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Verfahren und Einrichtung zur Verrechnung elektrischer Arbeit -in
Abhängigkeit von der Tageszeit Von den Verfahren und Einrichtungen, die zur Messung
und Verrechnung der elektrischen Arbeit angegeben und in Benutzung genommen sind,
haben nur die Doppeltarifzähler nach Zeit die Fähigkeit, auf eine Verkleinerung
der Werksbelastung zur Lichtzeit hinzuwirken. Leider benötigen diese Zähler eine
Uhr, die recht erhebliche Anschaffungs- und noch höhere Unterhaltungskosten bedingt.
Das hat zur Folge gehabt, daß diese Zähler, die eine Zeitlang stark verbreitet waren,
jetzt nur noch in sehr geringem Umfange in Benutzung sind.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine Einrichtung zu schaffen, die eine
Abhängigkeit der Messung oder Verrechnung der elektrischen Arbeit von der Lichtzeit
ohne die Verwendung von Uhren herbeiführt. Der Grundgedanke der Erfindung ist, den
Strom mittels irgendeiner Einrichtung so durch regelmäßige oder unregelmäßige Schwankungen
zu deformieren, daß er für Lichtzwecke infolge der dadurch hervorgerufenen Helligkeitsschwankungen
ungeeignet ist, seine Verwendung für Kraft- und Heizzwecke dagegen wegen der geringen
Größe, der geringen Frequenz oder der kurzen Zeitdauer der Schwankung nur unwesentlich
beeinflußt wird.
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Diese Einrichtung- zur Deformierung kann entweder erst von einer bestimmten,
gegebenenfalls einstellbaren Grenze ab in Wirksamkeit treten, sie kann aber auch
so bemessen «erden, daß sie bei der geringsten praktisch vorkommenden Stromstärke
zu arbeiten beginnt.
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Im ersteren Falle wirkt die Einrichtung so, daß bis zu einer gewissen
Stromgrenze die Entnahme von nicht deformiertem, also für Beleuchtungszwecke geeigneten
Strom möglich ist und erst bei 'Überschreitung dieser Grenze die Deformation eintritt.
Der Abnehmer kann dabei Strom für Kraft- und Heizzwecke von beliebiger Größe entnehmen.
Bis zu einer vereinbarten Grenze kann er auch Lichtstrom beziehen. Gleichzeitig
Licht- und Kraftstrom kann aber wegen der dann einsetzenden Lichtschwankungen nicht
entnommen werden, wobei die Stromgrenze so einzustellen ist, daß sie durch die Einschaltung
von Heizapparaten oder größeren Haushaltsmotoren überschritten wird.
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Man kann den Apparat z. B. an Stelle des Strombegrenzers verwenden,
und er bewirkt dann, däß während der Lichtzeit Strom oberhalb einer gewissen Grenze
nicht entnommen werden kann, woran das Werk in der Hauptsache interessiert ist.
Soll die Überschreitung einer zweiten, höheren Grenze auch zur Tageszeit verhindert
werden, so kann man mit dem Deformator in Reihe noch einen normalen Strombegrenzer
schalten. Man kann auch den Deformator so einrichten, daß er bei überschreitung
der zweiten Grenze den Strom ganz ausschaltet, indem das bewegliche Organ hinter
eine Sperre greift, oder aber, daß der Ström solche Deformation erfährt, daß auch
Heizapparate
und Motoren nicht mehr arbeiten, wie es der normale Strombegrenzer bewirkt.
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Der Deformator kann auch in Reihe mit einem normalen Einfachtarifzähler
verwendet werden und bewirkt auch hier, daß zur Lichtzeit Strom nur bis zu einer
bestimmten Größe, also praktisch Licht- und Kraftstrom nicht gleichzeitig entnommen
werden kann.
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Für den Fall, wo der Deformator bei der geringsten praktisch möglichen
Stromstärke in Wirksamkeit tritt, muß noch eine Kurzschlußvorrichtung vorgesehen
werden, durch die der Deformator_ außer Tätigkeit gesetzt werden kann.
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Diese Einrichtung kann für einen Doppeltarifzähler Verwendung fanden,
wobei mit dem Kurzschließen des Deformators zwangläufig die Umschaltung auf das
Zählwerk .für hohen Tarif verbunden ist. Hierbei kann auch zur Lichtzeit Strom in
unbegrenzter Höhe, aber nur zu hohem Tarif entnommen werden, zur Tages- oder späteren
Nachtzeit jedoch zu niedrigem Tarif.
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Zweckmäßig wird man allerdings auch hier eine mäßige Lichtentnahme,
die dem norrnalen Gebrauch entspricht und deren Höhe durch die zu zahlende Grundgebühr
festgelegt ist, zu niedrigem Tarif zulassen, also den Reformator erst bei einer
gewissen Stromgrenze ansprechen lassen.
