-
Apparat zur selbsttätigen Verteilung einer begrenzten Energiemenge
an zwei verschiedene Stromverbrauchergruppen für Verbrauchsanlagen In elektrischen
Stromverbrauchsanlagen, insbesondere in Anlagen, in. denen die verabfolgte Energie
nach Pauschaltarifen berechnet wird, werden oft Apparate verwendet, die dem Stromverbraucher
eine begrenzte Energiemenge zur Verfügung stellen: Sind an das Netz außer der Beleuchtungsanlage
weitere stromverbrauchende Einrichtungen, z. B. Heißwasserspeicher, angeschlossen,
so ist es unter Umständen wünschenswert, daß während der Lichtzeit diejenigen stromverbrauchenden
Einrichtungen abgeschaltet werden, deren Betrieb während dieser Zeit nicht unbedingt
erforderlich ist. Ir dem Patent 476 922 sind Apparate angegeben, die selbsttätig
eine Energiemenge an zwei verschiedene Verbrauchergruppen verteilen, von denen die
eine Verbrauchergruppe als Gruppe I. Ordnung vor der ' anderen Gruppe, der Gruppe
II.Ordnung, den Vorzug hat. Bei diesen Apparaten sind die die Stromkreise der Verbrauchergruppen
überwachenden Organe vor magnetischen Überwachungsorganen gebildet, die durch ihrer
großen Raumbedarf die Abmessungen des Apparates vergrößern und wegen ihrer magnetischen
Wirkung nicht gleichzeitig für Gleich- und Wechselstromnetze verwendbar sind. Die
Erfindung betrifft einen Apparat für Verbrauchsanlagen nach Patent q:76 92z zur
selbsttätigen Verteilung einer begrenzten Energiemenge, der sich, durch. einen,
besonders einfachen Aufbau auszeichnet und von der Stromart des Netzes unabhängige
Überwachungsorgane besitzt. Der Apparat hat in an sich bekannter Weise als Überwachungsorgane
zwei thermische Auslöser (Bimetallstreifen), von denen der eire die Summe der Stromstärken
beider Verbrauchergruppen überwacht und bei Überschreiten der Grenzstromstärke durch
die Gesamtstromstärke die eine Verbrauchergruppe (Gruppe II.Ordnung) abschaltet,
der andere lediglich die Stromstärke der anderen Verbrauchergruppe (Gruppe I. Ordnung)
überwacht und beim Überschreiten, der Grenzstromstärke durch die Gruppe I. Ordnung
diese vom Netz abtrennt. Erfindungsgemäß ist der Apparat derart ausgebildet, daß
durch die thermische Auslösung bei einem unterhalb der Grenzstromstärke liegenden
Wert vorzugsweise im kalten Zustand der Auslöser die beider in der Stromkreisen
der Verbrauchergruppen liegenden Schaltvorrichtungen selbsttätig eingeschaltet werden.
Ist der Apparat gemäß der Erfindung an Spannung gelegt, so schaltet er
selbsttätig
im Rahmen der zur Verfügung stehenden Energiemenge je nach der Belastung der Verbrauchergruppe
I. Ordnung die Verbrauchergruppe Il. Ordnung ab oder zu. Zweckmäßig bewirkt lediglich
der die Gesamtstromstärke überwachende thermische Auslöser das Einschalten der Schaltvorrichtungen.
Das Ausschalten der Schaltvorrichtungen kann entweder durch unmittelbare oder mittelbare
Einwirkung der thermischen Auslöser auf die Federspeicher der Schaltvorrichtungen
erfolgen.
-
Die Zeichnung zeigt einen Apparat gemäß der Erfindung in schematischer
Darstellung. Auf dem Sockel des Apparates, dessen Umriß durch die gestrichelte Linie
i angedeutet ist, sind zwei Schaltvorrichtungen 2 und 3 angeordnet, die beliebiger
Bauart sein können. Zum Anschließen der ankommenden und abgehenden Leitungen dienen
die Klemmen 4, 5, 6, 7 und B. An die Klemmen 4 und 5 ist das Netz N herangeführt.
