186698. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés villamosenergia fogyasztás határolására és túlfogyasztás kijelzésére
1 186 698 2 A találmány tárgya villamosenergia fogyasztás határolására és túlfogyasztás kijelzésére szolgáló kapcsolási elrendezés, amely elsősorban villamosenergia nagyfogyasztók esetében alkalmazható. 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. 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. 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 korszeiűtlennek mondható, helyhez kötött berendezés. A találmánnyal célunk olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amely villamosenergia fogyasztás határolására és túlfogyasztás kijelzésére alkalmas, és kisebb geometriai méretekkel, olcsóbban, sorozatban gyártható. A találmánnyal megoldandó feladatot úgy határozhatjuk meg, hogy' olyan kapcsolási elrendezést kell 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. 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. 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 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. A találmány értelmében célszerű, ha az időzítőáramkör 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 söntellenállásbói áll. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti kapcsolási elrendezés példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés példakénti kiviteli alakjának blokkvázlata, és a 2. ábrán az 1. ábra szerinti megoldás részletesebb kapcsolási rajza látható. Amint az 1. ábrán látható, a villamosenergia fogyasztással arányos áramot 1 érzékelőegység kimenete 2 összehasonlítóáramkör egyik bemenetére van kapcsolva. Állítható 3 referencia-érték áramkör kimenete a 2 összehasonlítóáramkör másik bemenetére csatlakozik. A 2 összehasonlít ólamkor kimenets 4 időzitőáramkör 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 időzitőáramkör további bemenetére van visszavezetve, és a 6 kijelzőegység másik kimenete túlfogyasztásigazoló 7 kontroliegység bemenetével van összekapcsolva. 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 Sj, S2 és S3 áramváltóból áll. Az S,, S2, S3 áramváltók egy-egy kivezetése testpotenciálra van kötve, míg másik kivezetésük D], D2, D3 diódákon keresztül ICi műveleti erősítőből kialakított 2 összehasonlítóáramkör invertáió bemenetére van kapcsolva, mely bemenet és a test közé párhuzamosan C4 kondenzátor és Díj dióda van kötve. Az ICX műveleti erősítő nem invertáió bemenetére R] ellenállással és Zj Zéner-diódával stabilizált és Pi potenciométerrel leosztott referenciafeszültség van jelen. Az IC] műveleti erősítő kimene-íe R2 ellenálláson át Tj tranzisztor bázisára csatlakozik. A Tj tranzisztor kollektora nyugalmi állapotban Rs ellenállásból és Ct kondenzátorból álló időzítő tagra és ezen keresztül T2 UJT iranzisztor 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 R9 ellenálláson át T4 tranzisztor bázisára csatlakozik. A T4 tranzisztor kollektor körében Jx jelfogó és vele párhuzamosan a T4 tranzisztort védő D7 dióda van elhelyezve. A T2 UJT tranzisztor bázisa ezen kívül D6 diódán és RJ0 ellenálláson keresztül Ts tranzisztor bázisával van összekötve, amelynek kollektorkörében SZj! számláló jelfogó van elhelyezve. A D6 dióda és Rjo 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. Az Sj, S2, S3 áramváltókon megjelenő feszültség egyenirányítás után az ICi műveleti erősítőből felépített komparátorba jut, amely ezt a jelet összehasonlítja aPi potenciométerrel beállított referenciaértékkel. Amennyi-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
