-
Vorrichtung zur überwachung des Verbrauches an elektrischer Energie
o. dgl. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung an elektrischer
Energie o.,dgl. mit einem den Gesiamtveribrauch registrierenden Zähler und einem
Spitzen- oder einem anderem erst @nach Überschreitung einer Leistungsgrenze registrierenden
Zähler. Beiden bekannten lern, die erst nach Überschreitung einer eingestellten
Leistungsgrenze anlaufen und nur Aden oberhalb .dieser Leistungsgrenze entnommenen
Verbrauch zählen, ergeben sich sowohl für den Verbraucher wie -für das Lieferwerk
Arbeitsbedingungen, die für heide Teile oft nachteilig sind. Der Verbraucher wird,
da der überverbraucih besond,ers verrechnet wird, bemüht sein, die Leistungsgrenze
einzuhalten; er mußdeshalb häufig -seinen Verbrauch einschränken. Das Lieferwerk,
das häufig in der Lage ist, mehr elektrische Arbeit o.,dgl. a;bz,u:geben, als der
eingestellten Leistungsgrenze entspricht, nimmt sich durch den Spitzentarif selbst
die Möglichkeit, mehr Strom abzusetzen.
-
Die Erfindung hat die Aufgabe, dnesen durch den Spitzentarif bedingten
Zwang zu mildern, und zwar wird diese Aufgabe erfindungsgemäß .dadurch gelöst, @daß
bei einer Vorrichtung zur Üb erwaehung des Verbrauches rin elektrischer Energie
o. dgl. mit einem den Gesamtverbrauch registrierenden Zähler und einem Spitzenzähler
oder einem anderen erst nach Überschreitung einer Leistungsgrenze registrierenden
Zähler die beiden Zähler derart mit einem Mittelwertmesser vereinigt werden, d@aß
der Spitzenzähler o. dgl. nicht bei einer festgesetzten Leistungsgrenze, sondern
bei einer durch den am Mittelwertmesser ermittelten vorheriggenTagesverbrauch o.
-dgl., z. B. durch ,die Stellung eines Schleppgliedes, bestimmten, sich allso ändernden
(gleitenden) Leistungsgrenze anspricht.
-
Das Lieferwerk -gilbt dadurch einerseits dem Verbraucher die Möglichkeit,
auch ohne besonderen Zuschlag @größere Arbeitsmengen zu entnehmen, wenn andererseits
der Verbraucher dem Lieferwerk ,dadurch entgegenkommt, daß er seinen Durchschnittsverbrauch
entsprechend heraufsietzt. Trotzdem wird aber der Zweck des Spitzentarifs, kurzzeitige
Überschreitungen einer bestimmten Leilstungsgrernze besonders zu erfassen und den
Verbraucher zu einer möglichst gleichmäßigen Entnahme ,der elektrischen Arbeit o.,dgl.
zu veranlassen, voll erreicht. Durch die Anwendung einer adern Durchschnittsverbrauch
sich sellbsttätig anpassenden, gleitenden Leistungsgrenze ergibt sich gleichzeitig
ein völlig neuer Tarifgedanke, der auch für .die statistische Erfasisun:g des Verbrauchs
große Bedeutung haben kann.
-
Der wohl regelmäßig unter größeren oder kleineren Schwankungen entnommene
Verbrauch läßt sich bei Anwendiung der neuen Meßeinrichtung,in zwei fiktive Teile
zerlegen, in .den Durchschnittsverbrauch und in den
Pendelverbrauch.
