DE2530824A1 - Elektrisches speicherheizgeraet - Google Patents

Elektrisches speicherheizgeraet

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DE2530824A1
DE2530824A1 DE19752530824 DE2530824A DE2530824A1 DE 2530824 A1 DE2530824 A1 DE 2530824A1 DE 19752530824 DE19752530824 DE 19752530824 DE 2530824 A DE2530824 A DE 2530824A DE 2530824 A1 DE2530824 A1 DE 2530824A1
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DE
Germany
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storage heater
differential amplifier
heater according
pulse width
control
Prior art date
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DE19752530824
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English (en)
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Robert Kreikenbohm
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Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Original Assignee
Stiebel Eltron GmbH and Co KG
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00Details of electric heating devices
    • H05B1/02Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227Applications
    • H05B1/0252Domestic applications
    • H05B1/0275Heating of spaces, e.g. rooms, wardrobes
    • H05B1/0286Heat storages
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1906Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device
    • G05D23/1913Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device delivering a series of pulses
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • G05D23/00Control of temperature
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    • GPHYSICS
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    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • G05D23/24Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor

Description

  • Elektrisches Speicherheizgerät Die Erfindung betrifft ein elektrisches Speicherheizgerät mit einem zur Wärmeabgabe einschaltbaren Lüfter, wobei a;; SteucrClied für den Liiftermotor ein Raumthermostat dicnt, der ein der Abweichung der Raumtemperatur von der eing*estellten Solltemperatur analoges Gleichspannungssignal abgibt.
  • In der Niedertarifzeit im Speicherheizgerät gespeicherte Wärmemenge wird bei Wärmebedarf mittels des Lüfters ausgeblasen. Dabei schaltet der Raumthermostat den Lüfter ein, wenn die Raumtemperatur unter ihren Sollwert abgesunken ist.
  • Er schaltet den Lüfter ab, wenn die Solltemperatur erreicht ist. Eine derartige Zweipunktregelung führt zwangsläufig zu Schwankungen der Raumtemperatur, die unerwünscht sind. Es wurde deshalb vorgeschlagen, auf den Temperaturfühler eine thermische Rückkopplung aufzuschalten. Damit lassen sich die Temperaturschwankungen zwar verkleinern. Es ergibt sich aber der Nachteil, daß eine fallende Raumtemperaturdrift in Kauf genommcn werden muß.
  • Weiterhin ist es bekannt, in dem Luftstrom des Lüfters einen temperaturabhängigen NTC-Widerstand anzuordnen, der parallel oder in Serie zu dem Lüftermotor geschaltet ist. Dieser Widerstand bringt durch Änderung der Drehzahl des Lüfters eine Verringerung der Temperaturschwankungen. Allerdings ist er nur in sehr engen Grenzen wirksam.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Speicherheizgerät obengenannter Art vorzuschlagen, bei dem die Drehzahl des Lüfter-ZotGrs proportional zur Abweichung der Raurnterperatur von der Solltemperatur geregelt wird und bei dem Anforderungen an einfache Montierbarkeit der entsprechenden Regeleinrichtung erfüllt sind.
  • Erfindungsgemäß-ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem Speicherheizgerät eine elektronische Regeleinrichtung angecrdnet ist und daß die Regeleinrichtung einen Differenzverstärker aufweist, an dessen einem Eingang das Gleichspannungssignal des Raumtherrnostaten und an dessen anderem Eingang ein Sägezahnsignal liegt, und daß das impulsartige Ausgangssignal des Differenzverstärkers ein dem Lüftermotor vorgeschaltetes Schaltelement schaltet. Dabei ist die Impulsdauer des Ausgangssignals ein Maß für die Abweichung der Raumtemperatur von der Solltemperatur. Mit dieser Regeleinrichtung läßt sich die Drehzahl des Lüftermotors, der insbesondere ein Spaltpolmotor ist, praktisch von der Drehzahl 0 bis zur Enddrehzahl kontinuierlich steuern. Uberraschenderweise läßt sich hiermit eine Temperaturabweichung von maximal 0,5 °X erreichen, was mit den bisherigen Iosungen nicht erreichbar war. Darüber hinaus läßt sich die Regeleinrichtung, dadurch, daß sie in dem Speicherheizgerät selbst angeordnet ist, auch mit geringem Aufwand und im Bedarfsfalle auch nachträglich montieren.
  • In benorzugtcr Weiterbildung der Erfindung ist zwischen den Differenzverstärker und das Schaltelement ein Null spannungsschalter geschaltet, der sicherstellt, daß dr Impulsansti-cg jeweils bei einem Nulldurchgang der Netzwechselspannung beginnt. Hierdurch ist vermieden, daß der Motor eingeschaltet wird, wenn die Netzwechselspannung einen hohen Spannungswert erreicht hat, was neben Funkstörungen zu einer Beschädigung des Motors führen könnte.
