HU186698B - Circuit arrangement for limiting electric power consumption and indicating over consumption - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya villamosenergia fogyasztás határolására és túlfogyasztás kijelzésére szolgáló kapcsolási elrendezés, amely elsősorban villamosenergia nagyfogyasztók esetében alkalmazható. A találmány célja olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amely villamosenergia fogyasztás határolására és túlfogyasztás kijelzésére alkalmas, és kisebb geometriai méretekkel, olcsóbban, sorozatban gyártható. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege, hogy az érzékelő egység kimenete összehasonlító áramkör egyik bemenetéhez kapcsolódik, továbbá referenciaértékáramköre van, amelynek kimenete az összehasonlító áramkör másik bemenetéhez csatlakozik, az összehasonlító áramkör kimenete időzítőáramkör bemenetével van összekapcsolva, valamint az időzítőáramkör egyik kimenete túlfogyasztásszámláló áramkör bemenetére, másik kimenete pedig túlfogyasztás esetén legalább egy villamos berendezés áramkörét bontani képes kijelzőegység bemenetére van kötve, amelynek kimenete az időzítőáramkör további bemenetéhez van visszavezetve. -1-The present invention relates to a switching arrangement for limiting electricity consumption and indicating over-consumption, which is particularly applicable to large electricity consumers. It is an object of the present invention to provide a switching arrangement that is suitable for limiting power consumption and displaying over-consumption, and can be manufactured in smaller geometric sizes, at lower cost, in series. The essence of the circuit arrangement according to the invention is that the output of the sensor unit is connected to one of the inputs of the comparing circuit, and there is a reference circuit with the output connected to the other input of the comparing circuit, the output of the comparing circuit connected to the timing circuit input, and one of the outputs of the timing circuit to the input of the overcurrent counter circuit, the other and output is connected to an input of a display unit capable of breaking down the circuit of at least one electrical device in case of over-consumption, the output of which is recirculated to the further input of the timing circuit. -1-

Description

A találmány tárgya villamosenergia fogyasztás határolására és túlfogyasztás kijelzésére szolgáló kapcsolási elrendezés, amely elsősorban villamosenergia nagyfogyasztók esetében alkalmazható.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a circuit arrangement for limiting electricity consumption and indicating over-consumption, which is particularly applicable to large electricity consumers.

Közismert, hogy a villamosenergia felhasználók részére az áramszolgáltató vállalatok teljesítménydíjas szerződések esetén kikötik a fogyasztható energia mennyiségét, a lekötött kW értéket. Ennek az energiaszintnek a 15 percen túli túllépése igen nagy összegű bírságot von maga után, mert esetleg a többi felhasználótól von el energiát, illetve túlterheli a szolgáltató áramtermelő és szállító berendezéseit. A fogyasztói túllépések — legtöbbször — a fogyasztási csúcsok idején történnek, emiatt a legkedvezőtlenebbül érintik az áramszolgáltatás biztonságát.It is well-known that for electricity users, power supply companies stipulate the amount of consumed energy in the case of performance fee contracts, the amount of kWh reserved. Exceeding this energy level for more than 15 minutes may result in very high fines, as it may result in power being disconnected from other users or overloading the power generating and transporting equipment of the service provider. Consumer overshootings - most often - occur at times of peak consumption and therefore have the least impact on security of electricity supply.

Az úgynevezett nagyfogyasztók a bírság elkerülése érdekében olyan berendezést alkalmaznak, amely biztonságosan érzékeli és kijelzi a fogyasztási keret túllépését, és esetleg be is avatkozik egyes fogyasztók lekapcsolása útján.The so-called large consumers use equipment to safely detect and indicate that the consumption limit has been exceeded, and may intervene by disconnecting some consumers.