Dabei ist der Pendelverbrauch ein aus gleichen Liefer- und Bezugs-,mengen sich zusammensetzender
Verbrauchsanteil, der, wenn er dem Durchschnittsverbrauch überlagert wird, die tatsäohl'lche
Verbrauchskurve ergibt. Man kann also nunmehr jeden Verbra@uc .her -so auffassen,
,daß er dauernd als Abnehmer den Durchschnittsverbrauch aufnimmt, aiber außerdem
noch zeitweilig zusätzliche elektrische Arbeit o. .dgl. vom Lieferwerk bezieht,
zeitweilig solche Arbeit an das Lieferwerk abgibt. Es ist unschwer einzusehen, daß
der Durchschnittsverbrauch der für da.g Lieferwerk willkommenere Verbra chsanteil
ist, der zu günstigeren Bedingungen geliefert werden kann als der Pendel.ve@brauc'h,
der ständige Belastungsschwankun.gen für das Lieferwerk zur Folge hat und der infolgedessen
tariflich höher erfaßt wenden muß. Bei der Erfindung ergeben nun ohne weiteres @die
Angaben des Gesamtverbrauchzählers den Durchschn.ittsverbrauch, wenn ;man sie durch
.die Zeit dividiert, und die Angaben des Spitzenzählers mit der gleitentden Leistungsgrenze
ergeben den positiven Anteil des Pendielverbraucheis, Der negative Anteil des Pendelverbrauches
ist gleich :groß, da sich der positive Bund der negative Anteil zu Null ergänzen.
-
Bei den bekannten Tarifgeräten mit Gesamtverbrauch- und Spitzenzähler
wird ein solcher Tarifgedanke nie oder nur ausnahmsweise verwirklicht, nämlich dann,
wenn zufällig ,die eingestellte Leis.tungsgrenze des Spitzenzählers der Leistung
des Durchschnittsverbrauches entsprechen sollte.
-
Die Erfindung na wird an Hand , der Zeichnung- näher erläutert. Trägt
span, wie in während Fig. i, in eines Abhängigkeit Tages entnommene von der Leistung
Zeit t die N auf, .dann kann man sich den Stromverbrauch in zwei Teile zerlegt denken,
in einen durch das Rechteck: 0 G H 0 dargestellten Teil, der dem gleichmäßig
auf den Zeitabschnitt 0 0 verteilten Verbrauch (Durchschnittsverbrauch) entspricht.
Die Strecke 0 G bzw. O H ist also gleich der durchschnittlich entnommenen
Leistung, und der Inhalt des Rechtecks 0 G H O ist gleich dem Inhalt .der
Fläche A B J C KD L E F. Der zweite Teil ist der Verbrauch, der dem
ersten Teil, also dem Rechteck 0 G H 0, überlagert werden müßte, um zur tatsächlichen
Verbrauchskurve ABJCKDLF zu gelangen. Dieser zweite Teil, der Pendelverbrauch, ist
teils negativ: Flächen OGBA, CKD, EHOF, teils positiv: Flächen BJC', DLE, d.,h.
er setzt sich aus Liefermengen und Bezugsmengen zusammen, und zwar sind ,die Summen
:der Liefer- und Bezugsmengen gleich groß. Der tatsächliche Verbrauch kann also
somit in einen ideellen, bei stets gleicher Leistung entnommenen Verbrauch, und
in einen Pendelverbrauch, der bald als Lieferung. bald als Bezug auftritt, zerlegt
werden.
-
Die Erfindung kann auf zweierlei `''eise praktisch verwirklicht werden.
Verwendet man einen kontinuierlich arbeitenden Mittelwertlnesser, dann kann man
den sich entsprechend dem Mittelwert einstellenden Teil -bleibend mit dem Einstellorgan
für die Leistungsgrenze des Spitzenzählers o. dgl. verbinden. Verwendet man dagegen
einen periodisch arbeitenden Mittelwertmesser. z. B. einen sog. Maximumzähler.dann
muß man dafür sorgen, @daß jeweils am Ende der Meßperiode das Einstellorgan für
die Leistungsgrenze des Spitzenzählers entsprechend der Endstellung dies sich nach
dem Mittelwert einstellenden Teils d.es Mittelwertmessers eingestellt wird.
-
Ein Ausführungsbeispiel für die zweite Art ist in Fig. 2 dargestellt.
Darin ist i ein gewcibnd-icher Zähler mit einem Zählwerk 2, 3 ein Spitzen.zählier
mit einem Zählwerk .l und einem mechanischen Hemmwerk 5 an sich .bekannter Konstruktion,
dessen Hemmkraft durch stärkeres oder schwächeres Spannen einer Feder 6 mittels
eines Rades 7 verändert werden kann. Der Spitzenzähler läuft bekanntlich nur dann
an, wenn sein Drehmoment die Kraft des Hemmwerks zu übersteigen beginnt, und läuft
dann mit einer der Differenz des Drehmoments und der Hemtnkraft entsprechenden Drehzahl.
