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"Anordnung zur Aufladung von Wärmespeicheröfen" Die Erfindung betrifft
eine Anordnung zur Aufladung von Wärmespeicheröfen mit Mitteln zur Berücksichtigung
der Ofenrestwärme und mit einer von der Außentemperatur abhängigen Steuerung, deren
Steuerleistung bei hoher Außentemperatur (200C) Null ist und mit absinkender Außentemperatur
ansteigt (negatives Störverhalten).
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Bei den bekannten Anordnungen zur Aufladesteuerung von Wärmespeicheröfen
wird die von einem Außentemperaturfühler in einer Brückenschaltung erzeugte Brückenspannung
einem Verstärker zugeführt, dessen Ausgang auf elektromechanischem Wege mit einer
sich in Abhängigkeit von der Speicherkerntemperatur ändernden Größe verglichen wird.
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Die Steueranordnung soll dafür sorgen, daß das Speicherheizgerät in
der zur Verfügung stehenden Zeit nur soviel Energie aufnimmt als bis zur nächsten
AuflademöglicEreit
verbraucht wird. Da bei bekannten Geräten die
vom Außenfühler erzeugte Steuerspannung bei - 200 Außentemperatur Null ist und mit
steigender Außentemperatur zunimmt, so daß sie bei + 200 ihren Höchstwert erreicht,
muß der den Ladestrom schaltende Kontakt bei Ladebeginn geschlossen sein. Restwärmefühler
im Speicherofen und Außentemperaturfühler wirken auf diesen Kontakt in gleicher
Richtung ein, so daß sowohl bei steigender Ofentemperatur als auch bei steigender
Außentemperatur dieser Kontakt in Öffnungsrichtung beeinflußt wird. Eine derartige
Steuerung hat zwar den Vorteil, daß bei Ausfall des Steuergerätes der den Ladestrom
schaltende Kontakt geschlossen ist und somit auf jeden Fall eine Aufladung der Speicheröfen
stattfindet, jedoch ist unbefriedigend, daß auch bei Verwendung der Steueranordnung
mit Zeitglied, das eine Verschiebung der Aufladung zum Ende der Niedertarifzeit
bewirken soll, bei Freigabe der Aufladezeit viele Speicheröfen wegen der thermischen
Trägheit der Regler zunächst kurzzeitig eingeschaltet werden. Neuerdings wird von
den Elektrizitätsversorgungsunternehinen auch gefordert, daß die Steueranordnungen
ein negatives Störverhalten zeigen sollen, d. h.
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daß die Aufladung bei Störung im Steuergerät unterbleibt, damit der
Verbraucher gezwungen ist, einen Fehler, den er beim positiven Störverhalten unter
Umständen nicht bemerken würde, zu melden.
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Eine Steueranlage für elektrisch beheizte Speichergeräte mit Aufladung
in Niedertarifzeiten, die mit negativem Störverhalten arbeitet, ist in der deutschen
Offenlegungsschrift 1 615 444 beschrieben. Hierbei liefert das Steuergerät an seinem
Ausgang eine Steuerleistung, deren
zeitlicher Mittelwert proportional
mit der Differenz zwischen etwa 200C und der darunter liegenden Außentemperatur
zunimmt. Als Differenzbildner dienen zwei Druckdosen oder eine mit einem Bimetall
gekoppelte Druckdose. Nachteilig hierbei ist, daß die Temperatur der Speicherkerne
nur an außerhalb liegenden Stellen und nicht direkt in Kernnähe gemessen werden
kann, da der Kapillarfühler für höhere Temperaturen nicht geeignet ist. Außerdem
sind Spezialkonstruktionen beim Zusammenbau von zwei Druckdosen oder einer Druckdose
und einem Bimetall erforderlich.
