DE2548874B2 - Vorrichtung zur verhinderung der ueberlastung einer elektrischen anlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur

Verhinderung der Überlastung einer elektrischen Anlage der im Oberbegriff des Hauptanspruches genannten Gattung. Eine derartige Vorrichtung ist bereits bekannt (DT-AS 11 70 518).

Bei den meisten elektrischen Anlagen hängt der Preis je elektrische Energieeinheit (kWh) von der Verbrauchsleitung der Anlage ab. Im allgemeinen setzen sich die angewendeten Tarife aus einem von der Verbrauchsleistung abhängenden festen Glied und einem von der bezogenen Energie abhängenden

ίο veränderlichen Glied zusammen.

Die verbrauchte Energie wird mit Zählern gemessen, wohingegen die Leistung pauschalartig festgesetzt ist. Dieser Pauschalwert wird im allgemeinen auf Grund der Leistung der angeschalteten elektrischen Apparate, der Zahl der Zimmer usw. bestimmt.

Damit der Verbraucher die ihm vertragsmäßig zur Verfügung stehende Leistung nicht überschreitet, setzt der Energielieferant vor der Anlage des Verbrauchers eine Vorrichtung ein, welche die Anlage vom Netz trennt, sobald die verbrauchte Leistung den Vertragswert überschreitet. Dabei wird die Anlage schlagartig außer Betrieb gesetzt, was sich wirtschaftlich ungünstig auswirkt und bei einem öffentlichen Dienst kaum zulässig ist.

Eine bekannte Vorrichtung zur Erhöhung der Empfindlichkeit der in Hochspannungsanlagen verwendeten Auslöse-, Signal- und Steuerrelais besteht aus einem Stromwandler in einer Phasenleitung des elektrischen Netzes, dessen Sekundärwicklung einen Brückengleichrichter speist, in dessen Brückendiagonale Gleichspannungsanschlüsse des Realais geschaltet sind. Der Stromwandler kann in der gebräuchlichen Unsymmetrieschaltung ausgeführt sein (DT-PS 5 26 774). Bei einem bekannten Differential-Berührungsschutzschalter wird ein von der gleichgerichteten Spannung eines Stromwandlers betriebenes Relais zur Unterbrechung des zu überwachenden Stromkreises durch Mittel zur Schwellwerteinstellung und Verzögerung beeinflußt (FR-PS 20 77 785). Die Zeitkonstante ist allerdings nur sehr kurz bemessen.

Die bekannte Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs gestattet das vollständige Stromkreisunterbrechen nur im Falle der Überlastung und deren Zeitschaltglied bestimmt nur das Ausschalten, nicht jedoch ein Wiedereinschalten.

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, Strafgebühren im Fall eines Überschreitens der von einem Elektrizitätsversorgungsunternehmen abonnierten Leistung oder eine Unterbrechung der gesamten Stromversorgung

durch Ansprechen eines Abschalters wegen Überlastung zu vermeiden und zu diesem Zweck eine einfache, sicher wirkende, selbsttätige und wenig Platz erfordernde Vorrichtung zu schaffen, die auch das Wiedereinschalten selbsttätig ermöglicht.

⁶S Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere Verbesserungen und weitere Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in

Verbindung mit der folgenden Beschreibung und

Nachfolgend werden Ausführun^tbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Schema einer einfachen Ausführungsform

F i g. 2 ein Schema einer Ausführungsform mit vielfältigen Einstellungsmöglichkeiten. i°

Die Überlastungsschutz-Vorrichtung der F ι g. 1 besteht aus einem in mindestens einem Phasenleiter Ph angeordneten Stromwandler 1, dessen Sekundärwicklung 2 mit einem Gleichrichter 3 in Brückenschaltung verbunden ist. An die Gleichspannungsanschlüsse 4 und 15 des Gleichrichters 3 ist ein Relais 6, daß einen Kontakt

und einen Kontakt 8 aufweist, angeschlossen. Der Kontakt 7 in Form eines doppelpoligen Umschalters kann abwechslungsweise die Verbindung zwischen Klemmen 9 und 10 oder 9 und 11 schließen. Der Kontakt

des Relais 6 ist dazu bestimmt, den Stromkreis zwischen dem Phasenleiter Ph über einen Kondensator eine Diode 15 und einen Widerstand 16 mit dem Null-Leiter N zu schließen, wenn das Relais 6 angezogen hat. Der Kondensator 13 ist einerseits an seinem Verbindungspunkt 12 zum Kontakt 8 an den ersten Gleichspannungsanschluß 4 des Gleichrichters 3 angeschlossen und andererseits an seinem Verbmdungsnunkt 14 mit der Diode 15 über ein beim Überschreiten einer vorbestimmten Gleichspannung durchschaltendes Ventil 17 in Form einer Glimmlampe oder eines entsprechenden Halbleiter-Elements mit dem zweiten Gleichspannungsanschluß 5 des Gleichrichters 3 ver-

^bUDieⁿVorrichtung nach der Fig. 1 wirkt auf folgende Weise- Durch den Stromwandler 1 wird eine dem in der

Weise: Durch aen airomwanuici < wn_U ,.,„.. „„ __.

