Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_10937
.pdf
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB418782A
[]
.,)7À_' j- 2_ D,.
PT N -S - T-- --- ---A. -СПЕЦИФИКАЦИЯ ПАТЕНТА X5 Дата подачи заявки: сентябрь. 18, 1933. № 25,801/33.
Полный левый угол: август. 31, 1934.
- L- g, 418,782 a r 'q' 'Полностью принято: окт. 31, 1934.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в устройствах для контроля потребления электроэнергии нагрузочными устройствами,
работающими в электрических энергосистемах.
Мы, Томас Уайл Росс, проживающий по адресу: Бродокс Роуд, 10, Сейл, графство Честер, Джеффри Лоренс
Вултон, проживающий по адресу: Нортенден Роуд, 82, Сейл, графство Честер, оба подданные короля
Великобритании, и компания ASSOCIATED ELECTRICAL INDUSTRIES LIMITED2, расположенная по адресу:
Краун Лоуз, Олдвич, город Вестминстер, британская компания, настоящим заявляем, что данное изобретение
имеет следующий характер: данное изобретение относится к устройству для управления потреблением
электрической энергии нагрузочными устройствами, такими как, например, электродвигатели, работающие в
электрических энергосистемах. В случае, когда потребитель получает электроэнергию из системы
электроснабжения и оплачивает ее по так называемому двухкомпонентному тарифу, стоимость
электроэнергии для такого потребителя в значительной степени определяется максимальной нагрузкой на
систему электроснабжения, которая основана на энергии, потребленной в течение последовательных заранее
определенных периодов времени, далее именуемых интеграционным периодом и обычно имеющих
продолжительность от 20 до 60 минут, и представляющих собой среднюю скорость потребления энергии за
этот интеграционный период, в течение которого потребляется максимальное количество энергии.
В связи с временными изменениями максимальный спрос может достигать чрезмерного значения, и, учитывая
важность предотвращения чрезмерного роста спроса, некоторые потребители стали нанимать оператора или
группу операторов для наблюдения за индикатором, показывающим нагрузку на систему электроснабжения, и
при необходимости снижать ее, чтобы предотвратить чрезмерное увеличение максимального спроса.
С той же целью иногда предусматривается также сигнализация, обычно управляемая мгновенными
киловатт-счетчиками, которая подает предупреждение, когда нагрузка достигает заданного значения;
известны и другие схемы, в которых сигнализация подается, когда заданное количество энергии было
потреблено в каждом интеграционном периоде. Однако установлено, что методы, в которых человеческий
фактор играет роль в управлении нагрузкой, склонны давать сбои именно тогда, когда правильная работа
наиболее необходима. Настоящее изобретение № 55 предусматривает устройство управления, которое
автоматически регулирует нагрузку в соответствии с условиями, которые в противном случае привели бы к
превышению максимальной потребляемой мощности. 60 Устройство управления согласно настоящему
изобретению включает в себя регулирующее устройство, которое в ответ на превышение заданного значения
средней скорости потребления энергии 65 в течение каждого интеграционного периода приводит к снижению
нагрузки на систему электроснабжения, и управляющее устройство, которое предотвращает работу первого
из указанных устройств до истечения заданной части 70 интеграционного периода.
Согласно еще одной особенности изобретения, предусмотрено дополнительное устройство, благодаря
которому при срабатывании регулирующего устройства мощность, с помощью которой снижается нагрузка
при заданном превышении среднего энергопотребления, постепенно увеличивается к концу периода
интегрирования, так что если нагрузка или мощность нагрузки снижается на заданную величину при
срабатывании регулирующего устройства, то по истечении следующего интервала времени нагрузка или
мощность нагрузки будет дополнительно снижена без дальнейшего срабатывания регулирующего устройства,
если первое снижение оказалось недостаточным для обеспечения того, чтобы не было превышено заданное
максимальное значение потребления. Согласно еще одной особенности изобретения, подача электроэнергии
может быть возобновлена управляющим устройством к той части нагрузки, от которой она была отключена, в
конце каждого периода интеграции, однако с возможностью дальнейшего автоматического или ручного
управления.
Изобретение, хотя и не исключительно, приспособлено для управления нагрузкой, включающей множество
независимо работающих блоков, таких как, например, группа электродвигателей или их группы, причем
регулирующее устройство в таком применении сконструировано таким образом, чтобы отключать от системы
электропитания каждый указанный блок или группу по очереди, когда среднее потребление энергии
превышает значение, соответствующее допустимой максимальной нагрузке. Один из таких вариантов
осуществления изобретения будет кратко описан в качестве примера.
