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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Dreieckschaltung
von Heizwiderständen eines
Durchlauferhitzers, wobei die Heizwiderstände in einem Regelzweig und
zwei Schaltzweigen verteilt sind und zur Leistungsregelung mittels
elektronischer Schaltelemente, insbesondere Triacs, schaltbar sind.
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Eine
derartige Dreieckschaltung der Heizwiderstände eines Durchlauferhitzers
ist aus der
DE 197
02 904 C2 bekannt. Es sind vier elektrische Heizkörper, insbesondere
Blankdraht-Heizkörper,
an die drei Phasen des Drehstromnetzes angeschlossen. Den Heizkörpern sind
fünf Triacs
als Leistungsschalter zugeordnet, die von einer Regelelektronik
geschaltet werden. Im Regelzweig sind zwei Heizwiderstände angeordnet.
In jedem der beiden Schaltzweige ist ein Heizwiderstand vorgesehen.
Die Heizwiderstände
sind so ausgelegt, dass sie die maximale Nennleistung des Durchlauferhitzers
bringen können.
Die Triacs werden in Halbwellenmustern derart geschaltet, dass die
jeweils notwendige Leistung bis zur Maximalleistung feinstufig geregelt
werden kann.
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In
der
DE 36 01 555 C2 ist
eine Steuereinrichtung zur stufenweisen Leistungsschaltung eines elektrischen
Durchlauferhitzers in Abhängigkeit
vom Leistungsbedarf beschrieben, wobei je nach dem aktuellen Leistungsbedarf
die Triacs in entsprechenden Netzhalbwellenmustern durchgeschaltet
werden.
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Solche
elektronisch gesteuerten Durchlauferhitzer, insbesondere Blankdraht-Durchlauferhitzer, weisen
einen Heizblock auf, der aus einem Kunststoffkörper mit mehreren zylindrischen
Kanälen
besteht, in denen die Heizwiderstände in Form von elektrisch
nicht isolierten Heizwendeln angeordnet sind. Die Heizwiderstände werden
von bidirektionalen elektronischen Schaltelementen üblicherweise von
einer mit einem Mikroprozessor arbeitenden elektronischen Baugruppe
geschaltet, wobei sie je nach der gewünschten Wasserauslauftemperatur dauernd
eingeschaltet, ausgeschaltet oder in einer Schwingungspaketsteuerung
geschaltet werden, wobei die Schwingungspaketsteuerung im Regelzweig der
Feineinstellung der Heizleistung dient.
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In
der Praxis werden Durchlauferhitzer installiert, die auf verschiedene
Nenn-Maximalleistungen ausgelegt sind, wobei die verschiedenen Maximalleistungen
18 kW, 21 kW, 24 kW und 27 kW betragen. Dementsprechend unterschiedlich
ist der Aufbau der Durchlauferhitzer, was mit erheblichen Problemen
der Lagerhaltung, der Montage und der Logistik verbunden ist. Der
Fertigungsbetrieb muss die Durchlauferhitzer der unterschiedlichen
Nennleistungen fertigen und vorhalten. Der Installateur muss schon
bei der Bestellung wissen, welchen Durchlauferhitzertyp er benötigt.
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In
der
DE 44 38 030 C2 ist
ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Durchlauferhitzers
beschrieben, bei dem die Nennleistung bei der Installation des Geräts vom Installateur
codiert werden kann. Der Installateur kann bei diesem Gerät die Nennleistung
einstellen. Es ist dort nicht beschrieben, wie eine möglichst
gleichmäßige Belastung
der drei Phasen des Drehstromnetzes bei den unterschiedlichen Einstellungen
der Nennleistung erreicht werden kann. Eine symmetrische, d. h.
gleichmäßige Belastung
der drei Phasen ist erwünscht.
Der
DE 44 38 030 C2 ist nicht
zu entnehmen, wie die Heizkörper
bezüglich
der drei Phasen des Drehstromnetzes geschaltet sind.
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Aus
der
DE 42 08 602 A1 ist
die Schaltung und ein Betriebsverfahren zur elektronischen Leistungssteuerung
eines Durchlauferhitzers bekannt, bei der Heizwiderstände über einen
Knotenpunkt elektrisch in Reihe geschaltet sind und mittels eines parallel
angelegten getakteten Leistungsschalters intermittierend überbückbar sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Dreieckschaltung der eingangs genannten
Art vorzuschlagen, die auf verschiedene maximale Leistungen einstellbar
ist.
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Obige
Aufgabe ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs
1 gelöst. Dementsprechend
wird bei einem Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Durchlauferhitzers
mit einer Maximalleistung, die vor oder bei der Installation aus einer
Anzahl von möglichen,
zwischen einem höchsten
und einem niedrigsten Wert liegenden Maximalleistungen ausgewählt wurde,
mit Heizwiderständen HK1
bis HK6, die in zwei Schaltzweigen Z1, Z2 und einem Regelzweig Z3
einer Dreieckschaltung in der Weise verschaltet sind, dass in jedem
der beiden Schaltzweige Z1, Z2 jeweils zwei Heizwiderstände HK1,
HK6; HK2, HK5 in Reihe zueinander liegen und jeweils einer der beiden
Heizwiderstände
durch ein elektronisches Schaltelement 6, 7 überbrückbar ist, wobei
- – bei
vorgewählter
höchster
Maximalleistung die beiden elektronischen Schaltelemente dauernd leitend
werden,
- – bei
vorgewählter
niedrigster Maximalleistung die beiden elektronischen Schaltelemente
dauernd gesperrt werden,
- – bei
einer zwischen der höchsten
und niedrigsten Maximalleistung liegenden vorgewählten Maximalleistung die beiden
Schaltelemente in einer oder mehreren der Netzhalbwellen gesperrt
werden.
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Die
zusätzlichen
Heizwiderstände
und Triacs stellen einen erhöhten
Bauaufwand dar. Dieser ist jedoch vergleichsweise unbeachtlich,
weil alle Durchlauferhitzer unabhängig von ihrer Maximalleistung
in gleicher Weise hergestellt werden können, so dass eine Differenzierung
zwischen den im Betrieb erforderlichen unterschiedlichen Maximalleistungen
nicht vorgeplant werden muss. Darüber hinaus ist durch die zusätzlichen
Heizwiderstände
in den Schaltzweigen und den zugeordneten elektronischen Schaltelementen,
insbesondere Triacs, erreicht, dass alle drei Netzphasen bei Maximalleistung
symmetrisch belastet sind.
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Ein
weiterer Vorteil der beschriebenen Dreieckschaltung besteht darin,
dass ein sicheres Abwerfen eines Lastabwurfrelais möglich ist.
Ein solches Lastabwurfrelais ist in Haushaltsnetzen vorgesehen, die
nicht besonders hoch belastbar sind. Ein solches Lastabwurfrelais
schaltet andere leistungsstarke elektrische Verbraucher des Haushaltsnetzes
ab, wenn der Durchlauferhitzer einschaltet.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind bei vorgewählter niedrigster
Maximalleistung die beiden zusätzlichen
Schaltelemente dauernd gesperrt. Bei vorgewählter höchster Maximalleistung ist eines
der zusätzlichen
Schaltelemente dauernd leitend, sobald eine Heizleistung von mehr
als einem Drittel dieser Maximalleistung benötigt wird. Das zweite der zusätzlichen
Schaltelemente ist dauernd leitend, sobald eine Heizleistung von
mehr als zwei Drittel dieser Maximalleistung benötigt wird. Bei einer vorgewählten mittleren
Maximalleistung wird ebenfalls die beschriebene Fallunterscheidung
hinsichtlich der Drittel der Maximalleistung gemacht, jedoch werden
die beiden zusätzlichen
Schaltelemente periodisch für
eine oder für
zwei Netzhalbwellen eingeschaltet bzw. ausgeschaltet. Die Vorwahl
der jeweiligen Maximalleistung ist vom Installateur bei der Installierung
des Durchlauferhitzers getroffen. Diese Vorwahl ist vom Benutzer
nicht veränderbar.
Die Vorwahl kann durch einen auf der elektronischen Baugruppe des
Durchlauferhitzers angeordneten elektromechanischen Wahlschalter
oder durch eine entsprechende Programmierung eines die Triacs steuernden
Mikroprozessors erfolgen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung und den Unteransprüchen. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Dreieckschaltung der Heizwiderstände
eines Durchlauferhitzers nach der
DE 197 02 904 C2 ,
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2 eine
gegenüber 1 erweiterte
Dreieckschaltung zur Lösung
der genannten Aufgabe,
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3 zu
der Schaltung nach 2 ein Zeitdiagramm der Ströme iHK5,
iHK2 und iL2' in
den Heizwiderständen
HK5 und HK2 sowie den Netzstrom der Phase L2' bei einer Heizleistung von 24 kW und
bei einer vorgewählten
Maximalleistung von 24 kW über
sechs Netzperioden (120 ms),
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4 zu
der Schaltung nach 2 ein Zeitdiagramm der Ströme iHK5,
iHK2 und iL2' in
den Heizwiderständen
HK5 und HK2 sowie den Netzstrom der Phase L2' bei einer Heizleitung von 21 kW und
bei einer vorgewählten
Maximalleistung von 21 kW über
sechs Netzperioden und
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5 zu
der Schaltung nach 2 ein Zeitdiagramm des Netzstromes
iL1' in der Phase
L1' bei einer Heizleistung
von 18 kW und bei einer vorgewählten
Maximalleistung von 18 kW über
36 Netzperioden (720 ms).
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Die
Dreieckschaltung weist Phasenanschlussklemmen L1', L2' und
L3' zum Anschluss
an ein 230 V/400 V-Drehstromnetz auf.
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Bei
der Schaltung nach 1 sind vier Heizwiderstände HK1
bis HK4 und fünf
Triacs 1 bis 5 vorgesehen. Wie in 1 dargestellt,
liegen in einem ersten Schaltzweig Z1 zwischen den Phasen L1' und L2' der Heizwiderstand
HK1 und der Triac 3 sowie der Triac 5. In einem
zweiten Schaltzweig Z2 zwischen den Phasen L2' und L3' liegen in Reihenschaltung der Triac 5,
der Heizwiderstand HK2 und der Triac 2. In einem Regelzweig
Z3 zwischen den Phasen L3' und
L1' liegen der Triac 2,
die Heizwiderstände HK3
und HK4 sowie der Triac 4. Parallel zur Reihenschaltung
des Triacs 2 und des Heizwiderstands HK5 ist der Triac 1 geschaltet.
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Die
ohmschen Widerstandswerte der Heizwiderstände sind so bemessen, dass
die gebräuchliche
Maximalleistung, beispielsweise 18 kW, 21 KW, 24 kW, 27 kW erbracht
werden kann. Für
jede dieser Maximalleistungen werden andere Heizwiderstände benötigt, wobei
der ohmsche Widerstand so bemessen ist, dass bei der jeweiligen
Maximalleistung in jedem der Zweige Z1, Z2 und Z3 1/3 der Maximalleistung
erbracht wird.
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Die
Triacs
1 bis
5 werden von einer nicht näher dargestellten
Steuerelektronik gesteuert. Bei einer Heizleistung, die größer als
Null ist, ist der Triac
2 ständig eingeschaltet. Bei der
Maximalleistung sind alle Triacs
1 bis
5 dauerhaft
eingeschaltet. Eine Teilaussteuerung erfolgt in der Weise, dass
die Heizwiderstände
HK1 und HK2 für
die Grobeinstellung der Heizleistung verwendet werden. Dies bedeutet,
dass bei Heizleistungen, die ≥ 1/3
der Maximalleistung sind, der Triac
5 dauernd eingeschaltet
ist. Bei Heizleistungen, die ≥ 2/3
der Maximalleistung sind, wird zusätzlich der Triac
3 dauerhaft
eingeschaltet. Die Feineinstellung der Heizleistung erfolgt durch Schwingungspaketsteuerung
der Heizwiderstände HK3
und HK4. Für
eine Feinheizleistung bis zu einem 1/6 der maximalen Heizleistung
wird der Triac
4 getaktet betrieben und der Triac
1 ist
dauerhaft gesperrt. Für
Feinheizleistungen zwischen 1/6 und 1/3 der maximalen Heizleistung
wird der Triac
1 getaktet betrieben und der Triac
4 ist
dauerhaft eingeschaltet. Die Schwingungspaketsteuerung des Triacs
4 bzw. des
Triacs
1 kann entsprechend der
DE 36 01 555 C2 erfolgen.
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Bei
der Dreieckschaltung nach 2 liegen im
Schaltzweig Z1 Heizwiderstände
HK6 und HK1 in Reihe. Im Schaltzweig Z2 liegen Heizwiderstände HK5
und HK2 in Reihe. Im Regelzweig Z3 liegen – wie bei 1 – Heizwiderstände HK3
und HK4.
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Der
Vergleich der 1 und 2 zeigt, dass
bei der Dreieckschaltung nach 2 im Schaltzweig
Z1 ein zusätzlicher
Heizwiderstand, nämlich der
Heizwiderstand HK6 liegt. Auch im Schaltzweig Z2 liegt ein zusätzlicher
Heizwiderstand, nämlich
der Heizwiderstand HK5. Der Regelzweig Z3 ist unverändert.
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Bei
der Dreieckschaltung nach 2 ist die Reihenschaltung
des Triacs 3 und des zusätzlichen Heizwiderstands HK6
durch einen zusätzlichen
Triac 7 überbrückt. Entsprechend
ist im Schaltzweig Z2 die Schaltung des zusätzlichen Heizwiderstands HK5 und
des Triacs 5 durch einen zusätzlichen Triac 6 überbrückt.
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Die
ohmschen Widerstandswerte der Heizwiderstände HK1 bis HK4 sind so ausgelegt,
dass die höchste
Maximalleistung, beispielsweise 27 kW, erbracht werden kann. Die
Steuerelektronik ist so gestaltet, dass bei der Installation des
Durchlauferhitzers die Maximalleistung auf kleinere Werte, beispielsweise
24 kW, 21 kW oder 18 kW, begrenzt werden kann. Dies kann durch einen
der Steuerelektronik zugeordneten Wahlschalter oder durch eine entsprechende
Programmierung des Mikroprozessors der Steuerelektronik erfolgen.
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Mit
der Dreieckschaltung nach 2 wird erreicht,
dass der Effektivwert in keiner der drei Phasen 1/3 der Maximalleistung
geteilt durch 230 V überschreitet.
Dies ist vorteilhaft, weil dadurch der Durchlauferhitzer an die
vorhandenen Leitungen und Sicherungen eines Gebäudes mit den entsprechenden zulässigen Strömen angepasst
und angeschlossen werden kann. Es werden bei allen Maximalleistungen alle
drei Netzphasen symmetrisch belastet.
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Weiterhin
ist erreicht, dass ein an die Phase L2' angeschlossenes Lastabwurfrelais RL
sicher arbeitet, weil bei jedem Betriebszustand der Effektivwert
des Netzstromes der Phase L2' dauerhaft
entweder oberhalb oder unterhalb eines bestimmten Schwellwertes
liegt, beispielsweise etwa 8 A. Bei der Dreieckschaltung nach 1 in
deren auf eine Maximalleistung von 27 kW ausgelegten Variante lässt sich
für 24
kW, 21 kW und 18 kW nur dann eine symmetrische Belastung der Netzphasen
erreichen, wenn Triac 5 und Triac 3 getaktet betrieben
werden. Durch den getakteten Betrieb von Triac 5 schwankt der
Effektivwert des Netzstroms in Phase 2 in manchen Betriebsfällen periodisch
zwischen 0 A und Werten oberhalb von 8 A, und ein Lastabwurfrelais RL
kann daher nicht eingesetzt werden.
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Verzichtet
man hingegen darauf, Triac 5 und Triac 3 getaktet
zu betreiben, und begrenzt lediglich die Aussteuerung, um die Maximalleistungen
24 kW, 21 kW und 18 kW einzustellen, dann führt dies bei den kleineren
Maximalleistungen zu unverhältnismäßig großen Netzströmen, wie
am Beispiel einer eingestellten Maximalleistung von 18 kW erläutert werden
wird. Würde
die Schaltung nach 1 auf 27 kW ausgelegt und eine
Begrenzung der Aussteuerung vorgesehen, dann wären die Heizwiderstände HK1 bis
HK4 so ausgelegt, dass ihr ohmscher Widerstand R ist: R
= 4002V2/9000 W
= 17,8 Ω.
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Wäre dann
beispielsweise eine Auslegung des Durchlauferhitzers auf eine Maximalleistung
von 18 kW gefordert, dann wäre
die Aussteuerung auf 2/3 zu begrenzen. Die Vollleistung von 18 kW
würde alleine
von den Heizwiderständen
HK2 und HK4 erbracht werden, nämlich
jeweils 9 kW, wobei der Triac 1, der Triac 2,
der Triac 4 und der Triac 5 dauernd leitend und
der Triac 3 gesperrt wären.
Die Begrenzung der Aussteuerung auf 2/3 der maximalen Aussteuerung
bestünde
also lediglich darin, den Triac 3 nicht anzusteuern. Auf
den Effektivwert des Netzstromes in der Phase L3' hätte
eine solche Begrenzung der Aussteuerung keinerlei Einfluss, weil
der Netzstrom durch den ohmschen Widerstand der Heizwiderstände HK1
und HK2 gegeben ist. Die Zuleitungsquerschnitte und die Sicherungen
müssten
wie für
ein normales 27 kW-Gerät
dimensioniert werden.
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Durch
die zwei zusätzlichen
Heizwiderstände
HK6 und HK5 der 2 und die zwei zusätzlichen Triacs 6 und 7 der 2 sind
die Probleme behoben. Die Heizwiderstände HK1, HK2, HK3, HK4 gleichen den
vier Heizwiderständen
der Schaltung nach 1 in deren auf eine Maximalleistung
von 27 kW ausgelegten Variante. Ihr ohmscher Widerstand beträgt also: R = 17,8 Ω.
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Die
Heizwiderstände
HK6 und HK5 sind so bemessen, dass ihre Reihenschaltung mit dem
Heizwiderstand HK1 bzw. mit dem Heizwiderstand HK2 den für den jeweils
6 kW (Gesamtleistung 18 kW) geeigneten ohmschen Widerstand hat,
der also beträgt: R = 4002V2/6000
W = 26,7 Ω.
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Der
ohmsche Widerstand der zusätzlichen Heizwiderstände HK6
und HK5 beträgt
also: R = 26,7 Ω – 17,8 Ω = 8,9 Ω.
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Die
Funktionsweise der Dreieckschaltung nach 2 ist im
wesentlichen folgende: Wie bei der Dreieckschaltung nach 1 wird
der Triac 2 bei beliebig geforderten Heizleistungen, die
größer als
Null sind, dauerhaft eingeschaltet. Im übrigen ist für die vier
vorwählbaren
Maximalleistungen folgende Leistungssteuerung vorgesehen:
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1. Vorgewählte Maximalleistung
27 kW:
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Die
Schwingungspaketsteuerung des Triacs 1 und des Triacs 4 wird
von der Steuerelektronik bis zu einer Heizleistung von 1/3 von 27
kW hochgefahren. Dies ist gleichzeitig der in dem Regelzweig Z3 maximal
erreichbare Wert. Die Triacs 1 bis 5 werden so
betrieben, wie bei einer auf 27 kW ausgelegten Dreieckschaltung
nach 1. Zusätzlich
wird der Triac 6 immer dann eingeschaltet, wenn der Triac 5 eingeschaltet
wird. Der Triac 7 wird immer dann eingeschaltet, wenn der
Triac 3 eingeschaltet wird. Die Heizwiderstände HK6
und HK5 tragen also in keinem Betriebsfall zur Heizleistung bei.
Die Heizleistungen der anderen Heizwiderstände sowie Netzströme sind identisch
wie bei einer auf 27 kW ausgelegten Dreieckschaltung.
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2. Vorgewählte Maximalleistung
24 kW:
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Die
Schwingungspaketsteuerung des Triacs 1 und des Triacs 4 wird
nur bis zu einer Heizleistung von 1/3 von 24 kW, d.h. 8 kW, hochgefahren.
Für nötige Heizleistungen > 8 kW wird der Triac 5 dauernd eingeschaltet
und der Triac 6 wird für
jeweils eine volle Netzperiode (Vollwelle) eingeschaltet und für die folgende
halbe Netzperiode (Halbwelle) ausgeschaltet. 3 zeigt
die Ströme
iHK5, iHK2 durch die beiden Heizwiderstände HK5 und HK2 bei einer Heizleistung
von 24 kW. Mit Hilfe dieser Schwingungspaketsteuerung des Triacs 6 kann
mit den Heizwiderständen
HK5 und HK2 eine Summen-Heizleistung von 8 kW erbracht werden.
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Für die nötigen Heizleistungen
zwischen 16 kW und 24 kW wird der Triac 3 dauernd eingeschaltet und
der Triac 7 wird in gleicher Weise betrieben wie der Triac 6.
Es werden also ebenfalls 8 kW erzeugt.
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In 3 ist
auch der Netzstrom iL2' in
der Phase L2' dargestellt.
Wegen der oben beschriebenen Ansteuerung des Triacs 6 und
des Triacs 7 hat er eine Periodendauer von 60 ms, d.h.
alle 60 ms tritt sein Maximalwert auf. Er ist also nicht in gleicher
Weise sinusförmig
wie die Ströme
iHK5, iHK2. Auch die Netzströme
der beiden anderen Phasen L1',
L3' sind in diesem
Sinne nicht sinusförmig,
da bei einer Heizleistung von 24 kW der Triac 1 nicht dauernd
eingeschaltet ist, sondern getaktet betrieben wird. Ihr Zeitverlauf
hat die Periodendauer eines Pulsmusters der Schwingungspaketsteuerung,
die beispielsweise 720 ms beträgt.
Dennoch entsprechen die Effektivwerte der drei nicht sinusförmigen Netzströme der Schaltung
nach 2 bei einer Heizleistung von 24 kW den Effektivwerten
der drei sinusförmigen
Netzströme
einer auf 24 kW ausgelegten Dreieckschaltung nach 1 und
betragen rund 34,8 A.
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3. Vorgewählte Maximalleistung
von 21 kW:
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Die
Schwingungspaketsteuerung des Triacs 1 und des Triacs 4 wird
nur bis zu einer Heizleistung von 1/3 von 21 kW, d.h. 7 kW hochgefahren.
Für Heizleistungen > 7 kW wird der Triac 5 dauernd
eingeschaltet und der Triac 6 wird für jeweils 1/2 Netzperiode eingeschaltet,
d.h. leitend geschaltet, und für die
folgende volle Netzperiode ausgeschaltet, d.h. gesperrt. 4 zeigt
die Ströme
in den beiden Heizwiderständen
HK5 und HK2 und den Netzstrom in der Phase L2' für
den Fall, dass eine maximale Heizleistung von 21 kW vorgewählt ist
und 21 kW Heizleistung erzeugt werden. Mittels einer Schwingungspaketsteuerung
des Triacs 6 wird an den Heizwiderständen HK5 und HK2 eine Summen-Heizleistung von
7 kW erzeugt.
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Für Heizleistungen
zwischen 14 kW und 21 kW wird der Triac 3 dauernd eingeschaltet
und der Triac 7 wird in gleicher Weise betrieben wie der
Triac 6. Es werden also im Schaltzweig Z1 ebenfalls 7 kW erzeugt.
Die Effektivwerte der Netzströme
betragen rund 30,4 A. Damit entsprechen die Effektivwerte der drei
nicht sinusförmigen
Netzströme
der Schaltung nach 2 bei einer Heizleistung von
21 kW den Effektivwerten der drei sinusförmigen Netzströme einer auf
21 kW ausgelegten Dreieckschaltung nach 1.
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4. Vorgewählte Maximalleistung
von 18 kW:
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Die
Schwingungspaketsteuerung des Triacs 1 und des Triacs 4 wird
nur bis zu einer Heizleistung von 1/3 von 18 kW, d.h. 6 kW, hochgefahren.
Der Triac 6 und der Triac 7 sind in keinem Betriebszustand eingeschaltet.
Bei einer gewünschten
Heizleistung > 6 kW
wird der Triac 5 dauerhaft eingeschaltet. Die Heizwiderstände HK5
und HK2 liefern eine Summenheizleistung von 6 kW. Bei gewünschten
Heizleistungen zwischen 12 kW und 18 kW wird zusätzlich der Triac 3 dauerhaft
eingeschaltet, wobei die Heizwiderstände HK6 und HK1 ebenfalls eine
Summenheizleistung von 6 kW liefern.
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Der
Netzstrom in der Phase L2' ist
gleich dem Netzstrom in der Phase L2' der auf 18 kW ausgelegten Schaltung
nach 1. Der Netzstrom beträgt beispielsweise 26,1 A.
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In 5 ist
der Netzstrom in der Phase L1' der
Schaltung nach 2 für eine Heizleistung von 18
kW dargestellt. Sein Effektivwert beträgt über eine Periodendauer von
720 ms berechnet 26,4 A. Auch bei diesem Zeitverlauf ist die Abweichung
gegenüber dem
Effektivwert der Dreieckschaltung nach 1 nur gering.
Gleiches gilt auch für
die Phase L3'.
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Es
ist somit festzuhalten, dass bei gleicher vorgewählter Maximalleistung von 18
kW, 21 kW, 24 kW und 27 kW die Effektivwerte der Netzströme der Dreieckschaltung
nach 2 nicht größer als
die Netzströme
der entsprechenden, jeweils auf die unterschiedlichen Maximalleistungen
ausgelegten Schaltungsaufbauten nach 1 sind.
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Es
ist damit also eine hinreichend symmetrische Belastung der Netzphasen
erreicht.
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Das
Lastabwurfrelais RL, das an die Phase L2' angeschlossen ist, dient der Zwangsabschaltung eines
anderen Verbrauchers, der an dieser Phase liegt, um deren Überlastung
zu vermeiden. Das Lastabwurfrelais RL schaltet bei der Schaltung
nach 2 sicher, geht also sicher in seinen angezogenen oder
abgefallenen Zustand, weil der Netzstrom in der Phase L2' entweder Null ist,
wenn der Triac 5 gesperrt ist, oder mit der gewählten Dimensionierung der
Heizwiderstände
HK5 und HK2 mindestens 400 V/17,8 Ω + 8,9 Ω = 15 A beträgt, wenn
der Triac 5 und der Triac 2 eingeschaltet sind.