Die Klemmen 6 und 7 führen zu der Verbrauchergruppe I. Ordnung, die z. B. aus Beleuchtungseinrichtungen
und Kochgeräten besteht. An die Klemmen 7 und 8 ist die Verbrauchergruppe II. Ordnung,
z. B. ein Heißwasserspeicher, angeschlossen. In der Zeichnung ist die Gruppe I.
Ordnung mit .A und die Gruppe II. Ordnung mit B bezeichnet.
-
Die Schaltvorrichtung 2 ist ein einfacher Ausschalter mit den ortsfesten
Kontakten g und io und der Stromschlußbrücke 15, die Schaltvorrichtung 3
ist dagegen, ein Umschalter mit den ortsfesten Kontakten ii, i2, 13, i4. An der
Schaltvorrichtung 3 werden in der Einschaltstellung durch die Stromschlußbrücke
15' die ortsfesten Kontakte ii und 12 und in der Ausschaltstellung die ortsfesten
Kontakte 13 und 14 überbrückt. Außer den. Schaltvorrichtungen sind auf dem Sockel
des Apparates zwei thermische Auslöser 16, 17 angeordnet, die zweckmäßig von durch
Strom unmittelbar beheizten Bimetallstreifen gebildet sind.
-
Auf dem Sockel verlaufen die den Verbraucherstrom führenden Hauptstromkreise
wie folgt: Die Klemme 4 steht unmittelbar mit der Klemme 7 in Verbindung. Von der
Klemme 5 führt über den Bimetallstreifen 17 eine Leitung zu dem ortsfesten Kontakt
ii der Schaltvorrichtung 3. Der ortsfeste Kontakt g der Schaltvorrichtung 2 ist
über den Bimetallstreifen 16 an die Klemme 6 angeschlossen. Die Klemmen 4 und 7
sowie die ortsfesten Kontakte io und ii sind unmittelbar miteinander verbunden.
-
Außer den Hauptstromkreisen sind auf dem Sockel Hilfsstromkreise vorgesehen,
die zur Steuerung der beiden Schaltvorrichtungen _2 und 3 dienen. Zum Ausschalten
der Schaltvorrichtungen ist je eine Ausschaltspule 18, ig vorgesehen. Jede Ausschaltspule
wirkt auf die Verklinkung einer zu jeder Schaltvorrichtung gehörenden Speicherfeder.
Die Verklinkung sowie die Speicherfedern sind in, der Zeichnung nicht dargestellt.
Bei Erregung der Ausschaltspulen 18, ig werden die Stromschlußbrücken 15, 15' in
ihre Ausschaltstellungen geschnellt. Zum Einschalten ` beider Schaltvorrichtungen
dient eine einzige Einschaltspule 26, die bei ihrer Erregung die Speicherfedern,
der beiden Schaltvorrichtungen gemeinsam spannt und die beiden Stromschlußbrücken
15, 15' in ihre Einschaltstellungen führt. Je ein Ende der beiden Ausschaltspulen
18, ig ist unmittelbar an die Klemme 7 angeschlossen. Das zweite Ende der Ausschaltspule
18 der Schaltvorrichtung 2 ist an einen Hilfskontakt 2o herangeführt, der gegenüber
dem von dem Bimetallstreifen 16 getragenen Kontakt 21 angeordnet ist. Das zweite
Ende der Ausschaltspule ig der Schaltvorrichtung 3 ist ebenfalls an einen Hilfskontakt
22 herangeführt, der dem aus Isolierstoff bestehenden Kopf 23 des Bimetallstreifens
17
gegenüberliegt und beweglich ausgebildet ist. In der Nähe des Bimetallstreifens
17 sind außer dem Hilfskontakt 22 noch zwei weitere, jedoch ortsfeste Hilfskontakte
24, 25 vorgesehen. Der Hilfskontakt 24 ist mit dem ortsfesten Kontakt 12 durch,
eine Leitung verbunden, während der Hilfskontakt 25 durch eine Leitung mit dem ortsfesten
Kontakt 13 in Verbindung steht. Die Einschaltspule 26 liegt zwischen: der Klemme
4 und dem ortsfesten Kontakt 14.