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Das Prinzip dieses Doppeltarifzählers ist also im Gegensatz zu dem
bisher benutzten Verfahren das, daß der Verbraucher selbst sich auf hohen oder niedrigen
Tarif schaltet. Er ist aber gezwungen, auf hohen Tarif zu gehen, falls er Lichtstrom
oder wenigstens falls er zur Lichtzeit einen über die vorher vereinbarte und ev
t1. im Zähler einstellbare Grenze hinausgehenden Strombetrag dem Netz entnehmen
will. Er ist dazu gezwungen, weil der zu billigem Tarif abgegebene Strom so deformiert
ist, daß er für Beleuchtungszwecke nicht brauchbar ist.
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Man könnte als Nachteil der letztbeschriebenen Einrichtung bezeichnen,
daß der Verbraucher vergessen kann, nach der Einschaltung auf hohen Tarif wieder
auf niedrigen Tarif zurückzuschalten. Dies kann z. B. dadurch verhindert werden,
daß die mechanische Bewegung des Reformators dazu benutzt wird, ein Schaltwerk in
Gang zu setzen, das nach Ablauf einer bestimmten Zeit oder nach Verbrauch einer
bestimmten elektrischen Arbeit eine automatische Zurückschaltung auf niedrigen Tarif
bewirkt. Man kann aber auch zwangläufig mit dem hohen Tarif eine Glimmlampe einschalten,
die diesen Betriebszustand kennzeichnet und an sichtbarer Stelle angebracht ist,
so daß eine Zurückschaltung nicht übersehen werden kann. Die Tarifumschaltung kann
auch, unabhängig davon, ob der Deformator im Zähler mit czngehawt ist oder nicht,
von fern bewirkt werden, wobei zweckmäßig die Signallampe an der Schaltstelle angebracht
wird.
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Der Deformator kann eine vollständige Unterbrechung des Stromes oder
nur eine vorübergehende Verringerung desselben bewirken. Mit Rücksicht auf die Belastung
der Kontakte empfiehlt sich das letztere. Bedingung ist nur, daß infolge der kurzen
Dauer, der geringfügigen Größe oder der kleinen Frequenz der Schwankung die Benutzung
von Kraft- oder Heizstrom nicht merklich gestört wird. So würde z. B. eine alle
paar Sekunden für die Dauer eines Bruchteils einer Sekunde auftretende starke Schwankung
ebenso wie eine mehrmals in der Sekunde, am besten etwa 7mal erfolgende Schwankung
von % bis Z °/o des Stromes die Benutzung des Lichtes unerträglich machen, während
angeschlossene Motoren oder Heizapparate dadurch in ihrer Leistungsfähigkeit praktisch
nicht beeinflußt werden.
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Erzeugt werden kann diese Schwankung beispielsweise durch eine elektromagnetisch
oder thermisch betätigte Schaltvorrichtung, die in gewissen Intervallen einen normalerweise
kurzgeschlossenen Widerstand in den Stromkreis ein- und periodisch wieder ausschaltet.
In einfacher Weise kann dies durch einen vom Verbrauchsstrom durchflossenen `Elektromagneten
geschehen, der entweder bei der geringsten praktisch auftretenden Stromstärke oder
aber bei einem höheren Strome von festgelegtem Betrage den Kurzschluß eines im Verbrauchsstromkreise
liegenden Widerstandes unterbricht und gleichzeitig sich selbst kurzschließt, so
daß das Spiel von neuem beginnen kann. Wie vorher erwähnt, kann dieser Ellektromab
et auch eine vollständige Unterbrechung des Stromkreises bewirken. Eine Periodizität
kann man, falls erwünscht, dadurch erreichen, daß man dem schwingenden Organ eine
Eigenfrequenz von der gewünschten Größe gibt.
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Die Schaltvorrichtung kann auch an die Netzspannung angeschlossen
sein. Das hat den Vorteil, daß der Ablauf des Schaltvorganges völlig unabhängig
von der Belastung bleibt. Damit ein dauernder Wattverbrauch vermieden wird, kann
diese Vorrichtung mittels eines Stromrelais erst bei Stromentnahme, evtl. von einer
bestimmten @ Grenze ab, an die Spannung angeschlossen werden. Die Schaltung kann
leicht so vorgenommen werden, daß der Leistungsverlust, den die Deformation bedingt,
zu Lasten des Werks geht, von dem er unschwer getragen werden kann, da er nur bei
Strombezug auftritt.
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Eine weitere Verringerung des schon an
sich geringen
Leistungsverlustes kann man dadurch erzielen, daß man die Wicklung der Schaltvorrichtung
und den Schwächung swiderstand vereinigt und der ersteren durch Verwendung von Widerstandsmaterial
einen -iusreichend hohen Widerstand gibt.
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Einige Ausführungsformen der Erfindung seien in den Abbildungen beschrieben.
Abb. r und 2 zeigen zwei Formen von deformierten Strom-Zeit-Kurven, wobei Abb. z
Schwankungen von zwar erheblichem Strombetr age, aber kurzer Zeitdauer und geringer
Frequenz, Abb. 2 solche von höherer Frequenz, aber geringem Stromwert aufweist.
Es ist ersichtlich, daß beide die Entnahme von Kraft- und Heizstrom nicht nennenswert
stören, jedoch empfindliche Lichtschwankungen hervorrufen.
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Abb. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung in einer Pauschalanlage.
Der Deformator besteht aus einem Elektromagneten a, dessen Anker b gegen die Kraft
der Feder c bei Stromdurchgang angezogen wird. Ist das erzeugte magnetische Feld
stark genug, so kommt der Anker b gegen einen Stift d zu
liegen, der
mit dem einen Pol des Elektromagneten leitend verbunden ist. Der andere Pol hat
Verbindung mit dem Anker, so daß bei Berührung zwischen b und d der
Elektromagnet a kurzgeschlossen ist und seinen Anker losläßt. Damit beginnt das
Spiel von neuem.
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Der Anker c und der Stift d sind auf einer gemeinsamen Grundplatte
e befestigt, die in Schlitzen f gegen den Eisenkern a verschiebbar
ist. Sie besitzt eine Teilung h, so daß die Stellung der Platte gegenüber der festen
Marke g ablesbar ist. Damit läßt sich die Ansprechgrenze des Deformators einstellen.
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Hierbei ist vorausgesetzt, daß in die Wicklung des Elektromagneten
so viel Widerstand gelegt ist, daß durch seinen Kurzschluß eine genügend große Stromschwankung
hervorgerufen wird. Einen geringeren Leistungsverlust kann man im allgemeinen erzielen,
wenn man den Schwächungswiderstand getrennt anordnet und ihn normalerweise kurzschließt.
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Diese Anordnung zeigt Abb. q.. Darin ist a der Elektromagnet, b der
Schwächungswiderstand, ferner sind c, d und e Kontaktfedern, die, wie aus der Abbildung
zu ersehen, an die Leitung angeschlossen sind, und f ist ein an der Feder d befestigter
Stift aus Isoliermaterial, gegen den sich der Anker bei Stromdurchgang legt. Man
ersieht, daß durch die Bewegung des Ankers der Kurzschluß des Schwächungswiderstandes
b aufgehoben und sodann der Elektromagnet a kurzgeschlossen wird.
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Der Schwächungswiderstand kann für intermittierende Belastung bemessen
werden. Jedoch müßte dann, um ein Durchbrennen mit Sicherheit auszuschließen, der
Schalter als Labilschalter gewählt werden, damit der Einschaltung des Widerstandes
auch der Kurzschluß des Elektromagneten folgt.
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In Abb. 5 ist die Anwendung der Erfindung auf einen Doppeltarifzähler
dargestellt. Hier ist parallel zum Elektromagneten a noch ein Kontakt k angebracht,
durch den derselbe willkürlich kurzgeschlossen werden kann. Zwangläufig mit dem
Schalter k ist ein Schalter m und n verbunden. Der erste legt in geschlossenem
Zustande den Elektromagneten l an Spannung, welcher die Umschaltung auf das Zählwerk
für hohen Tarif bewirkt. Der Schalter n schließt den Stromkreis der Signallampe
i, die den Betriebszustand der Messung bei hohem Tarif kennzeichnet.
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Alle drei Schaltkontakte werden durch einen Druckknopfschalter nach
Art der Bullaschalter gesteuert. Dieser besteht aus der Schaltstanggeo, dem zweiannigen,
mit Labilfeder versehenen Hebel p und den Druckknöpfen q und r. Durch
Drücken auf q wird der hohe, durch Drücken auf r der niedrige Tarif geschaltet.
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Z stellt den Zähler dar. Es ist klar, daß auch hierbei der Schwächungswiderstand
aus der Spule a herausverlegt werden kann. Die Anordnung nach Abb.5 müßte dann entsprechend
Abb. d. sinngemäß geändert werden.
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Die Abbildungen stellen naturgemäß nur Einzelausführungen des Erfindungsgedankens
dar. Derselbe läßt sich zweifellos noch mannigfach verwenden, z. B. an Stelle einer
Uhr bei einem Maximumzähler, --um das Maximum nur während der Lichtzeit festzulegen.
Auch andere Arten von Deformatoren sind denkbar. Bei allen diesen Anordnungen wird
der Boden der Erfindung nicht verlassen.