DE642550C - Vorrichtung zur Erzielung eines gewissen Toleranzbereichs bei Einrichtungen zur selbsttaetigen Begrenzung der Leistung einer elektrischen Anlage - Google Patents

Description

Wird für die Verrechnung des Verbrauchs einer elektrischen Anlage ein sogenannter Maximumtarif zugrunde gelegt, so kommt im allgemeinen dem Verbraucher der · Strom innerhalb eines Verrechnungsabschnittes um so teurer, je weiter er eine tarifmäßig vereinbarte Maximumgrenze überschritten· hat. Zur tarifmäßigen Überwachung des Maximumswerden registrierende oder mitSchleppzeiger versehene Maximumzähler verwendet, bei denen die Registriervorrichtung bzw. der Mitnehmer des Schlepp zeigers periodisch, z. B. halbstündlich, vom Zählerantrieb abgekuppelt wird und in die Ausgangslage zurüickkehrt. Auf dem Registrierpapier bzw. auf der Skala des Schleppzeigers kann eine Marke angebracht werden, die dem vereinbarten zuschlagsfreien Maximum entspricht. Überschreitet die Anzeigevorrichtung diese Marke, so· ist für den Verbrauch innerhalb des ganzen Verrechnungsabschnitts ein gewisser Zuschlag zu entrichten.

Um dem Verbraucher die Einhaltung der Maximumgrenze zu erleichtern, sind verschiedene Arten von sogenannten Leistungsbegrenzern vorgeschlagen worden, die in dem Augenblick, in dem die Gefahr einer Grenzüberschreitung auftaucht, selbsttätig wenigstens einen Teil der Anlage abschalten oder ein zur Abschaltung mahnendes, Signal geben.

Auch hat man Apparate vorgeschlagen, die beim Überschreiten der vereinbarten Maximumgrenze selbsttätig neue Teile der Anlage einschalten oder ein zur Einschaltung mahnendes Signal geben.

Bei derartigen Apparaten zur Leistungsbegrenzung besteht 'die Gefahr, daß die einzelnen Anlagenteile in unaufhörlichem Wechsel ein- und ausgeschaltet werden, wenn sich die entnommene Leistimg dauernd um den der zulässigen Maximumgrenze entsprechenden Wert bewegt. Die zum Ein- und Ausschalten verwendeten Schütze oder Ölschalter werden dadurch übermäßig beansprucht.

Die Erfindung· beseitigt diese Gefahr.

Die Erfindung kennzeichnet sich durch einen oder mehrere Apparate, der bzw. die bei verschiedenen Leistungs- oder Verbrauchsgrenzen Kontakte derart steuern, daß bei Überschreiten einer oberen Grenze der dieser Grenze entsprechende Eontakt einen mit Selbsthaltung versehenen Kommandokreis zuimi Abschalten wenigstens eines Teiles der Verbrauchsanlage betätigt, während bei Unterschreiten einer unteren Grenze der dieser Grenze zugehörige Kontakt die Selbsthaltung des Kommandokreises aufhebt. Der zweite Apparat kann wegfallen, wenn der erste Apparat mit entsprechenden Vorkontakten versehen ist.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Rudolf Resch in Nürnberg.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß sich ein gewisser Toleranzbereich für die Leischaltet. Die Stromkreise der einzelnen Relais sind, der Übersichtlichkeit halber nicht

rung schon eine Schaltung verursacht.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil Hejgfc-'j darin, daß durch das selbsttätige Schalten^ des'Leistungsbegrenzers nicht fortgesetzt neue Schaltungen des Begrenzers hervorgerufen ίο werden. ^ Würde ein Toleranzbereich nicht vorhanden sein, würde z. B. die Leistung über die festgesetzte Grenze nur um einen geringeren Betrag ansteigen, als die Leistung eines vom Begrenzer selbsttätig abschaltbaren Anlagenteils beträgt, so würde die durch den Leistungsbegrenzer veranlaß te selbsttätige Abschaltung des Anlagenteiles¹ eine leichte Verminderung bewirken, die den Leistungsbegrenzer sogleich wieder zu einer selbsttätigen Ergänzungsschaltung dieses Anlagenteils veranlassen würde. Die Ergänzungsschaltung würde wieder eine selbsttätige Abschaltung bewirken usf.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.

