DE295102C

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Publication number: DE295102C
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Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 295102 KLASSE 21 e. GRUPPE

SIEMENS-SCHUCKERT WERKE G. m. b. H. in SIEMENSSTADT b. BERLIN.

Leistungsbegrenzer für elektrische Anlagen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Dezember 1915 ab.

Zur Beschaffung der Unterlagen für die unter den Namen »Maximaltarif« bekannte Methode der Abrechnung zwischen einem Elektrizitätswerk und seinen Abnehmern werden heutzutage ausschließlich die Höchstverbrauchsmesser nach dem Zählerprinzip verwendet. Ein solches Gerät zeigt nicht die höchste Leistung (Kilowatt) an, die einmal in irgend einem Augenblick an die von dem Gerät überwachte Anlage abgegeben wurde, sondern die höchste Durchschnittsleistung, die einmal während einer bestimmten Zeitspanne, gewöhnlich einer Viertelstunde, abgegeben wurde. Dies wird dadurch erreicht, daß das auf den Schleppzeiger des Höchstverbrauchsmessers einwirkende Organ ein Zählwerk ist, so daß die die Stellung des Schleppzeigers bestimmende Größe im Grunde keine Leistung ist, sondern der Verbrauch (Kilowattstunden) während der gewöhnlich eine Viertelstunde betragenden Zeitspanne die »Meßperiode« genannt sei.

Für die Fälle, in denen zwischen dem Werk und einem Abnehmer bei Benutzung eines Höchstverbrauchsmessers der eben gekennzeichneten Art eine bestimmte Höchstleistung als Durchschnittswert der Leistung innerhalb einer Meßperiode von bestimmter Länge und eine besondere vom Abnehmer bei

Überschreitung dieser Höchstleistung zu bezahlende Abgabe vereinbart ist, in denen also der Abnehmer wünschen muß, die vereinbarte Höchstleistung nicht zu überschreiten, wird durch die vorliegende Erfindung ein Gerät dargeboten, das den Abnehmer warnt, wenn die Gefahr einer Überschreitung der vereinbarten Höchstleistung eintritt, oder diese Gefahr durch Herabsetzung der Leistung selbsttätig beseitigt.

Das neue Gerät ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Organ A, das sich wie der Mitnehmer für den Schleppzeiger eines Höchstverbrauchsmessers periodisch von einer bestimmten Anfangslage aus mit einer der augenblicklichen Leistung proportionalen Geschwindigkeit bewegt, zusammen arbeitet mit einem Organ B, das sich mit derselben Periodizität wie das Organ A von seiner Anfangslage aus mit einer gleichförmigen, höchstens der vereinbarten Höchstleistung entsprechenden Geschwindigkeit bewegt, und zwar derart zusammen arbeitet, daß eine zur Herabsetzung der Leistung mahnende Wirkung, also ein Signal, oder eine die Verminderung der Leistung wenigstens auf den der Geschwindigkeit des Organes B entsprechenden Betrag, z. B. durch Abschaltung von Verbrauchern erzwingende Wirkung ausgelöst wird, wenn das Organ A das Organ B einholt.

Die theoretische Grundlage der Erfindung

soll an Hand der Fig. ι der Zeichnung erläutert werden. Die mit T₀ bezeichnete Strecke der Abszissenachse bedeute eine Meßperiode, z.B. eine Viertelstunde. Die Kurve C, deren Ordinate P_t ist, stelle den zeitlichen Verlauf der Leistung in der fraglichen Meßperiode dar. G₀ und G sind Parallele zur Abszissenachse; die Ordinate der ersten, P₀, ist der vereinbarten Höchstleistung gleich, die

ίο Ordinate der zweiten, P, ist gleich einer beliebigen Leistung unterhalb der vereinbarten Höchstleistung. Es sei die Mindestleistung, auf die zurückgegangen werden kann, wenn die Gefahr der Überschreitung der vereinbarten Höchstleistung eintritt.

Diese Gefahr tritt ein, wenn der Verbrauch in einem anfänglichen Teil T der Meßperiode so groß wird, daß er zusammen mit dem bei der Mindestleistung in dem Rest der Meßperiode stattfindenden Verbrauch dem bei der vereinbarten Höchstleistung in der ganzen Meßperiode stattfindenden Verbrauch gleich wird, also wenn

T
Ptdt

P[T₀-T) = P₀ T₀

P_tdt=(P₀-P)T₀+PT.

oder

Bedeutet nun k eine Konstante, die mit einer Leistungsgröße multipliziert eine Geschwindigkeit ergibt, so stellen die beiden Seiten der Gleichung

k Pt dt = k (P₀- P)T₀ + k PT

Wege dar.