-
Das Schaltbild läßt erkennen, daß im eingeschalteten Zustand der Schaltvorrichtungen
2 und 3 der thermische Auslöser 16 den Strom der Verbrauchergruppe I. Ordnung und
der thermische Auslöser 17 die Summe ,der Ströme der Verbrauchergruppen I. und Il.
Ordnung überwacht. Ist die Schaltvorrichtung 3 ausgeschaltet, so tritt in dem thermischen
Auslöser 17 lediglich der Strom der Verbrauchergruppe I. Ordnung auf. Im
ausgeschalteten Zustand beider Schaltvorrichtungen sind beide thermischen Auslöser
stromlos. Die thermischen Auslöser sind einander gleich ausgebildet und derart eingestellt,
daß sie, wenn der Stromverbrauch die vom Elektrizitätswerk zur Verfügung gestellte
Energiemenge überschreitet, auf die Hilfskontakte 2o bzw. 22, 24 einwirken. Der
Hilfskontakt 2o wird beim Überschreiten der Grenzstromstärke durch den Kontakt 21
des Auslösers 16 unmittelbar berührt, während der Auslöser 17 beim Überschreiten
der Grenzstromstärke durch seinen Kopf 23 den beweglichen Hilfskontakt 22 gegen
den ortsfesten Hilfskontakt 24 preßt. Durch Schließen der Hilfskontakte werden die
Ausschaltspulen 1s, ig erregt und bewirken ein Ausschalten der Schaltvorrichtungen.
Der ferner in der Nähe des Bimetallstreifens 17 vorgesehene Hilfskontakt
25 wird bei einem unterhalb der Gesamtstromstärke liegenden Wert, vorzugsweise
im kalten
Zustand des Bimetallstreifens, berührt. Durch Berührung
des Hilfskontaktes 25 ist der Stromkreis der Einschaltspule 26 geschlossen.
-
Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Apparates sei angenommen, daß
die durch den Apparat zu begrenzende und zugleich zu verteilende Energiemenge 2ooo
Watt beträgt. Ferner sei angenommen, daß der in der Verbrauchergruppe II. Ordnung
liegende Heißwasserspeicher i8oo Watt erfordert.
-
In der Zeichnung sind die Schaltvorrichtungen 2, 3 in ihrer Einschaltstellung
wiedergegeben. Ist der Heißwasserspeicher B in Betrieb und die Verbrauchergruppe
I. Ordnung abgeschaltet, so fließt durch den Bimetallstreifen 17 lediglich der Strom
des Heißwasserspeichers. Der Bimetallstreifen 16 ist stromlos. Wird die Verbrauchergruppe
I. Ordnung zugeschaltet, so führt der Bimetallstreifen 16 den Strom der Gruppe I.
Ordnung. Der in denn Bimetallstreifen 17 fließende Strom erhöht sich um den Verbrauchsstrom
der Gruppe I. Ordnung. Beide Verbrauchergruppen, können so lange gleichzeitig im
Betrieb bleiben, als die von beiden Verbrauchergruppen bezogene Energie höchstens
2000 Watt beträgt. Wird diese Energiemenge von der Verbrauchergruppe I. Ordnung
überschritten, so spricht der thermische Auslöser 17
an, indem er den beweglichen
Hilfskontakt 22 gegen den Hilfskontakt 24 preßt. Dadurch erhält die Ausschaltspule
i9 der Schaltvorrichtung 3 Spannung und bewirkt ein Ausschalten der Schaltvorrichtung.