Zwischen die Leiter 1, 2 (Fig. 1) sind außer dem Zähler 3, der den Verbrauch der Anlage 4 registriert, noch zwei Vorrichtungen 5,6 zur Überwachung der Leistung oder des Verbrauche eingeschaltet. Diese Vorrichtungen können dauernd arbeitende vvattmetrische Relais sein oder auch periodisch arbeitende Leistungsbegrenzer mit einem von einer Uhr und einem von einem Zähler angetriebenen Kontakt, die jeweils nach Ablauf einer Registrierperiode von ihren Antrieben entkuppelt werden und in ihre Ausgangslage zurückkehren und geschlossen werden, wenn der vom Zähler angetriebene Kontakt den von der Uhr angetriebenen Kontakt einholt. Der Apparat 5 ist auf eine höhere Leistungsgrenze eingestellt als der Apparat 6; falls es sich um wattmetrische Relais handelt oder wenn periodisch arbeitende Leistungs- +5 begrenzer verwendet werden, so ist beispielsweise die Laufgeschwindigkeit oder der Vorsprung des von der Uhr angetriebenen Kontaktes beim Apparat 5 größer als beim Apparat 6.

Der Apparat 5 steuert das in die Offenstellung strebende Relais 50 für den Stromkreis des Zeitrelais 7, der Apparat 6 steuert das ebenfalls, in die Offenstellung strebende Relais 60 für das Zeitrelais 8. Das Zeitrelais 7 betätigt einen Stromkreis für das Selbsthalterelais 70 und für das Abschaltrelais 71; das Zeitrelais 8 betätigt das Relais 80 zur Aufhebung der Selbsthaltung des Relais 7. 9 ist die Erregerwicklung des Schützes, das bei Stromloswerden den Schalter 90 öffnet und dadurch den Teil 40 der Anlage 4 ab-

stungsbegrenzung ergibt, der zur Folge hat, .[-vollständig dargestellt, sondern es sind die daß nicht jede geringfügige Belastungsänd.^ Polaritäten der einzelnen Anschlüsse lediglich 65

'"^ψ. Plus und Minus bezeichnet.

i??Die Vorrichtung arbeitet auf folgende 5-Weise, wobei vorausgesetzt wird, daß die Apparate 5 und 6 wattmetrische Relais sind. Bei Verwendung anderer Apparate ergibt sich im wesentlichen die gleiche Wirkungsweise. Bei der Leistung ο sind die Kontakte der Apparate 5 und 6, ferner die Relais 50, 60, 70, 80 offen, die Kontakte der Apparate 8 und 71 · dagegen geschlossen; wenn mit Ruhestrom gearbeitet wird, ergeben sich entsprechende andere Verhältnisse.

Steigt nun die Leistung bis zur Ansprechgrenze des Apparateso, so wird der Stromkreis des Relais 60 geschlossen und das Zeitrelais 8 eingeschaltet. Dieses öffnet beim Ansprechen den Stromkreis des Relais 80, dadurch wird der Selbsthaltekreis für das Zeitrelais 7 vorbereitet'.

Steigt die Leistung bis zur Einstellgrenze des Apparates 5, so wird das Relais 50 eingeschaltet, das den Stromkreis für das Zeitrelais 7 schließt.

Sinkt vor Ablauf des Zeitrelais 7 die Leistung wieder unter die Einstellgrenze des Apparates 5, so wird durch das Relais 50 das Zeitrelais 7 wieder abgeschaltet. Die Anlage 4 wird dann nicht beeinflußt.

