PL231793B1 - Układ inteligentnego gniazdka sieciowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ inteligentnego gniazdka sieciowego, przeznaczonego do optymalizacji, zgodnej z indywidualnymi potrzebami użytkownika, poboru energii elektrycznej w budynku.

Coraz powszechniej wykorzystujemy odnawialne źródła energii, co skutkuje różną ceną i dostępnością energii w różnym okresie doby. W budynkach mieszkalnych odbiorniki energii elektrycznej możemy podzielić na dwie grupy. Do pierwszej zaliczymy wyposażenie, które powinno być zasilane w miarę możliwości bez przerw. Druga grupa obejmuje urządzenia grzewcze, odkurzacze, pralki, zmywarki, ładowarki - dla których kilkugodzinna przerwa lub opóźnienie startu nie stanowi problemu, a może znacząco obniżyć koszty energii i jej przesyłu. Idea podwójnego, a nawet potrójnego gniazdka elektrycznego, ze zrównoleglonymi przewodami zasilającymi, montowanego na ścianie, jest znana i istnieje co najmniej kilka patentów opisujących takie konstrukcje.

Znane jest z patentu US 1642626 A jedno z najstarszych rozwiązań - podwójne gniazdo elektryczne zawierające dwa zrównoleglone moduły, przeznaczone do żarówek i zgłoszone w 1922 roku.

Znane jest z patentu US 3038141 A rozwiązanie podwójnego gniazda elektrycznego zawierającego dwa zrównoleglone moduły gniazdka naściennego typu A (NEMA1 - stosowane w Ameryce Północnej).

Znane jest z europejskiego patentu EP0486947 B1 rozwiązanie podwójnego gniazda elektrycznego, zawierającego dwa zrównoleglone moduły gniazdka naściennego, wyposażonego w pojedynczą ramkę lub ramkę na kilka gniazd.

Znane jest z patentu US 7997925 B2 rozwiązanie wielofunkcyjnego gniazda elektrycznego, zawierające oprócz tradycyjnego modułu do zasilania odbiorników z „sieci”, także gniazdo zasilające typu USB - w gniazdko wbudowana jest przetwornica AC-DC o napięciu wyjściowym 5 V.

Znane jest również z patentu US 4165443 A rozwiązanie systemu rozdziału mocy, zbudowane jako wielofunkcyjna skrzynka z modułami wyłączników i gniazd, dołączane do szyny zasilania w sposób umożliwiający ich przełączanie.

Znane są również z rozwiązania zdalnie załączane nakładki na gniazdo i listwy zasilające np. ONTECH GSM9030.

Znany z dokumentu CN105242565 A układ dotyczy systemu sterowania mocą. Inteligentny dom oparty na drabinie cenowej, zawierający: inteligentne gniazdo, które jest połączone bezprzewodowo z kontrolerem w celu monitorowania w czasie rzeczywistym energii elektrycznej zużywanej przez urządzenia gospodarstwa domowego, realizujący wysyłanie informacji o energii i urządzenia gospodarstwa domowego do kontrolera; wyposażone w kamerę do monitorowania w czasie rzeczywistym czy istnieje użytkownik wewnętrzny; pamięć, która jest podłączona do kontrolera, do przechowywania informacji o drabinie cenowej; terminal do zdalnego sterowania, do przesyłania instrukcji zdalnego sterowania do zmiany kontrolera urządzenia gospodarstwa domowego w celu wygenerowania stanu działania sygnału sterującego, do wyświetlania informacji o zużyciu energii i wyświetlania użytkownikowi stanu roboczego urządzenia gospodarstwa domowego. Urządzenie jest również wykorzystywane do użycia poziom priorytetu urządzenia gospodarstwa domowego; gdy używany jest odczyt informacji o sterowniku schodkowym. Gdy cena energii elektrycznej jest wysoka, kontroler steruje gniazdem inteligentnym, odłączając zasilanie urządzenia gospodarstwa domowego o niższym priorytecie, gdy cena jest niska, kontroler nie generuje sterowania inteligentnego gniazda; gdy użytkownik jest obecny w pomieszczeniu, telewizor, router, klimatyzacja, priorytet użycia lampy ustawiony wysoko; użytkownik, gdy pokój nie jest ustawiony na niski priorytet przy użyciu urządzeń elektrycznych. Użytkownik może zmienić moc / stan pracy urządzenia gospodarstwa domowego / pierwszeństwa - za pomocą terminala zdalnego sterowania.