Ilyen célra szolgál például „Datawatt” néven ismert berendezés, amelyet magas beszerzési ára miatt csak igen nagy fogyasztók ellenőrzésére érdemes alkalmazni. Az áramfelvételt ennél nagyméretű mechanikus árammérő műszerekkel mérik, és ezekhez kapcsolódó mechanikus alkatrészekkel működik. Ennek megfelelően geometriai méretei igen nagyok, így korszerűtlennek mondható, helyhez kötött berendezés.An example of this is the equipment known as "Datawatt", which, due to its high purchase price, is only useful for controlling very large consumers. Current consumption is measured by large mechanical current meters and works with the associated mechanical components. Accordingly, its geometric dimensions are very large, making it an outdated stationary device.

A találmánnyal célunk olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amely villamosenergia fogyasztás határolására és túlfogyasztás kijelzésére alkalmas, és kisebb geometriai méretekkel, olcsóbban, sorozatban gyártható.It is an object of the present invention to provide a circuit arrangement suitable for limiting electricity consumption and displaying overconsumption, which can be manufactured in series with smaller geometric dimensions.

A találmánnyal megoldandó feladatot úgy határozhatjuk meg, hogy olyan kapcsolási elrendezést keli kialakítani, amely a pillanatnyi villamosenergia fogyasztás értékét egy’ beállított határértékhez képest folyamatosan figyeli, túllépés esetén figyelmeztető jelzést ad, majd kijelölt fogyasztókat le Is kapcsol a hálózatról mindaddig, amíg a túlfogyasztás esete fennáll.The task to be solved by the invention is to provide a switching arrangement that continuously monitors the instantaneous electricity consumption in relation to a set limit, gives a warning in the event of an overrun, and then disconnects selected consumers from the network as long as there is overconsumption. .

A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a villamosenergia túlfogyasztást kijelezhetjük, és határolhatjuk, ha a pillanatnyi fogyasztás értékét és egy beállítható határértékét összehasonlítható áramkörrel összehasonlítunk, amely célszerűen időzítő egységen keresztül számláló, kijelző és beavatkozó egységet működtet.The present invention is based on the recognition that electricity over-consumption can be displayed and limited by comparing the instantaneous power consumption and an adjustable limit with a comparator circuit, which preferably operates via a timing unit for counting, display and actuation.

A kitűzött feladatot olyan villamosenergia fogyasztás határolására és túlfogyasztás kijelzésére szolgáló kapcsolási elrendezéssel oldottuk meg, amelynek a villamosenergia fogyasztással arányos áramot mérő érzékelő egysége és túlfogyasztást kijelző egysége van. Ezt a találmány értelmében oly módon fejlesztettük tovább, hogy az érzékelő egység kimenete összehasonlító áramkór egyik bemenetéhez kapcsolódik, továbbá referenciaértékáramköre van, amelynek kimenete az összehasonlító áramkör másik bemenetéhez csatlakozik, az összehasonlító áramkör kimenete időzítőáramkör bemenetével van összekapcsolva, valamint az időzítőáramkör egyik kimenete túlfogyasztásszámláló áramkör bemenetére, másik kimenete pedig túlfogyasztás esetén legalább egy villamos berendezés áramkörét bontani képes kijelzőegység bemenetére van kötve, amelynek kimenete az időzítőáramkör további bemenetéhez van visszavezetve.SUMMARY OF THE INVENTION The object is solved by a circuit arrangement for limiting electricity consumption and indicating overconsumption, which has a sensor unit for measuring current proportional to electricity consumption and a unit for indicating overconsumption. This is further developed in accordance with the present invention by connecting the output of the sensor unit to an input of a comparator circuit, a reference circuit whose output is connected to another input of the comparator circuit, the output of the comparator circuit is connected to and its other output is connected to an input of at least one electrical unit that can break the circuit in the event of an overcurrent, the output of which is fed back to the other input of the timing circuit.