Bleibt jedoch die Einstellgrenze des Apparates 5 länger überschritten, als der Ablaufzeit des Relais 7 entspricht, so schaltet dieses Relais am Ende des Ablaufes das Relais 70 ein, das den Selbsthaltestromkreis für das Zeitrelais 7 schließt, der schon vorher durch das Relais 80 vorbereitet wurde. Ferner 1°° schaltet das Relais 7 das Relais 71 ein, das die Erregerwicklung 9 für den Schalter 90 stromlos macht und dadurch den Teil 40 der Anlage 4 abschaltet.

Dieser Zustand bleibt so lange erhalten, '05 als die Einstellgrenze des Apparates 6 nicht länger unterschritten wird, als der Ablaufzeit des Relais 8 entspricht. Sinkt nun die Leistung unter die Einstellgrenze des Apparates 5, so wird das Relais 50 abgeschaltet. »10 Diese Abschaltung ist aber zunächst wirwirkungslos, da das Relais 7 über den durch die Schalter der Relais 70 und 80 vermittelten Selbsthaltestromzweig an Spannung liegt.

Wird nun die Einstellgrenze des Apparates 6 unterschritten, so öffnet das Relais 60 den Stromkreis des Zeitrelais 8. Dauert diese Unterschreitung weniger lang, als die Ablaufzeit des. Relais 8 beträgt, so wird ohne Beeinflussung der Anlage 4 lediglich wieder durch das Relais 60 das Zeitrelais 8 eingeschaltet. Bleibt dagegen bis über die Ablauf-

zeit des Relais. 8 hinaus die EinsteHgrenze des Relais 6 unterschritten, so wird nach dem Ablauf des Zeitrelais. 8 das Relais 8 ο eingeschaltet, das. den Selbsthaltestromzweig für das Zeitrelais, y unterbricht. Das Zeitrelais. J schaltet dann das Relais 70 und das Relais. 71 ab, dadurch wird die Erregerwicklung 9 des Schützes wieder eingeschaltet und mittels des Schalters 90 der Teil 40 der Anlage wieder unter Spannung gesetzt.

Die durch die Rechtecke 10 angedeuteten Teile der · Anlage können auch durch die Teile der Fig. 2 ersetzt werden. Dann tritt an die Stelle des Relais 71 für die Schützwicklung 9 das Relais 72 mit dem SelbsthaltestiOmkreis73-Der Selbsthaltestromkreis enthält einen vom Relais 81 gesteuerten Schalter zur Aufhebung der Selbsthaltung. Das Relais 81 wird in derselben Weise wie früher das Relais 80 von dem Zeitrelais 8 gesteuert. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie bei Fig. i, nur daß die Selbsthaltung jetzt nicht mehr im Stromkreis- des- Relais 7, sondern in dem des Relais. 72 liegt.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß ein übermäßiges Ein- und Ausschalten des Anlagenteiles 40 vermieden wird, wenn der Stromverbrauch in der Nähe der festgelegten Grenze pendelt. Durch die Verwendung der Apparate 5 und 6 mit verschiedenen Einstellgrenzen wird zwischen diesen beiden Grenzen ein Toleranzbereich geschaffen, in dem die Leistung bzw. der Verbrauch beliebig schwanken kann, lohne daß durch die Vorrichtung der Anlagenteil 40 geschaltet wird.' Der Verbraucher hat es in der Hand, durch Verlegen der beiden Einstellgrenzen den Toleranzbereich größer oder kleiner zu machen und höher oder tiefer zu verlegen. Durch die Relais 7 und 8 ergibt sich auch noch eine gewisse zeitliche Toleranz, die kurzzeitiges Über- und Unterschreiten des- vorher genannten Toleranzbereichs unwirksam bleiben läßt. Durch Verstellung -dieser Zeitrelais kann der Verbraucher' auch diese zeitliche Toleranz auf den für ihn günstigsten Wert einstellen.