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Die Erfindung bezweckt, die eingangs erwähnte Anordnung besonders
einfach auszugestalten und so auszubilden, daß der Re stwärme fühler an Stellen
höherer Temperatur im Ofen untergebracht werden kann, wobei mit Rilfe geeigneter
Maßnahmen eine einfache Verarbeitung der von der Außentemperatur und der Kerntemperatur
abgeleiteten Steuerleistungen möglich sein soll. Erfindungsgemäß wird das dadurch
erreicht, daß das Steuerelement eines zur Ein- und Ausschaltung des Ladestromes
für die Speicheröfen dienenden Reglers sowohl mit der außentemperaturabhängigen
Steuerleistung als auch mit einer von der Kerntemperatur abhängigen Steuerleistung
beaufschlagt ist und die von der Kerntemperatur' abhängige Steuerleistung linear
von einem Höchstwert bei niedriger Kerntemperatur (200C bis auf Null bei höchster
Kerntemperatur abfällt. Ein die Kerntemperatur erfassender Restwärmefühler ist zweckmäßigerweise
als Bimetall oder Hitzdraht ausgebildet, der einen die kerntemperaturabhängige Steuerleistung
liefernden Strom schaltenden Kontakt betätigt, der durch zusätzliche Beheizung des
Bimetalls durch diesen Strom getaktet wird.
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Nach einem Weiterbildungsgedanken der Erfindung dient der Kontakt
zur Steuerung des Gate-Stromes eines Thyristors oder Triacs, der seinerseits den
die kerntemperaturabhängige Steuerleistung liefernden Strom schaltet. Als Steuerelement
ist ein Druckbalg vorgesehen, der mit einem von zwei Heizwicklungen umgebenen Kapillarrohrfühler
in Verbindung steht, und die eine Heizwicklung in Reihe mit einer Bimetallheizwicklung
bzw. dem Hitzdraht an eine Wechselspannung angeschlossen ist, während die andere
Heizwicklung an einer - außentemperaturabhängigen Spannung liegt.
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An Hand der Zeichnung sei die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Bei der dargestellten Anordnung ist ein Wärmespeicherofen 1 angedeutet,
der Heizelemente 2 enthält. Die Heizelemente liegen über Kontakte 3a und 3b eines
Schützes 3 an einer Versorgungsspannung UH. Der Schützstromkreis wird durch einen
Kontakt 4 geschaltet, dessen eines Kontaktstück 4a ortsfest angeordnet ist, während
das andere Kontaktstück 4b auf einer Feder 5 sitzt, die gegen einen Druckbalg 6
vorgespannt ist.
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Der Druckbalg 6 steht über ein Kapillarrohr 7 mit einem Kapillarrohrfühler
8 in Verbindung. Der Eapillarrohrfühler ist von zwei Heizwicklungen 9 und 10 umgeben,
von denen die Heizwicklung 10 an eine nicht dargestellte eine Spannung UA liefernde
Außentemperatursteuerung angeschlossen ist. Die andere Wicklung 9 liegt in Reihe
mit einer Heizwicklung 13a eines Bimetallstreifens 13 und dem Anoden-Kathodenkreis
eines Triacs 11 an einer Wechselspannung UK.
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Das Bimetall 13, das an einem Ende fest eingespannt ist, wirkt mit
seinem freien Ende auf einen ortsfesten Kontakt
12 ein, der mit
dem Gate des Triacs 11 in Verbindung steht. Der die Heizwicklung 13a des Bimetalls
13 durchfließende Strom ist so eingestellt, daß bei gleichzeitiger Einwirkung der
Kerntemperatur eine Taktung des Kontaktes 11 bewirkt wird, wobei die Einschaltdauer
bei kaltem Ofen 100 % beträgt, während sie bei maximal aufgeladenem Ofen Null ist.
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Es sei angenommen, daß der Ofen 1 nicht aufgeladen ist.