Układ inteligentnego gniazdka sieciowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że przewód sieciowy fazowy połączony jest z zaciskiem pierwszym gniazda modułu pierwszego, z wejściem pierwszym sterownika i z zestykiem ruchomym przekaźnika, przy czym sterownik wejściem trzecim jest połączony z zaciskiem cewki przekaźnika, której zacisk jest połączony z wejściem czwartym sterownika, natomiast zestyk stały przekaźnika jest połączony z zaciskiem czwartym gniazda modułu drugiego, z kolei przewód ziemi ochronnej połączony jest z zaciskiem drugim gniazda modułu pierwszego i z zaciskiem piątym gniazda modułu drugiego, a sieciowy przewód zerowy połączony jest z zaciskiem trzecim gniazda modułu pierwszego, z wejściem drugim sterownika i z zaciskiem szóstym gniazda modułu drugiego, a ponadto sterownik ma dostarczane informacje poprzez sygnały po przewodach elektroenergetycznych (standard

PL 231 793 B1

PLC), przy czym sterownik jest połączony korzystnie łączem radiowym z urządzeniem przesyłającym informacje o obowiązującej w danej chwili taryfie energii elektrycznej a ponadto jako przekaźnik jest zastosowany korzystnie przekaźnik elektromechaniczny lub przekaźnik elektroniczny.

Zaletą rozwiązania jest zapewnienie w prosty sposób zmiany trybu zasilania odbiornika - poprzez przełożenie wtyczki z jednego gniazdka (modułu) do drugiego sąsiadującego gniazdka (modułu), a użytkownik decyduje, czy odbiornik ma być zasilany trwale czy tylko w korzystnych okresach czasu (np. przy tańszej taryfie). Sterownik na podstawie odebranych sygnałów (przesyłanych po przewodach sieciowych lub drogą radiową) zwiera lub rozwiera zestyk przekaźnika (zwiera np. przy niskiej cenie energii, a rozwiera przy cenie wysokiej). Zastosowanie układu według wynalazku nie wymaga żadnych przeróbek w sieci elektrycznej z wyjątkiem wymiany gniazdka. Umożliwia optymalne zasilanie dotychczas użytkowanych urządzeń niewyposażonych w układy do zdalnego wyłączania. Inteligentne podwójne gniazdko według wynalazku pozwala na prosty wybór przez użytkownika, czy dane urządzenie ma być zasilane w sposób ciągły, czy dopuszczalne są kilkugodzinne przerwy w dostarczaniu energii elektrycznej - przy czym zmiana decyzji może nastąpić w każdym momencie, poprzez proste przełożenie wtyczki w gniazdku, bez potrzeby przeprogramowywania systemu zasilania.

Zaletą jest również prosty montaż polegający na tym, że dwa moduły zasilające są montowane w miejsce „podtynkowego” gniazdka sieciowego lub dwa moduły zasilające we wspólnej obudowie są dołączane w formie nakładki wtykanej do standardowego „podtynkowego” gniazdka sieciowego.

W układzie inteligentnego gniazdka sieciowego według wynalazku przewód sieciowy fazowy L połączony jest z zaciskiem pierwszym L1 gniazda modułu pierwszego GN, z wejściem pierwszym 1 sterownika ST i z zestykiem ruchomym przekaźnika p1, przy czym sterownik ST wejściem trzecim 3 jest połączony z zaciskiem a cewki P przekaźnika p1, której zacisk b jest połączony z wejściem czwartym 4 sterownika ST, natomiast zestyk stały przekaźnika p1 jest połączony z zaciskiem czwartym L2 gniazda modułu drugiego (GZ, z kolei przewód ziemi ochronnej PE połączony jest z zaciskiem drugim PE1 gniazda modułu pierwszego GN i z zaciskiem piątym PE2 gniazda modułu drugiego GZ, a sieciowy przewód zerowy N połączony jest z zaciskiem trzecim N1 gniazda modułu pierwszego GN, z wejściem drugim 2 sterownika ST i z zaciskiem szóstym N2 gniazda modułu drugiego GZ, a ponadto sterownik ST ma dostarczane informacje poprzez sygnały po przewodach elektroenergetycznych (standard PLC), przy czym sterownik ST jest połączony korzystnie łączem radiowym z urządzeniem przesyłającym informacje o obowiązującej taryfie opłat za energię elektryczną.