В данном варианте осуществления изобретения регулирующее устройство включает в себя, с одной стороны,
контактный барабан, приводимый в движение через дифференциальную передачу от элемента учета
ватт-часов, а с другой стороны, устройство поддержания постоянной скорости, в качестве которого удобно
использовать небольшой синхронный электродвигатель в случае системы переменного тока. Обмотки
измерительного элемента соединены таким образом, чтобы реагировать на общую нагрузку, подлежащую
регулированию, а расположение различных частей системы, перечисленных выше, таково, что контакт
барабана остается неподвижным, если скорость потребления энергии соответствует заранее установленному
максимально допустимому значению. Если в какой-либо момент в течение интеграционного периода средняя
скорость потребления энергии превышает заданный максимальный уровень потребления, контактная
поверхность барабана будет поочередно вступать в контакт с каждым из набора неподвижных контактов, так
что количество таких неподвижных контактов, задействованных барабаном, будет увеличиваться в
соответствии с превышением среднего потребления энергии над заданным значением максимального уровня
потребления.
Устройство управления также приводится в движение от синхронного двигателя и включает в себя второй
барабанный контакт, расположенный таким образом, чтобы соединять два неподвижных контакта по
истечении заданного промежутка времени максимальной нагрузки, например, через 10 минут после начала
каждого из указанных периодов, если эти периоды длятся 20 минут. Указанные последние контакты
замыкаются таким образом, чтобы при их замыкании регулировочный барабан подключался к источнику
электрической энергии, при этом цепь замыкается через неподвижные контакты, связанные с указанным
барабаном, способом, который будет показан далее. Контакты управляющего устройства при соединении
также вызывают включение соленоида, поршень которого при этом поднимается для механической связи с
синхронным двигателем. Этот элемент, несущий набор контактов, соответствующих количеству управляемых
двигателей, соединен с цепями, которые при включении вызывают отключение соответствующих двигателей
от цепи питания.
Указанные контакты расположены в линию на указанном элементе в направлении его перемещения и
взаимодействуют с аналогично расположенным набором из 70 неподвижных контактов, далее именуемых
третьим набором неподвижных контактов, соединенных соответственно с указанными неподвижными
контактами регулировочного устройства. Расположение указанного третьего комплекта неподвижных
контактов 75 таково, что в любой точке перемещения указанного контактного элемента каждый из
расположенных на нем контактов будет находиться в зацеплении только с одним из взаимодействующих
неподвижных контактов 80, за исключением случаев, когда он перемещается в зацепление с неподвижным
контактом, соединенным с тем из неподвижных контактов регулировочного устройства, который первым
соприкасается с контактной поверхностью 85 регулировочного барабана, причем указанный неподвижный
контакт третьего комплекта расположен таким образом, что все подвижные контакты, установленные на
указанном контактном элементе, будут находиться в контакте с последним упомянутым неподвижным
контактом 90 в конце перемещения указанного контактного элемента.
Контактный несущий элемент перемещается синхронным двигателем с такой скоростью, что в упомянутом
выше примере, когда период интегрирования составляет 20 минут и для управления четырьмя двигателями,
подвижные контакты будут перемещаться от одного неподвижного контакта к соседнему неподвижному
контакту с интервалом 1000 2 минуты, так что по истечении 171 минуты с начала периода интегрирования все
подвижные контакты окажутся в зацеплении с взаимодействующим неподвижным контактом, который
соединен с тем из неподвижных контактов регулировочного устройства, который первым зацепился с
взаимодействующим контактом барабана. Пружинные элементы, обеспечивающие смещение, предназначены
для возврата указанного контактного несущего элемента i10 в исходное положение при его отключении от
синергетического двигателя.
Предусмотрены средства для механического разъединения элемента учета ватт-часов и синхронного
двигателя от дифференциального редуктора и управляющего устройства по окончании периода
интегрирования, причем такие средства включают соответствующие соленоиды, предназначенные для
включения через таймер в конце каждого периода интегрирования, при этом плунжер каждого соленоида при
срабатывании вызывает радиальное разъединение взаимодействующих зубчатых колес в соответствующих
зубчатых передачах, соединяющих элемент учета и синхронный двигатель с дифференциальным редуктором.
Контактный барабан регулировочного устройства снабжен пружинным механизмом, который смещает этот
барабан в его нормальное положение, выводя его из зацепления с взаимодействующими неподвижными
контактами, стопором i30 418,782! предусмотрено ограничение такого обратного движения барабана. Также
предусмотрены пружинные механизмы для возврата контактного барабана управляющего устройства в
положение, свободное от зацепления с соответствующими неподвижными контактами; предусмотрен также
упор для ограничения перемещения указанного барабана.
Между дозирующим элементом и дифференциальным редуктором предусмотрена пружинная муфта,
позволяющая осуществлять относительное перемещение между дозирующим элементом и
дифференциальным редуктором при малой нагрузке, в результате чего первый барабан вращается в
обратном направлении до упора синхронным двигателем; указанное относительное перемещение
необходимо для того, чтобы не препятствовать вращению синхронного двигателя.
