DE1159110B

DE1159110B - Temperature controller for electric ovens

Info

Publication number: DE1159110B
Application number: DES27362A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilhelm Kafka; Dr-Ing Wolfgang Weitbrecht
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-02-25
Filing date: 1952-02-25
Publication date: 1963-12-12

Description

Temperaturregler fürelektrische Öfen Bei der selbsttätigen Regelung elektrisch beheizter Öfen wird allgemein so verfahren, daß die von einem Temperaturfühler, z. B. einem Thermoelement, gemessene Ofentemperatur in einen der Abweichung von der Ofenisttemperatur verhältigen Steuerwert verwandelt wird und daß dieser einen Regelverstärker steuert, der die zur Ausregelung der Temperaturabweichungen erforderliche Heizenergie abzugeben vermag. Die Regelverstärker müssen für die volle Ofenleistung bemessen sein, wenn verlangt wird, daß die durch die Beschickung und das damit verbundene Öffnen der Ofentüren sich ergebenden Temperaturabweichungen in möglichst kurzer Zeit wieder ausgeglichen sind. Dadurch werden die Regelverstärker groß und teuer. Regelverstärker, die auf magnetischer Grundlage beruhen, z. B. Magnetverstärker und Verstärkermaschinen, arbeiten zudem, wenn sie für die volle Ofenleistung bemessen sind, praktisch aber nur in einem engen unteren Teil ihres Regelbereiches, d. h. in der größten Zeit ihres Betriebes mit schlechtem Leistungsfaktor, also unwirtschaftlich.Temperature controller for electric ovens With automatic control electrically heated ovens is generally operated in such a way that the z. B. a thermocouple, measured oven temperature in one of the deviation of the actual furnace temperature-related control value is converted and that this one Control amplifier that controls the temperature deviations required Able to deliver heating energy. The control amplifiers must be used for full furnace output be dimensioned if it is required that the loading and associated Open the oven doors to see any temperature deviations as quickly as possible Time are balanced again. This makes the control amplifiers large and expensive. Control amplifiers that are based on magnetic, z. B. Magnetic amplifier and amplifying machines, moreover, work when dimensioned for full furnace output are, but practically only in a narrow lower part of their control range, i. H. During the largest part of their operation with a poor performance factor, i.e. uneconomical.

Der Temperaturregler gemäß der Erfindung vermeidet diese Nachteile. Er ist dadurch gekennzeichnet, daß ein stetig wirkender, von der Temperatur im Ofen geführter Regelverstärker die Heizleistung innerhalb seines Proportionalitätsbereiches entsprechend den Temperaturschwankungen stetig regelt und die Regelverstärkerausgangsgröße bei überschreiten einer seinem Proportionalitätsbereich entsprechenden Temperatur nach oben oder nach unten Schaltmittel betätigt, welche die Heizleistung in Stufen verändern.The temperature regulator according to the invention avoids these disadvantages. It is characterized in that a steadily acting, on the temperature in the furnace guided control amplifier the heating power within its proportional range regulates continuously according to the temperature fluctuations and the control amplifier output variable when a temperature corresponding to its proportional range is exceeded up or down switching means operated, which the heating output in stages change.

Es ist eine Anordnung zur Konstanthaltung eines Stromes oder einer Spannung bekanntgeworden, die einen stetigen Feinregler enthält, der nur für einen geringen Teil des zu beherrschenden Regelteiles ausgelegt ist. Wird im Verlauf der Ausregelung einer Regelabweichung dieser Teilbereich überschritten, so beginnt die Ausgangsspannung des Feinreglers einen zusätzlichen stetigen Regler, der für den ganzen Regelbereich ausgelegt ist, in Bewegung zu setzen im Sinn einer Verkleinerung der Regelabweichung. Dabei beeintlußt die Ausgangsgröße des Feinreglers bei überschreiten seines Teilbereiches über ein Relais einen Verstellmotor, der über einen Schneckentrieb einen Stelltrafo einstellt. Die stetige Feinreglung wird bei der bekannten Einrichtung durch eine stetige Grobregelung ergänzt. Die Grobregelung mit Motorgetriebe und Stelltrafo bringt erhebliche Einstellzeiten mit sich, die demgegenüber beim Erfindungsgegenstand wesentlich verkürzt werden. Denn beim Erfindungsgegenstand wird eine unstetige und daher viel schneller zur Ausregelung gelangende Grobregelung verwendet; zwischen den Grobstufen steht dann jeweils der Teilbereich der Feinregelung zur Verfügung. Dies ist beim Ofenbetrieb besonders von Vorteil, weil bei außergewöhnlichen Störungen des Dauerbetriebes, wie z. B. Öffnung der Ofentür, in möglichst kurzer Zeit eine beträchtliche Wärmemenge zugeführt, die Heizleistung also möglichst sprunghaft um erhebliche Werte erhöht werden muß.It is an arrangement for keeping a current or a current constant Voltage has become known, which contains a constant fine regulator that is only for one small part of the control part to be mastered is designed. Will be used in the course of the Correction of a control deviation if this subrange is exceeded, the Output voltage of the fine regulator an additional continuous regulator, which is responsible for the entire control range is designed to be set in motion in the sense of a reduction in size the control deviation. This affects the output size of the fine control when exceeded of its sub-range via a relay, an adjusting motor, which via a worm drive sets a variable transformer. The constant fine control is in the known device supplemented by a constant coarse control. The coarse control with motor gear and The variable transformer entails considerable setting times, which in contrast to the subject matter of the invention can be shortened significantly. Because the subject of the invention is a discontinuous and therefore used coarse control that achieves compensation much more quickly; between The sub-range of the fine control is then available to the coarse levels. This is particularly advantageous when the furnace is in operation, because it occurs in the event of unusual malfunctions continuous operation, such as B. Open the oven door in the shortest possible time Considerable amount of heat is supplied, so the heating output by leaps and bounds as possible significant values must be increased.

