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Bezeichnung:
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Verfahren zum Betreiben von mehreren elektrischen Verbrauchern bei
einem vorgegebenen Anschlußgrenzwert der Stromversorgung und Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben
von mehreren elektrischen Verbrauchern, deren Gesamtanschlußwert größer ist als
ein vorgegebener Anschlußgrenzwert einer Stromversorgung, wobei wenigstens zwei
Gruppen von Verbrauchern gebildet werden, von denen eine Gruppe den Vorrang hat.
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Bisher war es üblich, bei derartigen Betriebsbedingungen ein Uberschreiten
des Anschlußgrenzwertes durch eine Verriegelungsschaltung abzusichern, d. h. ein
oder mehrere bestimmte Verbraucher können nur dann zugeschaltet werden,
wenn
ein oder mehrere andere Verbrauchergruppen nicht eingeschaltet sind. Dieses System
erweist sich im Betrieb als sehr starr, da immer zwei bestimmte Verbraucher bzw.
zwei Verbrauchergruppen abhängig voneinander sind. Zwar ist durch eine derartige
Verriegelungsschaltung sichergestellt, daß der vorgegebene Anschlußgrenzwert zu
keinem Zeitpunkt überschritten wird, hat jedoch den Nachteil, daß bei mehreren elektrischen
Verbrauchern mit wechselnden Einschaltzeiten der als nachrangig eingestufte Verbraucher
immer nur dann zugeschaltet werden kann, wenn der über die Verriegelungsschaltung
vorgeordnete Verbraucher gerade nicht in Betrieb ist.
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Es besteht jedoch nicht die Möglichkeit, den als nachrangig eingestuften
Verbraucher dann zuzuschalten, wenn während der Ruhezeit anderer Verbraucher der
Gesamtanschlußwert nicht voll ausgeschöpft ist, jedoch gerade der über die Verriegelungsschaltung
vorgeordnete Verbraucher zugeschaltet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen,
das ein Zuschalten von nachrangig eingestuften Verbrauchern immer dann ermöglicht,
wenn durch Ruhezeiten von vorrangig eingestuften Verbrauchern ein entsprechender
Anschlußwert frei ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder Verbraucher
durch ein zugehöriges Meßglied repräsentiert wird, das dem Anschlußwert des betreffenden
Verbrauchers proportional ist, daß jedes Meßglied nur dann von einem Meßstrom durchflossen
wird, wenn der zugehörige Verbraucher keine elektrische Leistung aufnimmt, daß der
der Summe der jeweiligen Anschlußwerte entsprechende Meßwert aller vom Meßstrom
durchflossenen Meßglieder festgestellt wird und mit dem vorgegebenen Anschlußgrenzwert
verglichen wird, und daß bei einem Uberschreiten des vorgegebenen Anschlußgrenzwertes
durch den Summenwert ein Steuersignal ausgelöst wird, durch das entsprechend Verbraucher
der zweiten Gruppe zugeschaltet werden und bei einer Verminderung des Summenwertes
bei Zuschaltung von Verbrauchern der ersten Gruppe entsprechend abgeschaltet werden.
Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß eine sehr viel größere Flexibilität erreicht
wird, da als nachrangig eingestufte Verbraucher immer dann zugeschaltet werden können,
wenn während der Ruhezeit irgendeines der als vorrangig eingestuften Verbraucher
ein entsprechender Anschlußwert frei ist. Hierdurch wird es möglich, den zur Verfügung
stehenden Gesamtanschlußwert praktisch immer voll auszuschöpfen, insbesondere dann,
wenn die einzelnen Verbraucher in etwa den gleichen Anschlußwert aufweisen. Besonders
vorteilhaft ist
diese Verfahrensweise dann, wenn es sich bei den
einzelnen Verbrauchern um thermostatisch gesteuerte Heizeinrichtungen handelt, bei
denen entsprechend der jeweils abgenommenen Wärmemenge Abschaltzeiten von kürzerer
oder längerer Dauer auftreten. Während dieser Abschaltzeiten können dann jeweils
andere Verbraucher zugeschaltet werden. Bei dieser Betriebsweise ist es daher auch
dann möglich, daß ein als nachrangig eingestufter Verbraucher während einer sehr
viel längeren Zeit zugeschaltet bleiben kann, da es durchaus möglich ist, daß sich
Verbraucher aus der als vorrangig eingestuften Verbrauchergruppe hinsichtlich ihrer
Einschaltzeiten abwechseln. Sobald also ein Verbraucher ausgeschaltet ist, wird
das zugehörige Meßglied wirksam und es ist an einem Meßgerät und/oder einer entsprechenden
Steuereinrichtung feststellbar, in welcher Größe durch das Abschalten eines Verbrauchers
Anschlußkapazität zur Verfügung steht. Durch dieses Verfahren wird praktisch die
vorgegebene Rangordnung der einzelnen Verbrauchergruppen praktisch beseitigt, insbesondere
dann, wenn die einzelnen Verbraucher unterschiedliche Anschlußwerte besitzen. Weisen
bespielsweise einzelne Verbraucher der als vorrangig eingestuften Verbrauchergruppe
kleine Anschlußwerte auf, während ein nachrangig eingestufter Verbraucher einen
großen Anschlußwert besitzt, dann ist
es durchaus möglich, daß
während der Ruhezeit eines vorrangigen Verbrauchers mit großem Anschlußwert der
betreffende nachrangige Verbraucher zugeschaltet bleibt, während die vorrangigen
Verbraucher mit den niedrigen Anschlußwerten entsprechend ihrer Steuerung abwechselnd
aus- oder eingeschaltet werden, ohne daß der nachrangig eingeordnete große Verbraucher
abgeschaltet wird. Erst wenn durch Zuschalten eines Verbrauchers der vorrangigen
Verbrauchergruppe mit hohem Anschlußwert der Anschlußgrenzwert überschritten wird,
schaltet der als nachrangig eingestufte Verbraucher mit hohem Anschlußwert ab. Sollten
jedoch eine entsprechende Anzahl von Verbrauchern mit kleinen Anschlußwerten ausgeschaltet
sein, deren Anschlußwertsumme gleich oder größer ist als der Anschlußwert des als
nachrangig eingestuften Verbrauchers mit großem Anschlußwert, dann ist es nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren möglich, daß dieser Verbraucher wieder zugeschaltet
wird und so der vorhandene Gesamtanschluß voll ausgeschöpft werden kann.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 1, die eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern aufweist,
die an eine gemeinsame Stromversorgung angeschlossen sind, deren Gesamtanschlußwert
größer ist als der zulässige maximale An-
schlußgrenzwert der Stromversorgung
und die wenigstens in zwei Verbrauchergruppen unterteilt sind, wobei die zweite
Verbrauchergruppe nur dann einschaltbar ist, wenn mindestens ein dem Anschlußwert
der einzuschaltenden zweiten Verbrauchergruppe entsprechender Verbraucher der ersten
Verbrauchergruppe ausgeschaltet ist. Erfindungsgemäß ist die Einrichtung dadurch
g e k e n n z e i c h n e t , daß jedem Verbraucher ein seinem Anschlußwert proportionales
Meßglied zugeordnet ist, das parallel zum Schalter des betreffenden Verbrauchers
geschaltet ist und nur bei geöffnetem Schalter von einem Meßstrom durchflossen ist,
bei geschlossenem Schalter hinsichtlich des Meßstromflusses überbrückt ist, daß
alle Meßglieder als Meßkette hintereinander geschaltet sind, daß eine Steuereinrichtung
vorgesehen ist, die mit der Meßkette in Verbindung steht und in der die über die
vom Meßstrom durchflossenen Meßglieder feststellbare Summe der freien Anschlußwerte
mit dem vorgegebenen Anschlußgrenzwert verglichen wird und deren Signalausgang mit
einer Schalteranordnung zum Ein- bzw. Ausschalten der zweiten Verbrauchergruppe
verbunden ist. Mit einer derartigen Anordnung läßt sich eine beliebige Zahl von