-
Das Einstellrad 7 für die Hemmkraft ist über ein Zahnrad 8 und eine
Welle 9 mit einem Einstellarm io verbunden. Auf der Weltle 9 sitzt ein Sperrad i
i, in das eine durch ein Relais 12 ausrückbare Klinke 13 greift. Im Wege des Einstellteils
io ist ein gegebenenfalls einstellbarer Anfangsanschlag 14 angeordnet. Der Teil
io biegt in der Bahn eines Mitnehaners 15, der, wie die Mitnehmer bei den bekannten
Maximum-werken, periodisch von einem bestimmten Anfangsanschlag 16 aufs vorm Zähler
i im Sinne des Pfeiles gedreht wird. Jedoch sind diese Be,%vegungsperioden, die
bei den gewöhnlichen M axim;u;mzähl;ern 114 oder 1/, Stunde betragen, hier i wesentlich
größer. Sie erstrecken sich über Tage, Wochen oder Monate. Eine Feder 17 sucht mittels
eines Zahnradsegments 18 und eines Radeis i9 en Mitnehmer 15 in die durch den Anschlag
16 :gegebene Anfangslage zurückzudrehen. Ein mit dem Zahnrad i9 zusammenwirkendes
Rad 20, das über ein Vorgelege 21 ,mit Odem Zähler i verbunden ist, wird jeweils
'.am Ende einer Registrierperiode durch ein Relais 22 vom Rad i9 abgekuppelt. Die
Relais 12 und -22 werden durch Schalter 120, 220 und Nockenschei@:ben 121,
221 von
einem Zeitwerk 23 in der Weise gesteuert, daß zunächst das
Relais 1.2, dann Idas Relais 22 vorübergehend eingeschaltet wird. Die Relais können
statt mit Arbeitsstrom auch mit Ruhestrom betrieben werden. Auch kann. das Zeitwerk
23 unmittelbar mechanisch die Teile 13 :bzw. 2o steuern:
-
Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Zu Beginn eiirres 7eitabschnitts,
z. B. eines Tages,, :mögen sich diie Teile io und 1,5 in der mit ausgezogenen Linien
,dargestellten Lage befinden. Während -dieses Tages werde :der Strom entsprechend
der Kurve ABJCKDLEF (Fig. i) entnommen. Dann bewegt sich der Teil 15 entsprechend
der Kurve 24 und erreicht am Tagesende die Stellung i 5o, die mit der Anfangsstellung
des Ar-:me:s.io zusammenfallen .möge. Vorausgesetzt ist dabei, :daß die Einstellvorrichtung
6 bis, io und das, Übersetzungsgetriebe 21 entsprechend aufeinander aba@estimmt
sind. Die Strecke OH ist dabei proportional der Hem@rnkraft des Hemmwerks
5. Während,des gleichen Tages registriert das. Zählwerk 2 den Tagesverbrauch, also
die Fläche ABJCKDLEFA, die gleich der Fläche 0 GH 0 ist, und das Zählwerk
q. Idlie Pendelkomponente, die den Flächen B J C und: 1? L E :bzw.
tdem :doppelten Wert derselben entspricht. Am Tagesende wird :durch die Nockensc'hairbe
121 Mittels des Schalters 12o dias Relais 12 eingeschaltet; da-,durch wird das Rad
ii entsperrt, der Teil io bleibt aber in seiner Stellung, weil er an dem Teil 150
an!ldie!gt. Die Fader 6 behält also ihre (bisherige Spannung bei. Kurz darauf wird
das Relais 12 wseder abgeschaltet und @da-,durch rdas Rad ii von neuem !gesperrt,
bevor noch das Relais 22 eingeschaltet und das Rad 20 vom Rad ig abgekuppelt wird.
Nach :dieser Abkupplun:g kehrt,der Teil 150 unter Einwirkung der Feder 17 zum Anfangsanschlag
16 zurück. Dann wird das Relais 22 wieder abgeschaltet, @diie Räder 2o und ig werden
wieder miteinander gekuppelt.
