DE10063911B4 - Control device, furnace and method for operating a furnace - Google Patents

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Abstract

Steuervorrichtung (1) für einen elektrischen Verbraucher (2), insbesondere einen elektrisch beheizten Ofen, wobei die Steuervorrichtung (1) an das öffentliche Niederspannungs-Stromversorgungsnetz (3) anschließbar ist sowie einen ersten Schalter (4) und eine diesen steuernde Steuereinrichtung (5) aufweist, so daß der Verbraucher (2) periodisch ein- und ausschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (1) einen zweiten Schalter (7) aufweist, der zusammen mit einer in Reihe geschalteten Strombegrenzungseinrichtung oder Impedanz (8) parallel zum ersten Schalter (4) geschaltet ist und der von der Steuereinrichtung (5) ansteuerbar ist, so
daß zum Einschalten des Verbrauchers (2) zuerst der zweite Schalter (7) geschlossen wird und nach einer vorgegebenen Einschaltverzögerungsdauer (TEV) der erste Schalter (4) geschlossen wird und
daß zum Ausschalten des Verbrauchers (2) zuerst der erste Schalter (4) geöffnet und nach einer vorgegebenen Ausschaltverzögerungsdauer (TAV) der zweite Schalter (7) geöffnet wird.Control device (1) for an electrical consumer (2), in particular an electrically heated furnace, the control device (1) being connectable to the public low-voltage power supply network (3) and a first switch (4) and a control device (5) controlling it , so that the consumer (2) can be switched on and off periodically, characterized in that the control device (1) has a second switch (7), which together with a series-connected current limiting device or impedance (8) in parallel to the first switch (4) is switched and which can be controlled by the control device (5)
that to switch on the consumer (2) first the second switch (7) is closed and after a predetermined switch-on delay (T EV ) the first switch (4) is closed and
that to switch off the consumer (2) first the first switch (4) is opened and after a predetermined switch-off delay period (T AV ) the second switch (7) is opened.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen elektrischen Verbraucher, insbesondere einen elektrisch beheizten Ofen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen elektrischen Ofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines elektrisch beheizten Ofens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15 geordneter Schalter.The present invention relates to a control device for an electrical consumer, especially an electrically heated one Oven, according to the generic term of claim 1, an electric furnace according to the preamble of the claim 14, and a method for operating an electrically heated Oven according to the generic term of claim 15 ordered switch.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Steuervorrichtung um einen Temperaturregler für einen elektrisch beheizten Ofen. Aus der Praxis ist ein Temperaturregler bekannt, der im Betrieb einen angeschlossenen Ofen über ein Relais periodisch ein- und ausschaltet. Bei geschlossenem Relais ist der Ofen mit dem öffentlichen Niederspannungs-Stromversorgungsnetz – in Deutschland 220V oder 380V Wechselstrom – oder einer ähnlichen Stromversorgung verbunden, und der Ofen heizt. Die Einschaltdauer – geschlossenes Relais – stellt eine bevorzugte Regelgröße für die Temperaturregelung da. Dies kann alternativ oder zusätzlich auch für die Ausschaltdauer – offenes Relais – gelten. An den Temperaturregler ist ein Temperaturfühler anschließbar, der den Temperatur-Istwert liefert. Der Temperatur-Sollwert kann beispielsweise durch einen programmierbaren Temperaturverlauf vorgegeben werden.It is preferably the control device around a temperature controller for an electrical heated oven. A temperature controller is known in practice, which periodically switches on a connected furnace via a relay and turns off. When the relay is closed, the stove is open to the public Low voltage power supply network - in Germany 220V or 380V AC - or a similar one The power supply is connected and the stove heats up. The duty cycle - closed Relay - provides a preferred control variable for temperature control there. This can alternatively or additionally also for the duration of the switch-off Relays - apply. A temperature sensor can be connected to the temperature controller provides the actual temperature value. The temperature setpoint can, for example be specified by a programmable temperature curve.

Im Betrieb wird das einen Schalter bildende Relais abwechselnd geöffnet und geschlossen, wobei die Schaltdauern (Einschaltdauer und Ausschaltdauer) variieren. Dieses periodische Ein- und Ausschalten des Ofens erfolgt üblicherweise mit einer variablen Periodendauer von etwa 2 bis 50 s.In operation it becomes a switch forming relays opened alternately and closed, the switching times (duty cycle and switch-off time) vary. This periodic switching on and off of the furnace usually takes place with a variable period of about 2 to 50 s.

Bei einem leistungsstarken Verbraucher bzw. Ofen wird das Stromversorgungsnetz bei jedem Einschaltvorgang stark belastet, so daß. es zu unerwünschten Spannungsschwankungen und Flicker im Stromversorgungsnetz, insbesondere im öffentlichen Netz, kommen kann. Insbesondere sind diesbezüglich Grenzwerte, wie durch die Norm EN 61000-3-3 vorgegeben, einzuhalten.With a powerful consumer or The stove's power supply grows strong every time it is switched on burdened so that. it to undesirable Voltage fluctuations and flicker in the power supply network, in particular in the public network, can come. In particular, limit values in this regard are as defined by specified the standard EN 61000-3-3.

Die DE 198 57 411 A1 , die den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet, offenbart ein Verfahren und eine Schaltung zur Reduzierung des Anlaufstroms von Verbrauchern. Die beschriebene Schaltungsanordnung ist ausgebildet, um zwischen einen Verbraucher und eine Spannungsversorgung geschaltet zu werden. Wenn der Verbraucher in üblicher Weise, insbesondere über einen Thermoschalter, eingeschaltet wird begrenzt die Schaltungsanordnung den Anlaufstrom zunächst durch einen Widerstand. Anschließend wird der Widerstand überbrückt und der Laststrom mittels eines variablen Widerstands rampenförmig erhöht. Das Ausschalten erfolgt, wenn der Verbraucher in üblicher Weise, beispielsweise durch den Thermoschalter, abgeschaltet wird.The DE 198 57 411 A1 , which forms the starting point of the present invention, discloses a method and a circuit for reducing the starting current of consumers. The circuit arrangement described is designed to be connected between a consumer and a voltage supply. If the consumer is switched on in the usual way, in particular via a thermal switch, the circuit arrangement initially limits the starting current by means of a resistor. The resistance is then bridged and the load current is ramped up using a variable resistor. The device is switched off when the consumer is switched off in the usual way, for example by means of the thermal switch.

