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Unstetige elektronische Heizung nr @@r Bei elektrischen Heizungen
Werden sehr oft unstetige Regler verendet, um eine konstante Temperatur
im Wärmeverbraucher zu erzielen. Es werden in allgemeinen Zwei-Punkt-Regler
verwendet, die, solange die Temperatur urfiter dem Sollwert
liegt, die Heizung voll einschalten, sowie bei Überschreiten
der
Solltemperatur wieder ausschalten.
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Zur Erzielung eines günstigen Regelverhaltens so-
wie
uM die Reizwicklung nicht so sehr zu beanspruchen, ist es bekannt, die Heizwicklung
au unterteilen. Bei Überschreiten der Solltemperatur wird nicht die volle Heizwicklung
h%srausgenommen, sondern. nur ein Teil. Eine gewisse Grundlast bleibt eingeschaltet,
die.möglichst so dimensioniert ist, daß sie die normale Wärmeabfuhr gerade nicht
deckt. Wird die-Temperatur unterschritten, so wird die Regellast
dazugeschaltet.
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In vielen Fällen, wenn nicht innen Überwiegenden,
ist es jedoch nicht möglich, die Reizwicklung.zu
unterteilen.
Die erfindungsgemäße unstetige elek-
tronische Heizungsregelung
mit einem elektronischen, den Heizstrom schaltenden Leistungsschalter,
der durch den Regler betätigt wird, gewährleistet auch in
solchen Fällen eine stufige Reizungsunterteilung, d.h. in Grundlast
und Regel-
last. Dies gelingt gemäß der EitLndung dadurch, daß
dem Verbraucher durch ein einstellbares, von
der Regelabweichung
abhängiges Last-Pausenspiel die erforderliche Leistung zugeführt
wird.
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Anhand von in der Zeichung dargestellten Ausführungsbeispielen
soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltung mit einer Heizung (Verbraucher) Fig.
1 a den Temperaturgang in Abhängigkeit von der Zeit Fig. 1b ein Taktdiagramm
Fig. 1c-e die Reizstronzeit bei verschiedenen Last-Pausenspielen Fig. ? eino Schaltung
mit drei Verbrauchern Figa 2a das zugehörige Taktdiagramm mit Heiz« stromzeit Fig.
3 eine Schaltung mit 5 Verbrauche= Fig. 3a@ das zugehörige Taktdiagramm mit Reizstromzeit
Bei
der Soäaitum nach 74, 1 liegt in der lnlei- . toee von einer Viehselstroe-
alle gas Tosrbanaioäer 1 die l"iparallelaohalb Weier My rtstorm
Z,
3. Diese i'hrriatoren eicaen sieh sehr sr@domi6 als heistnfseäaiter.
]Co jedoch =ob andere elektronische Leist terverwendet werden, s.B.
8welecente, die das Verhalten zweier aati# . parallel geschalteter 27ristorea haben
tsv. Leitend gesteuert weräAa die 'lyristoren 2, 3 durch
eine Uadstnfe
4. Die Eisohm« erfolgt selettätia durch die Vechaelspaonoto6. Die lündetnte
b sei dann «6eaoäaltet, wenn ein EIpeiaber 5 über den Bingug
a von eiafem sait@eber 6 gesetzt ist. Ober den 11»-6amg
b Lama der Speicher S .ieder wog Taktgeber 6
gelöscht werden.
in dm Ufsehhreis liest dabei der
Kontakt 7 des unstetigen Reglers
8, dem als Istwert die Temperatur in Beisraaia zugeführt wird. Der
tontatt 7 ist geschlossen, wau die Solltemperatur, ßbersahrittäa wird. Die
virhumswiae der ertind@nn66gemäßsn Sohaltmag nach l36. 1 ist
folgendes
Solange die Seaperatur unter des Sollwert liegt (tig.
1a) bleibt der ßpeioher 5 dauernd gesetzt, d.h, die Tb7ristoren
sind tortlaulemd einsesoheltet; es wird mit dem rollen lnsohldßwert antgeheist.
Vird die Sollteeperatur überschritten, so schließt der Kontakt
7. Durch den nächsten Taktimpuls (?i6. 1b) wird der apeicber
pr186oht, durch den übernächsten wieder gesetzt nsr. Vom also@#
oll
ist, ergibt sieh, wieä;n !in. 1o seist, eine stroa-.
pause,
die gleich der Stromflußaeit IM ist, d.h. ein Last-Pausenspielyon
1:1. Die Grundlast beträgt ach die Hälfte des Anschlußrrertes
Ist irvieder G soll, so wird die Regellast wieder z
esehaltot und die Auiheizung gesinnt.