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Der Kontakt 4 des Ladestromkreises ist geöffnet, da die Reizwicklungen
9 und 10 außerhalb der zur Aufladung freigegebenen Zeit abgeschaltet sind. Bei Freigabe
der Ladung vom Elektrizitätsversorgungsunternehmen stellt sich an den Klemmen der
Wicklung 10 eine Spannung UA ein, die von der Außentemperatur abhängig ist. Die
Wicklung 10 beginnt somit den Kapillarrohrfühler 8 aufzuheizen. Wegen der niedrigen
Kerntemperatur ist auch der Kontakt 12 geschlossen, so daß wegen der dadurch bedingten
Ansteuerung des Gate des Triacs 11 der Stromkreis für die Heizwicklung 9 hergestellt
ist. Die Heizwicklung 9 beheizt ebenfalls den Kapillarrohrfühler 8. Der Kontakt
4 schließt bei Freigabe der Entladung wegen des bei Aufheizung des Ausdehnungsmediums
auftretenden Verzögerungseffektes nicht sofort.
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Die Verzögerung kann einige Minuten betragen, sie kann aber auch durch
geeignete, hier nicht näher beschriebene Mittel ausgedehnt werden. Die Heizwicklung
9 bzw. der sie durchfließende Strom muß so ausgelegt sein, daß der gontakt 4 gerade
nicht mehr geschlossen wird, wenn bei hoher Außentemperatur die Heizwicklung 10
den Kapillarrohrfühler 8 nicht erwärmt. Bei geschlossenem Kontakt 4 wird das Schütz
3 erregt und die Kontakte 3a und 3b schließen, so
daß die Heizer
2 stromdurchflossen sind und den Kern des Ofens 1 aufheizen. Bei zunehmender Kerntemperatur
wird das Bimetall 13 nicht nur von der Heizwicklung 13a sondern auch von dem Kern
beheizt, so daß es den Kontakt 12 öffnet und den Stromkreis für die Heizwicklung
9 dadurch unterbricht, daß das Gate des Triacs 11 keine Steuerspannung mehr erhält.
Die Unterbrechung der Strombeheizung des Bimetalls 13 bewirkt ein Wiederschließen
des Kontaktes 12, so daß die Heizwicklung 9 wieder eingeschaltet ist. Das Bimetall
13 taktet bei zunehmender Kerntemperatur so, daß die Öffnungszeiten des Kontaktes
12 immer größer werden. Durch die nachlassende Beheizung des Kapillarrohrfühlers
8 über die Heizwicklung 9 bewirkt schließlich die Druckdose 6 eine Öffnung des Kontaktes
4, wenn die für die herrschende Außentemperatur notwendige Kerntemperatur erreicht
ist. Am Ende der Freigabe zeit für die Aufladung werden die Spannungen UK, UA und
UH abgeschaltet, so daß der Kontakt 4b nach Abkühlung des Ausdehnungsmediums in
die ursprüngliche Lage zurückgeht.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist sehr vorteilhaft, weil ein preisgünstiger
Kapillarrohrregler mit nur einem Fuhler und einer Dose verwendet werden kann und
die Restwärme durch ein Bimetall oder einen Hitzdraht zu erfassen ist.
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Damit lassen sich höhere Temperaturwerte messen als mit einem flüssigkeitsgefüllten
Fühler. Zwecks Handeinstellung kann der Regler an einer günstigen Stelle angebracht
werden. Der Regler-kann auch so ausgebildet sein, daß er dreipolig die Last selbst
schaltet und kein Schütz notwendig ist. Außerdem werden Lastspitzen bei Beginn der
Frèigabezeit vermieden, da die Einschaltverzögerung des Ladekontaktes
bei
den einzelnen Geräten unterschiedlich ist.
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Ein weiterer Vorteil ist auch darin zu sehen, daß der Bimetall- bzw.
Hitzdrahtkontakt verschleißarm ist, da nur der Gate-Strom des Triacs geschaltet
werden muR.
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7 Seiten Beschreibung 4 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnung mit 1 Fig.