Die DE 42 26 468 A1 befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung für elektronische Heizgeräte mit einem elektronischen Regelthermostaten zur Konstanthaltung der Temperatur und mit einem Bimetall-Thermostaten als Überhitzungsschutz, dessen Schaltkontakt durch einen Heizwiderstand für das Bimetall überbrückt ist, um den Schaltkontakt offenzuhalten, bis nach Trennung vom Netz das Bimetall abgekühlt ist. Dem elektronischen Regelthermostaten ist ein Kaltleiter parallel geschaltet, um auch bei Öffnen eines Triacs des Regelthermostaten den Heizstrom für den Überhitzungsschutz sicherzustellen.The DE 42 26 468 A1 is concerned with a circuit arrangement for electronic heaters with an electronic control thermostat to keep the temperature constant and with a bimetal thermostat as overheating protection, the switching contact of which is bridged by a heating resistor for the bimetal, in order to keep the switching contact open until the bimetal has cooled off after being disconnected from the mains , A PTC thermistor is connected in parallel to the electronic control thermostat to ensure the heating current for overheating protection even when a triac of the control thermostat is opened.

Die DE 43 06 117 A1 offenbart einen Einschaltstrombegrenzer für Leuchtstofflampen. Ein Vorwiderstand wird innerhalb einer Zeitverzögerung überbrückt, die wesentlich geringer als die Einschwingzeit des Laststroms ist.The DE 43 06 117 A1 discloses an inrush current limiter for fluorescent lamps. A series resistor is bridged within a time delay that is significantly less than the settling time of the load current.

DE 199 05 839 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Begrenzung des Einschaltstroms einer Stromversorgungseinrichtung. Zunächst wird die Stromversorgungseinrichtung über einen Vorwiderstand an eine Spannungsversorgung angeschlossen. Dann wird der Vorwiderstand überbrückt und erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne eine an die Stromversorgungseinrichtung angeschlossene Last zugeschaltet. DE 199 05 839 A1 discloses an apparatus and a method for limiting the inrush current of a power supply device. First, the power supply device is connected to a voltage supply via a series resistor. The series resistor is then bridged and a load connected to the power supply device is only connected after a predetermined period of time has elapsed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung, einen elektrischen Ofen, sowie Verfahren zum Betreiben. eines elektrischen Ofens anzugeben, so daß auf einfache, kostengünstige Weise eine Steuerung und insbesondere eine Regelung realisierbar sind, wobei bei periodischem Ein- und Ausschalten die Belastung des Stromversorgungsnetzes durch Spannungsschwankungen und Flicker mit geringem Aufwand verringerbar ist.The invention has for its object a Control device, an electric furnace, and method for Operate. of an electric furnace, so that simple, inexpensive A control and in particular a regulation can be implemented in this way are, with periodic switching on and off the load of the power supply network due to voltage fluctuations and flicker can be reduced with little effort.

Die obige Aufgabe wird vorschlagsgemäß durch eine Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, einen Ofen gemäß Anspruch 14, ein Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The above task is carried out as proposed a control device according to claim 1, an oven according to claim 14, a method according to claim 15 solved. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.

Eine grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung liegt darin, zu dem bisherigen ersten Schalter eine Reihenschaltung bestehend einerseits aus einem zweiten Schalter und andererseits aus einer Strombegrenzungseinrichtung oder Impedanz parallel zu schalten und beim periodischen Ein- und Ausschalten der Stromversorgung für den Verbraucher die beiden Schalter automatisch derart versetzt zu äffen und zu schließen, daß ein stufiger Anstieg und Abfall des Stroms und damit der vom Stromversorgungsnetz abgenommenen Leistung erfolgt. Zur Vermeidung großer Netzbelastungen ist also der zweite Schalter zusammen mit der Impedanz bzw. der Strombegrenzungseinrichtung dem ersten Schalter parallel geschaltet, wobei der zweite Schalter immer vor dem ersten Schalter geschlossen und nach dem ersten Schalter geöffnet wird.A basic idea of the present invention is to connect a series circuit consisting of a second switch on the one hand and a current limiting device or impedance in parallel with the previous first switch and automatically shift the two switches in this way when the power supply for the consumer is switched on and off periodically to monkey and conclude that there is a gradual increase and decrease in the current and thus the power consumed by the power supply network. To avoid major network loads, the second switch is therefore connected in parallel with the impedance or the current limiting device in parallel with the first switch, the second switch always closed before the first switch and opened after the first switch.

Insbesondere wird beim Einschalten zunächst nur etwa die halbe Leistung für eine Einschaltverzögerungsdauer von beispielsweise 0,2 bis 1,5 s dem Verbraucher bzw. dem Ofen zugeführt und erst danach die volle Leistung. Das Ausschalten erfolgt entsprechend umgekehrt.In particular, when turning on first only about half the power for a switch-on delay period from, for example, 0.2 to 1.5 s to the consumer or the furnace and only then full performance. Switching off takes place accordingly vice versa.

Die vorschlagsgemäße Lösung ist einfach realisierbar. Insbesondere sind nur preisgünstige Komponenten erforderlich. Des weiteren ist eine einfache und damit ebenfalls kostengünstige Ansteuerung möglich.The proposed solution is easy to implement. In particular, there are only inexpensive components required. Furthermore, is a simple and therefore also inexpensive Control possible.