- Die Vorrichtung kann noch beispielsweise durch. Vorkontakte an den Apparaten 5 und 6 oder an den Relais 7 und 8 in der Weise ergänzt werden, daß vor der Schaltung dem Wärter der Anlage ein Signal gegeben wird. Statt eines Anlagenteiles 40 können auch mehrere Anlagenteile gestaffelt geschaltet werden, wenn man die entsprechenden Schalter beispielsweise durch Vorkontakte der Zeitrelais 7 und 8 steuert oder wenn man weitere Zeitrelais mit gestaffelter Ablaufszeit zur Steuerung benutzt. Unter Umständen können auch statt zwei' Apparate zur Überwachung des Verbrauchs -oder der Leistung mehrere Apparate mit verschiedenen Einstellgrenzen verwendet werden, die gestaffelt nacheinander beim Ansteigen oder Zurückgehen der Leistung zur Wirkung kommen. Werden periodisch arbeitende Leistungsbegrenzer verwendet, so kann man den vom Zeitwerk angetriebenen Kontakten verschieden große Vorspränge geben und auf diese Weise die Ein- und Ausschaltung 'einzelner Anlagenteile davon abhängig machen, ob die Registrierperiode schon mehr oder weniger weit abgelaufen ist.

Durch derartige Änderungen kann die Vorrichtung verschiedensten Betriebs Verhältnissen angepaßt werden.

In Fig. ι steuern die Apparate 5 und 6 über besondere^Relais., z. B. 50, 60, die dazugehörigen Schalter. Diese Darstellungsweise ist nur gewählt, um das Schaltbild Übersichtlieber zu machen. Meist wird man auf diese Zwischenrelais, z. B. 50, 60 usw., verzichten und mit - den Apparaten 5 und 6 unmittelbar die Zeitrelais betätigen können.

Werden Überwachungsapparate mit mehr als zwei Ansprechgrenzen verwendet, so werden die bei diesen Grenzen ab- bzw. zugeschalteten Leistungs- oder Verbrauchsgr-enzen derart gestaffelt, daß bei zu- bzw. abnehmendem Verbrauch jeweils zunächst kleinere, dann immer größere Leistungs- oder Verbrauchseinheiten ab- bzw. zugeschaltet werden. Um ein übermäßiges Regulieren beim Ansprechen der Vorrichtung zu verhüten, wird die kleinste ab- und zuschaltbare Leistungsgröße derart auf die beiden (mittleren) Einstellgrenzen der Überwachungsap parate abgestimmt, daß sie kleiner ist als. die Differenz der den Einstellgrenzen entsprechenden Leistungen. In derselben Weise können auch die größeren Leistungseinheiten abgestimmt werden, so daß also immer die geschaltete Leistungseinheit kleiner ist als die Leistungsdifferenz derjenigen Einstellgrenzen, bei denen die betreffende Einheit geschaltet wird.

Sind in 'einer Anlage ab- und zuschaltbare Verbraucher vorhanden, die vom Stromabnehmer wahlweise ein- und ausgeschaltet wer- , den können, so wird die Anordnung so getroffen, daß das zur Ab- und Zuschaltung von den Überwachungsapparaten gegebene Kommando jeweils selbsttätig von -einem etwa abgeschalteten Verbraucher an einen gerade eingeschalteten weitergegeben wird. Dies kann in der Weise durchgeführt werden, daß in den Stromkreis dieser Verbraucher einHauptstromrelais eingeschaltet wird, das im erregten Zustand den Kommandokreis an das Schaltschütz des betreffenden Verbrauchers legt, im stromlosen Zustand dagegen einen Stromkreis für einen anderen eingeschalteten Verbraucher vorbereitet.

An Hand der Fig. 3 soll die Wirkungsweise einer Vorrichtung mit mehr als zwei Überwachungsapparaten näher erläutert werden. α sei die Grenze, bei der beispielsweise der S Apparat 6 nach Fig. 1 anspricht, b sei die Ansprechgrenze des Apparates 5. Diese Grenzen erscheinen als Parallele zu der Abszissen achse, auf der die Zeit aufgetragen ist. Als Ordinate ist die Leistung L aufgetragen. 11 sei «o beispielsweise die Leistung des durch das Schütz go (Fig. 1) abschaltbaren Widerstan· des 40. Nun denke man sic-h mit den Apparaten 5 und 6 zwei weitere Überwachungsapparate in Reihe geschaltet, die in genau '5 derselben Weise über Kommandokreise mit Selbsthaltungen ein Schütz für einen weiteren Verbrauchswiderstand größerer Leistung steuern wie die Apparate 5 und 6, und deren Ansprechgrenzen bei A und B liegen mögen. Die Leistung des von der zweiten Apparategruppe gesteuerten Widerstandes sei mit N bezeichnet. Die Leistung η sei kleiner als der Abstand der Linien a, b, die Leistung N sei kleiner als der Abstand der Linien A, B.