elektrischen Verbrauchern miteinander verschalten, wobei innerhalb der als nachrangig
einzustufenden Verbrauchergruppe
wiederum eine Rangordnung gesehen
werden kann, in der Weise, daß durch eine entsprechende Verriegelungsschaltung und
entsprechende Abstufung des Differenzwertes stufenweise Verbraucher der nachrangig
eingestuften Verbrauchergruppe stufenweise zugeschaltet und wieder abgeschaltet
werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß als Meßglieder Ohmsche Widerstände dienen und daß die Steuereinrichtung eine
Wheatstonesche Brücke aufweist, bei der die aus den Meßglieder gebildete Meßkette
einen Zweig der Brücke bildet und ein proportional zum Anschlußgrenzwert einstellbarer
Vergleichswiderstand den Abgleichswiderstand bildet und daß das Strommeßgerät der
Brückenschaltung mit einem Schalter in Verbindung steht, der erst bei Uberschreiten
eines vorgegebenen Differenzwertes ein Steuersignal auslöst. Eine derart ausgestaltete
Einrichtung ist nicht nur einfach aufzubauen, sondern arbeitet auch zuverlässig
und betriebssicher.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung
ist vorgesehen, daß die elektrischen Verbraucher thermostatisch gesteuerte Heizungen
der Herde eines Elektro-Etagenbackofens sowie die Hei-
zungen eines
zugehörigen Schwadenerzeugers sind, wobei die einzelnen Herde die erste Verbrauchergruppe
bilden, während mindestens eine Heizung des Schwadenerzeugers die zweite Gruppe
bildet. Aus den vorstehend geschilderten Vorteilen der erfindungsgemäßen Einrichtung
ist ohne weiteres zu erkennen, welchen Fortschritt die Anwendung bei einem Elektro-Etagenbackofen
mit Schwadenerzeuger bringt. Während bei der bisher bekannten Verriegelungsschaltung
der Schwadenerzeuger nur dann eingeschaltet werden konnte, wenn eine ganz bestimmte,
dem Schalter des Schwadenerzeugers zugeordnete Heizung eines Herdes ausgeschaltet
wurde. Sobald über die thermostatische Steuerung des Rackherdes die betreffende
Herdheizung wieder eingeschaltet wurde, wurde die Beheizung des Schwadenerzeugers
automatisch abgeschaltet, obwohl unter Umständen durchaus genügend Anschlußkapazität
zur Verfügung steht, weil über die thermostatische Steuerung der anderen Herde dort
ebenfalls Herdheizungen ausgeschaltet sind. Das erfindungsgemäße Verfahren und die
erfindungsgemäße Anwendung auf Elektro-Etagenbacköfen gestattet demgegenüber eine
sehr viel bessere Ausnutzung des Anschlußgrenzwertes, wobei je nach den gewünschten
Bedingungen die Heizung des Schwadenerzeugers zweistufig ausgebildet werden kann,
wobei nur eine Stufe der Schwaden-
erzeuger-Heizung als nachrangiger
Verbraucher eingeordnet wird.
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Die Erfindung wird anhand einer schematisch dargestellten Schaltungsanordnung
näher erläutert.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechs elektrische Verbraucher
1, 2, 3, 4, 5, 6 vorgesehen, die jeweils über Zweigleitungen 7, 8, 9, 10, 11, 12
und eine zentrale Zuleitung 13 an das als Stromversorgung dienende Leitungsnetz
14 angeschlossen sind. Der einfacheren Darstellung wegen ist für den Stromlauf nur
eine Phase dargestellt.
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Uber die Schalter 15, 16, 17, 18, 19, 2.0 können die einzelnen Verbraucher
ein- bzw. ausgeschaltet werden.
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Wenn die Verbraucher 1, 2 und 5, 6 jeweils die Heizungen für die Ober-
bzw. Unterhitze einer Etage eines Bäckerei-Etagenbackofens darstellen, dann sind
üblicherweise die Schalter 15, 16 bzw. 19, 20 über Thermostaten 21 bzw. 22 ansteuerbar.
Bei der vorliegenden Darstellung sind der Einfachheit halber beide Schalter 15,
16 bzw. 19, 20 jeweils über den Thermostaten gleichzeitig ansteuerbar. Die thermostatische
Steuerung eines derartigen Backofens ist jedoch nicht Gegenstand der vorliegen-
den
Erfindung, so daß hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.
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Die Verbraucher 3 und 6 stellen bei dem angegebenen Beispiel eines
Etagen-Backofens jeweils die Heizung eines Schwadenerzeugers dar. Die Schwadenerzeuger
sind je nach dem gewünschten Backprogramm über einen zusätzlichenSchalter 23, 24
von Hand zuschaltbar, wobei die Schalter 23, 24 die Schwadenerzeuger lediglich in
Betriebsbereitschaft versetzen, während der Schalter 17 in Abhängigkeit von der
nachstehend näher beschriebenen Anschlußwertsteuerung angesteuert wird.