Um die beim Öffnen einer Ofentür erforderliche zusätzliche Heizenergie aufzubringen, hat man bereits versucht, die Ofentür mit einem Schalter zu kuppeln, der für eine bestimmte Zeit, die beispielsweise durch ein Zeitrelais vorgegeben ist, eine höhere Heizleistung einschaltet. Diese bekannte Einrichtung weist jedoch gegenüber dem Erfindungsgegenstand wesentliche Nachteile auf, und zwar insbesondere das Fehlen eines stetig arbeitenden Regelverstärkers, so daß auch im Dauerbetrieb eine häufige Betätigung von Schaltmitteln zur unstetigen Regelung eintritt. Dies wirkt sich in einer starken Beanspruchung und Verringerung der Lebensdauer der Kontakte aus.About the additional heating energy required when opening an oven door to raise, one has already tried to couple the oven door with a switch, for a certain time, which is specified for example by a timing relay is, a higher heating output is switched on. However, this known device has compared to the subject matter of the invention has significant disadvantages, in particular the lack of a steadily working control amplifier, so that even in continuous operation frequent actuation of switching means for discontinuous regulation occurs. this affects in a heavy use and reducing the life of the contacts the end.

Der Temperaturregler nach der Erfindung vermeidet die genannten Nachteile der bekannten Einrichtungen, da nunmehr im Dauerbetrieb keine Schaltkontakte betätigt werden, umgekehrt aber auch mit einem stetigen Verstärker mit engbegrenztem Regelbereich und daher kleinem Aufwand gearbeitet werden kann, während bei größeren Störeinflüssen der Regelverstärker die Grobschaltung in Tätigkeit setzt. Wesentlich ist hierbei, daß ein und dieselbe Regelstrecke automatisch vom stetigen zum unstetigen Regelbetrieb übergeht. Bei Anwendung des Temperaturreglers nach der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, das Zu- und Abschalten der zusätzlichen Heizenergie in Abhängigkeit vom Ausgangsstrom und/oder der Ausgangsspannung des Regelverstärkers bzw. bei mehrstufiger Ausführung von einer seiner Verstärkerstufen selbsttätig zu steuern. Bisher dagegen wurde bei den genannten bekannten Spannungsregeleinrichtungen das Zu- und Abschalten der zusätzlichen Spannung von der Eingangsgröße des für die stetige Regelung vorgesehenen Verstärkers, also vom Istwert der Regelung, vorgenommen. Dies ist im Falle der Temperaturregelung nachteilig, da elektrisch geführte Temperaturwerte nur verhältnismäßig kleine Energie besitzen, die nicht ausreicht, die Schaltmittel für die unstetige Regelung zu betätigen. Ohne jeden Mehraufwand können durch die erwähnte Maßnahme die Schwierigkeiten behoben werden.The temperature regulator according to the invention avoids the disadvantages mentioned the known devices, since now no switching contacts are operated in continuous operation , but vice versa also with a continuous amplifier with a narrow control range and therefore can be worked with little effort, while with larger interference the control amplifier activates the coarse switching. It is essential here, that one and the same controlled system automatically changes from continuous to discontinuous normal operation transforms. When using the temperature controller according to the invention it is particularly advantageous to switch the additional heating energy on and off depending on the output current and / or the output voltage of the control amplifier or, in the case of multi-stage execution, one of its amplifier stages closes automatically steer. So far, however, has been in the aforementioned known voltage regulating devices the switching on and off of the additional voltage from the input variable for the Continuous regulation provided amplifier, i.e. from the actual value of the regulation, made. This is disadvantageous in the case of temperature control, since temperature values are controlled electrically only have relatively little energy, which is insufficient for the switching means to operate for the discontinuous regulation. Without any additional effort, the mentioned measure the difficulties are resolved.

Durch den Regelverstärker verhältnismäßig geringer Leistung kann außerdem bei zugleich wesentlich geringerem Aufwand genauer und feiner geregelt werden, als dies mit einem Regelverstärker großer Leistung möglich ist. Durch die zusätzliche Regelung werden vorteilhaft die durch äußere Temperatureinflüsse bedingten Temperaturänderungen des Ofens mit erfaßt. Gegebenenfalls können hierfür auch Mittel zur Regelung von Hand vorhanden sein. Letztere sind ferner praktisch zur Berücksichtigung von Veränderung der Heizwiderstände des Ofens, die mit der Zeit im Laufe des Betriebes auftreten, und zur Einstellung der gewünschten Temperatur und Leistung des Ofens. Die Regelung von Hand kann durch einen Spartransformator mit Anzapfungen erfolgen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Zu- und Abschalten der zusätzlichen Heizenergie anstatt direkt von der Isttemperatur des Ofens vom Ausgangsstrom und/oder der Ausgangsspannung des Regelverstärkers oder einer seiner Verstärkerstufen geteuert werden. Dies ergibt den Vorteil, daß zur Betätigung der Schaltmittel bereits eine größere Leistung zur Verfügung steht, ohne daß besondere Vorverstärker erforderlich sind. Es ist gleichgültig, ob das Verändern der O`enleistung durch die Schaltmittel als Spannungsänderungen an den Heizwiderständen oder als Änderungen der Heizwiderstände selbst erfolgt.Due to the control amplifier, relatively low power can also can be regulated more precisely and finer than this is possible with a high-performance control amplifier. By the additional The temperature changes caused by external temperature influences are advantageous of the furnace. If necessary, means for regulating Hand be present. The latter are also useful for taking changes into account the heating resistances of the furnace, which occur over time in the course of operation, and to set the desired temperature and power of the oven. The regulation can be done by hand using an autotransformer with taps. According to a Another embodiment of the invention, the switching on and off of the additional Heating energy instead of directly from the actual temperature of the furnace from the output current and / or the output voltage of the control amplifier or one of its amplifier stages will. This has the advantage that to actuate the switching means already one greater power is available without the need for special preamplifiers are. It does not matter whether the switching device changes the output as voltage changes at the heating resistors or as changes in the heating resistors itself takes place.

Die Erfindung und deren Ausgestaltungen sind in den Figuren der Zeichnung in mehreren Schaltbeispielen dargestellt.The invention and its embodiments are shown in the figures of the drawing shown in several circuit examples.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild des Temperaturreglers nach der Erfindung. An den Netzleitern P, N sind die Heizwiderstände 1 und 2 des Ofens 3 angeschlossen. Der Heizwiderstand 1 ist für die kontinuierliche Regelung vorgesehen, die über den Verstärker 4 die während des Dauerbetriebs i:uftretenden Temperaturschwankungen ausregelt. Sirkt die Ofentemperatur unter einen bestimmten Wert, so daß die Aussteuerungsgrenze des Verstärl_ers 4 überschritten wird, so wird in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung und/oder dem Ausgangsstrom des Verstärkers 4 über die Schahmittel5 eine zusätzliche Heizenergie durch den Heizwiderstand 2 zugeführt. Dies kann, wie dargestellt, in einfachster Weise durch ein spannungsabhängiges Relais erfolgen, das den Heizwiderstand 2 an die Netzleiter P, N anschließt. Der Regelkreis für das kontinuierliche Regelmittel ist nur schematisch angedeutet: Das Thermoelernent 6 liefert eine Spannung, die in dem Meßgerät 7 in einen Steuerwert zum Aussteuern des Verstärkers 4 verwandelt wird.Fig. 1 shows a basic circuit diagram of the temperature controller according to the Invention. The heating resistors 1 and 2 of the furnace 3 are connected to the mains conductors P, N connected. The heating resistor 1 is intended for continuous control, the temperature fluctuations occurring via the amplifier 4 during continuous operation corrects. If the oven temperature falls below a certain value, the control limit of the amplifier 4 is exceeded, depending on the output voltage and / or the output current of the amplifier 4 via the Schahmittel5 an additional Heating energy supplied through the heating resistor 2. As shown in The easiest way to do this is through a voltage-dependent relay that controls the heating resistor 2 is connected to the network conductors P, N. The control loop for the continuous control means is only indicated schematically: The thermal element 6 supplies a voltage that converted in the measuring device 7 into a control value for controlling the amplifier 4 will.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Schaltung wie Fig. 1. Der Ofen ist wieder mit 3 bezeichnet, das Thermoelement mit 6, das Meßgerät des Regelkreises mit 7; der Verstärker mit 8 und die Netzleiter, die den Ofen mit elektrischer Energie versorgen, mit P, N. Im Gegensatz zu Fig. 1 erfolgt die stetige Regelung und die Zu- und Abschaltregelung durch Spannungsänderung an denselben Heizwiderständen 9, die an die Ausgangsanschlüsse 10 und 11 eines Spartransformators 12 fest angeschlossen sind. Die kontinuierliche Regelung der Spannung an den Widerständen 9 erfolgt bei eingeschaltetem Schütz 13 über den Magnetverstärker B. Die Ausgangsspannung desselben speist über einen Widerstand 14 zwei weitere Schütze 15 und 16. Das Schütz 13, das über die Ruhehilfskontakte 17 und 18 der Schütze 15 bzw. 16 unmittelbar an der Netzspannung liegt, bleibt bei Temperaturabweichungen des Ofens nach unten so lange eingeschaltet, wie eine bestimmte Aussteueningsgrenze I des Regelbereiches des Verstärkers 8 noch nicht überschritten ist. Tritt dies bei einer bestimmten großen Ausgangsspannung des Regelverstärkers 8 ein, so wird bei dem über Ruhehilfskontakte 17 parallel mit dem Widerstand 14 am Ausgang des Verstärkers 8 angeschlossenen Schütz 16 die Ansprechspannung erreicht. Das Schütz zieht an, wodurch zunächst der Ruhehilfskontakt 18 geöffnet wird, so daß das Schütz 13 abfällt und wodurch der Anschluß 20 des Spartransformators 12 über den Kontakt 19 direkt an den Netzleiter P angeschlossen wird. Die Heizwiderstände 9 erhalten nun die volle Netzspannung. Für den Fall, daß die obengenannte Aussteuerungsgrenze I des Regelverstärkers 8 sehr weit und damit über eine Grenze II überschritten wird, so daß die Ausgangsspannung des Regelverstärkers noch weiter ansteigt, zieht das Schütz 1.5 an, das in Reihe mit einem Widerstand 21 am Ausgang des Verstärkers 8 angeschlossen ist. Beim Ansprechen des Schützes 15 wird zunächst der Ruhehilfskontakt 27 geöffnet, das Schütz 1.6 fällt ab, und der Kontakt 22 legt eine weitere Anzaprung 23 des Spartransformators 12 an den Netzleiter P. Beim Abfallen des Schützes 16 wird dessen Ruhekontakt 18 wieder geschlossen. Hierdurch erhält das Schütz 13 jedoch noch keine Spannung, da seine Ansprechspule außerdem über den geöffneten Ruhehilfskontakt 17 noch vom Netz getrennt bleibt. Nach Öffnen des Kontaktes 19 und Schließen des Kontaktes 272 erhalten die Heizwiderstände 9 eine höhere Spannuä#g und geben damit zusätzliche Heizenergie an den Ofen ab.FIG. 2 shows a circuit similar to FIG. 1. The furnace is again designated with 3, the thermocouple with 6, the measuring device of the control circuit with 7; the amplifier with 8 and the line conductors, which supply the furnace with electrical energy, with P, N. In contrast to FIG 11 of an autotransformer 12 are firmly connected. The continuous regulation of the voltage at the resistors 9 takes place when the contactor 13 is switched on via the magnetic amplifier B. The output voltage of the same feeds two further contactors 15 and 16 via a resistor 14. The contactor 13, which is connected to the auxiliary contacts 17 and 18 of the contactors 15 and 16 respectively. 16 is directly connected to the mains voltage, remains switched on in the case of temperature deviations of the furnace downwards as long as a certain control limit I of the control range of the amplifier 8 has not yet been exceeded. If this occurs at a certain high output voltage of the control amplifier 8, the response voltage is reached in the case of the contactor 16 connected in parallel with the resistor 14 at the output of the amplifier 8 via rest auxiliary contacts 17. The contactor picks up, whereby the rest auxiliary contact 18 is first opened, so that the contactor 13 drops out and whereby the connection 20 of the autotransformer 12 is connected directly to the mains conductor P via the contact 19. The heating resistors 9 now receive the full line voltage. In the event that the above-mentioned modulation limit I of the control amplifier 8 is exceeded very far and thus over a limit II, so that the output voltage of the control amplifier increases even further, the contactor 1.5 picks up, which is in series with a resistor 21 at the output of the amplifier 8 is connected. When the contactor 15 responds, the auxiliary contact 27 is first opened, the contactor 1.6 drops out, and the contact 22 places another tap 23 of the autotransformer 12 on the power line P. When the contactor 16 drops out, its break contact 18 is closed again. As a result, however, the contactor 13 does not yet receive any voltage, since its response coil also remains disconnected from the mains via the open auxiliary contact 17. After the contact 19 is opened and the contact 272 is closed, the heating resistors 9 receive a higher voltage and thus give off additional heating energy to the furnace.

Beim Abfallen des Schiitzvs 13 wird der Regelverstärker 8 plötzlich entlastet, so daß ein Anstieg dessen Ausgangsspannung zu befürchten ist. Ist der Regelverstärker 8 jedoch ein Magnetverstärker mit Selbstsättigung, so tritt durch die plötzliche Entlastung kein großer Spannungsanstieg ein. Gegebenenfalls wird man den Regelverstärker so konstruieren, daß der Spannungsabfall in tragbaren Grenzen bleibt. Der Ausgang des Regelverstärkers 8 wird zugleich beständig über den Widerstand 14 belastet, so daß eine völlige Entlastung nicht eintreten kann und der Spannungsanstieg dadurch an sich keinen unzulässigen Wert annimmt. Es ist auch möglich, den Widerstand 14 dis Heizwiderstand des Ofens auszubi"di--n, so daß nur eire Teilentlastung des Regelverstärkers 8 eintritt. Außerdem kann eine Entlastung des Magnetverstärkers beim Öffnen des Schützes 13 dadurch verhindert werden, daß mit dem Abfallen des Schützes 13 ein Hilfskontakt geschlossen wird, der den Ausgang des Magnetverstärkers auf einen zusätzlichen Heizwiderstand des Ofens 3 schaltet. Wird der zusätzliche Heizwiderstand in der Größenordnung der Heizwiderstände 9 gewählt, so tritt kein Verfälschen der Ausgangsspannung des Regelverstärkers 8 ein, und die Schütze 15 und 16 erhalten nach der Umschaltung des Schützes 13 wieder die gleiche Spannung wie vorher.When the Schiitzvs 13 drops, the control amplifier 8 suddenly relieved, so that an increase in its output voltage is to be feared. Is the Control amplifier 8, however, a magnetic amplifier with self-saturation, so occurs the sudden relief does not induce a large increase in tension. If necessary, will the control amplifier is designed in such a way that the voltage drop is within acceptable limits remain. The output of the control amplifier 8 is also constant via the resistor 14 loaded, so that a complete relief can not occur and the voltage increase thereby does not in itself assume an impermissible value. It is also possible to use the resistance 14 train the heating resistance of the furnace, so that only a partial relief of the Control amplifier 8 occurs. It can also be a discharge of the magnetic amplifier when opening the contactor 13 can be prevented that with the fall of the Contactor 13 an auxiliary contact is closed, the output of the magnetic amplifier switches to an additional heating resistor of the furnace 3. Will the additional Heating resistor selected in the order of magnitude of the heating resistors 9, then none occurs Falsify the output voltage of the control amplifier 8, and the contactors 15 and 16 receive the same voltage again after the contactor 13 has been switched as previously.

Bei der Schaltung nach Fig. 2 wird im Gegensatz zu Fig. 1 die zusätzliche Heizleistung in zwei Stufen zu- und abgeschaltet. Die dargestellte Schaltung der Schütze 13,15 und 16 sowie der zugehörigen Kontakte kann als elektrische Folgeschaltung bezeichnet werden. Durch die Zuordnung der Ruhehilfskontakte 17 und 18 zu den Ansprechspulen der Schütze 13 und 16 wird eine vorgegebene Schaltreihenfolge für die stufenweise Zu- und Abschaltung der zusätzlichen Eleizmittel zwangläufig eingehalten. Die Schaltung stellt somit eine elektrische Folgeschaltung mit einer Verriegelung der einzelnen Heizstufen dar.In the circuit of FIG. 2, in contrast to FIG. 1, the additional Heating power switched on and off in two stages. The illustrated circuit of the Contactors 13, 15 and 16 and the associated contacts can be used as an electrical sequence circuit are designated. By assigning the rest auxiliary contacts 17 and 18 to the response coils the contactors 13 and 16 will have a predetermined switching sequence for the stepwise Connection and disconnection of the additional electrical equipment must be adhered to. The circuit thus provides an electrical sequential circuit with a locking of the individual Heating levels.

Bei der Schaltung nach Fig. 3 wirken das kontinuierliche Regelmittel und das stufenweise Regelmittel ebenfalls gemeinsam auf Heizwiderstände 9 eines wieder mit 3 bezeichneten Ofens. Die elektrische Energie zur Ofenheizung wird aus einem Wechselstromnetz mit den Netzleitern R, S entnommen und über den Regelverstärker 8, der ein Magnetverstärker ist, im vorgesehenen kontinuierlichen Regelbereich den Heizwiderständen 9 zugeführt. Im Meßgerät 7 wird die Spannung des Thermoelementes 6 in eine Steuergleichspannung zum Aussteuern des Regelverstärkers 8 verwandelt. Im Gegensatz zu Fig. 2 wird bei der Schaltung nach Fig. 3 nicht auf der Netzseite geregelt, sondern auf der Verbraucherseite des Spartransformators 12. Außerdem bleibt beim Zu- und Abschalten der zusätzlichen Heizenergie der für die stetige Regelung vorgesehene Regelverstärker 8 angeschaltet.In the circuit according to FIG. 3, the continuous control means act and the stepwise control means also jointly on heating resistors 9 one again with 3 designated furnace. The electrical energy for heating the stove is turned off taken from an alternating current network with the mains conductors R, S and via the control amplifier 8, which is a magnetic amplifier, in the intended continuous control range Heating resistors 9 supplied. In the measuring device 7, the voltage of the thermocouple 6 is converted into a DC control voltage for controlling the control amplifier 8. In contrast to FIG. 2, the circuit according to FIG. 3 does not take place on the network side regulated, but on the consumer side of the autotransformer 12. It also remains when switching the additional heating energy on and off for continuous control provided control amplifier 8 switched on.

Im vorgese?-enen stetigen Regelbereich des Magnetverstärkers 8 liegt der rechte Anschluß 24 der Ofenwiderstände 9 über den Kontakt 25 eines Schützes 31 an der Ausgangsklemme 26 des Spartransformators 1.2. Die Schütze 32 und 33 liegen in Ruhestellung, so daß die Auslösewicklung des Schützes 31 üb---r die Ruhehilfskontakte 27 und 28 an die Netzleiter R, S angeschlossen ist. Innerhalb des stetigen Regelbereiches, in den durch den Regelverstärker 12 ger; gelt wird, ist die Auslösewicklung des Schützes 32 über den Ruhehilfskontakt 29 des Schützes 33 beständig an einen Stromkreis mit den Ventilanordnungen 37 und 38 angeschlossen, in dem die Ausgangsspannung des Regelverstärkers 8 mit einer Gegenspannung zwecks Bildung einer Differenzspannung in Reihe geschaltet ist. Die entstehende Differenzspannung dient als Steuerspannung für die Schaltmittel (Schütze 32 und 33) zum Zu- und Abschalten der zusätzlichen Heizenergie.Is in the predetermined continuous control range of the magnetic amplifier 8 the right connection 24 of the furnace resistors 9 via the contact 25 of a contactor 31 at the output terminal 26 of the autotransformer 1.2. The shooters 32 and 33 are in the rest position, so that the tripping winding of the contactor 31 over --- r the auxiliary contacts 27 and 28 is connected to the power lines R, S. Within the continuous control range, in the ger by the control amplifier 12; is the triggering winding of the Contactor 32 via the auxiliary contact 29 of the contactor 33 is constantly connected to a circuit connected to the valve assemblies 37 and 38, in which the output voltage of the Control amplifier 8 with a counter voltage for the purpose of forming a differential voltage is connected in series. The resulting differential voltage is used as the control voltage for the switching means (contactors 32 and 33) for connecting and disconnecting the additional Heating energy.

Die Verwendung einer Gegenspannung zur Bildung der Auslösespannung für die Schütze ist von Vorteil in bezug auf ein einwandfreies Arbeiten der Regelung, wie im folgenden erläutert ist: Schütze besitzen die Eigenschaft, eine wesentlich höhere Ansprech- als Abfallspannung zu haben. Es sei angenommen, daß die Spannung des Regelverstärkers 8 bei voller Aussteuerung an der Grenze des stetigen Regelbereiches z. B. 100 Volt beträgt. Dies sei zugleich die Ansprechspannung für das Schütz 32. Seine Abfallspannung betrage 80 Volt, also 20 % weniger. Das Schütz 32 würde ohne die Verwendung einer Gegenspannung zur Ausgangsspannung des Regelverstärkers 8 erst relativ spät abfallen, wenn die Temperatur des Ofens schon längst und relativ weit wieder die Grenze des stetigen Regelbereiches überschritten haben würde. Wird zu der Ausgangsspannung des Regelverstärkers dagegen eine Gegenspannung von z. B. 50 Volt in Reihe geschaltet, so stehen für die Betätigung eines Schützes zwar nur noch 50 Volt zur Verfügung; diese sei aber jetzt die Ansprechspannung des Schützes. Die Abfallspannung liege wie vorher 20 % niedriger, also bei 40 Volt. Sie wird aber bereits erreicht, wenn die Ofentemperatur einen Wert erreicht hat, der einer Magnetverstärkerausgangsspannung von 90 Volt entspricht, im Gegensatz zu 80 Volt vorher. In diesem Fall sind vom Abfallen bis zum Wiederansprechen des Schützes nur 10 % Ausgangsspannungsänderungen erforderlich, da einer Änderung der Ausgangsspannung um 10'% eine Änderung der Differenzspannung, also der Steuerspannung für das Schütz 32, von 20% entspricht. Der Vorteil einer Gegenspannung sei an Hand eines Rechenbeispiels noch näher beleuchtet: Bei einer Änderung der Ausgangsspannung des Regelverstärkers von 1011/o beträgt der Spannungsunterschied am Schütz 32 ohne Gegenspannung 10 Volt = 10 % von 100 Volt, mit Gegenspannung 50 Volt 10 Volt = 20 0% von 100 bis 50 Volt. Die in den Vergleichsstromkreis eingeschaltete Ventilanordnung 37 (Fig. 3) wird wechselstromseitig von der Ausgangsspannung des Regelverstärkers 8 gespeist, die Ventilanordnung 38 unmittelbar von den Netzleitern R, S. Ein Widerstand 39, der zu der Ventilanordnung 38 parallel liegt, leitet die von der Ventilanordnung 37 gelieferte Gleichspannung an der Ventilanordnung 3°8 vorbei, so daß es zu der gewünschten Differenzbildung der beiden Gleichspannungen kommen kann. Es ist auch möglich, eine Differenzspannung zum Steuern der Schaltmittel unmittelbar, d. h. ohne vorherige Gleichrichtung, zu bilden. Die Gleichrichtung ergibt jedoch den Vorteil, daß 0bercvellen, die insbesondere am Ausgang von Magnetverstärkern recht beträchtlich sein können, keinen störenden Einfluß auf die Auslösung der Schaltmittel bewirken können. Erfolgt die Gegenschaltung der beiden Gleichspannungen über ein Ventil, so kann bei entsprechender Richtung desselben erreicht werden, daß erst bei Überwiegen der Ofenspannung ein Steuerstrom zum Einschalten der Schallmittel für die zusätzliche Heizenergie und zum Ablösen der einzelnen Regelmittel stattfindet.The use of a counter voltage to form the tripping voltage for the contactors is advantageous in terms of the correct operation of the control system, as explained below: Contactors have the property of having a significantly higher response voltage than the drop-out voltage. It is assumed that the voltage of the control amplifier 8 at full modulation at the limit of the continuous control range z. B. 100 volts. This is at the same time the response voltage for the contactor 32. Its dropout voltage is 80 volts, that is, 20% less. Without the use of a counter voltage to the output voltage of the control amplifier 8, the contactor 32 would only drop relatively late when the temperature of the furnace had already exceeded the limit of the continuous control range for a long time and relatively far. If, on the other hand, a counter voltage of z. B. 50 volts connected in series, only 50 volts are available to operate a contactor; but this is now the response voltage of the contactor. As before, the drop-out voltage is 20% lower, i.e. 40 volts. However, it is already reached when the furnace temperature has reached a value that corresponds to a magnetic amplifier output voltage of 90 volts, as opposed to 80 volts previously. In this case, only 10% output voltage changes are required from the contactor dropping out until the contactor responds again, since a 10% change in the output voltage corresponds to a 20% change in the differential voltage, i.e. the control voltage for the contactor 32. The advantage of a counter voltage is explained in more detail using a calculation example: If the output voltage of the control amplifier changes from 1011 / o, the voltage difference at the contactor is 32 without counter-tension 10 volts = 10% of 100 volts, with counter voltage 50 volts 10 volts = 20 0% from 100 to 50 volts. The valve arrangement 37 (Fig. 3) switched into the comparison circuit is fed on the AC side by the output voltage of the control amplifier 8, the valve arrangement 38 directly from the mains conductors R, S. A resistor 39, which is parallel to the valve arrangement 38, conducts the output voltage from the valve arrangement 37 supplied DC voltage past the valve arrangement 3 ° 8, so that the desired difference between the two DC voltages can occur. It is also possible to form a differential voltage for controlling the switching means directly, that is to say without prior rectification. The rectification, however, has the advantage that excess waves, which can be quite considerable in particular at the output of magnetic amplifiers, cannot have a disruptive influence on the triggering of the switching means. If the two direct voltages are connected in reverse via a valve, the same can be achieved with the same direction that a control current to switch on the sound means for the additional heating energy and to replace the individual control means takes place only when the furnace voltage predominates.

Die Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 3, die ebenfalls im Schaltzustand der stetigen Dauerbetriebsregelung dargestellt ist, ist wie folgt: Erreicht die Differenzspannung des Vergleichskreises einen -,wert I, der zum Ansprechen des Schützes "2 ausreicht, so wird zunächst der Ruhehilfskontakt 27 geöffnet. Dadurch fällt der Kontakt des Schützes 31 ab. In unmittelbarer Folge schließt der Kontakt 34 des Schützes 32, wodurch der mittlere sekundäre Anschluß 40 mit dem rechten Anschluß 24 der Heizwiderstände 9 verbunden wird und diese eine höhere Spannung erhalten. Der Regelverstärker 8 bleibt beim Zuschalten der zusätzlichen Heizenergie angeschaltet. Sinkt die Ofentemperatur unter einen bestimmten, tieferen als den die Auslösung des Schützes 32 bewirkenden Wert, so wird infolge einer vorgesehenen, im Verhältnis zum Sinken der Ofentemperatur jedoch geringfügigen weiteren Erhöhung der Ausgangsspannung des Regelverstärkers 8 in dem Vergleichsstromkreis eine Differenzspannung von einem vorgesehenen Wert II erreicht, der das Schütz 33 ansprechen läßt. Bei dem dadurch ausgelösten Öffnen des Ruhehilfskontaktes 29 wird der Strom in der Auslösewicklung des Schützes 32 unterbrochen. Das Schütz 32 fällt ab, und der Anschluß 24 der Ofenwiderstände 9 wird von der Anzapfung 40 des Spartransformators 12 auf dessen Anzapfung 41 umgeschaltet. Hierdurch erhält der Ofen 3 weitere, zusätzliche Heizenergie. Steigt durch diese die Ofentemperatur wieder an, so werden bis zur Erreichung des Temperaturbereiches, in dem allein die stetige Regelung über den Regelverstärker 8 ausreicht, die Schütze 32 und 33 in umgekehrter Reihenfolge ihrer Auslösung wieder abgeschaltet.The operation of the device according to FIG. 3, which is also in the switching state the continuous operation control is shown as follows: Reaches the Differential voltage of the comparison circuit has a value I, which is used to respond to the contactor "2 is sufficient, the rest auxiliary contact 27 is opened first. As a result, the Contact of the contactor 31. The contact 34 of the contactor closes immediately 32, making the middle one secondary connector 40 to the right connector 24 of the heating resistors 9 is connected and these receive a higher voltage. The control amplifier 8 remains switched on when the additional heating energy is switched on. If the oven temperature falls below a certain, lower than the trigger of the contactor 32 causing the value, it is due to a provided, in the ratio to lower the furnace temperature, however, slightly further increase the output voltage of the control amplifier 8 in the comparison circuit a differential voltage of one provided value II reached, which allows the contactor 33 to respond. With that thereby triggered opening of the auxiliary contact 29, the current in the release winding of the contactor 32 interrupted. The contactor 32 drops out, and the terminal 24 of the furnace resistors 9 is switched from the tap 40 of the autotransformer 12 to its tap 41. This gives the furnace 3 additional heating energy. Rises through this the oven temperature rises again, until the temperature range is reached, in which only the continuous regulation via the control amplifier 8 is sufficient, the contactors 32 and 33 are switched off again in the reverse order of their triggering.

Ein Widerstand 42, der zwischen dem Ausgang des Regelverstärkers 8 und den Widerständen 9 eingeschaltet ist, dient zur Abnahme einer Spannung, die in dem Meßgerät 7 als Rückführungsgröße für die Regelung nutzbar gemacht ist und im Sinne der Verhütung von Regelpendelungen wirkt.A resistor 42, which is connected between the output of the control amplifier 8 and the resistors 9 is turned on, is used to decrease a voltage, the is made usable in the measuring device 7 as a feedback variable for the control and acts in the sense of preventing regular swings.

Fig. 4 dient zur Erklärung von Fig. 3 und zeigt die Abhängigkeit der Ausgangsspannung u des Regelverstärkers 8 von der Temperatur t des Ofens 3 (Fig. 3). Die Gegenspannung ug des Vergleichsstromkreises ist als gestrichelte waagerechte Linie eingezeichnet. In den Punkten A und B erfolgt das Zuschalten der zusätzlichen Heizenergie über die Schütze 32 bzw. 33. Das Abschalten erfolgt in den Punkten A' und B' infolge Abfallens der Schütze 32 und 33 bei etwas geringeren Spannungswerten. Der Regelbereich für die kontinuierliche Regelung durch den Regelverstärker 8 (Fig. 3) ist durch zwei senkrechte dünne Linien eingezeichnet, die bei Werten von 99 und 101% die Temperaturlinie t schneiden. Die Magnetverstärkerkennlinie is tso ausgenutzt, daß im vorgesehenen stetigen Regelbereich der mittlere Teil der Spannungskurve u bis zu den beiden Knicken vollständig erfaßt wird.FIG. 4 serves to explain FIG. 3 and shows the dependence of the output voltage u of the control amplifier 8 on the temperature t of the furnace 3 (FIG. 3). The counter voltage ug of the comparison circuit is shown as a dashed horizontal line. In points A and B , the additional heating energy is switched on via contactors 32 and 33, respectively. Switching off takes place in points A 'and B' as a result of contactors 32 and 33 dropping at somewhat lower voltage values. The control range for the continuous control by the control amplifier 8 (FIG. 3) is drawn in by two vertical thin lines which intersect the temperature line t at values of 99 and 101%. The magnetic amplifier characteristic is used in such a way that the middle part of the voltage curve u up to the two kinks is completely covered in the intended continuous control range.

Der Einfluß der Gegenspannung ug auf das Ansprechen und Abfällen der Schütze 32 und 33 geht aus Fig. 4 anschaulich hervor. Durch die Gegenspannung wird der relative Unterschied zwischen der Ansprech- und Abfallspannung erhöht. Die Ansprech-und Abfallspannungen rechnen dadurch nicht mehr von der Nullinie aus, sondern von der gestrichelten Linie der Gegenspannung ug.The influence of the counter voltage ug on the response and drops in the Contactors 32 and 33 can be seen clearly from FIG. The counter-tension becomes the relative difference between the pickup and dropout voltages increases. The responsive and Drop-out voltages no longer calculate from the zero line, but from the dashed line of counter-voltage ug.

Es ist vorteilhaft, die Zu- und Abschaltung der zusätzlichen Heizenergie bzw. Heizmittel bei der Einrichtung nach der Erfindung derart selbsttätig vor Erreichen der einzuregelnden Solltemperatur erfolgen zu lassen, das die gespeicherte Wärme der zusätzlichen Heizmittel nach Abschalten derselben den stetigen Temperaturregelbereich, vorzugsweise die einzuregelnde Solltemperatur, nicht überschreiten läßt im Sinne der Vermeidung einer Regelpendelung. Für den Abschaltzeitpunkt der zusätzlichen Regelmittel sind Erfahrungswerte maßgeblich, in die die Wärmekapazität der zusätzlichen Heizmittel sowie andere Faktoren, z. B. die Abkühlungsgeschwindigkeit des Ofens, eingehen.It is advantageous to switch the additional heating energy on and off or heating means in the device according to the invention so automatically before reaching the set temperature to be adjusted to allow the stored heat the constant temperature control range of the additional heating means after they have been switched off, preferably the setpoint temperature to be regulated, can not be exceeded in the sense the avoidance of a regular oscillation. For the switch-off time of the additional Control means are based on empirical values, in which the heat capacity of the additional Heating means as well as other factors, e.g. B. the cooling rate of the furnace, enter.

Es ist bei Stromnetzen mit stark schwankender Spannung vorteilhaft, die Gegenspannung, die in Fig. 3 über die Ventilanordnung 38 aus dem Netz entnommen wird, von der Netzspannung derart abhängig zu machen, daß bei Netzspannungsschwankungen die Differenzspannungen für das Auslösen der Schaltmittel zumindest annähernd konstant bleiben. Sinkt beispielsweise die Netzspannung der Netzleiter R, S (Fig. 3), so ändert sich die Ausgangsspannung des Verstärkers und damit die Spannung an den Schützen 32 und 33, letztere jedoch im Verhältnis mehr als die Ausgangsspannung des Verstärkers. Dies ist, wie oben schon erläutert, durch die konstante Vergleichsspannung bedingt. Die Verhältigkeit der Änderung hängt vom Verhältnis der beiden sich subtrahierenden Spannungen ab. Ändert sich die Ausgangsspannung des Regelverstärkers, die beispielsweise 100 Volt betragen möge, infolge einer Netzspannungsschwankung um 10%, also um 10 Volt auf 90 Volt, so ergibt sich bei einer (konstanten) Gegenspannung von 50 Volt eine Änderung der zur Steuerung der Schütze 32 und 33 verwendeten Differenzspannung an den Schützen von 50 auf 40 Volt, also um 20%. Um daher bei Netzspannungsschwankungen des Stromnetzes bei gleichzeitiger Verwendung einer Gegenspannung konstante Werte für das Ablösen der einzelnen Regelmittel zu erhalten, wird die Gegenspannung der Netzspannung derartig verhältig gemacht, daß die sich aus ihnen ergebende Differenzspannung zum Steuern der Schaltmittel zumindest annähernd konstant bleibt. Im Falle des obigen Beispiels, bei einer Gegenspannung von 50 Volt zu einer Verstärkerausgangsspannung von 100 Volt am Ende des Regelbereiches des Regelverstärkers 8 (Fig. 3), mußte die Gegenspannung sich bei Netzspannungsschwankungen etwa doppelt so stark ändern wie die Ofenspannung. Dann bleibt die Schütz-Spannung beim Ansprechen und Abfallen etwa unverändert.It is advantageous for power grids with strongly fluctuating voltage, the counter voltage, which is taken from the network in FIG. 3 via the valve arrangement 38 is to make dependent on the mains voltage in such a way that in the event of mains voltage fluctuations the differential voltages for triggering the switching means are at least approximately constant stay. For example, if the line voltage of the line conductors R, S (Fig. 3), so the output voltage of the amplifier changes and with it the voltage at the contactors 32 and 33, but the latter in proportion more than the output voltage of the amplifier. As already explained above, this is due to the constant equivalent voltage. The ratio of the change depends on the ratio of the two subtracting ones Tensions. If the output voltage of the control amplifier changes, for example 100 volts, due to a mains voltage fluctuation of 10%, i.e. 10 Volts to 90 volts, this results in a (constant) counter voltage of 50 volts a change in the differential voltage used to control the contactors 32 and 33 on the Sagittarius from 50 to 40 volts, i.e. by 20%. To, therefore, in the event of mains voltage fluctuations of the power grid with simultaneous use of a counter voltage constant values to get for the detachment of the individual regulating means, the counter-tension of the Mains voltage made behaved in such a way that the resulting differential voltage remains at least approximately constant to control the switching means. In the case of the above For example, with a counter voltage of 50 volts to an amplifier output voltage of 100 volts at the end of the control range of the control amplifier 8 (Fig. 3), the Counter voltage change about twice as much as the mains voltage fluctuates the furnace voltage. Then the contactor voltage remains about when it responds and drops out unchanged.

Die gewünschte Abhängigkeit der Schützspannung kann durch verschiedene Mittel erreicht werden; beispielsweise durch Gegenschalten einer netzunabhängigen Spannung aus einem Sammler 51, wie Fig. 5 zeigt, oder durch eine gesättigte Drosselspule 52 (Fig. 6) oder durch Strom- oder spannungsabhängige Widerstände (Fig. 7), z. B. einen durch seinen Schwellwert wirkenden Selengleichrichter 53, oder durch einen Widerstand, dessen Leitwert mit zunehmender Spannung abnimmt (Glühlampe). Die Teile der Fig. 5 bis 7 entsprechen im übrigen mit ihren Bezugszeichen denen der Fig. 3.The desired dependency of the contactor voltage can be determined by different Funds are reached; for example, by counter switching a network-independent Voltage from a collector 51, as shown in FIG. 5, or through a saturated choke coil 52 (Fig. 6) or by current or voltage dependent resistors (Fig. 7), z. B. a selenium rectifier 53 acting through its threshold value, or by a Resistance whose conductance decreases with increasing voltage (incandescent lamp). The parts The reference numerals of FIGS. 5 to 7 otherwise correspond to those of FIG. 3.

Die Anzahl der zusätzlichen Heizstufen ist nicht auf zwei begrenzt. An Stelle einer elektrischen Folgeschaltung zum Ablösen und Verriegeln der Heizstufen bzw. der Regelmittel kann auch eine Kupplung und Verriegelung durch mechanische Mittel vorgesehen werden.The number of additional heating levels is not limited to two. Instead of an electrical sequential circuit for releasing and locking the heating levels or the control means can also have a coupling and locking by mechanical means Funds are provided.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Temperature controller for electric ovens with in stages switchable heating power, characterized in that a continuously acting, from the temperature in the oven controlled amplifier the heating power within its Potentiality range according to the temperature fluctuations regulates and the control amplifier output variable when one of its potential range is exceeded corresponding temperature up or down actuated switching means, which the Change the heating output in stages.

2. Temperature controller according to claim 1, characterized in that that with multi-stage control amplifiers the output of a preamplifier stage applied to the control inputs of the switching means.

3. Temperature controller according to claim 1 or 2, characterized in that separate radiators for gradual change the heating power are provided, these radiators in one of the control amplifier output variable specified sequence, preferably by means of an electrical sequential circuit, can be switched on or off. Publications considered: German Patent Specifications No. 467 985, 500 930, 592 628, 719 820, 725 584; Swiss patent no. 227,428; USA: Patent No. 2,539,912.