Der Begriff "Schalter" ist hier sehr allgemein zu verstehen. Insbesondere handelt es sich hierbei um ein elektromagnetisches Relais o. dgl. Jedoch kommen auch Halbleiterrelais, wie Thyristoren o. dgl., in Betracht.The term "switch" is to be understood very generally here. In particular, it is an electromagnetic one Relays or the like. However, semiconductor relays such as thyristors also come or the like.

Unter "Strombegrenzungseinrichtung" ist hier primär ein aktives Element bzw. eine aktive Einrichtung zur Stromsteuerung oder Stromregelung zu verstehen. Bei der Impedanz handelt es sich hingegen um ein passives Element. Insbesondere ist zur Stromreduzierung bzw. -begrenzung hier ein ohmscher Widerstand und/oder eine Spule vorgesehen.Under "current limiting device" there is primarily an active one Element or an active device for current control or regulation to understand. In contrast, the impedance is a passive one Element. In particular, to reduce or limit the current an ohmic resistor and / or a coil is provided here.

Der Begriff "Einschaltdauer" wird hier als die Zeitdauer verstanden, während der der Verbraucher bzw. Ofen vollständig eingeschaltet ist, der erste Schalter also geschlossen ist.The term "duty cycle" is understood here as the time period while the consumer or oven is fully switched on, the first switch is closed.

Der Begriff "Ausschaltdauer" wird hier als die Zeitdauer verstanden, während der der Verbraucher bzw. Ofen vollständig ausgeschaltet ist, also beide Schalter geöffnet sind.The term "switch-off time" is understood here as the time period while which the consumer or furnace is completely switched off, that is both switches open are.

Die Zeitdauer der Einschaltphase, bei der die Strom- bzw. Leistungsaufnahme verringert ist, also bei geöffnetem ersten Schalter und geschlossenem zweiten Schalter, wird als "Einschaltverzögerungsdauer" bezeichnet.The duration of the switch-on phase, at which the current or power consumption is reduced, i.e. at open first switch and closed second switch, is referred to as the "on-delay time".

Die Zeitdauer der Ausschaltphase, während der die Strom- bzw. Leistungsaufnahme verringert ist, also bei geöffnetem ersten Schalter und geschlossenem zweiten Schalter, wird entsprechend als "Ausschaltverzögerungsdauer" bezeichnet.The duration of the switch-off phase, during the the current or power consumption is reduced, that is, when the is open first switch and closed second switch, is accordingly referred to as the "switch-off delay period".

Unter "Flicker" ist hier insbesondere ein erkennbares Flackern einer an das Stromversorgungsnetz angeschlossenen Leuchte zu verstehen. Im übrigen wird hierzu auf die genannte Norm verwiesen.Under "Flicker" there is in particular a recognizable one Flickering of a lamp connected to the power supply network to understand. Furthermore please refer to the standard mentioned.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und Ziele der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels. Es zeigt:Further details, characteristics, properties, Advantages and aims of the present invention result from the following description of a preferred embodiment shown in the drawing. It shows:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer vorschlagsgemäßen Steuervorrichtung und eines angeschlossenen Verbrauchers; 1 a schematic block diagram of a proposed control device and a connected consumer;

2 ein schematisches Diagramm der Schaltzustände von zwei Schaltern der Steuervorrichtung gemäß 1; und 2 a schematic diagram of the switching states of two switches of the control device according to 1 ; and

3 ein Diagramm des resultierenden Stromverlaufs. 3 a diagram of the resulting current curve.

1 zeigt eine vorschlagsgemäße Steuervorrichtung 1 und einen – gestrichelt angedeutet – daran angeschlossenen, elektrischen Verbraucher 2. Insbesondere handelt es sich bei dem Verbraucher 2 um einen elektrisch beheizten Ofen. Jedoch kann es sich grundsätzlich auch um eine sonstige elektrische Last handeln. 1 shows a proposed control device 1 and an electrical consumer connected to it, indicated by dashed lines 2 , In particular, it is the consumer 2 an electrically heated oven. In principle, however, it can also be another electrical load.

Die Steuervorrichtung 1 ist beim Darstellungsbeispiel ihrerseits an ein gestrichelt angedeutetes, öffentliches Niederspannungs-Stromversorgungsnetz 3 angeschlossen. Grundsätzlich kann es sich jedoch auch um ein sonstiges, vergleichbares Netz zur Stromversorgung handeln.The control device 1 is for its part an example of a public low-voltage power supply network indicated by dashed lines 3 connected. In principle, however, it can also be another, comparable network for the power supply.

Vorzugsweise stellt das Stromversorgungsnetz 3 eine Wechselspannung von 220 V bei 50 Hz oder 380 V (Drehstrom) bei 50 Hz zur Verfügung. Dies gilt insbesondere für Deutschland.Preferably, the power supply network 3 an AC voltage of 220 V at 50 Hz or 380 V (three-phase current) at 50 Hz is available. This applies in particular to Germany.

Die vorschlagsgemäße Steuervorrichtung 1 ist verhältnismäßig einfach aufgebaut und weist insbesondere keinen Leistungstransformator, Leistungsgleichrichter u. dgl. auf. Der Verbraucher 2 wird hier also grundsätzlich mit der Spannung des Stromversorgungsnetzes 3 betrieben und ist entsprechend daran angepaßt.The proposed control device 1 is relatively simple and in particular has no power transformer, power rectifier and. Like. The consumer 2 is basically here with the voltage of the power supply network 3 operated and is adapted accordingly.

