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Verfahren zur Verhütung des überschreitens der Arbeitsaufnahme in
vereinbarten Zeitabschnitten bei elektrischen Zählern mit selbsttätigen Schaltanlagen
zur Abschaltung von Stromabnehmern Auf Grund von tariflichen Bestimmungen sind die
Verbraucher elektrischer Energie vielfach daran interessiert, daß der Arbeitsverbrauch
in gewissen Zeiträumen, z. B. in Zeiträumen von Stunde, ein bestimmtes Maximum nicht
überschreitet, weil beispielsweise beim Überschreiten dieses Maximums höhere Gebührensätze
in Kraft treten.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, durch das bei Anlagen,
deren Stromverbraucher zum Teil abgeschaltet werden können, das Überschreiten eines
bestimmten Arbeitsverbrauches innerhalb der Meßperioden vermieden wird. Unter Meßperiode
ist dabei der Zeitraum zu verstehen, innerhalb dessen die Arbeitsaufnahme bestimmt
wird. In vielen Bällen wird dieser Zeitraum 1/4 Stunde betragen.
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Gemäß der Erfindung wird zur Verhütung des Überschreitens der Arbeitsaufnahme
in vereinbarten Zeitabschnitten die Differenz zwischen dem Ist- und dem Sollwert
der Arbeitsaufnahme innerhalb der Meßperiode mit der durch Abschalten von Stromverbrauchern
bis zum Ablauf der Meßperiode noch erzielbaren Arbeitsersparnis verglichen und entbehrliche
Stromabnehmer abgeschaltet, sobald die Differenz zwischen dem Istwert und Sollwert
des Arbeitsverbrauchs die noch erzielbare Arbeitsersparnis erreicht. Es sind zwar
Verfahren zur Verhütung des überschreitens der Arbeitsaufnahme von Strom verbrauchern
bekannt, bei welchen sowohl der Sollverbrauch als auch der Istverbrauch der Arbeitsaufnahme
erkennbar ist und bei welchen auch selbsttätig Stromabnehmer abgeschaltet werden,
sofern der Istwert den Sollwert übersteigt. Gegenüber dem Verfahren nach der vorliegenden
Erfindung haben diese Einrichtungen jedoch den Nachteil, daß die Stromverbraucher
auch bei einer nur kurzzeitigen Überschreitung des Sollwertes derArbeitsaufnahme
abgeschaltet werden und daß man auch nicht erkennen kann, welche Arbeit noch durch
Abschalten entbehrlicher Stromverbraucher erspart werden kann. Die Abschaltung von
Stromverbrauchern nach der vorliegenden Erfindung kann. selbsttätig und, falls mehrere
abschaltbare Stromverbraucher vorhanden sind, entweder gleichzeitig oder in bestimmter
Reihenfolge geschehen.
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Die Ausführung des Vergleiches zwischen der Differenz zwischen dem
Istwert und Sollwert des Arbeitsverbrauches und der noch erzielbaren Arbeitsersparnis
geschieht zweckmäßig auf elektrischem Wege durch Vergleich von Strömen oder Spannungen,
die den erwähnten Größen proportional sind.
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Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in der Abbildung schematisch
dargestellt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Differenz
zwischen
dem Istwert und dem Sollwert des Arbeitsverbrauches zunächst in Wegstrecken umgesetzt,
die der Gleitkontakt eines Spannungsteilers zurücklegt. Zu diesem Zweck ist der
Widerstandsdraht des Spannungsteilers i (Vergleichsspannungsteiler), der an die
Batterie qo angeschlossen ist, an einer Zahnstange 2 befestigt, welche die Feder
3 in die Ruhelage zu halten sucht. Durch den Motor q. wird über die Magnetkupplung
5 mit Hilfe des Zahnrades 6 die Zahnstange 2 aus der Ruhelage herausbewegt. Die
Umlaufsgeschwindigkeit des Motors q. ist so gewählt, daß die von der Zahnstange
zurückgelegte Wegstrecke dem Sollwert des Arbeitsverbrauches entspricht. Der Gleitkontakt
7 des Spannungsteilers ist auf einer weiteren ebenfalls beweglichen Zahnstange 8
befestigt. Die Feder g sucht diese Zahnstange in ihrer Ruhelage zu halten. Durch
den beispielsweise als Zähler ausgebildeten Motor io, dessen Umlaufsgeschwindigkeit
der Leistungsaufnahme und dessen Umdrehungszahl vom Beginn der Meßperiode ab gerechnet
dem Istwert des Arbeitsverbrauchs proportional ist, wird die Zahnstange 8 aus ihrer