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Die Schalter 15 bis 20 sind jeweils mit Schaltern 25, 26, 27, 28,
29, 30 eines Meßstromkreises verbunden.
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Parallel zu den Schaltern 25 bis 30 sind Meßglieder 31, 32, 33, 34,
35, 36 im Meßstromkreis angeordnet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch Ohmsche Widerstände gebildet werden. Die Schalter 25 bis 30 sind jeweils zu
den Meßgliedern 31 bis 36 so geschaltet, daß durch jeden der Schalter jeweils das
zugehörige Meßglied überbrückt werden kann, so daß es vom Meßstrom immer nur dann
durchflossen wird, wenn der zugehörige Schalter geöffnet ist. Die Größe der einzelnen
Widerstände 31 bis 36 zueinander ist nun so abgestimmt, daß
sie
dem Verhältnis der Anschlußwerte der einzelnen Verbraucher 1 bis 6 entsprechen,
so daß die Summe aller Widerstände 31 bis 36 zusammen ein Maß für den Gesamtanschlußwert
aller Verbraucher 1 bis 6 darstellt.
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Die Widerstände 31 bis 36 bilden zusammen einen Widerstand R einer
Wheatstoneschen Brücke, die in bekannter Weise neben dem Gesamtwiderstand R noch
durch zwei Festwiderstände R 1 und R 2 sowie einen veränderlichen Widerstand Rv
gebildet wird. An den beiden Punkten 37 und 38 der Brückenschaltung ist eine Stromquelle
39 angeschlossen, während an den Punkten 40, 41 der Brückenschaltung ein Meß- und
Schaltgerät 42 angeschlossen ist. Das Meß- und Schaltgerät ist mit einem Signalausgang
versehen, der über eine Steuerleitung 43 über den Schalter 24 an das Antriebsmittel
45 der Schalterkombination 17/27 angeschlossen ist.
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Das Verfahren und die Einrichtung arbeiten nun wie folgt: Der einstellbare
Widerstand Rv der Wheatstoneschen Brücke wird zunächst so eingestellt, daß er in
seiner Größe entsprechend den gewählten Werten für die Widerstände 31 bis 36 der
Differenz zwischen dem Gesamtanschlußwert und dem zulässigen Anschlußgrenzwert ent-
spricht.
Zur Vereinfachung der Darstellung wird hierbei davon ausgegangen, daß die Verbraucher
1 bis 6 jeweils den gleichen Anschlußwert aufweisen, so daß der Gesamtanschlußwert
sechs Einheiten (E; entspricht. Demgegenüber soll der Anschlußgrenzwert des Versorgungsnetzes
14 nur dem Wert 5 E entsprechen, so daß einer der sechs Verbraucher immer ausgeschaltet
sein muß. Im vorliegenden Fall sei angenommen, daß der Verbraucher 4 fest eingeschaltet
wird, während die Verbraucher 1, 2 sowie 5 und 6 jeweils über die Thermostaten 21
bzw. 22 unabhängig voneinander angesteuert werden. Der Verbraucher 3 wird als nachrangig
insoweit eingeordnet, das er nur dann zugeschaltet wird, wenn einer der Verbraucher
1, 2 bzw. 5, 6 abgeschaltet ist, wobei es gleichgültig ist, welcher der vier genannten
Verbraucher abgeschaltet wird.
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Sind die zulässigen fünf Verbraucher eingeschaltet, so sind die jeweils
zugeordneten Widerstandsmeßglieder 31, 32 sowie 34, 35, 36 stromlos, da sie durch
die zugehörigen Schalter 25, 26 sowie 28, 29, 30 überbrückt werden. Lediglich das
Widerstandsmeßglied 33 wird vom Meßstrom durchflossen. Der Einstellwiderstand Rv
wird wird nun so eingestellt, daß bei dieser Schaltungsanordnung die Meßbrücke abgeglichen
ist, d. h. es fließt
kein Strom zwischen den Punkten 40 und 41.
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Es sei nun angenommen, daß der Betrieb aller sechs Verbraucher gewünscht
ist und daß während der Aufheizzeit die Schalter 15, 16 sowie 18, 9, 20 geschlossen
sina.