Принцип работы описанного выше контроллера следующий. В начале периода интегрирования
регулировочный барабан займет такое положение, определяемое соответствующим упором, при котором
контактная поверхность этого барабана будет находиться вне зацепления с тем из взаимодействующих
контактов, с которым она впервые соприкоснется, контактная поверхность управляющего барабана будет
находиться вне зацепления с взаимодействующими неподвижными контактами, а подвижный контактный
элемент будет отсоединен от синхронного двигателя. Измерительный элемент и синхронный двигатель будут
механически соединены с остальными частями механизма по завершении предыдущего периода интеграции.
Измерительный элемент будет вращаться в соответствии с потреблением энергии нагрузкой, и если в
какой-либо момент средняя скорость потребления энергии за истекший период интегрирования превысит
допустимое максимальное значение, контакт регулировочного барабана замкнется на первом из
взаимодействующих неподвижных контактов.
Дальнейшее увеличение среднего уровня энергопотребления приведет к тому, что указанный барабан будет
поочередно взаимодействовать с каждым из оставшихся неподвижных контактов. По истечении заданного
интервала времени, составляющего в рассматриваемом примере 10 минут, после начала периода
интегрирования, управляющий контактный барабан будет повернут синхронным двигателем для соединения
взаимодействующих неподвижных контактов, в результате чего будут активированы цепи, вызывающие
разъединение двигателей, которые соединены с теми неподвижными контактами, которые зацепляются
контактами регулировочного барабана, а именно в соответствии с тем, насколько средняя скорость
потребления энергии за указанные 10 минут превышает допустимое максимальное значение. Таким образом,
соответствующие двигатели будут отключены от системы электроснабжения, чтобы уменьшить нагрузку на
последнюю.
Соединение неподвижных контактов управляющего устройства также приведет к включению соленоида, что
вызовет механическое соединение подвижного контактного элемента с синхронным двигателем. По истечении
еще 21 минуты подвижный контакт 5 третьего комплекта контактов, связанный со вторым двигателем, который
необходимо отключить по мере увеличения потребности в энергии, переместится в зацепление с первым
взаимодействующим неподвижным контактом 80, и если к этому времени первый контакт регулировочного
устройства все еще будет зацеплен контактом регулировочного барабана, то указанный второй двигатель
будет отключен от источника питания 85. Аналогично, если второй неподвижный контакт регулировочного
устройства находится под напряжением, третий двигатель также будет отключен. Аналогичная работа будет
наблюдаться между третьим контактом и четвертым двигателем (90 градусов). По истечении 15 минут
интеграционного периода цепь, вызывающая отключение третьего двигателя, соединяется с первым
неподвижным контактом регулирующего устройства 95, а соединительная цепь, вызывающая отключение
четвертого двигателя, соединяется со вторым неподвижным контактом регулирующего устройства, так что
достигаются соответствующие эффекты.
По истечении li минут из 100-минутного интеграционного периода все цепи отключения двигателя будут
соединены с указанным первым контактом регулирующего устройства. Если нагрузка в любой из этих
интервалов ниже нормы, и ни один из контактов первого комплекта не находится под напряжением, но при
условии, что впоследствии нагрузка увеличится так, что средняя скорость потребления энергии превысит
заданное значение, все те двигатели, цепи отключения которых соединены через третий комплект контактов с
первым контактом регулирующего устройства, будут отключены от сети.
Таким образом, в любой момент времени все двигатели, которые еще не были отключены от сети (11b5),
доступны! возможность снижения нагрузки.
По истечении 20 минут с начала периода интегрирования, переключатель времени 120 вызовет включение
соленоидов, которые отключат измерительный элемент и синхронный двигатель от механизма
соответственно. После этого регулировочный барабан возвращается с помощью пружинного механизма 12C в
исходное положение, преодолевая сопротивление пружины (против ее шага 1), и выводится из зацепления с
взаимодействующими неподвижными контактами, а управляющий контактный барабан также возвращается с
помощью пружинного механизма 13 418,782 в исходное положение, вызывая разъединение
взаимодействующих контактов.
Последнее действие приведет к обесточиванию соленоида, находящегося в той же цепи, в результате чего
подвижный контактный элемент отсоединится от синхронного двигателя и будет возвращен под действием
пружины в исходное положение.
Управляемые двигатели могут быть снабжены автоматическими пусковыми устройствами, которые
активируются таймером для перезапуска в конце каждого интеграционного периода любых двигателей,
отключенных контроллером максимальной потребляемой мощности. Такие средства управления могут
включать в себя способы, позволяющие осуществлять или предотвращать автоматический перезапуск по
желанию.
К каждому управляемому двигателю может быть подключен набор штекерных и розеточных контактов, с
помощью которых можно изменять последовательность отключения этих двигателей от источника питания по
мере увеличения нагрузки.
Следует понимать, что могут быть внесены различные модификации, не выходящие за рамки изобретения.
Датировано 18 сентября 1933 года.