Betrachtet man in der Gleichung nun noch T als Veränderliche, so besagt sie, daß beim Gleichwerden der beiden Wege die Zeit gekommen ist, zu der man auf die Mindestleistung P zurückgehen muß, um eine Überschreitung der vereinbarten Höchstleistung P₀ zu vermeiden.

In -welcher Weise nun praktisch von dem Gleichwerden dieser beiden Wege die Auslösung einer zur Leistungsbegrenzung mahnenden oder sie erzwingenden Wirkung abhängig gemacht werden kann, soll an Hand der Fig. 2 an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden, für das vorausgesetzt ist, daß die Mindestleistung P praktisch der vereinbarten Höchstleistung P₀ gleich ist. In diesem Falle nimmt die letzte Gleichung die Form an:

Die auf den beiden Seiten der Gleichung stehenden Wege werden beschrieben von den Organen A und B der Einrichtung nach Fig. 2. Das Organ A ist ein Kontakt an einem Arm 1, der auf der Achse 2 eines Rades 3 festsitzt. Das Rad 3 kann von einem Elektrizitätszähler durch Übersetzungsräder 4, 5, 6 mit einer der Leistung P_t proportionalen Geschwindigkeit angetrieben werden. Die Kupplung zwischen dem Rade 3 und dem Zähler ist lösbar. In der Zeichnung ist dafür angenommen, daß das Rad 4 an einem um die Achse des Rades 5 schwingenden Hebel 7 gelagert ist, der durch die Anziehungskraft eines Elektromagneten 8 auf ein an ihm befestigtes Eisenstück 9 gegen die Kraft einer Abreißfeder 10 nach links geschwenkt werden kann, wodurch die Zähne der Räder 3 und 4 außer Eingriff kommen.

Das Organ B ist ein Kontakt an einem Arm 11, der an der hohlen Achse eines Rades 12 sitzt, die die Achse 2 des Rades 3 einschließt. Das Rad 12 kann durch irgendwelche Übersetzungsräder 13, 14, 15 von einer Uhr mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit von der Größe k· P₀ in demselben Sinne angetrieben werden, in dem das Rad 3 vom Zähler angetrieben wird. Die Kupplung zwischen dem Rad 12 und der Uhr ist wieder lösbar; in der Zeichnung ist dafür angenommen, daß das Rad 13 an einem um die Achse des Rades 14 schwingbaren Hebel 16 gelagert ist, der durch die Anziehungskraft eines Elektromagneten 17 auf ein mit ihm verbundenes Eisenstück 18 gegen die Kraft einer Abreißfeder 19 nach rechts geschwenkt werden kann, wodurch die Zähne der Räder 12 und 13 außer Eingriff kommen.

Die Räder 3 und 12 werden durch Federn 20 und 21 in ihre gezeichneten Anfangslagen gezogen, bei denen sich Stifte 22, 23 an den Rädern an feste Anschläge 24 und 25 anlegen.

Die Elektromagnete 8 und 17 werden periodisch, z.B. alle Viertelstunden, auf kurze Zeit erregt; dabei werden die Räder 3 und 12 von dem Zähler bzw. der Uhr abgekuppelt und können in ihre gezeichneten Anfangslagen zurückkehren. Die periodische Erregung der Elektromagnete wird bewirkt durch eine von der Uhr getriebene Schalteinrichtung. In der no Zeichnung ist dafür angenommen ein von dem Rade 15 getriebenes Rad 26, auf dessen Achse Schaltscheiben 27 und 28 sitzen. In die Umfange dieser isolierenden Scheiben sind Metallstücke 29, 30 eingelassen, die mit der Achse 31 in leitender Verbindung stehen. Auf den Umfangen der Scheiben 27, 28 und auf der Achse 31 schleifen Federn 32, 33, 34. Je eine Klemme der Elektromagnete 8, 17 ist über eine Stromquelle 35 mit der Schleiffeder 34 verbunden. Die andere Klemme des Elektromagneten 8 ist mit der Schleiffeder 32, die andere

Klemme des Elektromagneten 17 mit der Schleiffeder 33 verbunden. Die Schaltvorrichtung ist in der Stellung gezeichnet, die dem Anfang einer Meßperiode entspricht; die Kontaktstücke 29, 30 sind soeben unter den Schleiffedern 32, 33 hindurchgegangen, beim Stromloswerden der Elektromagnete 8, 17 haben sich die Räder 4 und 13 mit den während der Erregung der Elektromagnete in ihre Anfangslagen zurückgekehrten Rädern 3 und 12 wieder gekuppelt.