Die Steuervorrichtung 1 weist einen ersten Schalter 4 zum periodischen Ein- und Ausschalten des Verbrauchers 2 auf. Der Schalter 4 wird hier beispielsweise durch eine Steuereinrichtung 5 der Steuervorrichtung 1 gesteuert, wobei die Periodendauer – also die Öffnungsdauer und die Schließdauer – variiert bzw. variieren kann, wie eingangs bezüglich des Standes der Technik erläutert. Dieses abwechselnde Öffnen und Schließen des Schalters 4 erfolgt im normalen Betrieb zur Steuerung bzw. Regelung der Strom- bzw. Leistungsaufnahme des Verbrauchers 2.The control device 1 has a first switch 4 for switching the consumer on and off periodically 2 on. The desk 4 is here, for example, by a control device 5 the control device 1 controlled, the period - that is, the opening period and the closing period - varies or can vary, as explained at the beginning with respect to the prior art. This alternate opening and closing of the switch 4 takes place in normal operation to control or regulate the current or power consumption of the consumer 2 ,

Die Steuervorrichtung 1 weist weiter einen Sicherheitsschalter 6 auf, der beim vorgenannten Betrieb dauerhaft geschlossen ist. Im abgeschalteten Zustand sind jedoch beide Schalter 4 und 6 geöffnet, um sicherzustellen, daß der Ver braucher 2 vollständig vom Stromversorgungsnetz 3 getrennt ist. Außerdem kann der Sicherheitsschalter 6 für eine Notabschaltung oder zu sonstigen Sicherungszwecken geöffnet werden.The control device 1 also has a safety switch 6 which is permanently closed during the aforementioned operation. However, both switches are in the switched-off state 4 and 6 opened to ensure that the consumer 2 completely from the power grid 3 is separated. In addition, the safety switch 6 be opened for an emergency shutdown or for other safety purposes.

Beim Darstellungsbeispiel wird der Schalter 6 vorzugsweise ebenfalls von der Steuereinrichtung 5 gesteuert.In the example shown, the switch 6 preferably also from the control device 5 controlled.

Ein wesentlicher Aspekt liegt nun darin, daß parallel zum ersten Schalter 4 eine Reihenschaltung geschaltet ist, die einerseits aus einem zweiten Schalter 7 und andererseits aus einer nicht näher dargestellten Strombegrenzungseinrichtung in dem oben genannten Sinne oder einer Impedanz 8 gebildet ist. Der zweite Schalter 7 ist hier ebenfalls von der Steuereinrichtung 5 steuerbar. Die Impedanz 8 ist hier vorzugsweise durch einen ohmschen Widerstand – wie in 1 angedeutet – und/oder eine Spule gebildet.An essential aspect is now that parallel to the first switch 4 a series circuit is connected, on the one hand from a second switch 7 and on the other hand from a current limiting device, not shown, in the sense mentioned above or an impedance 8th is formed. The second switch 7 is also from the control device here 5 controllable. The impedance 8th is here preferably through an ohmic resistance - as in 1 indicated - and / or a hint le formed.

An die Steuervorrichtung 1 ist beim Darstellungsbeispiel ein in 1 schematisch angedeuteter Fühler 9, insbesondere ein Temperaturfühler o. dgl., anschließbar, der dem Verbraucher 2 zugeordnet ist. Mittels des Fühlers 9 wird ein Istwert einer Größe, wie der Ofentemperatur o. dgl., erfaßt, die bei der Ausbildung der Steuervorrichtung 1 als Regler geregelt wird.To the control device 1 is an in in the example 1 schematically indicated sensor 9 , in particular a temperature sensor or the like, connectable to the consumer 2 assigned. By means of the sensor 9 an actual value of a quantity, such as the furnace temperature or the like, is detected, which is involved in the formation of the control device 1 is regulated as a controller.

Nachfolgend wird die Funktion der Steuervorrichtung 1 näher erläutert. Hierbei wird darauf abgestellt, daß es sich bei dem Verbraucher 2 um einen Ofen handelt, dessen Temperatur von der Steuervorrichtung 1 geregelt wird. Jedoch kann es sich bei dem Verbraucher 2 auch um eine sonstige elektrische Last handeln. Des weiteren kann die Steuervorrichtung 1 quasi jede beliebige Größe, beispielsweise die Leistungsaufnahme des Verbrauchers 2, regeln. In diesem Fall wäre beispielsweise kein Fühler 9 erforderlich. Alternativ kann die Steuervorrichtung 1 auch lediglich einer Steuerung einer Größe dienen. Weiter wird nachfolgend nur auf die Impedanz 8 abgestellt. Jedoch kann – wie bereits erläutert – zusätzlich oder alternativ zu der Impedanz 8 die nicht dargestellte Strombegrenzungseinrichtung vorgesehen sein, für die entsprechend das gleiche gilt.The following is the function of the control device 1 explained in more detail. This is based on the fact that it is the consumer 2 is an oven whose temperature is from the control device 1 is regulated. However, it can be the consumer 2 also act as another electrical load. Furthermore, the control device 1 virtually any size, for example the consumer's power consumption 2 , regulate. In this case, for example, there would be no sensor 9 required. Alternatively, the control device 1 also serve only to control a variable. Next is only on the impedance 8th switched off. However, as already explained, in addition or as an alternative to the impedance 8th the current limiting device, not shown, may be provided, for which the same applies accordingly.

Die Steuervorrichtung 1 weist eine nicht dargestellte Bedieneinrichtung, Eingabeeinrichtung o. dgl. auf, so daß gewünschte Steuer- und Regelfunktionen aufrufbar, aktivierbar und bei Bedarf abschaltbar sind. Insbesondere weist die Steuervorrichtung 1 bzw. deren Steuereinrichtung 5 eine geeignete Steuer- bzw. Regellogik, einen Mikroprozessor, Speicher u. dgl. auf. Vorzugsweise sind verschiedene Temperaturverläufe programmierbar bzw. vorgebbar und aufrufbar.The control device 1 has an operating device, input device or the like, not shown, so that desired control and regulating functions can be called up, activated and, if necessary, switched off. In particular, the control device 1 or their control device 5 a suitable control logic, a microprocessor, memory u. Like. Different temperature profiles are preferably programmable or predeterminable and callable.