Primärwicklung fließenden Strom entsprechende Wechselspannung in dessen Sekundärwicklung 2 erzeugt, welche mit Hilfe des Gleichrichters in eine entsprechende Gleichspannung verwandelt wird. Diese Gleichspannung liegt am Relais 6, dessen Ansprech-Schwellwert so eingestellt ist, daß es nur anzieht, wenn durch den in der Primärwicklung des Stromwandlers 1 fließenden Strom der Wert J1, der um ein geringes unter dem der abonnierten Maximalleistung entsprechenden Strom /liegt, überschritten wird. Im angezogenen Zustand wird durch den Kontakt 7 des Relais 6 die Verbindung zwischen den Klemmen 9 und 10 unterbrochen und die Verbindung zwischen den Klemmen 9 und Il hergestellt. Die Klemme 9 kann beispielsweise mit der Phasenleitung Ph verbunden sein, wohingegen die Klemme 10 direkt oder '<ber ι ine Schaltschütz zu sekundären Verbrauchern, wie Ζύ.η Beispiel einem Teil der elektrischen Heizung, führt. Die Klemme 11 kann beispielsweise mit einer Anzeigevorrichtung für den Überstrom verbunden sein, wodurch das Auftreten von Überstrom beim Anziehen des Relais 6 angezeigt wird.

Die Abfallschwelle des Relais 6 ist derart bemessen, daß es beim Fließen eines Stromes 12 , der beispielsweise die Hälfte des Stromes 11 sein kann, wieder abfällt und damit die sekundäreren Verbraucher durch die Verbindung der Klemmen 9 und 10 mit Hilfe des Kontaktes 7 wieder an die Phasenleitung Ph anschließt und andererseits durch die Trennung der Verbindung der Klemmen 9 und 11 die Überstromanzeige erlöschen läßt.

Durch das Anziehen des Relais 6 wird ferner durch den zweiten Relaiskontakt 8 das aus dem Kondensator 13, der Diode 15, dem Widerstand 16 und dem Ventil 17 bestehende Zeitschaltglied gestartet. Wenn die Aufladung des Kondensators i3 einen durch dessen Bemessung und die Größe des Widerstandes 16 vorbestimmten Wert erreicht hat, zündet das Ventil 17. Bei dieser Aufladung wirkt der Widerstand 16 zugleich als Schutz für die Diode 15. Nach der Durchschaltung des Ventils 17 entlädt sich der Kondensator 13 stoßweise über die Spule des Relais 6. Der durch diese Entladung bewirkte Impuls schwächt den Haltestrom des Relais 6 so weit ab, daß es abfällt. Dabei lassen sich zwei Zustände unterscheiden. Wenn der Strom durch den Wandler weiterhin über dem Wert /1 bleibt, zieht das Relais 6 wieder an, wobei sich diese Vorgänge periodisch wiederholen.

Wenn der Strom auf einen Wert unter /1 abfällt, so fällt das Relais ab. Das erlaubt somit die Wiedereinschaltung der sekundären Verbraucher bereits bei einem zwischen /1 und /2 liegenden Strom durch den Wandler 1. Das Relais 6 bleibt so lange im abgefallenen Zustand, bis wieder ein Überstrom /1 auftritt.

Die Ausführungsform der F i g. 2 unterscheidet sich in einigen Verfeinerungen von derjenigen der Fig. 1. Gemeinsame Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Zwischen die Anschlüsse 4 und 5 des Gleichrichters 3 ist, wie an sich bekannt (DT-AS Π 70 518), ein Kondensator 19 geschaltet. Eine zweite Diode 20 ist in Sperrichtung für den den Strom durch das Relais schwächenden Impuls in die Verbindung zwischen dem Anschluß 4 des Gleichrichters 3 und dem Relais 6 und ein veränderbarer Widerstand 21 in die Verbindung zwischen dem Anschluß 5 und des Gleichrichters 3 und dem zweiten Anschluß des Relais 6 eingefügt. Ferner ist zwischen das Ventil 17 und den Verbindungspunkt 14 zwischen dem Kondensator 13 und der ersten Diode 15 ein Widerstand 22 geschaltet. Der Stromwandler 1 kann wie gezeichnet auf der Primärseite oder auch auf der Sekundärseite mit Abgriffen 23 auf der jeweiligen Wicklung versehen sein. Der Überspannungsschutz verhindert eine Beschädigung der Elemente der Schutzvorrichtung beim Auftreten von größeren Stromstößen im Wandler 3. Der Kondensator 19 dient zur Glättung der vom Gleichrichter 3 gelieferten Gleichspannung und zur Vergrößerung der Zeitkonstante der Zeitschaltung. Die zweite Diode 20 erlaubt, den Kondensator 13 kleiner dimensionieren zu können, indem die Entladung des Kondensators 13 ausschließlich auf die Spule des Relais 6 beschränkt wird. Durch den veränderbaren und gegebenenfalls mit einer Temperaturkompensation gegenüber der Relaisspule ausgestatteten Widerstand 21 kann der Schwellwert des Relais feiner und wärmeunempfindlicher als durch die alleinige Bemessung des Relais 6 eingestellt werden, wohingegen der Widerstand 22 die Zeitkonstante der Entladung beeinflußt. Durch die Abgriffe an den Wicklungen des Stromwandlers 1 kann die Schutzvorrichtung grob an die verschiedenen Verhältnisse der Verbraucher angepaßt werden.