Gniazdo modułu pierwszego GN i gniazdo modułu drugiego GZ są umieszczone obok siebie w obudowie zastępującej tradycyjne podwójne gniazdo zasilające, a pomiędzy zaciskiem pierwszym L1 gniazda modułu pierwszego GN a zaciskiem czwartym L2 gniazda modułu drugiego GZ, znajduje się przekaźnik p1, o zestykach ruchomym i stałym, przy czym sterownik ST tak steruje przekaźnikiem p1, że jest on zwarty tylko wtedy, gdy pobór energii elektrycznej jest korzystny.

Załączaniem przekaźnika p1, steruje sterownik ST-, przy czym sterownik ST, zasilany napięciem sieci elektroenergetycznej z wejścia pierwszego 1 i wejścia drugiego 2, na podstawie informacji odebranych z wejść pierwszego 1 i drugiego 2 lub odebranych drogą radiową tak steruje przekaźnikiem p1, że jest on zwarty wyłącznie przy korzystnych warunkach zasilania w sieci elektroenergetycznej.

Sterownik ST odbiera sygnały w standardzie PLC (tzw. internet po sieci elektroenergetycznej) przesyłane po przewodach sieciowych fazowym L i zerowym N lub korzystnie sygnały radiowe (bezprzewodowy internet) i na ich podstawie steruje stanem przekaźnika p1.

Układ inteligentnego gniazdka sieciowego jest przez naczony do optymalizacji poboru energii elektrycznej w budynku poprzez dołączenie części niekrytycznych odbiorników prądu tak, aby pobierały one energię elektryczną jedynie wtedy, gdy jest to korzystne dla użytkownika (i dla producenta/dystrybutora energii), np. wtedy, gdy energia elektryczna jest tańsza, lub gdy pracują własne generatory energii.

Sygnały potrzebne do sterowania przełączaniem gniazdek modułu drugiego GZ są generowane przez domowe centrum energetyczne, lub inteligentny licznik energii elektrycznej, lub „zewnętrzny serwer”, który wysyła np. informacje o taryfie opłat za energię elektryczną stosowanej przez, dostawcę energii. Informacja jest przekazywana sygnałami po przewodach energetycznych (standard PTC), albo drogą radiową (z wykorzystaniem WiFi, UMTS/LTE). Użytkownik ma możliwość w każdej chwili przełączenia odbiornika energii z gniazda modułu drugiego GZ będącego gniazdem sterowanym, do gniazda modułu pierwszego GN będącego gniazdem o zasilaniu ciągłym, gdy tylko wy stąpi taka potrzeba.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ inteligentnego gniazdka sieciowego, z dwoma modułami zasilającymi, zawierający przekaźnik i sterownik z modułem komunikacji przewodowej lub bezprzewodowej, z możliwością odbierania informacji z urządzenia przesyłającego informacje o obowiązującej w danej chwili taryfie energii elektrycznej oraz możliwością reagowania na zmiany taryfy/ceny energii elektrycznej i kontrolowanego odłączania i dołączania zasilania urządzeń gospodarstwa domowego, znamienny tym, że przewód sieciowy fazowy (L) połączony jest z zaciskiem pierwszym (LI) gniazda modułu pierwszego (GN), z wejściem pierwszym (1) sterownika (ST) i z zestykiem ruchomym przekaźnika (p1), przy czym sterownik (ST) wejściem trzecim (3) jest połączony z zaciskiem (a) cewki (P) przekaźnika (p1), której zacisk (b) jest połączony z wejściem czwartym (4) sterownika (ST), natomiast zestyk stały przekaźnika (p1) jest połączony z zaciskiem czwartym (L2) gniazda modułu drugiego (GZ), z kolei przewód ziemi ochronnej (PE) połączony jest z zaciskiem drugim (PE1) gniazda modułu pierwszego (GN) i z zaciskiem piątym (PE2) gniazda modułu drugiego (GZ), a sieciowy przewód zerowy (N) połączony jest z zaciskiem trzecim (N1) gniazda modułu pierwszego (GN), z wejściem drugim (2) sterownika (ST) i z zaciskiem szóstym (N2) gniazda modułu drugiego (GZ), a ponadto sterownik (ST) ma dostarczane informacje poprzez sygnały po przewodach elektroenergetycznych (standard PLC).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że jako przekaźnik (p1) jest zastosowany przekaźnik elektromechaniczny.
3. 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że jako przekaźnik (p1) jest zastosowany przekaźnik elektroniczny.
4. 4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że sterownik (ST) jest połączony łączem radiowym z urządzeniem przesyłającym informacje o obowiązującej taryfie opłat za energię elektryczną.