А. С. Кашемайл, дипломированный патентный поверенный, Норфолк-стрит, Стрэнд, 2, Лондон, У. К.,
представитель заявителей.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в устройствах для контроля потребления электроэнергии нагрузочными устройствами,
работающими в электрических энергосистемах.
Мы, Томас Уайли Росс, проживающий по адресу: Бродокс Роуд, 10, Сейл, графство Честер, Джеффри Лоренс
Вулноуи, проживающий по адресу: Нортенден Роуд, 32, Сейл, графство Честер, оба подданные короля
Великобритании, и компания Associated Electric Industries Limited, расположенная по адресу: Краун Хаус,
Олдвич, Вестминстер, британская компания, настоящим заявляем, что характер данного изобретения и
способ его осуществления будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к устройствам для управления потреблением электрической энергии
нагрузочными устройствами, такими как, например, электродвигатели, работающие в электрических
энергосистемах. В случае, когда потребитель получает электроэнергию из системы электроснабжения и
оплачивает ее по так называемому двухкомпонентному тарифу, стоимость электроэнергии для такого
потребителя в значительной степени определяется максимальной нагрузкой на систему электроснабжения,
которая основана на энергии, потребленной в течение последовательных заранее определенных периодов
времени, далее именуемых интеграционным периодом и обычно имеющих продолжительность от 20 до 60
минут, и представляющих собой среднюю скорость потребления энергии за этот интеграционный период, в
течение которого потребляется максимальное количество энергии. В связи с временными изменениями
максимальный спрос может достигать чрезмерного значения, и, учитывая важность предотвращения
чрезмерного увеличения максимального спроса, некоторые потребители стали использовать дежурного или
группу дежурных 7 для наблюдения за индикатором, показывающим нагрузку на систему электроснабжения, и
при необходимости снижать ее, чтобы предотвратить чрезмерное увеличение максимального спроса.
Для той же цели иногда также предусматривается сигнализация, обычно управляемая мгновенными
киловатт-счетчиками, которая подает предупреждение, когда нагрузка достигает заданного значения;
известны и другие схемы, в которых сигнализация подается, когда в каждом интеграционном периоде
потребляется заданное количество энергии.
Однако установлено, что методы, в которых человеческий фактор играет роль в управлении нагрузкой,
склонны давать сбои именно тогда, когда правильная работа наиболее необходима.
Настоящее изобретение представляет собой устройство управления, которое автоматически регулирует
нагрузку в соответствии с условиями 90, которые в противном случае привели бы к превышению
максимальной потребляемой мощности.
Устройство управления согласно настоящему изобретению включает в себя регулирующее устройство,
которое в ответ на увеличение средней скорости потребления энергии сверх заданного значения в течение
каждого интеграционного периода постепенно снижает нагрузку на систему электроснабжения в соответствии
с величиной указанного увеличения, и управляющее устройство 418,782, которое предотвращает работу
первого из указанных устройств до истечения заданной части интеграционного периода.
Согласно еще одной особенности изобретения, предусмотрено дополнительное устройство, благодаря
которому при срабатывании регулирующего устройства величина, на которую снижается нагрузка при
заданном превышении среднего энергопотребления, постепенно увеличивается к концу периода
интегрирования, так что если нагрузка или мощность нагрузки снижается на заданную величину при
срабатывании регулирующего устройства, то по истечении следующего интервала времени нагрузка или
мощность нагрузки будет дополнительно снижена без дальнейшего срабатывания регулирующего устройства,
если первое снижение оказалось недостаточным для обеспечения того, чтобы не было превышено заданное
максимальное значение потребления. Согласно еще одной особенности изобретения, подача электроэнергии
может быть возобновлена управляющим устройством к той части нагрузки, от которой она была отключена, по
окончании каждого периода интеграции, однако с возможностью дальнейшего автоматического или ручного
управления.
Изобретение, в частности, хотя и не исключительно, предназначено для управления нагрузкой, включающей
множество независимо работающих блоков, таких как, например, множество электродвигателей или их групп,
при этом регулирующее устройство в таком применении сконструировано таким образом, чтобы отключать от
системы электропитания каждый указанный блок или группу по очереди, когда среднее потребление энергии
превышает значение, соответствующее 0, допустимой максимальной нагрузке. Один из таких вариантов
осуществления изобретения будет кратко описан в качестве примера со ссылкой на прилагаемый чертеж,
единственная фигура которого представляет собой перспективный вид, схематически показывающий данную
компоновку.
В варианте осуществления изобретения, изображенном на чертеже, регулирующее устройство включает в
себя вращающийся контактный барабан 1, приводимый в движение через дифференциальный механизм,
обозначенный в целом цифрой 2, от элемента 3 счетчика ватт-часов, с одной стороны, и устройство
поддержания постоянной скорости, в качестве которого удобно использовать небольшой синхронный
электродвигатель, обозначенный цифрой 4 в случае системы переменного тока, с другой стороны.