Die Kontakte A und B schließen bei ihrer

Berührung einen Stromkreis; hierdurch wird die auf Leistungsbegrenzung abzielende oder sie erzwingende Wirkung ausgelöst. Für die Zeichnung ist angenommen, daß die Kontakte einen Signalstromkreis mit einer Stromquelle 36 und einer Klingel 37 zu schließen haben, mit denen sie durch biegsame Leiter 38, 39 oder auf andere geeignete Weise verbunden sind.

Zur Kennzeichnung der Arbeitsweise der Einrichtung genügt es nochmals besonders hervorzuheben: Der Kontakt B läuft mit der gleichförmigen Geschwindigkeit k · P₀ im Sinne des Uhrzeigers, und der Kontakt A läuft mit der Geschwindigkeit k · Pt hinter ihm her. Der Kontakt B beschreibt also den auf der rechten Seite der letzten Gleichung stehenden Weg, der Kontakt A den auf ihrer linken Seite stehenden Weg. Die beiden Wege sind gleich, wenn der Kontakt A den Kontakt B einholt. Da beim Gleichwerden der beiden Wege der Zeitpunkt für die Leistungsverminderung gekommen ist, so erfolgt das bei Berührung der Kontakte A und B eintretende Signal zur rechten Zeit.

Wenn das Rad 26 mit den Schaltscheiben 27 und 28 eine volle Umdrehung gemacht hat, werden die Räder 3 und 12 wieder abgekuppelt und in ihre Anfangslagen zurückgebracht. Das Spiel beginnt dann von vorn. Es ist dabei zweckmäßig, das Rad 12 ein klein wenig später abzukuppeln wie das Rad 3, den Magnet 17 also ein wenig später zu erregen wie den Magnet 8, damit nicht etwa während der Rückkehr der Räder in ihre Anfangslagen eine Berührung zwischen den Kontakten A, B eintritt, die ein zweckloses Signal zur Folge haben würde.

Die durch den Leistungsbegrenzer veranlaßte oder herbeigeführte Verminderung der Leistung braucht im allgemeinen nur bis zum Ende der Meßperiode aufrechterhalten zu werden, in der sie stattfindet. Bei Beginn der nächsten Meßperiode kann die Leistung wieder erhöht werden, und es kann dem Leistungsbegrenzer überlassen werden, in der folgenden Meßperiode zur Leistungsbegrenzung zu mahnen oder sie herbeizuführen. In allen Fällen ist es zweckmäßig, dem Bedienungspersonal der Anlage den Beginn jeder neuen Meßperiode anzuzeigen. Es genügt dafür den Leistungsbegrenzer mit einer Signalvorrichtung zu verbinden, deren Betätigung von einem der Vorgänge abhängig gemacht ist, die bei Beginn einer Meßperiode oder, wenn die Meßperioden unmittelbar aneinander schließen, am Ende einer Meßperiode auftreten. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 kann diese Signalvorrichtung ζ. B. in einer Klingel 40 bestehen, die in den Schaltstromkreis der Elektromagnete 8, 17 einzuschalten ist und infolgedessen ertönt, wenn die Elektromagnete erregt werden, was ja mit dem Ende der einen und dem Beginn der folgenden Meßperiode zusammenfällt.

Claims

Patent-An Sprüche:

1. Leistungsbegrenzer für elektrische Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Organ (A), das sich periodisch von einer bestimmten Anfangslage aus mit einer der Leistung proportionalen Geschwindigkeit bewegt, mit einem Organ (B) zusammen arbeitet, das sich von seiner Anfangslage aus mit der gleichen Periodizität wie das Organ A mit einer gleichförmigen, höchstens der vereinbarten Höchstleistung entsprechenden Geschwindigkeit bewegt, und zwar derart zusammen arbeitet, daß eine zur Verminderung der Leistung mahnende Wirkung (Signal), wenn nicht eine die Verminderung der Leistung wenigstens auf den der Geschwindigkeit des Organes B entsprechenden Betrag erzwingende Wirkung (Abschaltung von Verbrauchswiderständen) ausgelöst wird, sobald das Organ A das Organ B einholt.

2. Ausführungsform des Leistungsbegrenzers nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Signalvorrichtung, die dem Schaltpersonal der Anlage den Beginn jeder neuen Meßperiode anzeigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.