-
Ein solches Verhalltem zeigt der Apparat dann, wenn an,dem Tag, auf
id:em sich die vorstehende Betrachtung bezieht, !der Gesamtverbrauch und damit die
Durdhsoh:nittsllei,stung genau so groß waren wie am vorhergehenden Tag. War der
Verbrauch ibzw. @die Durchschnittsleistung jedoch kleiner, dann. erreicht am Tagesende
der Teil 15 nicht die Stellung i5o, sondern eine ZwisohenstelJung; bei der Entspannung
des Rades ii wird unter der Einwirkung der Feder 6 der Arm. io bis zu der dann vorhandenen
Stellung des Armes 15 zurückgedreht. Dadurch wird die Feder 6 entspannt und die
Hemmkraft des Hemnrwerli:#s 5 herabgesetzt, und zwar auf einen Betrag, der Odem
Tagesverbrauch, .also der Durchschn,ittslaistung :an Odem betreffenden Tag, proportional
:ist. Da nun arm folgenden Tag die Grenze G H tiefer liegt als am vorhergehenden
Tag, beginnt der Spitzenzähler 3 schon bei kleimieren Leistungsgrenzen zu laufen.
Erhöhte Leistungsentnahme wird ,also an diesem Tage ausgiebiger auf dem Zählwerk
q. registriert als arm vorhergehenden Tag.
-
Ist am darauffolgenden Tage :der entnom-@mene Verbrauch wesentlich
größer, so trifft z. B. schon nach 18 Stunden der Teil 15 auf .den Arm io und nimmt
diesen bis zum Tagesende mit. Dadurch wird die Feder 6 .stärker gespannt und die
Grenze GH höher verlegt. Sehion am Ende -dieses Tages werden höhere Leistungsentnafmen
in geringerem Umfange von dem Zählwerk 4. registriert als vorher. Am Ende des Tages
bringt auch die Emtsperrung des Sperrades i i keine weitere Änderung der Stellung
des. Armes io hervor, da dieser an .dem Teil 15, der ihn vorwärts geschoben hat,
anliegt. Auch am nächsten Tage wird also- eine erhöhte Leistungsentnahme in geringerem
Umfang registriert.
-
Die Vorrichtung wirkt sich also für .den Verbraucher folgendermaßen
aus: Nur wenn .der Verbraucher :dauernd mit unveränderlicher Leistung entnimmt,
also nach Ader Geraden GH, ist die Pendelkomponente Null, und (das Zählwerk
q. registriert nichts. Der Stroim wird dann nur nach den Angaben des Zählwerks 2
zu bdfligem Tarif verrechnet. Sobald die entnommene Leistung schwankt, tritt eine
Pendelkomponente .auf, die .auf dem Zählwerk q. registriert wird. Diese Pendelkomponente
ist um so größer, je stärker die Schwankungen sind und je kleiner die entnommene
Durchschnittsleistung ist, weil die Registriergrenze des Spitzenzählers 3 um so
weiter heralbgedrückt wird, je kleiner die Durch:sch!nittsleistung ist.
-
Die Angaben (des Zählwerk :s q. können zu einem höheren Strompreis
verrechnet werden. oder man kann sie alis Falztor mit (den Angaben des Zählwerks
2 bei der Verrechnung multiplizieren, oder man kann bei der Verrechnung die Angaben
des Zählwerks q. als Zuschläge berücksichtigen. An Stelle der Angaben ,des Zählwerks
q. kann auch der Quotient aus den Angaben der Zählwerke q. und 2 in Üigendes.ner
Weise bei :der Verrechnung berücksichtigt werden. Unter Zählwerksanga'ben :sind
in diesem Sinne bei durchlaufenden Zählwerken natürlich nur (die Differenzbeträge
gegenüber der früheren Alblesung zu verstehen.
-
Der Apparat gilbt dem Verbraucher die Mögliichkeit, eine mildere Verrechnung
hoher Leistungsentnahme durch entsprechende Steigerung der Durchschnittsleistung
zu erzielen. Auch wenn: die Angaben ödes Zählwerks q. nicht der Verrechnung zugrunde
:gelegt werden,
so geben sie dem Eltli:trizitätswerk doch wichtige
Anhaltspunkte für :die BeurtelIun@g des betreffenden Verbrauchers.