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I Die in Fig. 1 c zugrundegelegte Grundlast
ist 1a all-
gemeinen zu groB.,Man kann den Taktgeber
nun auch so
ausbilden, daß er für eine wählbare Taktzahl
den
Speicher setzt bzg. löscht. En lassen sich dann verschiedene
Last-Pausenspiele einstellen,@je nach den
Erfordernissen. In Fig. 1d
ist ein Beispiel darge-
stellt, .bei den #iir den Fall.<
#..., .'oll in einem Zyklus T die Heizung für 2 Takte "Ein"
und für einen Takt "Ause° geschaltet ist, d.h. es wird
mit 2/3 des
Anschlußwertes aufgeheizt. Für den Fall @@'"'i
soll
bewirkt der Reglerkontakt, daß auf 3 Takte eine StromtluBzeit
von einem Takt und eine Pause von 2 Tak-
ten kommt, d.#.
die Grundlast beträgt 1/3 des Anschlußrertes.
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In Fig. 1e ist ein weiteres Beispiel dargestellt,
das
auch bei dem SchaltungsausfUhrungsbeispiel nach Fis.
3
zugruadegelegt ist. Ist so wird mit 3/5 der
Anschlußleistung
aufgeheizt, d.h. auf einen Zyklus T
(5 Tak-®),kommen 3 Takte
StromfluB und 2 Takte Pause.
Pür @@@oll ist die Grundlast nurr
1/5 des AnsehluB-wertes, d.h. auf den Zyklus von 5 Takten kommt
nur 't Takt Strontluß und 4 Takte Pause.
Die
Taktimpulsfolge mach rig. 1b kann mit aase Netz sJaahroaioiert-wrden. Im Beispiel
nach ä`ig. 1e ist dann Mr' > J"soll die Seisvm in jedem 8Mtm rar die
die Dawr einer vollen Veohselspanoungspertoäe "Ein" und dem * Frriodea lang
"4»" geeobai#et. M ,)mc J-soii ist die Ieisnag daggea 3 Porsoäsa Wann md
während 2 periodea "1»" aeroäaltet.
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IM der erliolnordm@ag kam eonit iia schnelles baat-Pfwaeaspiel @os@egebea
md sosit fer den seisstras ein quasi stetiges verhalten erzielt werden, was natürlich
einen sebr if Untiug am das Regelverhalten sovie mt dio 1@ebegsäsarer der
Beisvioldung hat.
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Bind nahrare rerbrauoher tos@hanäsa; to liuuom d« lau auftreten,
das gleichseitig alle verbrauoher 4inr#-schaltet sind, d.h. der den Tarn
svgrnnde liegende Aaoohlußvert bsv. die 1/4 Btnaäea@arbeit "Bte le diesen
?all ausgelegt sein, Im aligemsimn wird jedoch die Tuet :wischen den astr« uM
des andersn, bei dem leim Verbrancher eingeschaltet ist, schwanken.
Ua *im Vergleio@sü83gumg der Bewlu4tung :a erreichen, keunn die in
Zig. 2 dargestell# to Schaltung vorgesehen werden.
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Zu sixrd drei lerbr: naher 1 -I sWaebsn,wobei die Ibyristor-P«»
2, 3 - 211, 311 ilber etwa Sobalter 8 smiaoh mit ärem tünäg.rät
4 vrrtauaräwn Werden. Der weitere Aufbau entspricht dra der pig. "1. Der
Taktgeber
hat jedoch ähräberhinawa die Artgabe, den Schalter 8, der ebenfalls
ein elektronischer Behälter ist, zu betätigen; in alige»inen jedoch untersetzt.
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Die Virkumgsvelse der Anordnung nach Piss. 2 ist folgende:
Als Beispiel sei, wie in Yig. 2a dargestellt, aage.-noren,
daß der ZMw 'f ans 6 Takten besteht. J4# der 2. Patt aohaltet--dee
-ßohalter 8 m einen Bobritt weiter, d.h. während 1/3 des iM»
ist jeden »Z-ristor :paar mit der äatnte verbunden. In Bereich OMW
" ist der Kontakt 7 offen und der Spei-` sch aber 5
ist dauernd gesetzt; die 2Wriato»npaare sind daher während der Ansobaltmg
durch den Schalter 8 für, beide Takte leitend. Jede Heizung wird dann mit
1/3 der Ansohlnftleistung gespeist, insgesamt so-
sehen, ist jedoch
die gaaate Ansohlnßleistung anssenutzt.