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Durch Schließen des Schalters 23 ist zusätzlich für den Verbraucher
3 die Betriebsbereitschaft eingestellt. Da jedoch die Meßbrücke abgeglichen ist,
d. h. kein Signal am Meß- und Steuergerät 42 ansteht, bleibt das Schalterpaar 17/27
geöffnet. Sobald nun einer der Verbraucher 1, 2, 5 oder 6, beispielsweise der Verbraucher
1, die durch seinen Thermostaten vorgegebene Betriebstemperatur erreicht hat, wird
über den Thermostaten der Schalter 15 geöffnet und die Stromzufuhr abgeschaltet.
Gleichzeitig wird der mit dem Schalter 15 gekoppelte Schalter 25 des Meßstromkreises
geöffnet, so daß der Meßstrom nunmehr durch den Widerstand 31 und den Widerstand
33 fließt.
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Durch die Zuschaltung eines weiteren Widerstandes ist die Meßbrücke
nicht mehr abgeglichen, so daß zwischen den Punkten 40 und 41 ein Strom fließt,
dessen Spannung proportional dem zugeschalteten Widerstand 31 ist. Hierdurch wird
in dem Meß- und Steuergerät 42 ein Signal ausgelöst, das über die Signalleitung
43 und den zuvor geschlossenen Schalter 24 das Betätigungsmittel des Schalterpaares
17/27 ansteuert, so daß dieses Schalterpaar
geschlossen wird. Damit
wird der Widerstand 33 überbrückt, so daß nur noch der Widerstand 31 vom Meßstrom
durchflossen wird und die Meßbrücke wieder abgeglichen ist. Sobald nun bei Unterschreiten
der Betriebstemperatur im Verbraucher 1 über den Thermostaten der Schalter 15 wieder
geschlossen wird, ist über die von den Widerständen 31 bis 36 gebildete Meßkette
kein Spannungsabfall gegeben, da alle Widerstände durch die Schalter überbrückt
sind, so daß die Meßbrücke unter Vorzeichenwechsel nicht mehr abgeglichen ist. Hierdurch
wird im Meß- und Signalgerät 42 ein entsprechendes Signal ausgelöst, das das Schalterpaar
17/27 öffnet, so daß der Verbraucher 3 wiederum abgeschaltet wird.
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Sollte jedoch andererseits vor dem erneuten Einschalten des Verbrauchers
1 einer der anderen Verbraucher nach Erreichen der Betriebstemperatur ausgeschaltet
werden, so wird über die Meßbrücke in entsprechender Weise registriert, daß noch
Anschlußkapazität frei ist, so daß beim erneuten Einschalten des Verbrauchers 1
der Verbraucher 3 zugeschaltet bleibt, da die durch einen der anderen Verbraucher
freigewordene Anschlußkapazität ausgenutzt werden kann.
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Berücksichtigt man nun, daß in der Praxis, beispielsweise bei einem
elektrischen Etagen-Backofen, die Heizungen einer jeden Etage sowohl für die Oberhitze
als auch für die Unterhitze zweistufig ausgeführt sind, d. h. also jede Etage durch
vier Verbraucher repäsentiert wird, daß ferner die einzelnen Heizstufen nicht den
gleichen Anschlußwert aufweisen, so läßt sich ohne weiteres erkennen, daß bei einem
Etagen-Backofen mit drei übereinander angeordneten Herden bereits zwölf Verbraucher
mit entsprechenden Schaltungsmöglichkeiten vorhanden sind und daß hierbei die durch
die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung gegebene Einschaltdauer für die
an sich als nachrangig eingestufte Schwadenheizung erheblich gegenüber der bisher
gebräuchlichen Schaltungsanordnung verlängert ist, da in der Regel durch die einzelnen
Schaltzustände Anschlußkapazität frei ist. Die Schwadenheizung wird jedoch erst
dann abgeschaltet, wenn der Anschlußgrenzwert durch Zuschaltung eines vorrangigen
Verbrauchers, dessen Anschlußwert die über den gerade noch freien Anschlußwert liegt,
überschritten wird. Da andererseits jedoch eine Summenbildung möglich ist, kann
auch ein Verbraucher mit hohem Anschlußwert zugeschaltet werden, wenn mehrere Verbraucher
mit geringem Anschlußwert nicht eingeschaltet sind, deren Anschlußwertsumme jedoch
min-
destens gleich dem Anschlußwert des zuzuschaltenden Verbrauchers
ist.