Поверхность контактного барабана 1 образована электропроводящей частью 5 и изолирующей частью 6 и
взаимодействует с множеством неподвижных контактных элементов 7–11 включительно. Контактный барабан
механически соединен с зубчатым колесом 12, которое входит в зацепление с зубчатым колесом 13,
закрепленным на валу 14, соединенном с кареткой 15 для планетарного колеса 16 дифференциального
механизма 2. Солнечное колесо 17 дифференциального механизма соединено посредством втулки 18 и
торсионной пружины 19 с зубчатым колесом 2070, свободно установленным на валу 14. Зубчатое колесо 20
соединено с дозирующим элементом 3 посредством зацепления с зубчатым колесом 21, установленным на
валу 22, а также посредством червяка и червячного колеса 23 75 и 24 и вала 25, зубчатого колеса 26 и
шестерни 27.
Второе солнечное колесо 28 дифференциального механизма 2 соединено с валом 29 посредством зубчатых
колес 30, 31, 80 и 32. Указанный вал 29 несет зубчатое колесо 33, которое предназначено для привода от
вала 34 посредством зубчатого колеса 35. Вал 34 механически соединен с роторным элементом 36
синхронных часов 85 4 посредством червяка 37 и червячного колеса 38. Обмотки питания (не показаны),
взаимодействующие с измерительным элементом 3, соединены таким образом, что указанный элемент 3
работает как 90-ваттный счетчик, реагирующий на общую нагрузку, подлежащую регулированию, а
расположение различных частей системы таково, что контакт барабана 1 остается неподвижным, если
скорость потребления энергии соответствует заранее установленному максимально допустимому значению
потребления. Если в какой-либо момент в течение интеграционного периода средняя скорость потребления
энергии превышает заранее установленное максимальное значение, контактная поверхность 5 барабана i
будет поочередно входить в контакт с каждым из неподвижных контактов 8, 9, 10 и 11, так что количество
указанных неподвижных контактов 105, задействованных барабаном, увеличивается в соответствии с
превышением среднего потребления энергии над заранее установленным максимальным значением спроса.
В описанном варианте осуществления изобретения 1t0 управляющее устройство также приводится в
движение от синхронного двигателя и включает в себя второе барабанное контактное устройство 38,
закрепленное на валу 29, поверхность которого представляет собой изоляционную часть 39 и
электропроводящую часть 40. Указанный барабан 38 взаимодействует с парой неподвижных контактных
пальцев 41 и 42, причем расположение различных частей системы таково, что проводящая поверхность 40
входит в зацепление с указанными контактными пальцами 41 и 42 для соединения последних по истечении
заданного промежутка времени максимальной нагрузки, например, по истечении десяти минут с начала
каждого указанного периода, если указанные периоды длятся двадцать минут. Контактный палец 41 соединен
посредством проводника 43, 140 418,782 с отрицательным проводником 44 вспомогательного источника
электрической энергии, положительный проводник которого обозначен цифрой 45. Контактный палец 42
соединен с контактным пальцем 7 регулировочного или управляющего устройства посредством проводника
46, при этом проводящая поверхность барабана 1 соединяется с отрицательным питающим проводником 44
путем замыкания контактов 41 и 42, причем цепь замыкается через неподвижные контакты 8, 9, 10 и 11
способом, который будет показан далее.
Соленоид 47 соединен, с одной стороны, с положительным питающим проводником через проводник 48, а с
другой стороны, с проводником 46, при этом замыкание контактных пальцев 41 и 42 также вызывает
включение указанного соленоида 47. Указанный соленоид снабжен подвижным плунжером 49, который при
подаче энергии на соленоид поднимается и входит в зацепление с рычагом 50, который шарнирно соединен с
неподвижной частью аппарата в точке 51, вызывая перемещение указанного рычага вокруг указанного
шарнира против действия торсионной пружины 52. Свободный конец рычага 50 выполнен в виде опоры для
одного конца вала 53, другой конец которого свободно установлен в неподвижной точке (не показана)
аппарата. На валу 53, расположенном рядом с рычагом 50, неподвижно закреплено зубчатое колесо 54,
которое при подаче питания на соленоид 47 входит в зацепление с шестерней 55, закрепленной на валу 29,
благодаря чему вал 53 будет приводиться в движение от синхронного двигателя 4.
Для ограничения перемещения рычага 50 могут быть предусмотрены фиксированные упоры 55а.
На валу 53 закреплена шестерня 56, которая входит в зацепление с зубчатой рейкой, расположенной на
вертикально перемещающемся элементе 57, который, согласно чертежу, перемещается вниз при вращении
вала 53 от синхронного двигателя.
Указанный элемент 57 содержит набор изолированных контактов с 58 по 61 включительно, причем количество
этих контактов соответствует количеству двигателей или групп двигателей, подлежащих управлению; в
описываемом примере — четыре таких двигателя или группы двигателей. Каждый из указанных контактов
58–61 соединен с соответствующим одним из указанного числа проводников 62–65 включительно, которые
соединены с цепями, расположенными, как описано ниже, для обеспечения отключения соответствующих
двигателей или групп двигателей от силовой цепи при подаче напряжения на указанные проводники.