A találmány értelmében célszerű, ha az ioőzítőáramkör kimenete, valamint a kijelzőegység bemenete és a beavatkozó egység bemenete közé további időzítőtag van kapcsolva. Ezáltal elkerülhető a rövid ideig tartó túlfogyasztások fellépése esetén a kijelzőegység és a beavatkozóegység felesleges működése. Továbbá előnyös, ha az érzékelő egység a mért vezetékbe iktatott söntellenállásból áll.According to the invention, an additional timing member is preferably coupled between the output of the timing circuit and the input of the display unit and the actuator. This prevents the display unit and actuator from malfunctioning in the event of short-term overconsumption. It is also advantageous for the sensor unit to consist of a shunt resistor incorporated in the measured line.

A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti kapcsolási elrendezés példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon azThe invention will be described in more detail with reference to the drawing, which shows an exemplary embodiment of the circuit arrangement of the invention. In the drawing it is

1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés példakénti kiviteli alakjának blokkvázlata, és aFIG. 1 is a block diagram of an exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the invention, and FIG

2. ábrán az 1. ábra szerinti megoldás részletesebb kapcsolási rajza látható.Figure 2 shows a more detailed wiring diagram of the solution of Figure 1.

Amint az 1. ábrán látható, a villamosenergia fogyasztással arányos áramot 1 érzékelőegység kimenete 2 összehasonlítóáramkör egyik bemenetére van kapcsolva. Állítható 3 referencia-érték áramkör kirnenete a 2 összehasonlítóáramkör másik bemenetére csatlakozik. A 2 összehasonlító&amkör kirnenete 4 időzítőáramkör egyik bemenetével v|n összekapcsolva, amelynek egyik kimenete 5 túlfogyasztásszámláló áramkörre, és további kimeneté 6 kijelzőegység bemenetére csatlakozik. Az üzemeltetett villamos berendezések közül egy vagy több berendezés (nincs ábrázolva) áramkörét bontó 6 kijelzőegység egyik kimenete a 4 időzítőáramkör további bemenetére van visszavezetve, és a 6 kijelzőegység másik kimenete túlfogyasztásigazoló 7 kontroliegység bemenetével van összekapcsolva.As shown in FIG. 1, the current proportional to electricity consumption is connected to one of the inputs of the reference circuit 2 of the sensor unit 1. An adjustable reference value circuit 3 is connected to the other input of the reference circuit 2. The output of the comparator & circuit 2 is connected to one of the inputs of the timing circuit 4, one of which is connected to the overcurrent counter 5 and the other output to the input of the display unit 6. One of the outputs of one or more of the operated electrical devices (not shown) is a circuit breaker 6 which is recirculated to a further input of the timing circuit 4 and the other output of the display unit 6 is coupled to an input of an overcurrent control unit 7.