Der Einfachheit halber sei angenommen, daß die Überwachungsapparate ohne Zuhilfenahme von Zeitrelais arbeiten, dann ergibt sich folgende Wirkungsweise nach Abb. 3: Beginnend von Punkt c, der zwischen den Ansprechgrenzen α und b liegt, steige beispielsweise infolge Zuschaltens einiger Lampen die entnommene Leistung an. Sobald beim Punkt d die obere Grenze b, auf die ein Apparat der ersten Gruppe eingestellt ist, erreicht wird, wird, wie an Hand der Fig. 1 erläutert wurde, ein Verbrauchswiderstand, beispielsweise mit der Leistung«, abgeschaltet (Punkte). Im Punkt/ steige infolge Zuschaltung weiterer Verbraucher die Leistung abermals an. Sobald beim Punkt g die Grenze B erreicht ist, spricht ein Apparat der zweiten Überwachungsgruppe an und schaltet einen weiteren Verbrauchswiderstand mit der *5 größeren Leistung N ab (Punkt «). Nun beginne beim Punkt i, beispielsweise infolge Abschaltens von Lampen, die . entnommene Leistung zu sinken. Sobald beim Punkt k die Ansprechgrenze ff der ersten Überwachungsgruppe erreicht wird, wird der Verbrauchswiderstand mit der Leistung« wieder zugeschaltet (Punkt t). Bei Punkt m beginne die Leistung weiter zu sinken. Sobald bei Punkt ρ die untere Grenzet erreicht wird, wird der Verbrauchswiderstand mit der Leistung N zugeschaltet (Punkt 0) usw.

Es werden also beim Ansteigen der Leistung über eine der mittleren Grenzen b oder« nur kleinere Verbraucher («) zu- oder abgeschaltet, während beim Überschreiten der äußeren Grenzend oderß größere Verbraucher W) zu- oder abgeschaltet werden. Die Größe der zu- und abschaltbaren Verbraucher ist so auf die Ansprechgrenzen der Überwachungsapparate abgestimmt, daß die beiden mittleren Ansprechgrenzen α und b der Überwachungsapparate für die kleinste abschaltbare Leistungsstufe«, die beiden äußeren Grenzen A B für die größere abschaltbare Leistungsstufe N bestimmt sind, und daß ferner die kleinere Leistungsstufe « kleiner ist als die Differenz der den beiden Einstellgrenzen a, b entsprechenden Leistungen bzw. die Leistungsstufe N kleiner ist, als der Leistungsdifferenz der Grenzen.4 und/? entspricht. Bei einer derartigen Abstimmung der Leistungsgrenzen und. der abschaltbaren Leistungsstufen ergibt sich ein ruhige? Arbeiten der Einrichtung, und unnötige Zu- und Abschaltungen werden vermieden. Würde dagegen beispielsweise die abschaltbare Leistungsstufe π größer sein, als dem Abstand der Grenzen iß,-& entspricht, so würde sich ein fortgesetztes Ein- und Ausschalten dieser Leistungsstufe ergeben, das nur durch Zeitrelais verzögert werden könnte, da beispielsweise ein Abschalten der Leistungsstufe an der oberen Grenze & sogleich eine Unterschreitung der unteren Grenze« zur Folge hätte.