Ruhelage herausbewegt. Die Verhältnisse werden so gewählt, daß der von der Zahnstange
zurückgelegte Weg. dem Istwert des Arbeitsverbrauches proportional ist. Stimmt also
der Sollwert des Arbeitsverbrauches mit dem Istwert stets überein, so bleibt der
Gleitkontakt 7 in der Nullage stehen. Sind jedoch Differenzen vorhanden, so verschiebt
sich der Gleitkontakt, so daß die Spule 12 der Differentialanordnung 13 von der
Größe des vom Kontakt 7 gegenüber dem Nullpunkt des Spannungsteilers zurückgelegten
Weg abhängt. Die am Spannungsteiler abgegriffene Spannung ist also der Differenz
zwischen dem Istwert und dem Sollwert des Arbeitsverbrauches proportional. Damit
diese Differenz mit der durch Abschalten von Stromverbrauchern erzielbaren Arbeitsersparnis
verglichen werden kann, wird die am Spannungsteiler i abgegriffene Spannung der
Spule 12 der Differentialanordnung 13 (Vergleichsanordnung) zugeführt. Der
Spule ig der Vergleichsanordnung 13 wird eine Spannung zugeführt, deren Größe
der erzielbaren Arbeitsersparnis proportional ist. Da diese Arbeitsersparnis gegen
das Ende der Meßperiode stetig abnimmt, so genügt es, dieser Spule eine mit der
Zeit abnehmende Spannung zuzuführen. Diese Spannung wird mit Hilfe des Spannungsteilers
i¢ erzeugt, dessen Gleitkontakt 15 an der Zahnstange 16 befestigt ist. Mit
Hilfe des Motors 17 wird unter Zwischenschaltung der Magnetkupplung 118 die Zahnstange
während einer Meßperiode von dem einen Ende nach dem anderen Ende des Spannungsteilers
bewegt. Die Spannung zwischen dem Gleitkontakt 15 und dem Kontakt 18 wird der Spule
ig der Differentialanordnung 13 zugeführt. 2o ist ein Hilfsspannungsteiler, der
zur wahlweisen Einstellung des der Spule ig zugeführten Anteiles der mit der Zeit
abnehmenden Spannung dient. An Stelle des Spannungsteilers kann auch ein Vorschaltwiderstand
treten, mit dessen Hilfe der durch die Spule ig fließende Strom entsprechend der
Leistungsaufnahme des abschaltbaren Stromverbrauchers eingestellt wird. Die Differentialanordnung
13 ist mit einem Kontakt 21 ausgerüstet, der sich schließt, sobald die Spule i2
stärker erregt wird als die Spule ig. Beim Schließen des Kontaktes 2i erhält das
Schütz 22 Strom, das den entbehrlichen Stromverbraucher abschaltet.
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Die Anordnung wirkt in folgender Weise: Bei einer Differenz zwischen
dem Sollwert und dem Istwert der Leistungsaufnahme verschiebt sich der Gleitkontakt
7 auf dem Spannungs-. teiler um einen Betrag, der der jeweilig herrschenden Differenz
zwischen dem Istwert und dem Sollwert des Arbeitsverbrauches proportional ist. Der
Spule 12 wird daher ein Strom zugeführt, der ebenfalls dieser Differenz proportional
ist. Die Spule ig der Differentialabordnung 13 erhält dagegen eine Spannung, die
der Arbeitsersparnis entspricht, welche durch Abschalten, der entbehrlichen Stromverbraucher
erzielt werden kann. Die Spannung nimmt vom Beginn der Meßperiode an allmählich
ab, weil sich der Kontakt 15 des Spannungsteilers 1q. nach rechts verschiebt. Sobald
nun die auf den Waagebalken 23 einwirkenden Zugkräfte gleich groß werden, d. h.
also, wenn die Differenz zwischen -dem Istwert und dem Sollwert der Leistungsaufnahme
gleich ist der noch erzielbaren Ersparnis an Arbeitsverbrauch, so schließt die Differentialanordnung
13 den Kontakt 21 und schaltet die entbehrlichen Stromverbraucher ab. Es ist zweckmäßig
dafür zu sorgen, daß die Abschaltung noch vor der völligen Gleichheit zwischen der
Differenz, zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Arbeitsaufnahme und der noch
erzielbaren Ersparnis ist, damit das zulässige Maximum nicht überschritten wird.:
Nach Ablauf der Meßperiode werden die beispielsweise mit Hilfe einer Uhr gesteuerten
Kontakte die Magnetkupplungen 2q., 5 und 118-gelöst, so daß sämtliche Teile der
Anordnung in die Ruhelage zurückkehren. Der abgeschaltete Stromverbraucher kann
dann von Hand oder auch selbsttätig wieder eingeschaltet werden.
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Wenn mehrere Stromverbraucher etwa gleich großer Leistungsaufnahme
vorhanden sind, kann man durch die Vergleichsanordnung 13 diese Stromverbraucher
nacheinander abschalten lassen. Sind die entbehrlichen Stromverbraucher jedoch nicht
gleich groß, so ist es notwendig, die Zugkraft der Wicklung ig entsprechend dem
Leistungsverbrauch desjenigen Stromverbrauchers anzupassen, der bei der nächsten
Kontaktgabe des Kontaktes 2i abgeschaltet
werden soll. Eine Abänderung
der Schaltung nach Abb. z, die zum Abschalten zweier Stromverbraucher dient, ist
in Abb. 2 dargestellt. Diese Abbildung zeigt nur die Differentialanordnung 13 mit
den Spulen 12, ig und dem Spannungsteiler 2o, da die übrigen Teile mit Abb. z übereinstimmen.
Soweit die dargestellten Teile mit den' Teilen nach Abb. z übereinstimmen, sind
zu ihrer Bezeichnung die gleichen Zahlen gewählt. 25 und 26 sind zwei Schalter,
die je in einem Stromkreis eines Verbrauchers liegen. Der Schalter 25 soll zuerst
geöffnet werden, wenn die Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Arbeitsaufnahme,
die durch Abschalten des dem Schalter 25 zugeordneten Verbrauchers erzielbare Ersparnis
erreicht. Zu diesem Zweck ist das Schaltmesser des Kontaktes 25 mit den Hüfsschaltern
27 und 28 verbunden. 29 ist eine Magnetwicklung, durch die die Sperrklinke 30 für
den Schalter 25 ausgelöst werden kann. Sobald der Schalter 25 öffnet, legt der Schalter
27 seinen Kontakt um, so daß nun eine Verbindung zwischen dem Kontakt 21 der Differentialanordnung
13 über den Schalter 31 und die Auslösewicklung 3a des Schalters 26 hergestellt
ist. Der Schalter 3= kann mit einem weiteren Kontakt versehen sein, der nach dem
Auslösen dieses Schalters auf den folgenden Schalter umschaltet. Der Hilfsschalter
28 des Schalters 25 ist mit einem im Stromkreis der Magnetwicklung ig liegenden
Hilfswiderstand 33 verbunden, der so bemessen ist, daß der durch die Wicklung ig
fließende Strom der Leistungsaufnahme des dem Schalter 25 zugeordneten Verbrauchers
entspricht. Wird der Widerstand 33 durch den Schalter 28 kurzgeschlossen, so entspricht
der durch die Wicklung ig fließende Strom der Leistungsaufnahme des dem Schalter
26 zugeordneten Stromverbrauchers, dessen Leistungsaufnahme bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel größer ist als die Leistungsaufnahme des dem Schalter 25 zugeordneten
Verbrauchers.
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Die Einrichtung wirkt in folgender Weise Wenn die Zunge der Differentialanordnung
13 mit dem Kontakt 21 in Berührung kommt, so erhält über den Schalter 27 die Wicklung
7,9 Strom und löst die zugehörige Sperrklinke 30 aus, so daß der Schalter unter
dem Einfluß der Feder 34 öffnet. Dadurch wird der Schalter 27 umgelegt und der Kontakt
21 mit der Auslösewicklung 32 des Schalters 26 verbunden. Die Differentialanordnung
13 öffnet daher ihren Kontakt. Außerdem wird der Widerstand 33 durch den Schalter
28 kurzgeschlossen.
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Um zu verhindern, daß nach dem Umschalten des Schalters 27 sofort
unter dem Einfluß der Magnetwicklung 32 die Klinke auslöst, wird zweckmäßig eine
Sperrvorrichtung vorgesehen, welche die Sperrklinke 35 erst eine gewisse Zeit nach
dem Ausschalten des Schalters 25 freigibt. Überschreitet die Differenz zwischen
Istwert und Sollwert des Arbeitsverbrauches nach dem Ausschalten des Schalters 25
wieder den durch Öffnen des Schalters 26 erzielbaren Arbeitsgewinn, so kommt die
Zunge der Differentialanordnung 13 wieder mit dem Kontakt 2.1 in Berührung. Dadurch
wird der Stromkreis der Auslösewicklung 32 über den Schalter 27 und den Schalter
31 geschlossen. Die Klinke 35 wird angehoben und gibt den Schalter frei, der unter
dem Einfluß der Feder 36 öffnet. Dadurch wird auch der Schalter 3= umgelegt, der
den Kontakt 21 mit dem folgenden Schalter verbindet, falls überhaupt noch abschaltbare
Stromverbraucher vorgesehen sind. Ist dies nicht der Fall, so ist der Schalter 31
überhaupt entbehrlich.