Контакты с 58 по 61 включительно взаимодействуют с набором неподвижных контактов с 66 по 69
включительно, которые соединены соответственно с неподвижными контактами с 8 по 11 включительно
регулирующего или стабилизирующего устройства посредством показанных проводников. Расположение
контактов 58–61 включительно и 66–69 включительно таково, что в любой точке перемещения контактного
элемента 57 каждый из контактов 58–61 включительно будет находиться в зацеплении только с одним из
соответствующих взаимодействующих неподвижных контактов 66–69 включительно, за исключением случаев,
когда он находится в зацеплении с неподвижным контактом 66, 75 который расположен таким образом, что
все подвижные контакты 58–61 будут находиться в контакте с указанным контактом 66 в конце перемещения
элемента 57. Элемент 57 перемещается синхронным двигателем 80 4 с такой скоростью, что в приведенном
выше примере, когда период интегрирования составляет двадцать минут и для управления четырьмя
двигателями или группами двигателей 85, каждый из подвижных контактов 58–61 включительно будет
перемещаться от одного неподвижного контакта к соседнему неподвижному контакту с интервалом в 2
минуты, так что по истечении 17 минут с начала периода интегрирования все контакты 58–61 включительно
будут находиться в зацеплении с неподвижным контактом 66.
Для возврата элемента 57 95 в исходное положение, указанное на чертеже, после отсоединения указанного
элемента от синхронного двигателя 4, предусмотрено пружинное устройство, например, натяжная пружина.
Предусмотрены средства для механического отсоединения элемента 3 ватт-часового счетчика и ротора 36
синхронного двигателя 4 от дифференциального редуктора 2 и контактного барабана 38 по окончании
периода интегрирования, причем такие средства включают соответствующие соленоиды 71 и 72,
предназначенные для питания от проводников питания 44 и 45 через контакты 73 таймера, механизм работы
контактов которого не показан, по окончании каждого периода интегрирования. Каждый из соленоидов
снабжен подвижным плунжером 74, 75, который поднимается при подаче питания на соответствующий
соленоид 71 или 72, вызывая вращение по часовой стрелке L15 соответствующих рычагов коромысла 76 и 77,
шарнирно закрепленных соответственно в точках 78 и 79. Свободный конец свисающей части рычага 76
выполнен в виде опоры для одного конца вала 22, 120, другой конец которого свободно установлен в
неподвижной части (не показана) аппарата. Для перемещения рычага коромысла против часовой стрелки
относительно неподвижного упора 81 (25) предусмотрена торсионная пружина 80, в положении которой
зубчатые колеса 20 и 21 находятся в зацеплении друг с другом.
Подача питания на соленоид 71 вызовет перемещение колеса 21 от зубчатого колеса 20 для осуществления
необходимого разъединения. Вал 34 расположен аналогичным образом относительно рычага коромысла 77,
так что включение соленоида 72 вызовет перемещение зубчатого колеса 35 от зубчатого колеса 33 и, таким
образом, отсоединит последнее от синхронного двигателя 4; для рычага коромысла 77 предусмотрены
пружина смещения 82 и неподвижный упор 83.
Пружина 84 соединена, с одной стороны, с зубчатым колесом 12, а с другой стороны, с неподвижной частью
аппарата в точке 85, чтобы сместить барабан 1 в его нормальное положение, в котором проводящая
поверхность 5 не зацепляется с контактами 8, 9, 10 и 11.
Штифт 86 закреплен на колесе 12 и взаимодействует с неподвижным упором 87, ограничивая обратное
движение барабана 1. Также предусмотрена пружина 88 для возврата контактного барабана 38 управляющего
устройства в положение, которое будет показано ниже, при котором его проводящая поверхность не
соприкасается с неподвижными контактными пальцами 41 и 42, причем указанная пружина 88 соединена, с
одной стороны, с зубчатым колесом 33, а с другой стороны, с неподвижной частью аппарата в точке 89.
Для ограничения движения барабана 38 также предусмотрен ограничитель (не показан).
Пружинная муфта 19, расположенная между дозирующим элементом 3 и дифференциальным редуктором 2,
обеспечивает относительное перемещение между указанным дозирующим элементом и указанным
дифференциальным редуктором при малой нагрузке, в результате чего барабан 1 вращается в обратном
направлении против упора 87 синхронным двигателем 4. Это относительное перемещение необходимо для
того, чтобы не препятствовать вращению синхронного двигателя.
В схеме, изображенной на чертеже, каждый из управляемых двигателей или групп двигателей имеет в своей
цепи управления (не показана) реле, рабочие обмотки которого обозначены цифрами 90, 91, 92 и 93;
включение этих обмоток приводит к отключению соответствующего двигателя или групп двигателей.