An Hand der Fig. 4 soll noch die Wirkungsweise der Vorrichtung für den Fall beschrieben werden, daß die von den Überwachungsapparaten geschalteten Verbraucher willkürlich auch von Hand ein- und ausgeschaltet werden und der Kommandokreis für die Schütze 91, 92 mit Arbeitsstrom arbeitet. Es seien z. B. an Stelle des Verbrauchswiderstandes 40 (Fig. 1) zwei abwechselnd durch die Handschalter 11 und 12 eingeschaltete Verbraucher 41, 42 (Fig. 4) vorhanden. 91 ^Io° und 92 seien die Schaltschütze, deren Magnetkreise über die Kontakte 19 und 20 an die Komniandokreise der Apparate 5 und 6 angeschlossen sein sollen. In den Hauptstromkreisen der Verbraucher 41 und 42 liegen zwei Hauptstromrelais 13 und 14, die mittels der Gabel 15 den Umschalter 16 mit den Kontakten 17 und 18 steuern. Wird beispielsweise der Verbraucher 41 durch Schließen des Schalters 11 eingeschaltet, so zieht das Hauptstromrelais 13 seinen Kern an und legt mittels der Gabel 15 den Schalthebel 16 auf den Kontakt 17 um. Damit ist das Schütz 91 in den Kommandokreis eingeschaltet. Wird nun statt des Verbrauchers 41 der Verbraucher 42 eingeschaltet, indem der Schalter 11 geöffnet und der Schalter 12 geschlossen wird, so: wird durch das Hauptstromrelais; 14 mittels der Gabel 15 der Hebel 16 auf den Kontakt 18 umgelegt und dadurch der Kommandostromkreis für das Schütz 92 vorbereitet.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι. Vorrichtung zur Erzielung eines gewissen Toleranzbereichs bei Einrichtun-' 5 gen zur selbsttätigen. Begrenzung der Leistung einer elektrischen Anlage, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Apparate (5, 6), der bzw. die bei verschiedenen Leistungs- oder Verbrauchsgrenzen Konto takte derart steuern, daß bei Überschreiten einer Oberen Grenze der dieser Grenze entsprechende Kontakt einen mit Selbsthaltung versehenen Kommandokreis zum Abschalten wenigstens eines Teiles. (40) der Verbrauchsanlage (4) betätigt, während bei Unterschreiten 'einer unteren Grenze der dieser Grenze zugehörige Kontakt die Selbsthaltung des "Kommando kreises aufhebt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Kommandokreis mit der Selbsthaltung wie die Aufhebung dieser Selbsthaltung mittelbar von 'den die Leistung oder den Verbrauch überwachenden Kontaktapparaten (5, 6) über Zeitrelais (7, 8) erfolgt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, ,dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsapparate mehr als zwei Einstellgrenzen haben und derart mit Vorrichtungen-zum Abschalten von Anlagenteüen verbunden sind, daß beim Steigen bzw. Sinken der Leistung oder des Verbrauchs staffelweise zunächst kleinere, dann immer größere Verbraucher zu- bzw. abgeschaltet werden.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet durch eine solche Abstimmung der beiden Ansprechgrenzen der Überwachungsapparate auf die abschaltbare Leistungsstufe, daß diese Stufe kleiner ist als die Differenz der den beiden genannten Einstellgrenzen entsprechenden Leistungen ©der Verbrauchsgrößen, und daß für alle weiteren Einstellgrenzen die bei diesen Grenzen ab- bzw. zugeschalteten Leistungs- und Verbrauchsgrößen jeweils kleiner sind, als den Leistungs- oder Verbrauchsdifferenzen zwischen diesen Grenzen !entspricht. '
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch r für ■elektrische Anlagen mit mehreren wahlweise zu- und abschaltbaren Anlagenteilen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzustand wenigstens eines Anlagenteils durch 'ein im Stromkreis, desselben eingeschaltetes Hauptstromrelais überwacht ist, das bei eingeschaltetem Anlagenteil den Kommandostromkreis für den Abschaltimpuls an ein zur Abschaltung dieses Teils dienendes Schaltschütz anschließt, bei ausgeschaltetem Anlagenteil dagegen die Weiterleitung des Abschaltimpulses an das Schaltschütz für einen anderen 'eingeschalteten Anlagenteil bewirkt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungeri