Schaltungsanordnung zur temperaturabhängigen Heizleistungareguliernng von elektrischen Heizgeräten, wie z. B. Kochplatten. Der Gegenstand vorliegender Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur temperaturab hängigen Heizleistungsregulierung von elek trischen Heizgeräten, wie z. B.
Kochplatten, die mehrere Heizwiderstände und mindestens einen temperaturabhängigen Fühlwiderstand aufweisen, welche Schalteinrichtung minde stens einen Temperaturschaltkontakt mit Heiz- wicklungen für deren temperaturempfindliche Bimetallfedern in sieh schliesst, ist erfindungs gemäss dadurch gekennzeichnet, dass in der höchsten Leistungsstufe eines Stufenschalters mindestens ein Stromkreis, der von einem Spannungspol über den Fühlwiderstand und einen Hauptheizwiderstand zum andern Span nungspol führt,
dauernd geschlossen ist und dass dem Fühlwiderstand mindestens eine Heizwicklung einer Bimetallfeder parallel ge schaltet ist, so dass bei Überschreiten einer vor bestimmten Plattentemperatur mindestens eine Anschlussklemme eines Hilfswiderstandes von ihrem (Spannungspol abgeschaltet wird und nach Unterschreiten einer andern vorbe stimmten Plattentemperatur wieder angeschal tet wird.
Drei Ausführungsbeispiele einer solchen Schaltungsanordnung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden in bezug darauf beschrieben.
In allen Figuren bedeuten 1, 2, 3, 4, ä die Verbindungsklemmen einer Kochplatte mit den Anschluss- und Schaltelementen, F einen in der Platte eingebauten Temperaturfühl- widerstand mit positivem Temperaturkoeffi zienten, H den Hauptheizwiderstand und N1, N2 zusätzliche Hilfswiderstände. Die Span nungspole eines Mehrphasennetzes sind mit P1, P2 und P3 bezeichnet, die untereinander mechanisch gekuppelten Schaltarme des Stu fenschalters tragen die Bezeichnungen S1, S2, S3 und entsprechen durchwegs der Anheiz- stellung des Stufenschalters.
Mit<I>TA,</I> TB sind ausserhalb der Platte angeordnete Thermokon- takte bezeichnet, die durch nicht gezeichnete Bimetallfedern betätigt werden, deren Heiz- wicklungen die Bezeichnungen WA" WA2, WB" WB2 tragen und die in ihrer Ruhe stellung dargestellt sind.
Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1 ist folgende: Von den folgenden Stromkreisen: a) Pl-Si-1-Ni-2-TA P2 <I>b)</I> P2-TA-2-N2-3-S2-P3 c) Pi-Si-1-F H-4-S3-P3 enthält der letztgenannte den Temperatur- fühlwiderstand F, an welchem der Spannungs abfall infolge seines positiven Temperatur koeffizienten mit steigender Plattentempera tur stark zunimmt.
Da diesem Widerstand die Heizwicklung WA2 parallel liegt, nimmt der Anteil des Stromes vom Kreise c, der durch diese Wicklung WA2 fliesst, mit steigender Plattentemperatur stark zu, so dass bei einem vorbestimmten Temperaturwert der Thermo- kontakt TA öffnet und damit die Klemme 2 vom Spannungspol P2 abschaltet. Es verbleibt also der Stromkreis c, während die Strom kreise a und b durch den Stromkreis d) P1-S1-1-.VI- N2-3-S2-P3 ersetzt werden.
Während also vorher jeder der Wider stände N1 und N2 mit je einem Polpaar ver bunden war, sind diese Hilfswiderstände nun in Serie geschaltet. Daraus resultiert eine ent sprechende Verringerung der verbrauchten Leistung. Falls N1 <I>= N2,</I> wird der vorherige Leistungseert der beiden Hilfswiderstände auf einen Viertel reduziert. Wenn infolge dieser Leistungsreduktion die Plattentempe ratur so weit sinkt, dass sich die Bimetallfeder des Kontaktes TA wieder in ihre Ausgangs stellung zurückbiegt, wird der Kontakt TA wieder eingeschaltet, so dass der volle Heiz wert der Platte wieder eingeschaltet ist.
Nach Umlegen des Stufenschalters aus der gezeichneten Anheizstellung in die andere Stellung, die einer untern Leistungsstufe ent spricht, ergibt sich nur noch der folgende Stromweg e) P1-S1-WA1-1-N1-2-TA P2. Der dabei durch die Heizwicklung 'WA, flie ssende Strom erwärmt die Bimetallfeder des Thermokontaktes TA, so dass dieser nach einer gewissen Zeit umschaltet und dabei den Strom kreis unterbricht.
Nach einer gewissen Abküh lungszeit schaltet der Kontakt TA den Strom kreis wieder ein, so dass sich eine impulsweise Beheizung der Platte ergibt, deren Mittelwert um so kleiner ist, je länger jeweils die Aus schaltperioden sind. Durch Wahl der Vor spannung der Bimetallfeder, beispielsweise mit Hilfe einer im Stufenschalter eingebauten Exzenterscheibe, kann die Schalttemperatur des Thermokontaktes stufenlos verändert wer den, woraus sich eine entsprechende stufenlose Regulierung der mittleren Plattenheizleistung ergibt.
Nach Fig. 2 sind zwei Thermokontakte <I>TA</I> mit der Heizwicklung WA und<I>TB</I> mit den Heizwicklungen 'WB, und WB2 vorgesehen. Es ergeben sich folgende Stromkreise: a) P2-TA-2-N-,-S2-P3 b) P1-S1-1 F-H-3-TB-P3 Vom Strom des Stromkreises b fliesst ein tem peraturabhängiger Teil. über die Wicklungen WB2 und WA, da deren Seriesehaltung dem Fühlwiderstand F parallel liegt.
Die beiden Thermokontakte, das heisst. deren Bimetallfedern und deren Wicklungen sind nun so dimensioniert, dass bei einer vor bestimmten Plattentemperatur der Kontakt TA öffnet, so dass der Stromkreis a unter brochen wird, woraus sich eine entsprechende Heizleistungsreduktion ergibt.
Nach genügender Abkühlung der Platte wird TA wieder eingeschaltet und damit die Platte wieder voll beheizt.
Bei Umschaltung des Stufenschalters er gibt sich folgender Stromweg <I>c)</I> P1-S1-WB,-WB2-WA-5-H-3-TB-P3. Der entsprechende Strom fliesst durch beide Wicklungen des Kontaktes<I>TB,</I> so dass dieser den Stromkreis c impulsweise schliesst und öffnet. Eine stufenlose Leistungsregulierung kann durch Verstellung der Vorspannung der Bimetallfeder von T A auf gleiche Weise er zielt werden, wie das bei Fig. 1 beschrieben worden ist.
Auch nach Fig. 3 sind zwei Thermokon- takte <I>TA</I> mit den Heizwicklungen WA1 und WA2 und<I>TB</I> mit der Heizwicklung WB vor gesehen.
Es ergeben sich für die gezeichneten Kon taktlagen folgende Stromkreise: a) P1-S1-1 N1-3-TB-P3 b) P2-TA-2-N2-4-S2-P3 <I>c)</I> P1-S1-1-F H-4-S2-P3.
Dem Füllwiderstand F liegt die Reihen schaltung der Widerstände W.,41, W,12 und <I>WB</I> parallel, so dass nach Erreichen eines ersten Grenzwertes der Plattentemperatur der Kontakt TA schaltet und dabei die Anschluss klemme 2 des Hilfswiderstandes<I>N2</I> vom Span nungspol P2 abschaltet (Unterbrechung des Stromkreises b). Falls nun die Plattentempe- ratur noch weiter ansteigt, wird bei einem zweiten Temperaturgrenzwert auch noch der Kontakt<I>TB</I> betätigt und dadurch der Strom kreis a auch noch unterbrochen, so dass nur noch der Stromkreis c erhalten bleibt.
Bei der Abkühlung der Platte werden die Stromkreise a und b nacheinander wieder ein geschaltet.
Eine Umlegung des Stufenschalters ergibt folgenden Stromweg: d) PI- S1-WA2 WB-1-Ni 3-TB-P3, wobei der Kontakt<I>TB</I> als Ein- und Ausschal ter dieses Stromkreises funktioniert, wie das an Hand der andern Figuren schon dargelegt worden ist..
Die beschriebenen Schaltungsanordnungen eignen sich besonders zur Verwendung bei Hochleistungsplatten für Grossküchen, denen in der Anheizstellung eine Leistung zugeführt wird, die bei genügender Wärmeabfuhr, das heisst bei auf die Platte gestellten Kochgeschir ren, eine noch zulässige Plattentemperatur be wirkt, aber bei schlechter Wärmeabfuhr, das heisst bei weggeschobenem Kochgeschirr, eine so hohe Plattentemperatur bewirken würde, dass die Platte zerstört würde.
Die vorgeschlagene temperaturabhängige Heizleistungsreduktion verhindert also mit Sicherheit das Ansteigen der Plattentempera tur auf einen unzulässigen Wert.
Ausserdem eignet sich die vorgeschlagene Schaltungsanordnung zur Kombination mit einer einen Thermokontakt aufweisenden Schaltvorrichtung, durch deren Thermokon- takt in untern Stellungen des Stufenschalters ein Heizwiderstand abwechslungsweise einge schaltet und ausgeschaltet wird, wobei beim Ausschalten auch der Beheizungsstrom der den genannten Thermokontakt betätigenden Bimetallfeder unterbrochen wird, so dass nach Abkühlung der Bimetallfeder auf einen ein stellbaren tieferen Temperaturwert der be treffende Heizwiderstand wieder eingeschaltet wird.
Selbstverständlich können die Schaltungs anordnungen leicht so geändert werden, dass statt eines Mehrphasennetzes ein Zwei-Klem- men-Netz verwendet werden kann. Je nach Anordnung und Bedarf können die Heizwider- stände unterteilt oder in der Anzahl erhöht werden. Auch können Schaltungsanordnungen nach den Fig. 1 bis 3 in demselben Heizgerät ganz oder teilweise mehrfach wiederholt wer den, so dass z. B. auch mehrere Temperatur- fühlwiderstände vorhanden sein können.
Circuit arrangement for temperature-dependent heating power regulation of electrical heaters, such as. B. Hotplates. The subject matter of the present invention, a circuit arrangement for temperaturab dependent heating power regulation of elec tric heaters such. B.
Hotplates that have several heating resistors and at least one temperature-dependent sensing resistor, which switching device includes at least one temperature switching contact with heating windings for their temperature-sensitive bimetallic springs, is characterized according to the invention that in the highest power level of a tap changer at least one circuit from one Voltage pole leads to the other voltage pole via the sensing resistor and a main heating resistor,
is permanently closed and that at least one heating coil of a bimetallic spring is connected in parallel with the sensing resistor, so that when a certain plate temperature is exceeded, at least one connection terminal of an auxiliary resistor is switched off from its voltage pole and is switched on again after falling below another predetermined plate temperature.
Three exemplary embodiments of such a circuit arrangement are shown schematically in the drawing and will be described with reference thereto.
In all figures, 1, 2, 3, 4, ä denote the connecting terminals of a hotplate with the connection and switching elements, F a built-in temperature sensor resistor with a positive temperature coefficient, H the main heating resistor and N1, N2 additional auxiliary resistors. The voltage poles of a multi-phase network are labeled P1, P2 and P3, the switching arms of the tap changer, which are mechanically coupled to one another, are labeled S1, S2, S3 and consistently correspond to the heating position of the tap changer.
Thermal contacts arranged outside the plate are designated by <I> TA, </I> TB, which are actuated by bimetallic springs (not shown), the heating windings of which bear the designations WA "WA2, WB" WB2 and which are shown in their rest position are.
The mode of operation of the arrangement according to FIG. 1 is as follows: Of the following circuits: a) Pl-Si-1-Ni-2-TA P2 b) P2-TA-2-N2-3-S2 -P3 c) Pi-Si-1-F H-4-S3-P3, the latter contains the temperature sensing resistor F, at which the voltage drop due to its positive temperature coefficient increases sharply with increasing plate temperature.
Since the heating winding WA2 is parallel to this resistance, the proportion of the current from circuit c that flows through this winding WA2 increases sharply with increasing plate temperature, so that at a predetermined temperature the thermal contact TA opens and with it terminal 2 from the voltage pole P2 switches off. So there remains the circuit c, while the circuits a and b are replaced by the circuit d) P1-S1-1-.VI-N2-3-S2-P3.