Указанные катушки реле 90, 91, 92 и 93 предназначены для питания от проводников 62, 63, 64 и 65, и в
показанной схеме с каждой из катушек реле 90–93 включительно связаны наборы штекерных и розеточных
контактов, обозначенных схематически цифрой 94, благодаря чему соединение между указанными
проводниками и указанными катушками реле может быть по желанию изменено. Таким образом, в каждом из
комплектов 94 предусмотрено четыре контакта розетки, и указанные контакты в каждом комплекте соединены
соответственно с проводниками 62–65 включительно, в то время как контакт вилки соединен с
соответствующей катушкой 90, 91, 92 или 93, причем все эти катушки, с другой стороны, соединены с
положительным проводником 45 вспомогательного источника питания. Таким образом, последовательность
отключения указанных двигателей от источника питания по мере увеличения спроса может быть изменена по
желанию.
Управляемые двигатели могут быть снабжены автоматическими пусковыми устройствами, которые
активируются для перезапуска в конце каждого интеграционного периода любых двигателей, отключенных
контроллером максимальной нагрузки.
Такие средства могут включать пусковое реле, связанное с цепями управления двигателями, управляемыми
рабочими катушками 80 таких реле, обозначенными как 96, 97, 98 и 99 и соединенными с проводником 45
через проводник 95 и с проводником 44 через проводник 100 под управлением контактов концевого
выключателя 85 73. С каждой из катушек 96–99 включительно может быть связано коммутационное
устройство, такое как кнопки, указанные на рисунке 101, благодаря которым автоматический перезапуск
двигателей 90 может быть опционально доступен или предотвращен.
Таким образом, открытие кнопок 101 предотвратит подачу питания на соответствующие пусковые катушки от
проводников 44 и 45. На практике коммутационные устройства 95, такие как 101, могут располагаться рядом с
управляемым двигателем, а комплекты штепсельных контактов 94 могут располагаться рядом с устройством
управления.
Основные силовые цепи нагрузки 100 устройств не показаны на прилагаемом чертеже, поскольку такие цепи
могут иметь любую желаемую форму, которая будет понятна специалистам в данной области техники.
Принцип работы описанного выше контроллера 105 следующий.
В начале периода интегрирования регулировочный барабан 1 займет такое положение (определяемое упором
87), при котором контактная поверхность 110 5 этого барабана будет находиться вне зацепления с
неподвижным контактом 8, и в этот момент подвижный контактный несущий элемент 57 будет отсоединен от
синхронного двигателя 4. Измерительный элемент 115 3 и ротор синхронного двигателя будут механически
соединены с остальными частями механизма только в конце предыдущего периода интеграции. Дозирующий
элемент 120 будет вращаться в соответствии с потреблением энергии нагрузкой, и если в какой-либо момент
средняя скорость потребления энергии за истекший период интегрирования 125 превысит допустимое
максимальное значение, контактная поверхность регулировочного барабана войдет в зацепление с
контактным пальцем 8.
Дальнейшее увеличение средней скорости потребления энергии приведет к перемещению барабана 130 418
782 л таким образом, чтобы его контактная поверхность поочередно соприкасалась с каждым из оставшихся
неподвижных контактов 9, 10 и 11.
По истечении заданного интервала времени, составляющего в рассматриваемом примере 10 минут, после
начала периода интегрирования, управляющий барабан 38 будет повернут синхронным двигателем, чтобы
привести его проводящую поверхность 40 в зацепление с взаимодействующими неподвижными контактами 41
и 42 и тем самым соединить последние вместе, в результате чего будут запитаны контакты проводников
62–65 включительно, которые соединены через контакты 58–61 включительно и 16–69 включительно с
контактами контактов 8, 9, 10 и 11, которые зацепляются с контактной поверхностью регулировочного
барабана. Таким образом, количество находящихся под напряжением проводников 52–65 будет зависеть от
того, насколько средняя скорость потребления энергии за указанные 10 минут превышает допустимое
максимальное значение.
Таким образом, соответствующие двигатели или группы двигателей будут отключены от системы
электропитания, чтобы уменьшить нагрузку на последнюю.
Соединение неподвижных контактов 41 и 42 также вызовет включение соленоида 47, после чего элемент 57
будет механически соединен с синхронным двигателем 4. В результате, по прошествии еще 2 минут контакт
59 войдет в зацепление с неподвижным контактом 66, и если к этому времени контакт 8 все еще будет
зацеплен контактной поверхностью 5 барабана 1, то проводник 63 получит энергию от проводников 44 и 45,
что приведет к отключению второго двигателя или группы двигателей, которые необходимо отключить по
мере увеличения потребности в энергии. Аналогично, если контакт 9 зацеплен контактной поверхностью 5,
проводник 64 будет под напряжением, что приведет к разъединению третьего двигателя или группы
двигателей. Аналогичная операция будет выполнена между контактом 10 и четвертым двигателем или
группой двигателей. Таким образом, превышение потребления энергии сверх заданного максимального
значения, необходимого для включения каждого из проводников 63, 64 и 65, будет уменьшено через 12 минут
после начала интегрирования.
