ausgang der Gegentaktverstärkerstufe V liefert Rechteckimpulse mit der Kippfrequenz

2ÄC, In

wobei Ader durch die Einstelleinrichtung zugeschaltete Kombinationswiderstand ist, Ci die Kapazität des Integrierkondensators bedeutet, und η das Spannungsteilerverhältnis des Abgleichbrückenzweiges darstellt. Ein Widerstand #7 ist alternativ zur Einstelleinrichtung E über ein Umschaltrelais U zuschaltbar. Die Dimensionierung des Widerstandes /?7 ist so gewählt, daß durch ihn eine ausreichend hohe Kippfrequenz, was einer entsprechend großen Leistungsgrenze entspricht, erreicht werden kann. Die Zuschaltung des Widerstandes /?7 erfolgt durch ein externes Signal, das über einen Vorwiderstand Rg sowie einen Gleichrichter G₂ mit einem Glättungskondensator Cj auf das Umschaltrelais U wirkt. Eine Lumineszenzdiode LED wirkt als optische Anzeige. Bei Einschaltung des Widerstandes Rj wird die Überverbrauchsmessung praktisch unterbrochen, da die Leistungsgrenze soweit angehoben ist, daß der jeweilige Leistungswert diese Grenze nicht überschreitet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Zählwerks-Anordnung zur Registrierung des elektrischen Verbrauches bei einem einen einstellbaren Leistungsgrenzwert übersteigenden Wert der elektrischen Leistung bestehend aus einer Subtraktionseinrichtung auf der Basis einer mechanischen Vorrichtung, deren ausgangsseitige, mittels eines integrierenden mechanischen Zählwerkes in Einheiten des elektrischen Verbrauches angezeigte Winkelverstellung der Differenz zweier eingangsseitiger Winkelverstellungen proportional ist, z. B. auf der Basis eines Differenzgetriebes, wobei die eine eingangsseitige Winkelverstellung in Abhängigkeit von der gemessenen Leistung eines Verbrauchers erfolgt und die andere durch einen Schrittmotor, der seinerseits durch Impulse eines elektronischen Impulsgebers mit einstellbarer konstanter Impulsfolgefrequenz derart gesteuert ist, daß die Ausgangsgröße der Subtraktionseinrichtung den Wert Null aufweist, wenn die gemessene Verbraucherleistung gleich dem Leistungsgrenzwert ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Grenzwert-Impulsgeber ein Kippgenerator (KG) aus R- und C-Gliedern mit einem vorzugsweise hochohmigen Differenzverstärker verwendet ist, der in dem einen Rückkopplungszweig ein temperaturstabiles Abgleichs-Widerstandsnetzwerk (A) und in dem anderen Rückkopplungszweig als kippfrequenzbestimmende Glieder einem Kondensator (Q) und eine Einstelleinrichtung (E) in Form eines über eine η-stufig ausgebildete Schaltereinrichtung veränderlichen n-stufigen binären Widerstandsnetzwerkes (R\ ..., R_n) enthält.

2. Zählwerks-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippgenerator (KG) mit Einstelleinrichtung (E) und Abgleichs-Widerstandsnetzwerk (A), ein Ne.'.zteil (NT) und eine Gegentakt-Treiberstufe (GT) zur Ansteuerung eines Schrittmotors (M) als kompakte Furtktionsgruppe schaltungstechnisch verknüpft sind.

3. Zählwerks-Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Einstelleinrichtung (E) ein über ein Umschaltrelais (U) alternativ zuschaltbarer Festwiderstand (Rt) vorgesehen ist, dessen Dimensionierung eine einer zeitweisen Abschaltung der Überverbrauchsmessung gleichkommende, ausreichend hohe Leistungsgrenze repräsentiert.

4. Zählwerks-Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Abgleichs-Widerstandsnetzwerk (A) eine Brückenschaltung, bestehend aus Teilerwiderständen (Rn und Λ13), einem Diagonalwiderstand (Ru) und einem Stellwiderstand (R\s) eingesetzt ist, wobei der gesamte Stellbereich des Stellwiderstandes (R\s) nur einen Bruchteil des Teilerpotentials an der Basis des zugeordneten Transistors (T*) des Differenzverstärkers verändert.

5. Zählwerks-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Brummstabilisierung der polaritätswechselnden Referenzspannung an der Basis des Transistors (T*) des Differenzverstärkers eine Reihenschaltung aus einem Widerstand (R]₆) und zwei antivalent angeordneten Zenerdioden (D3 und A) dient, bei der den Zenerdioden das Abgleichs-Widerstandsnetzwerk (A) parallelgeschaltet ist.

6. Zahlwerks-Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise binär gewichteten Widerstände (R, ..^ R₆) der Einstelleinrichtung (E) Elemente eines Moduls in Schichttechnik darstellen.