Die Verbrauchergruppe IL Ordnung ist hiermit abgeschaltet. Für die Verbrauchergruppe
I. Ordnung steht nunmehr eine Energiemenge von 2ooo Watt zur Verfügung. Wird diese
Energiemenge auch von der Verbrauchergruppe I. Ordnung überschritten, so berührt
der thermische Auslöser 16 den Hilfskontakt 20 und setzt die Ausschaltspule 18 der
Schaltvorrichtung 2 unter Spannung. Dadurch wird die Verbrauchergruppe I. Ordnung
von dem Netz abgeschaltet. Durch die Abtrennung der beiden Verbrauchergruppen werden
die thermischen Auslöser 16 und 17 stromlos und erkalten. Im kalten, Zustand berührt
der thermische Auslöser 17 den Hilfskontakt 25 und schließt somit über die in der
Ausschaltstellung befindliche Stromschlußbrücke 15' den Stromkreis der Einschaltspule
26. Durch die Einschaltspule werden sofort die Stromschlußbrücken 15, 15' der beiden
Schaltvorrichtungen 2, 3 in die Einschaltstellung bewegt. Hat sich die Belastung
der beiden Verbrauchergruppen nicht geändert, so schalten beide Schaltvorrichtungen
aus, da die thermischen Auslöser von der gleichen Stromstärke wie zuvor durchflossen
werden. Hat sich aber durch Abschalten einzelner Stromverbraucher die Belastung
der Gruppe I. Ordnung verkleinert, und zwar derart, daß sie kleiner ist als die
höchst zulässige Energiemenge, so schaltet zwar die Schaltvorrichtung 3 wieder aus,
jedoch bleibt die Schaltvorrichtung z eingeschaltet und somit die Verbrauchergruppe
I. Ordnung .in Betrieb. Ist sogar der Stromverbrauch der Verbrauchergruppe I. Ordnung
unter 2ooo-i8oo =Zoo Watt gesunken., so bleiben beide Schaltvorrichtungen nach dem
Wiedereinschalten eingeschaltet. Beide Verbrauchergruppen können, somit wieder gleichzeitig
betrieben werden.
-
Um die Ein- und Ausschaltspulen so klein wie möglich zu halten, ist
es vorteilhaft, die Hilfsstromkreise so anzuordnen, daß die Magnetspülen nur kurzzeitig
erregt werden, und zwar nur in dem Augenblick, in dem von ihnen die Einleitung des
Schaltvorganges gefordert wird. Die kurzzeitige Belastung der Einschaltspule 26
wird dadurch erreicht, daß ihr Stromkreis über die ortsfesten Schaltkontakte
13, 1q. geführt ist, die lediglich in der Ausschaltstellung der Schaltvorrichtung
3 von der Stromschlußbrücke 15' überbrückt werden. Aus dem gleichen Grund sind die
Stromkreise der Ausschaltspulen 18 und i9 über die ortsfesten Kontakte 9, io bzw.
1i, 12 gelegt.
-
Der Apparat gemäß der Erfindung ist imstande, betriebssicher eine
begrenzte Energiemenge selbsttätig zu verteilen, daß die eine Verbrauchergruppe
vor der anderen Verbrauchergruppe den Vorzug erhält. Sobald der Apparat an Spannung
gelegt wird, stellt er sich selbst auf die richtigen Betriebsverhältnisse ein. Er
kann auch als Zählerwählschalter benutzt werden. Da er keine Betätigungsorgane für
die Hand erfordert, läßt er sich vollständig geschlossen ausführen, so daß- ein
unbefugter Zutritt zu dem Apparatinnern sowie anderer Mißbrauch leicht verhindert
ist.
-
Durch die Verwendung von Bimetallstreifen als thermische Auslöser
lassen sich die äußeren. Abmessungen des Apparates so klein halten, daß sie nur
wenig die Abmessungen von Sicherungselementen überschreiten. Die Strombegrenzer
gemäß der Erfindung können daher infolge ihrer niedrigen Anschaffungskosten in den
kleinsten Installationsanlagen Eingang finden.
-
Die Erfindung läßt sich sinngemäß auch auf Stromverbraucheranlagen
anwenden, die auch aus mehr als zwei verschiedenen Verbrauchergruppen bestehen.
Zur Überwachung der Stromkreise sind dementsprechend mehrere thermische Auslöser
erforderlich.