A 2. ábrán a fenti blokkvázlatnak megfelelő kapcsolási elrendezés részletesebb villamos kapcsolási rajza látható. A villamosenergia fogyasztással arányos áramot folyamatosan mérő 1 érzékelőegység egy-egy, az R, S,T fázisban elhelyezett S₂ és S₃ áramváltóból áll. Az S,, S₂, S₃ áramváltók egy-egy kivezetése testpoíenciálra van kötve, míg másik kivezetésük D], D₂, D₃ diódákon keresztül IC₃ műveleti erősítőből kialakított 2 összehasonlítóáramkör invertáió bemenetére van kapcsolva, mely bemenet és a test közé párhuzamosan C₄ kondenzátor és D₄ dióda van kötve. Az IC_r műveleti erősítő nem invertáió bemenetére Rj ellenállással és Zj Zéner-diódával stabilizált és Pi potenciométerrel leosztott referenciafeszültség van jelen. Az IC] műveleti erősítő kimenete R₂ ellenálláson át T₃ tranzisztor bázisára csatlakozik. A Tj tranzisztor kollektora nyugalmi állapotban R_s ellenállásból és C, kondenzátorból álló időzítő tagra és ezen keresztül T₂ UJT tranzisztor emitterére csatlakozik. A T₂ UJT tranzisztor bázisa D₅ diódán és R₇ ellenállásból, C₂ kondenzátorból álló időzítő tagon keresztül T₃ tranzisztor bázisára van kapcsolva, amelynek emittere R<, ellenálláson át T₄ tranzisztor bázisára csatlakozik. A T₄ tranzisztor kollektor körében J₃ jelfogó és vele párhuzamosan a T₄ tranzisztort védő D₇ dióda van elhelyezve. A T₂ UJT tranzisztor bázisa ezen kívül D_é diódán és Rio ellenálláson keresztül T_s tranzisztor bázisával van összekötve, amelynek kollektorkörében SZji számláló jelfogó van elhelyezve. A D₆ dióda és R₁₀ ellenállás közös pontja C₃ kondenzátoron át a testre van kötve. A kapcsolási elrendezést önmagában ismert stabilizált tápegység táplálja, amelynek ismertetése nem a jelen leírás feladata. A 2. ábra szerinti kapcsolási elrendezés működése a következő.Figure 2 shows a more detailed electrical circuit diagram of a circuit arrangement according to the above block diagram. The sensor unit 1 for continuously measuring the current proportional to the electricity consumption consists of a current converter S ₂ and S ₃ located in phase R, S, T. One of the terminals of the current converters S ₁ , S ₂ , S ₃ is connected to a ground polarity, while the other terminal is connected to the inverting input of a reference circuit 2 made of operation amplifier IC ₃ via diodes D ₁ , D ₂ , D ₃ , which is parallel to the ground A capacitor C ₄ and a diode D ₄ are connected. A non-inverting input of the operational amplifier IC _{r is provided with a} reference voltage stabilized by a resistor Rj and a Zen Zener diode and divided by a potentiometer Pi. The output of the operational amplifier IC1 is connected to resistor T ₃ via resistor R ₂ . The collector of transistor Tj is connected at rest to a timing member consisting of a resistor R _s and a capacitor C, and through it the emitter of a transistor T ₂ UJT. _AT2 UJT base of transistor T is switched on diode D ₅ and R ₇ through the timing resistor member ₃ consisting of a capacitor _C2 to the base of transistor, the emitter of which R <, T through a resistor connected to the base of transistor _4. In the collector of the transistor T ₄ , a relay J ₃ and a diode D ₇ protecting the transistor T ₄ are arranged in parallel thereto. Outside _AT2 transistor UJT _and base of transistor T is connected via the diode D _e Rio resistor and the base of which is disposed kollektorkörében SZji counter relay. The common point of resistor D ₆ and resistor R ₁₀ is connected to ground through capacitor C ₃ . The switching arrangement is powered by a stabilized power supply known per se, which is not intended to be described herein. The operation of the circuit arrangement of Figure 2 is as follows.

Az S,, S₂, S₃ áramváltókon megjelenő feszültség egyenirányítás után az IC i műveleti erősítőből felépített komparátorba jut, amely ezt a jelet összehasonlítja aPi potenciométerrel beállított referencíaértékkel. Amennyi-21S ,, the voltage appearing after S _2, S _3, CTs rectification reaches comparator constructed of operational amplifier IC i, which compares this signal to reference values set API potentiometer. As much as 21

186 698 ben az 1C₂ műveletei erősítő invertáló bemenetén megjelenő feszültség eléri vagy meghaladja a nem invertáló bemeneten beállított referenciafeszültséget, a komparátor kimenetén lévő feszültség leesik, ezáltal a T₂ tranzisztor lezár. Ekkor a Tj tranzisztor kollektorán táp- 5 feszültség jelenik meg, amely a Ji jelfogó E], E₂ érintkezőjén keresztül a T₂ UJT tranzisztor emitterével összekapcsolt Ci kondenzátort tölteni kezdi az R₅ ellenálláson keresztül. Az R₅C! időállandó a példa szerinti megoldásban úgy van beállítva, hogy a töltőfeszültség a T₂ 10 UJT tranzisztor billenési feszültségét 15s múlva éri el.In 186,698, the voltage displayed at the inverter input of the amplifier 1C ₂ operation reaches or exceeds the reference voltage set at the non-inverting input, the voltage at the comparator output drops, thereby closing the transistor T ₂ . Then the collector of transistor Tj 5 power voltage appears that begins charging the relay Ji E], E ₂ via contact of the _T2 emitter of transistor UJT coupled capacitor Ci via the resistor _R5. The R ₅ C! The time constant in the exemplary embodiment is set such that the charge voltage reaches the tilt voltage of the T ₂ 10 UJT transistor after 15s.