Im Betrieb ist der Sicherheitsschalter 6 geschlossen. Die Steuereinrichtung 5 öffnet und schließt die Schalter 4, 7, um eine gewünschte Temperatur – Sollwert – beim Ofen zu erreichen. Der Fühler 9 ermittelt den Istwert, also die tatsächliche Temperatur, so daß mittels der Steuereinrichtung 5 eine entsprechende Regelung erfolgen kann.The safety switch is in operation 6 closed. The control device 5 opens and closes the switches 4 . 7 to achieve a desired temperature - setpoint - for the furnace. The feeler 9 determines the actual value, ie the actual temperature, so that by means of the control device 5 a corresponding regulation can take place.

Nachfolgend werden die Begriffe "Einschalten" und "Ausschalten" in dem Sinne verstanden, daß es sich beim Betrieb des Ofens um periodische bzw. sich wiederholende Vorgänge handelt. Es handelt sich also nicht um ein länger andauerndes Abschalten des Ofens, vielmehr um ein temporäres Ein- und Ausschalten zur Steuerung der Leistungsaufnahme und damit zur Regelung der Temperatur.In the following, the terms “switch on” and “switch off” are understood in the sense that they are the operation of the furnace is periodic or repetitive. So it is not a long-term shutdown of the oven, rather a temporary switch on and off for Control of the power consumption and thus to regulate the temperature.

Beim Einschalten wird zunächst nur der zweite Schalter 7 geschlossen. Erst nach einer Einschaltverzögerungsdauer TEV von vorzugsweise 0,2 bis 3 s, insbesondere von 0,5 bis 1,7 s, wird der erste Schalter 4 geschlossen, wie in 2 angedeutet.When switching on, only the second switch is activated 7 closed. Only after a switch-on delay time T EV of preferably 0.2 to 3 s, in particular 0.5 to 1.7 s, does the first switch 4 closed as in 2 indicated.

Während der Einschaltverzögerungsdauer TEV ist folglich der Verbraucher 2 nur über die Impedanz 8 an das Stromversorgungsnetz 3 angeschlossen. Die Impedanz 8 führt dazu, daß der Verbraucher 2 zunächst nicht die volle Leistung aufnimmt, sondern lediglich eine reduzierte Leistung. Entsprechendes gilt für die Stromaufnahme, die in 3 schematisch angedeutet ist. Während der Einschaltverzögerungsdauer TEV ist der Strom also gegenüber dem Maximalwert bei geschlossenem ersten Schalter 4 reduziert. Insbesondere ist die Impedanz 8 bzw. die nicht dargestellte Strombegrenzungseinrichtung derart ausgebildet, daß zumindest im wesentlichen eine Reduzierung des Stroms bzw. der Leistungsaufnahme auf etwa die Hälfte des Maximalwerts erfolgt. Zumindest sollte vorzugsweise eine Reduzierung auf das 0,4 bis 0,6-fache des Maximalwerts erfolgen.The consumer is consequently during the switch-on delay period T EV 2 only about the impedance 8th to the power grid 3 connected. The impedance 8th causes the consumer 2 initially does not consume the full power, but only a reduced power. The same applies to the current consumption, which in 3 is indicated schematically. During the switch-on delay period T EV , the current is therefore compared to the maximum value when the first switch is closed 4 reduced. In particular, the impedance 8th or the current limiting device, not shown, is designed in such a way that the current or the power consumption is at least substantially reduced to approximately half the maximum value. At least it should preferably be reduced to 0.4 to 0.6 times the maximum value.

Nach einer Einschaltdauer TE, die vorzugsweise 0,5 bis 25 s und insbesondere etwa 1 bis 20 s beträgt, wird zunächst nur der erste Schalter 4 geöffnet. Der zweite Schalter 7 bleibt hingegen für eine Ausschaltverzögerungsdauer TAV noch geschlossen. Für die Ausschaltverzögerungsdauer TAV ergibt sich daher eine zur Einschaltverzögerungsdauer TEV korrespondierende Reduzierung bzw. Verringerung der Leistungsaufnahme bzw. des Stroms I, wie durch den zeitlichen Stromverlauf 10 in 3 korrespondierend zu den zeitlichen Verläufen der Schaltzustände der Schalter 4 und 7 in 2 angedeutet.After a switch-on time T E , which is preferably 0.5 to 25 s and in particular approximately 1 to 20 s, initially only the first switch is activated 4 open. The second switch 7 however, remains closed for a switch-off delay period T AV . For the switch-off delay period T AV , there is therefore a reduction or reduction in the power consumption or the current I corresponding to the switch-on delay period T EV , as is the case with the current profile over time 10 in 3 corresponding to the timings of the switching states of the switches 4 and 7 in 2 indicated.

Nach Ablauf der Ausschaltverzögerungsdauer TAV wird der zweite Schalter 7 ebenfalls geöffnet und damit der Verbraucher 2 ausgeschaltet.After the switch-off delay period T AV , the second switch 7 also open and therefore the consumer 2 switched off.

Das mehrstufige – hier zweistufige – Ein- und Ausschalten des Verbrauchers 2 (stuftenweises Erhöhen und Verringern der Strom- bzw. Leistungsaufnahme) führt zu geringeren Belastungen des Stromversorgungsnetzes 3 durch Spannungsschwankungen und Flicker.The multi-stage - here two-stage - switching on and off of the consumer 2 (gradually increasing and decreasing the current or power consumption) leads to lower loads on the power supply network 3 due to voltage fluctuations and flicker.

Nach einer Abschaltdauer TA beginnt der Zyklus von vorne, es wird also zuerst der zweite Schalter 7 für die Einschaltverzögerungsdauer TEV geschlossen.After a switch-off period T A , the cycle starts again, so it becomes the second switch first 7 closed for the ON delay T EV .