While each of the resistors N1 and N2 was previously connected to a pair of poles, these auxiliary resistors are now connected in series. This results in a corresponding reduction in the power consumed. If N1 <I> = N2, </I> the previous power value of the two auxiliary resistors is reduced to a quarter. If as a result of this power reduction the plate temperature drops so far that the bimetallic spring of the contact TA bends back into its starting position, the contact TA is switched on again, so that the full calorific value of the plate is switched on again.
After moving the step switch from the heating position shown to the other position, which corresponds to a lower power level, only the following current path e) P1-S1-WA1-1-N1-2-TA P2 results. The current flowing through the heating coil 'WA' heats the bimetallic spring of the thermal contact TA so that it switches over after a certain time and thereby interrupts the circuit.
After a certain cooling-off time, the contact TA switches the circuit on again, so that the plate is heated in pulses, the mean value of which is smaller the longer the switch-off periods are. By choosing the pre-tension of the bimetallic spring, for example with the help of an eccentric disk built into the step switch, the switching temperature of the thermal contact can be continuously changed, which results in a corresponding stepless regulation of the average plate heating power.
According to FIG. 2, two thermal contacts <I> TA </I> with the heating winding WA and <I> TB </I> with the heating windings WB and WB2 are provided. The following circuits result: a) P2-TA-2-N -, - S2-P3 b) P1-S1-1 F-H-3-TB-P3 A temperature-dependent part of the current of circuit b flows. via the windings WB2 and WA, since their series connection is parallel to the sensing resistor F.
The two thermal contacts, that is. Their bimetallic springs and their windings are now dimensioned so that the contact TA opens at a certain plate temperature, so that the circuit a is interrupted, which results in a corresponding reduction in heating output.
After the plate has cooled down sufficiently, TA is switched on again and the plate is fully heated again.
When switching over the step switch, the following current path <I> c) </I> P1-S1-WB, -WB2-WA-5-H-3-TB-P3 results. The corresponding current flows through both windings of the contact <I> TB, </I> so that it closes and opens the circuit c in pulses. Continuous power regulation can be achieved by adjusting the bias of the bimetal spring of T A in the same way, as has been described in FIG.
According to FIG. 3, too, two thermal contacts <I> TA </I> with heating windings WA1 and WA2 and <I> TB </I> with heating winding WB are seen.
The following circuits result for the contact positions shown: a) P1-S1-1 N1-3-TB-P3 b) P2-TA-2-N2-4-S2-P3 <I> c) </I> P1 -S1-1-F H-4-S2-P3.
The series circuit of the resistors W., 41, W, 12 and <I> WB </I> is parallel to the filling resistor F, so that when a first limit value of the plate temperature is reached, the contact TA switches and the connection terminal 2 of the auxiliary resistor < I> N2 </I> from voltage pole P2 switches off (interruption of circuit b). If the plate temperature now rises even further, the contact <I> TB </I> is also actuated at a second temperature limit value and thus circuit a is also interrupted, so that only circuit c remains.
When the plate cools down, the circuits a and b are switched on again one after the other.
Moving the multiple switch results in the following current path: d) PI-S1-WA2 WB-1-Ni 3-TB-P3, whereby the contact <I> TB </I> functions as an on and off switch for this circuit, like the one on Hand of the other figures has already been explained.
The circuit arrangements described are particularly suitable for use in high-performance plates for large kitchens, which in the heating position, a power is supplied that, with sufficient heat dissipation, that is, with cookware placed on the plate, a still permissible plate temperature be, but with poor heat dissipation, the means that if the cookware is pushed away, the plate temperature would be so high that the plate would be destroyed.
The proposed temperature-dependent reduction in heat output therefore definitely prevents the plate temperature from rising to an impermissible value.
In addition, the proposed circuit arrangement is suitable for combination with a switching device having a thermal contact, through whose thermal contact a heating resistor is alternately switched on and off in the lower position of the tap changer, with the heating current of the bimetal spring actuating said thermal contact being interrupted when it is switched off, so that after the bimetal spring has cooled down to an adjustable lower temperature value, the relevant heating resistor is switched on again.
Of course, the circuit arrangements can easily be changed in such a way that a two-terminal network can be used instead of a multi-phase network. Depending on the arrangement and requirements, the heating resistors can be subdivided or increased in number. Circuit arrangements according to FIGS. 1 to 3 can also be wholly or partially repeated several times in the same heater, so that, for. B. several temperature sensing resistors can be present.