A Cj kondenzátor a T_; UJT tranzisztor bázisán és az R₆ ellenálláson át kisül. A T₂ UJT tranzisztor billenési impulzusa D_s diódán keresztül és a C₂R₇ időzítő tagon keresztül a T₃ tranzisztor bázisára jut. A C₂R₇ időzítő 15 tag úgy van beállítva, hogy a T₃ tranzisztort 30 s-ig nyitva tartja. A T₃ tranzisztor vezetni kezd, az emitterén megjelenő feszültség nyitja a T₄ tranzisztort és ezáltal a Ji jelfogó meghúz. A Ji jelfogó záró E₂, E₃ érintkekezőivel a Tj tranzisztor kollektorán lévő feszültséget 20 D₉ diódán keresztül a T₃ tranzisztor bázisán lévő C₂R₇ időzítő tagra kapcsolja, ezáltal kikapcsolja a T₂ UJT tranzisztor késleltető áramkört és nyitva tartja a T₃ tranzisztort mindaddig, amíg az IC_t műveleti erősítőből álló komparátor invertáló bemenetének feszültsége azo- 25 nos, vagy nagyobb mint a referenciafeszültség, azaz amíg túlfogyasztás ál! fenn.The capacitor Cj is the T _; Discharged through base of UJT transistor and R ₆ resistor. The tilt pulse of the T ₂ UJT transistor is transmitted via the D _s diode and the timing member C ₂ R ₇ to the base of the T ₃ transistor. The C ₂ R ₇ timer 15 is set to hold the T ₃ transistor open for 30 s. The transistor T ₃ starts to conduct, and the voltage at its emitter opens the transistor T ₄ and so the Ji relay is energized. The Ji relay closing E _2, E ₃ érintkekezőivel voltage at Tj transistor collector connects through 20 D ₉ diode ₇ timer member _C2 R on T ₃ transistor base, thereby turning off the T ₂ UJT transistor delay circuit and open to T ₃ transistor as long as the inverter input voltage of the comparator IC _t operating amplifier is equal to or greater than the reference voltage, that is, until there is overconsumption! maintained.

A T₂ UJT tranzisztor bázisán megjelenő impulzus D₆ diódán, R₁₀ ellenálláson nyitja a T_s tranzisztort, amely meghúzza a kollektorkörében elhelyezett túl- 30 fogyasztást számláló SZjj számláló jelfogót, amely így minden egyes túlfogyasztás esetén időtől függetlenül számol. A Jj jelfogó záró E₄, E_s érintkezőjén keresztül működteti az akusztikus, illetve vizuális riasztást adó kijelzőáramkört, valamint nyugalmi E₆, E₇ érintkezőjével 35 bontja előre kiválasztott egy vagy több villamos berendezés áramkörét. A Ji jelfogó záró E_g, E₉ érintkezőin keresztül lehetővé teszi a túlfogyasztás nyugtázását, azaz SZj₂ számláló jelfogó léptetését az erre a célra beépített NY nyomógombbal.The pulse on the base of the T ₂ UJT transistor opens a transistor T _{s on a} diode D ₆ , a resistor R ₁₀ , which pulls the overcurrent SZjj counter relay in the collector circuit, which thus counts independently for each overcurrent. The Jj relay closing E _4, E _s is operated by an acoustic or visual alarm indicator transmitter circuit and resting E _6, E ₇ 35 divides contact of a preselected one or more electrical circuit device via pin. The overconsumption acknowledgment Ji makes it possible for the relay closing E _g, E ₉ contacts, i.e. SZJ ₂ stepping of counter relay built in the dedicated pushbutton NY.