Die beschriebene Vorrichtung verhindert selbsttätig, daß der abonnierte maximale Energiebetrag überschritten wird, ohne den Abonnenten ganz von der Stromversorgung zu trennen. Es werden nur sekundäre Verbraucher abgeschaltet, wenn die bezogene Energiemenge in die Nähe der abonnierten Maximalmenge kommt. Zudem kann durch eine einfache Schaltung die Ausschaltung dieser Sekundärverbraucher angezeigt werden, was die Ergreifung entsprechender weiterer

Vorsorgemaßnahmen erlaubt, damit auch die Anwendung höherer Tarife bei der Verrechnung vermieden werden kann. Schließlich nimmt die elektronische Ausrüstung wenig Platz ein, der bei vielen Zähler- und Schalttafeln beschränkt ist, und sie ist geräuscharm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verhindern der Überlastung einer elektrischen Anlage mit einem im Verbraucherstrang angeordneten Stromwandler, dessen Sekundärwicklung über einen Gleichrichter ein Relais mit Schwellencharakteristik speist, und mit einem von einem Kontakt des Relais gesteuerten und von der Netzspannung gespeisten, einen Kondensator, eine Diode und einen Widerstand enthaltenden Zeitschaltglied, dessen Kondensator mit eir.em der beiden Gleichspannungsanschlüsse des Gleichrichters verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (6) mit den beiden Gleichspannungsanschlüssen (4, 5) des Gleichrichters (3) verbunden ist, daß ein zweiter Kontakt (7) des Relais (6) zur Abschaltung sekundärer Lasten vorgesehen ist, daß das Zeitschaltglied zudem ein beim Überschreiten einer vorbestimmten Gleichspannung durchschaltendes Ventil (17) enthält, daß ferner der Kondensator (13) mit seinem Anschluß (Verbindungspunkt 12 des Kondensators 13 mit dem Relais 6) an den Gleichrichter (3) einerseits über den ersten Kontakt (8) des Relais (6) und mit der einen Netzleitung (Ph) und andererseits über die Diode (15) und den Widerstand (16) mit der anderen Netzleitung (N) verbunden ist und daß das Ventil (17) mit dem zweiten Gleichspannungsanschluß (5) des Gleichrichters (3) und dem Verbindungspunkt (14) des Kondensators (13) mit der Diode (15) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Zeitkonstante bei gegebenem Ventil (17) durch den Wert des Kondensators (13) und des Widerstandes (16) bestimmbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (16) des Zeitgliedes zugleich als Schutzelement für die Diode (15) dient.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kontakt (7) des Relais (6) zugleich den Stromkreis einer Anzeigeeinrichtung steuert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überspannungsschutz (18) zwischen die Klemmen der Sekundärwicklung (2) des Stromwandlers (1) geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (19) zwischen die Gleichspannungsanschlüsse (4, 5) des Gleichrichters (3) geschaltet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ersten Gleichspannungsanschluß (4) des Gleichrichters (3) und den ersten Anschluß (Verbindungspunkt 12 des Kondensators 13 mit dem Relais 6) des Relais (6) eine zweite Diode (20) in Sperrichtung für den Entladestrom des Kondensators (13) geschaltet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Schwellwertes des Relais (6) ein veränderbarer Widerstand (21) zwischen den zweiten Anschluß (5) des Gleichrichters (3) und den zweiten Anschluß des Relais (6) geschaltet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Zeitkonstante für die Entladung des Kondensators

(13) eine Reihe zum Ventil (17) ein Widerstand (22) in die Verbindung zum Verbindungspunkt (14) zwischen dem Kondensator (13) und der Diode (15) eingefügt ist.