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Ist i> >soll, so schließt Kontakt 7 und der Speicher
wird nach jeden Takt gelöscht. vIedes Tiyristoreapaar ist daher während der lnachaltseit
durch 8
nur für eine Taktperiode leitend, in der 2. Periode
ist Panne. Die Grundlast ist damaoh 1/6 der An-Prinzipiell
können natürlich auch in @b@tt$adluung der fts. 2a ende» Zahlen
s legt werden. .Die Schaltung nach Yig. 2 kam prinzipiell auch
in der Weise anngetüört werden, daß jedes 'JVristorpaar eine eigene Zündstufe mit
Speicher ubäit und
die Yuaktion den: Schalters 8 in den Taktgeber
wird, indem ä3.eser z.B. als Schritteahalter , ausgebildet. istder die ßpeiaher
in des riohtigea Weine über den 8eglerloontatt speiet.
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Vier die 7fg. 2a ohne weiteres erkennen lädt, ge-
währleistet
die Schaltrang nach FU. 2, das nie mehr als ein Verbrauahsr eiagesehaitet
ist und das die 6
8elaetung sehr gleicmäB3g tot.- D» Prinzip der
seitlichen
Insinanäeraahaltung der zu- @tgelnden Verr braucher nach 718,
2 litBtaxar grundsätzlich noch mehr als 3 Verbraucher zu, jedoch wird denn
die Regellast, weil zwischen zwei auteiaanäertolgenäea Anschaltnagen jedes Virbrrs
viel Zeit liegt, meistens zu klein, d.h. de BeizuaD:i,;ht nicht mehr die
Solltemperatur.
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FCir viele Verbraucher ist daher die Schaltvag mach Fig.
3 vorgesehen; sie stellt eine sehr zreclaUige Schalting der, die itir
sich genommen bereits ertin:.-derieche Züge trägt. Das Grundprinzip ist in einer
zeitlichen Auwahlachaltung von n - Verbranchern ans einer Anzahl
a Vorhandener zu sehen. in Fis.-3 sinc"i in Beispiel 5 Verbraucher
'1 - 1i vorgesehen, von denen 3 gleichzeitig in Betrieb sind.. Jeden Ver-,
braucher ist wieder ein Thvristorpaar 2, 3 - 217 3IT
zugeordnet. Jedes Thirristorpaar wird durch eine Zündstute 4 - 41V angeoteuert,
die jeweils durch
einen Speicher 5 - 517 betxtigt werden.
In löschhrein dieser Speicher sind die Reglerkontakte 7 - 7n angeordnet.
Der Taktgeber 6 besteht arte dem Ispnlageber 6a und den Zählstufen
6b - 6b , die zu
einer Kaekaäe hinterein,anäer bzu. in Ring geschaltet
sind. Diese Zählstuten werden durch den Taktgeber 6a fortlaufend
der Reihe nach angeschaltet. Sie
besitzen zwei aativalente Ausgänge,
d.h. Ausgänge, die irrer entgegengesetzte Bigaalaustände aufweisen. Der eine Ausgang
jeder Zählstufe ist mit dem Setzeingang des zugeordneten Speichers
verbunden. Von
beiden Ausgängen werden dagegen, gescheitet über
die
Reglerkontakbe, Signale zur der Speicher abgeleitet und
zwar so, daß sich das in Pig. 3a dargestellte Disgream ergibt.
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Bei diesem Diagrat sind in der Horizontalen die Takte
(Zeit»Betab), in der Vertikalen die Stromflusseiten für die Heizungen
1 - '! 17 aufgetragen. Jeder Zyklus (1 Umlauf der Taktkette
6b - 6b IV) dauert 5 Takte. Zugxundegelegt ist dabei das Bei-
spiel
nach Big. .1 e, d. h. bei -.D< " oll ist die
StroaflnBzeit 3/5
des Zyklus, bei.- y äoll nur 1/5 des Zyklus (Grundlast).
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Durch den Takt I wird Stufe 6b und damit auch der
Speicher
5 gesetzt, d.h. die Tbyristoren 2, 3 werden leitend-gesteuert
und der Verbraucher 1 eingeschaltet.