По истечении 15 минут интеграционного периода проводник 64 будет соединен контактами 60 и 66 с
контактным пальцем 8, а проводник 65 — контактами 61 и 67 с контактным пальцем 9, так что избыточное
потребление энергии, необходимое для включения проводников 64 и 65, будет дополнительно уменьшено. По
истечении 171 минуты интеграционного периода проводник 65 будет соединен посредством контакта 66 с
контактом 8 регулирующего устройства, в результате чего будет достигнуто третье снижение избыточного
потребления энергии, необходимого для включения указанного проводника 65. Контактный элемент 66 имеет
достаточную длину в направлении движения элемента 57, так что все контакты 62–65 включительно могут
одновременно контактировать с указанным контактом 66. Такая конструкция обеспечивает, что если нагрузка
ниже нормальной в любой из указанных выше интервалов времени и ни один из контактов 8–10 включительно
не находится под напряжением, но при условии, что впоследствии нагрузка увеличивается так, что средняя
скорость потребления энергии превышает заданное значение, все те двигатели или группы двигателей, цепи
отключения которых соединены проводниками 62–65 включительно через контакты 58–61 включительно и
контакт 66 с контактом 8, будут отключены от сети.
Таким образом, в любой момент времени все двигатели, которые еще не были отключены от сети, доступны
для снижения нагрузки. Таким образом, связанные с элементами 57 и 95 контакты работают таким образом,
что способность снижать нагрузку при заданном превышении среднего энергопотребления постепенно
увеличивается к концу интеграционного периода. Следовательно, если один или несколько проводников
62–65 находятся под напряжением при срабатывании регулирующего устройства (вследствие замыкания
неподвижных контактов 41 и 42 барабаном 105 38), то по истечении дополнительного интервала времени под
напряжением будет находиться еще один из указанных проводников без дальнейшего перемещения барабана
1, если первое снижение нагрузки было недостаточным для того, чтобы гарантировать, что заданное
максимальное значение потребления не будет превышено, то есть, если указанное снижение было
недостаточным для возвращения барабана 1 в его нормальное положение к концу указанного
дополнительного периода. Аналогичные эффекты наблюдаются в конце двух других временных интервалов в
схеме, показанной на чертеже, в которой нагрузка или ее грузоподъемность уменьшаются в четыре этапа.
Как станет ясно, для постепенного снижения нагрузки можно использовать любое другое желаемое
количество ступеней.
По истечении 20 минут с момента начала интеграционного периода (125) таймер замкнет свои контакты 73,
что приведет к включению соленоидов 71 и 72 для отключения измерительного элемента 3 и ротора 36 1i
418,782, на величину, на которую среднее потребление энергии превысит указанное значение.
4. Электрический управляющий аппарат по п. 1, п. 2 или п. 3, в котором предусмотрено дополнительное
устройство 70 для постепенного увеличения к концу периода интегрирования, после того как регулирующее
устройство было приведено в действие, мощности, на которую снижается нагрузка при заданном превышении
75 среднего энергопотребления.
5. Электрический управляющий аппарат по п. 3 или п. 4, в котором дополнительное устройство, описанное в п.
4, включает в себя множество комплектов контактов 80, расположенных электрически между контактами
регулирующего устройства и цепями управления для постепенного снижения нагрузки на систему питания,
при этом один контакт каждого комплекта дополнительного устройства 80 соединен с соответствующим
контактом регулирующего устройства, а другой контакт каждого комплекта соединен с соответствующей
цепью управления, причем аналогичные контакты 90 указанных комплектов контактов установлены на
несущей конструкции, и предусмотрены средства для перемещения указанной несущей конструкции
относительно других контактов указанных комплектов контактов таким образом, чтобы перемещение
указанной несущей конструкции 95 последовательно соединяло каждую цепь управления с каждым из
контактов регулирующего устройства, причем замыкание последнего предшествует замыканию контакта, с
которым связана цепь управления, до такого перемещения указанной несущей конструкции.
6. Электрический управляющий аппарат, как указано в любом из предшествующих пунктов, в котором 105
регулирующее устройство включает в себя исполнительный элемент, механически соединенный с
дифференциальным редуктором, который приводится в движение, с одной стороны, измерительным
элементом, реагирующим на управляемую нагрузку, а с другой стороны, устройством постоянной скорости,
при этом предусмотрены средства для отсоединения указанного исполнительного элемента от указанного
приводного устройства по окончании периода интегрирования i5 и для возврата указанного элемента в
положение, соответствующее желаемому максимально допустимому значению нагрузки.
7. Электрическое устройство управления по п. 5 и п. 6, в котором контактный несущий элемент
дополнительного устройства приспособлен для механического привода в действие от устройства постоянной
Соседние файлы в папке патенты