-
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel I werden die Relais 12 und
22 täglich geschaltet, und die Registriergrenze GH (Fig. i) wird dem täglichen Verbrauch
angepaßt. Man kann aber statt dessen auch die Relais i2 und 22 nur jeden zweiten
Tag oder am Ende jeder Woche bzw. jedes Monats schalten; die Registriergrenze GH
stellt sich dann entsprechend dein Wochen-bz-w. Monatsidurchschn:i tt sellb,sttätig
ein. Die Einstellung erfolgt aber dann nur einmal in der Woche :bzw. einmal im Monat.
Man :kann jedoch auch trotz der für größere Zeitintervalle geltenden Durchschn.ittsleistungen
mehrere Einstellungen des Teils io innerhalb eines solchen Zeitintervalls erreichen,
wenn man statt eines Mitnehmers 1 5 mehrere Mitnehme( verwendet, deren Registrierperioden
gleich, aber zeitlich gegeneinander versetzt sind. Die Zahl der Kupplungen und Kupplungsrelais
muß dabei entsprechend vervielfacht «-erden. So kann z. B. ein erster Mitnehme(
zu Beginn einer Woche, ein zweiter Mitnehme( nach zweieinhalib Tagen, ein :dritter
Mitnehme( nach etwa fünf Tagen entkuppelt werden; ebenso häufig muß dabei -das Rad:
i i entsperrt werden. Der Teil io stellt sich :dann jeweils auf den M:itne'hmer
mit dem größeren Anschlag ein, also auf den XIitnehrn.er, der gerade jeweils eine
Woche mlit dem Zähler gekuppelt war.
-
Ein solcher Apparat li#an:n nicht nur für die Überwachung und Messung
des Verbrauchers verwendet werden, sondern er läßt sich auch bei E.lektrizitätswerli2en
verwenden, diie untereinander elektrische Arbeit austauschen. Solange der Strombezug
des einen Werks die Lieferung überwiegt, kommt man mit einem einz:i:gen Spitzenzähler
3 aus, ebenso wenn dauernd die Lieferung den Bezug überwiegt: wechseln aber diese
Verhältnisse, so ,muß mindestens ein zweiter Spitzenzähler für entgegengesetzte
Drebriohtung oder ein entsprechend umschaltbarer Spitzenzähler vorgesehen werden.
-
Im Ausführungsbeispiel ist ein Spitzenzähler zur Erfassung der Pendelkomponente
verwendet. Man kann statt dessen auch andere Apparate, deren Registriergrenze verstellbar
ist, verwenden, z. B. einen Staffeltarifzähler,dessen Zählwerk oder Zählwerke bei
einer bestimmten Leistungsgrenze ein-@lazw. uinges@^h@altet werden, wenn man :die
Gegenkraft des zur Ein- oder Umschaältung :dienend-en Hauptstrom- oder wattmetrischen
Relais in dersel@ben Weise wie die Hemmkraft bei dein beschriebenen Spitzenzähler
verstellt. Entsprechendes gilt für Subtraktionszähler, bei denen der erste Teil
eines Differential-Betriebes in -dem leinen Sinne von einem Zähler, der zweite Teil
im entgegengesetzten Sinne von einem Pauschalmotor mit einstellbarer Drehzahl oder
über ein Übersetzungsgetriebe un@d:der dritte Teil :des Differentialgetriebes mit
einer Regi@striervorrichtung verbunden ist. In @dieseim Fall muß die Drehzahl des
Pauschalmotors ibzw. das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 4n (derselben Weise
periodtisch eingestellt werden wie :die Spitzenzählerhemmkraft beim .dargestellten
Aulsführungsbeispiel. Auch Max-imntnzähler sind verwendbar, wenn man. z. B. den
Anfangsanschlag :des periodisch bewegten Mitneh.mers für den Maxiimnmzeiger jeweils
entsprechend die( Strecke OH (Feig. i) gegen den Nullpunkt der Maximumsikala
zurückdreht, so daß also bei Fig. i nur der über. der Grenze GH liegende
Verbrauch in der bei Maxi.m#u.mzählern bekannten Weise berücks.ichtiät wird. Auch
Kombinationen solcher Apparate können verwendet werden, indem z. B. ein Spitzenzähler
mengenmäßig, ein Maxi,mumzähler amplituldenmäßig die Pendelkomponente :erfaßt.