Hein Takt II wird die
Stute 6b geiösöht und äie stufe 69 eingeschaltet* Da der Regleri--atatt
auf dna rechten lnsohluß steht, kann der Speiaber 5 iaht gelöscht werden, d.h. die
le3.sm '1 bleibt aeiterhia eingeeohaltet. Da Speicher,5 gesetzt wird, wird
auch die Heil ms '1= tiageschaltet. Bein Takt-III wird 6b gelöscht und 6blt eingeschaltet.
Die r 5 und 51 bleiben weiterhin gesetzt, der Speicher 5= wird ebenfalls
gesetzt, d.h. Reizung 1II wiM ebenfalle eingeschaltet; ist Intervall ZZI - Iil sind
demnach 3 Reisvagen. im Betrieb. Durch den 'bakt I11 wird die Stute 6bII= und damit
der eeiohar . . SIII gesetzt, wodurch die Heizung 1ü= einesahal-.
tot wird; gleichzeitig wird jedoch ßber den Kontakt ? die Stufe
5 gelöscht und ä»it die Heizung 1 ausgeschaltet. Batspreohendes gilt für
die se% znag 1= betu Takt v; hier wird die Stute 6bU baw. der Speicher
5ly und die Heizung 'iir eingeschaltet, sowie über den Kontakt ?= der Speicher-
5I und damit die Heizung 1 1 ausgeschaltet.
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Durch den Takt VI wird ein neuer $rkxus eingeleitet, da das
Schrittsahaltwerk einmal umgelaufen . ist und auf den Anfang (Stute 6b) Im. zweiten
Zyklus ist dabei sapaannsa, worden,, das für die Heizung 11 und. 1a bereits
der Sollwert erreicht ist. ( . 'r,;v3o ' soll @ ` Die Beglerhoatat@..
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to ?I und ?IM liegen dann an. linken AasahluB, d.h.
jeweils
am zweiten Ausgang der augeordneten Zählstufe. Die Speicher
werden da= gleichseitig mit der zugeordneten Zählstute gelöscht, d.h.
mit dem Takt 9IZI wird die Stufe 6b== ein, die Stute 6b= und damit
der Speicher 5I auageeahaltet, ebenso wie beim Takt Z"I
der Speicher 5@ gelöscht wird. Wie man unmittelbar aus Fig. 3a erkennt,
sind maximal 3 Heisungenz gleichseitig eingeschaltet, d.h. die maximale Gesentlast
ist begrenzt. Dieser vorteilharteUmstand wird dadurch erreicht, daB
im Gegensatz zur Fig.-2, bei der die Heizungen aachainander zeitlich ineinander
geschaltet sind, bei
der Schaltung nach Pig. 3 die geizuugen
überlappend zeitlich ineinander geschaltet sind, wobei die Zahl
der maximal auftretenden Überlappungea die maximal auftretende Gesamtlast
angibt. Es ist eraichtli:ch9 daB dabei auch andere Zahlenverhältnisse
als in. Fig. 3a vorgegeben werden können, sowohl hinsichtlich der
Zab1
der Verbraucher bzw. der Überlappungen als auch hinaichtlieh
der Zahlen bezüglich Grund).ast hzw. Iegellast.
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Als unstetige Regler können Z-weir.Punkt- und Drei
Panktragler
daweadiing finden. Bei Zwei-Punktreglerr ward vorausgesetzt" maß der Wärmebedarf
immer grUer a s die Grundlast ist. Bei einer Temperaturre lung .ä. ge -über Drei#Punktregler
wird.- zusätzlich bei Uberschreiten einer zweiten, höheren Teaperaturgrenze
auch die* Grundlast hergt®genomen; wie dabei die Reglerkon-
takte
in der Schaltung nach !i«: 1, 2 iuaä 3 affläordnet werden Wissen,
läBt sich ohne Schwierigkeiten angeben.
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8e soll noch herausgeatelit werden, daB auch unterschiedliche
VerbrsuchergröBen berücksichtigt werden können.
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Benondere Vorteile bietet die Erfindung auch bei
der
inwendung auf Elektroherde. Bei diesen Her-
den auß ja der Anschlußwert
danach berükaichtigt werden, daB alle Platten, der Grill, der Hackofen
usw. eingeschaltet sein können. Durch die Erfindung ist hier eine Reduzierung
der AnechlnBleistung