A NY nyomógomb és a 6 kijelzőegység a kapcsolási elrendezéstől távol is elhelyezhető kialakítástól függően.Depending on the configuration, the NY pushbutton and the display unit 6 may be located away from the circuit arrangement.

A találmány szerinti kapcsolási elrendezés előnye, hogy kizárólag hazai anyagokból, olcsón előállítható.An advantage of the circuit arrangement according to the invention is that it can be cheaply produced only from domestic materials.

Ez, valamint kis helyigénye lehetővé teszi kisebb fogyasztóhelyek gazdaságos ellátását is.This, coupled with its small space requirements, also makes it possible to economically supply smaller consumers.

További előnye a találmány szerinti kapcsolási elrendezésnek a kiróható bírság elkerülése, a gazdaságos villamosenergia felhasználás és az üzemvitel ellenőrzésének lehetősége.A further advantage of the circuit arrangement according to the invention is the avoidance of imposing fines, the possibility of economical use of electricity and the control of operation.

Claims (6)

Szabadalmi igénypontokPatent claims 1. Kapcsolási elrendezés villamosenergia fogyasztás ha*árolására és túlfogyasztás kijelzésére, amelynek a viliamosenergia fogyasztással arányos áramot mérő érzékelő egysége és túlfogyasztást kijelző egysége van, azzal jellemezve, hogy az érzékelő egység (1) kimenete összehasonlítóáramkör (2) egyik bemenetéhez kapcsolódik, továbbá referenciaérték áramköre (3) van, amelynek kimenete az összehasonlítóáramkör (2) másik bemenetéhez csatlakozik, az összehasonlító áramkör (2) kimenete idözítőáramkör (4) bemenetével van összekapcsolva, valamint az idözítőáramkör (4) egyik kimenete túlfogyasztásszámláló áramkör (5) bemenetére, másik kimenete pedig túlfogyasztás esetén legalább egy villamos be-endezés áramkörét bontani képes kijelzőegység (6) bemenetére van kötve, amelynek kimenete az időzítőáramkör (4) további bemenetéhez van visszavezetve.A switching arrangement for storing electricity consumption and displaying over-consumption, comprising a sensor unit for measuring current proportional to the power consumption and an over-consumption display unit, characterized in that the output of the sensor unit (1) is connected to an input of a reference circuit (2) (3) having an output connected to the other input of the comparator circuit (2), the output of the comparator circuit (2) being coupled to an input of a timing circuit (4), and one output of the timing circuit (4) to an input In the case of the present case, it is connected to the input of at least one display unit (6) capable of disconnecting the circuit of the electrical end, the output of which is fed back to the other input of the timing circuit (4). 2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az érzékelőegységnek (1; legalább egy áramváltója (S1, S₂, S₃) van.2. Circuit arrangement according to claim 1, embodiment, wherein the sensor unit (1; at least one áramváltója (S1, S _2, S _3). 3. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az érzékelőegység (1) a mért vezetékbe beiktatott söntelíenállásból van kialakítva.An embodiment of a circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the sensor unit (1) is formed by a shunt position inserted in the measured conductor. 4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kijelzőegység (6) további kimenete túlfogyasztást igazoló kontroliegység (7) bemenetével van összekapcsolva.4. An embodiment of a switching arrangement according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the further output of the display unit (6) is connected to the input of a control unit (7) for confirming overconsumption. 5. A 4. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kontrollegység (7) nyugtázó nyomógombbal (NY) működtetett számlálóAn embodiment of the circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the control unit (7) is operated by a counter (NY) operated by an acknowledgment button (NY). 40 jelfogóból (SZj₂) van kialakítva.It consists of 40 relays (SZj ₂ ). 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a referenciaértékáramkör (3) folyamatos értékállítószervvel rendelkezik.6. An embodiment of a circuit arrangement according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the reference value circuit (3) has a continuous value control means.