Somit ergibt sich für den zweiten Schalter 7 eine Schließdauer TEG = TE V + TE + TAV. Die Öffnungsdauer des zweiten Schalters 7 entspricht der Ausschaltdauer TA.This results in the second switch 7 a closing time T EG = T E V + T E + T AV . The opening time of the second switch 7 corresponds to the switch-off time T A.

Für den ersten Schalter 4 ergibt sich eine Öffnungsdauer TAG = TAV + TA + TEV. Die Schließdauer entspricht der Einschaltdauer TE.For the first switch 4 there is an opening time T AG = T AV + T A + T EV . The closing time corresponds to the operating time T E.

Die Ausschaltdauer TA beträgt vorzugsweise mindestens 0,5 s, insbesondere mindestens 1 s.The switch-off time T A is preferably at least 0.5 s, in particular at least 1 s.

Vorzugsweise sind die Perioden bezüglich der Schließdauer TEG – auch bei variierender Perioden- bzw. Gesamtdauer (TEG + TA bzw. TE + TAG) – zumindest im wesentlichen symmetrisch hinsichtlich des zeitlichen Ein- und Ausschaltens gewählt, um die Belastungen des Stromversorgungsnetzes 3 durch Spannungsschwankungen und Flicker zu minimieren. Insbesondere sind die Einschaltverzögerungsdauer TEV und die Ausschaltverzögerungsdauer TAV zumindest im wesentlichen gleich lang. Die Steuervorrichtung 1 bzw. deren Steuereinrichtung 5 ist dann dementsprechend ausgebildet, daß diese Bedingungen zumindest weitestgehend eingehalten werden, auch wenn die Perioden- bzw. Gesamtdauer je nach erforderlicher Leistungsaufnahme des Verbrauchers 2 variiert.Preferably, the periods with regard to the closing time T EG - even in the case of a varying period or total duration (T EG + T A or T E + T AG ) - are selected at least essentially symmetrically with regard to the time that they are switched on and off in order to reduce the loads on the power supply network 3 by minimizing voltage fluctuations and flicker. In particular, the switch-on delay time T EV and the switch-off delay time T AV are at least essentially of the same length. The control device 1 or their control device 5 is then designed accordingly so that these conditions are at least largely met, even if the period or total duration depends on the required power consumption of the consumer 2 varied.

Beim Darstellungsbeispiel bilden die Schaltdauern TE, TA und ggf. die Schaltverzögerungsdauern TEV, TAV Stellgrößen der Temperaturregelung. Hierbei werden jedoch vorzugsweise die folgenden Randbedingungen eingehalten.In the example shown, the switching times T E , T A and, if applicable, the switching delay times T EV , T AV form manipulated variables of the temperature control. However, the following boundary conditions are preferably observed here.

Die Schaltverzögerungsdauern TEV, TAV, die bedarfsweise fest vorgebbar sind, werden möglichst kurz gewählt, um eine unnötige Erwärmung oder gar Überhitzung der Impedanz 8 zu vermeiden. Gemäß einer Weiterbildung kann eine Erfassung der Temperatur der Impedanz 8 vorgesehen sein, so daß im Falle einer (übermäßigen) Erwärmung bzw. im Falle eines Überschreiten einer Grenztemperatur die Schaltverzögerungsdauern TEV, TAV von der Steuervorrichtung 1 bzw. deren Steuereinrichtung 5 selbsttätig zumindest temporär verkürzt werden.The switching delay times T EV , T AV , which can be predefined as required, are chosen to be as short as possible in order to avoid unnecessary heating or even overheating of the impedance 8th to avoid. According to a further development, the temperature of the impedance can be recorded 8th be provided so that in the event of (excessive) heating or in the event of a limit temperature being exceeded, the switching delay times T EV , T AV from the control device 1 or their control device 5 automatically shortened at least temporarily.

Die Schaltdauern TE und TA sind vorzugsweise jeweils mindestens so lang wie die Schaltverzögerungsdauern TEV, TAV.The switching times T E and T A are each preferably at least as long as the switching delay times T EV , T AV .

Gemäß einer Ausführungsvariante sind die Schaltverzögerungsdauern TEV, TAV automatisch verlängerbar, wenn die Einschaltdauer TE und/oder die Ausschaltdauer TA verkürzt werden. So ist eine Kompensation realisierbar, so daß die resultierenden Belastungen des Stromversorgungsnetzes 3 durch Spannungsschwankungen und Flicker beim Ein- und Ausschalten des Verbrauchers 2 begrenzt bzw. ausreichend gering gehalten werden.According to one embodiment variant, the switching delay times T EV , T AV can be extended automatically if the on time T E and / or the off time T A are shortened. Compensation can thus be implemented, so that the resulting loads on the power supply network 3 due to voltage fluctuations and flicker when switching the consumer on and off 2 limited or kept sufficiently low.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante sind die Schaltverzögerungsdauern TEV, TAV automatisch an die Maximalleistung bzw. den Maximalstrom des jeweils angeschlossenen Verbrauchers 2 anpaßbar, insbesondere bei höherer Maximalleistung bzw. höherem Maximalstrom verlängerbar.According to a further embodiment variant, the switching delay times T EV , T AV are automatically based on the maximum power or the maximum current of the connected consumer 2 adaptable, especially extendable at higher maximum power or higher maximum current.