-
Die Registriergren.ze GH (Fig. i) braucht nicht bei der Durchschnittsleistung
zu liegen, un.d das Zählwerk d. braucht nicht immer @gena,u die Pendelkomponente
anzuzeigen. 1lan kann vielmehr aus tarifpolitischen Gründen, beispielsweise durch
einen Anschlag 1:4 (Fig.2) verhüten, daß bei geringer Stromentnahme :die Grenze
GH zu weit absinkt. Auch kann man :durch einen entsprechenden Anschlag ein
zu starkes Hochrücken der Grenze verhüten, nur mußdann zwischen dem Mitnehme( 15
und .seinem Getriebe ein nachgiebiges Glied dazwischengeschaltet sein. Eine solche
Zwischenschaltung ist auch dann erforderlich, wenn diie Sperre 13beiderseitig wirkt,
d. h. wenn bei Eintritt der Sperre der Mitnehme( 15 den Arm io nicht vorwärts bewegen
kann. Der Bewegun:gsüberschuß dies Armes 15 .m@uß dann von dem belasteten Zwischenglied
aufgespeichert werden. Auch kann man durch entsprechende Änderung des >Übersetzungsverhältnisses
im Getriebe 21 bzw. :durch entsprechende Änderung der Hemlniverkch@arakteristik
:des Spitzenzählers erreichen, @daß bei größerer Durchschnittsleistung die Linie
GH höher verlegt wird, bei kleinerer Durchschnittsleistung tiefer verlegt
wird, als dieser Durchschnittsleistung entspricht. Man kann es dann beispielsweise
dahin bringen, .daß :bei Überschreitung einer bestimmten Durohschnittsleistung auch
bei verhältnismäßig stark schwankender Belastung nur die obersten Belastungsspitzen
oder überhaupt nichts mehr auf dem Zählwerk d. registriert wird, während bei kleineren
Durchschnittsleistungen die Belastungsspitz
-en :in größerem UmrIange
als bei :der Pendelkomponente registriert werden.
-
Man kann auch Vorkehrungen treffen, @daß ,der Teil io @in der .innerhalb
eines Verrechnumgsa(bsdhuitts, auftretenden Maximal- oder Minimalausschlagstellung
des Armes 15 stehenbleibt. Ein Stehenbleiben in der Maximalausischlagstellung erzielt
man durch dauernde Rücklaufsperruug des, Rades. i i bei Fortfall des Relais 12.
Ein Stehenbleiben,der Min@imalausschlags@tellung lerann man durch Anibringung eines
Vorwärtsdaufgesperres .am Rad i i erzielen, wenn man gleichzeitig zwischen :dem
Mntuehmer 15 und seinem Getriebe ein nachgiebiges Glied einschaltet. Die letztere
Maßnahme veranliaßt den Verbraucher, eine Unterschreitung einer bestimmtem Durchschnittsilei@stung
während des gesamten Verrechnuügs,abscbnitt.s zu vermeiden.
-
Statt durch einen periodisch arbeitenden Mitnehmer 15 kann der anstellteil
io .auch durch ein mit siahr großer Trägheit Meßgerät, z. B. durch ein ,sehr träges
-
Wattmeter, betätigt werden.
-
Da unter Umständen Odem Elektrizitätswerk nur während,der Zeit starker
Werkbelastungen (Abendstunden) übermäßige Stromentnahme rdurch einzelne Verbraucher
lästig ist, kann mau dien Spitzenzähler 3 o. dgl. für ,die übrige Zeit abschalten
oder sonstwie wirkungslos machen. Diese Schaltung kann das vorhandene Zeitwerk übernehmen.
Unter Umständen kann auch der Zähler i innerhalb :der nicht .interesisüerenden Entnahmezeit.
unwirksam bzw. vorm Mitnehmer 15 innerhalb dieser Zeit stillgesetzt werden.