Die vorgenannten Anpassungen bzw. Veränderungen der Schaltverzögerungsdauern TEV, TAV – insbesondere in Abhängigkeit von den Schaltdauern TE oder TA und/oder der maximalen Strom- bzw. Leistungsaufnahme des Verbrauchers 2 – können beispielsweise durch funktionale Zusammenhänge von der Steuereinrichtung 5, mittels geeigneter, gespeicherter Wertetabellen von der Steuereinrichtung 5 oder in sonstiger geeigneter Weise bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Schaltverzögerungsdauern TEV, TAV oder diesbezügliche Mindestwerte auch fest vorgegeben werden.The aforementioned adjustments or changes in the switching delay times T EV , T AV - in particular depending on the switching times T E or T A and / or the maximum current or power consumption of the consumer 2 - Can, for example, by functional relationships from the control device 5 , by means of suitable, stored value tables from the control device 5 or be determined in any other suitable manner. As an alternative or in addition, the switching delay times T EV , T AV or minimum values in this regard can also be predetermined.

Die vorschlagsgemäße Steuervorrichtung 1 ist für Ströme bis 16 A pro Phase ausgelegt. Grundsätzlich ist die Steuervorrichtung 1 hierauf jedoch nicht beschränkt. Entsprechendes gilt für den Verbraucher 2 bzw. den Ofen.The proposed control device 1 is designed for currents up to 16 A per phase. Basically, the control device 1 however, not limited to this. The same applies to the consumer 2 or the oven.

Beim Darstellungsbeispiel ist die Steuervorrichtung 1 getrennt vom Verbraucher 2 ausgebildet. Jedoch können der Verbraucher 2 bzw. der Ofen und die Steuervorrichtung 1 auch eine nicht dargestellte Baueinheit bilden.In the example shown, the control device 1 separate from the consumer 2 educated. However, the consumer can 2 or the furnace and the control device 1 also form a structural unit, not shown.

Wie bereits angedeutet, kann die Steuervorrichtung 1 selbstverständlich auch zum Anschluß an ein nicht dargestelltes Drehstromnetz o. dgl. ausgebildet sein. Auch hier gilt wiederum entsprechendes für den Verbraucher 2.As already indicated, the control device 1 can of course also be designed for connection to a three-phase network (not shown) or the like. The same applies here again to the consumer 2 ,

Claims (20)

Steuervorrichtung (1) für einen elektrischen Verbraucher (2), insbesondere einen elektrisch beheizten Ofen, wobei die Steuervorrichtung (1) an das öffentliche Niederspannungs-Stromversorgungsnetz (3) anschließbar ist sowie einen ersten Schalter (4) und eine diesen steuernde Steuereinrichtung (5) aufweist, so daß der Verbraucher (2) periodisch ein- und ausschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (1) einen zweiten Schalter (7) aufweist, der zusammen mit einer in Reihe geschalteten Strombegrenzungseinrichtung oder Impedanz (8) parallel zum ersten Schalter (4) geschaltet ist und der von der Steuereinrichtung (5) ansteuerbar ist, so daß zum Einschalten des Verbrauchers (2) zuerst der zweite Schalter (7) geschlossen wird und nach einer vorgegebenen Einschaltverzögerungsdauer (TEV) der erste Schalter (4) geschlossen wird und daß zum Ausschalten des Verbrauchers (2) zuerst der erste Schalter (4) geöffnet und nach einer vorgegebenen Ausschaltverzögerungsdauer (TAV) der zweite Schalter (7) geöffnet wird.Control device ( 1 ) for an electrical consumer ( 2 ), in particular an electrically heated oven, the control device ( 1 ) to the public low-voltage power supply network ( 3 ) can be connected and a first switch ( 4 ) and a control device controlling it ( 5 ) so that the consumer ( 2 ) can be switched on and off periodically, characterized in that the control device ( 1 ) a second switch ( 7 ), which together with a series-connected current limiting device or impedance ( 8th ) parallel to the first switch ( 4 ) is connected and that of the control device ( 5 ) can be controlled so that to switch on the consumer ( 2 ) first the second switch ( 7 ) is closed and after a predetermined switch-on delay (T EV ) the first switch ( 4 ) is closed and that to switch off the consumer ( 2 ) first the first switch ( 4 ) opened and after a specified switch-off delay period (T AV ) the second switch ( 7 ) is opened. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (1) als Regler, insbesondere zur Regelung der Temperatur des Verbrauchers (2), wie eines Ofens, und/oder einer elektrischen Größe, wie der mittleren Leistungsaufnahme des Verbrauchers (2), ausgebildet ist.Control device according to claim 1, characterized in that the control device ( 1 ) as a controller, especially for regulating the temperature of the consumer ( 2 ), such as a furnace, and / or an electrical variable, such as the average power consumption of the consumer ( 2 ), is trained. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fühler (9), insbesondere ein Temperaturfühler, an die Steuervorrichtung (1) anschließbar ist oder in diese integriert ist.Control device according to claim 2, characterized in that a sensor ( 9 ), in particular a temperature sensor, to the control device ( 1 ) can be connected or is integrated into this. Steuervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (1) derart ausgebildet ist, daß der Verbraucher (2) im Betrieb jeweils nur mindestens für eine Einschaltdauer (TE) einschaltbar und nur mindestens für eine Ausschaltdauer (TA) ausschaltbar ist.Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 1 ) is designed such that the consumer ( 2 ) can only be switched on during operation for at least one operating time (T E ) and can only be switched off for at least one operating time (T A ). Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 und nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdauern (TE, TA) und bedarfsweise die Schaltverzögerungsdauern (TEV, TAV) ausschließlich die Stellgrößen des Reglers bilden.Control device according to claim 2 or 3 and according to claim 4, characterized in that the switching periods (T E , T A ) and, if necessary, the switching delay periods (T EV , T AV ) form exclusively the manipulated variables of the controller. Steuervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltdauer (TE) 0,5 bis 40 s, insbesondere 1 bis 20 s, beträgt und daß die Ausschaltdauer (TA) mindestens 0,5 s, vorzugsweise mehr als 1 s beträgt.Control device according to claim 4 or 5, characterized in that the switch-on time (T E ) is 0.5 to 40 s, in particular 1 to 20 s, and that the switch-off time (T A ) is at least 0.5 s, preferably more than 1 s is. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdauern (TE, TA) länger als die oder gleich den Schaltverzögerungsdauern (TEV, TAV) sind.Control device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the switching times (T E , T A ) are longer than or equal to the switching delay times (T EV , T AV ). Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (1) derart ausgebildet ist, daß die Schaltverzögerungsdauern (TEV, TAV) in Abhängigkeit von einer Verkürzung der Einschaltdauer (TE) und/oder der Ausschaltdauer (TA) verlängerbar sind.Control device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the control device ( 1 ) is designed in such a way that the switching delay times (T EV , T AV ) can be extended as a function of a reduction in the on-time (T E ) and / or the off-time (T A ). Steuervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltverzögerungsdauern (TEV, TAV) oder diesbezügliche Mindestwerte, insbesondere bedienerseitig, vorgebbar sind.Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the switching delay times (T EV , T AV ) or related minimum values, in particular on the operator side, can be predetermined. Steuervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltverzögerungsdauern (TEV, TAV) gleich sind.Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the switching delay periods (T EV , T AV ) are the same. Steuervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltverzögerungsdauern (TEV, TAV) 0,2 bis 3s, insbesondere 0,5 bis 2 s, vorzugsweise 1 bis 1,7 s, betragen.Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the switching delay times (T EV , T AV ) are 0.2 to 3 s, in particular 0.5 to 2 s, preferably 1 to 1.7 s. Steuervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (1) derart ausgebildet ist, daß die Schaltverzögerungsdauern (TEV, TAV) in Abhängigkeit von einer Erwärmung der Strombegrenzungseinrichtung oder Impedanz (8), insbesondere bei Überschreiten eines Grenzwerts, zumindest temporär verkürzbar sind.Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 1 ) is designed such that the switching delay times (T EV , T AV ) as a function of a heating of the current limiting device or impedance ( 8th ), in particular when a limit value is exceeded, can be shortened at least temporarily. Steuervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (4, 7) durch elektromagnetische Relais und/oder Halbleiterelais gebildet sind.Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the switches ( 4 . 7 ) are formed by electromagnetic relays and / or semiconductor relays. Ofen mit einer zugeordneten Steuervorrichtung (1) zur Steuerung oder Regelung der Ofentemperatur, insbesondere eines vorgebbaren oder programmierbaren Verlaufs der Ofentemperatur, durch Steuerung oder Regelung der Stromversorgung des Ofens, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet ist.Oven with an associated control device ( 1 ) for controlling or regulating the furnace temperature, in particular a predeterminable or programmable course of the furnace temperature, by controlling or regulating the power supply to the furnace, characterized in that the control device ( 1 ) is designed according to one of the preceding claims. Verfahren zum Betreiben eines elektrisch beheizten Ofens, wobei der Ofen an das öffentliche Niederspannungs-Stromversorgungsnetz angeschlossen ist und je nach gewünschter Leistung oder Tempratur mittels eines ersten Schalters periodisch ein- und ausgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einschalten des Ofens ein zweiter Schalter, der zusammen mit einer in Reihe geschalteten Strombegrenzungseinrichtung oder Impedanz parallel zum ersten Schalter geschaltet ist, zuerst geschlossen wird und nach einer vorgegebenen Einschaltverzögerungsdauer der erste Schalter geschlossen wird und daß zum Ausschalten des Ofens zuerst der erste Schalter geöffnet und nach einer vorgegebenen Ausschaltverzögerungsdauer der zweite Schalter geöffnet wird.Method of operating an electrically heated Furnace, the furnace to the public Low voltage power supply network is connected and depending desired Power or temperature periodically switched on using a first switch and is switched off, characterized by that to turn on of the oven a second switch, which together with one in series switched current limiting device or impedance in parallel is switched to the first switch, is closed first and after a predetermined switch-on delay, the first switch is closed and that for Switching off the oven first the first switch is opened and after a predetermined switch-off delay period, the second switch open becomes. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen in Betrieb jeweils nur mindestens für eine Einschaltdauer eingeschaltet und nur mindestens für eine Ausschaltdauer ausgeschaltet wird.A method according to claim 15, characterized in that the Oven in operation only switched on for at least one operating time and only at least for a switch-off period is switched off. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltdauer und/oder die Ausschaltdauer 0,5 bis 40s, insbesondere 1 bis 20 s, beträgt, daß die Ausschaltdauer (TA) mindestens 0,5 s, vorzugsweise mehr als 1 s beträgt und/oder daß die Schaltdauern länger als die Schaltverzögerungsdauern sind.Method according to claim 16, characterized in that the switch-on time and / or the switch-off time is 0.5 to 40 s, in particular 1 to 20 s, the switch-off time (T A ) is at least 0.5 s, preferably more than 1 s and / or that the switching times are longer than the switching delay times. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltverzögerungsdauern verlängert werden, wenn die Einschaltdauer und/oder die Ausschaltdauer verkürzt werden bzw. wird.A method according to claim 16 or 17, characterized in that that the Switching delay times extended if the on-time and / or off-time are shortened or will. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltverzögerungsdauern bei einer übermäßigen Erwärmung der Strombegrenzungseinrichtung oder Impedanz, insbesondere Überschreiten eines Grenzwerts, zumindest temporär verkürzt werden.Method according to one of claims 15 to 18, characterized in that that the Switching delay times in the event of excessive heating of the current limiting device or impedance, especially exceeding a limit value, at least temporarily shortened. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltverzögerungsdauern 0,2 bis 3s, insbesondere 0,5 bis 2 s, vorzugsweise 1 bis 1,7 s, betragen.Method according to one of claims 15 to 19, characterized in that that the Switching delay times 0.2 to 3 s, in particular 0.5 to 2 s, preferably 1 to 1.7 s, be.
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