  • Neben Speicherheizgeräten, die die abgebbare Wärme ausschließlich im Speicherkern bereitstellen, werden auch Speicherheizgeräte verwendet, bei denen zusätzlich eine elektrische Direktheizung vorgesehen ist. Der Steuerung diescr Zusatzheizung ist in der Praxis keine Aufmerksamkeit geschenkt.
  • Sie erfolgt mittels eines vom Benutzer zu bedienenden Ein-Ausschalters. Einer Regelung der Zusatzheizung mittels des den Lüftermotor steuernden Signals steht entgegen, daß die Spannungs-Nulldurchgänge der Motorspannung und die der Zusatzheizung nicht zur gleichen Zeit, sondern mit einer Phasenverschiebung auftreten, da gegenüber der Ohmschen Last der Zusatzheizung der Lüftermotor eine induktive Belastung darstellt. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, ist aisich ein beachtlicher schaltungstechnischer Aufwand erforderlich.
  • In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung eines Speicherheizgeräts mit Zusatzheizung schaltet das Ausgangssignal des Differenzverstärkers nach Umwandlung in ein Gleichspannungssignal ein Steuerteil, das der Zusatzheizung vorgeschaltet ist. Die Zusatzheizung wird hierbei im Gegensatz zum Lüftermotor nicht mit Impulsen, sondern mittels eines Gleichspannungssignals angesteuert. Es ist dadurch vermieden, daß die Zusatzheizung während ihres Betriebs ein- und ausgeschaltet wird.
  • Besonders vorteilhaft ;t es, das Steuerteil für die Zusatzheizung auf eine Steckleiste des Speicherheizgeräts aufsteckbar auszubilden. Dadurch ist auch eine nachträgliche Ausbrüstung des Speicherheizgeräts mit dem Steuerteil für eine Zusatzheizung möglich.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
  • Ein Speicherheizgerät 1 ist an ein Netz 2 angeschlossen. Die Aufheizeinrichtung für einen Speicherkern des Speicherheizgeräts ist nicht dargestellt. In dem Speicherheizgerät ist ein Lüftermotor 3 angeordnet, der den die Wärmeabgabe bewirkenden Lüfter antreibt. Darüber hinaus ist eine Zusatzheizung 4 vorgesehen, die nicht den Speicherkern beheizt, sondern direkt die Umgebungsluft erwärmt. Sie wird vom Benutzer mittels eines Schalters 5 nur dann angeschaltet, wenn ein unerwartet hoher Wärmebedarf vorliegt oder wenn die Speicherwärme unter eine zur Raumheizung notwendige Größe abgesunken ist. Im Speicherheizgerät 1 liegt weiterhin ein Raumthermostat 6, an dem einerseits vom Benutzer die gewünschte Raumtemperatur eingestellt wird und der andererseits die Temperatur der Umgebungsluft mißt. Der Raumthermostat 6 gibt ein der Temperaturabweichung analoges Gleichspannungssignal ab. Dieses Gleichspannungssignal ist an den einen Eingang eines Differenzverstärkers 7 gelegt. Am anderen Eingang des Differenzverstärkers liegt ein Sägezahngenerator 8, der ein Sägezahnsignal abgibt, dessen Frequenz kleiner als die Netzfrequenz ist und beispielsweise 5 Hz beträgt.
  • Dem Ausgang des Differenzverstärkers 7 ist ein Nullspannungsschalter 9 nachgeschaltet. Dieser ist mit der Phase des Netzes 2 verbunden. Er stellt sicher, daß der Beginn der Impulse aus dem Differenzverstärker mit dem Nulldurchgang der Phase des Netzes 2 zusammenfällt.
  • Der Differenzverstärker 7 und der Nullspannungsschalter 9 sind in einem einzigen integrierten Bauelement 10 enthalten, das beispielsweise unter der Typenbezeichnung CA 3079 im Handel erhältlich ist.
  • Der Nullspannungsschalter 9 steuert ein Schaltelement 11, das dem Lüftermotor 3 vorgeschaltet ist. Dieses Schaltelement ist insbesondere ein Triac.
  • Das Ausgangssignal des integrierten Bauteils 10 steuert weiterhin ein Steuerteil 12, das über einen Relaiskontakt 13 der Zusatzheizung vorgeschaltet ist. Das Steuerteil arbeitet mit einer einer Relaiswicklung 14 in Reihe geschalteten Kollektor-Emitterstrecke eines Schalttransistors 15. An der Basis des Schalttransistors 15 liegt ein Integriergl~ied aus einem Kondensator 16 und einem Parallelwiderstand 17. Derschalt 15 transistor wird durchgeschaltet, sobald die Ladung des Kondensators 16 einen bestimmten Wert übersteigt.
  • Die für die elektronischen Bauelemente notwendige Versorgungs-Gleichspannung wird aus dem Netz 2 abgeleitet.
  • Die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltung ist im wesentlichen folgende: Stimmen die eingestellte Solltemperatur und die Raumtemperatur überein, dann gibt der Differenzverstärker 7 kein Ausgangssignal ab. Der Triac wird nicht gezündet und der Lüfter motor 3 steht. Der Transistor 15 ist gesperrt und somit der Relaiskontakt 13 offen, die Zusatzheizung 4 ist abgeschaltet.
  • Sobald eine Temperaturabweichung und demzufolge eine Änderung des Gleichspannungspegels des Raumthermostaten 6 auftritt, stellt sich am Ausgang des Differenzverstärkers ein Signal ein, das aus Impulsen besteht, deren Form einen Ausschnitt des Sägezahnsignals darstellt. Bei kleinen Temperaturabweichungen ist die Impulsdauer am Ausgang des Differenzverstärkers 7 sehr kurz. Bei großen Temperaturabweichungen kann das Ausgangssignal abgesehen von der Verstärkung dem Sägezahnsignal gleichen. Ersichtlich ist die Änderung der Impulsbreite am Aussan des Differenzverstärkers 7 ein Maß für die Temperaturabweichung. Die Impülsbreitenänderung hat zur Folge, daß der Impulsanstieg bei längeren Impulsen vor dem bei kürzeren Impulsen liegt. Der Nullspannungsschalter 9 verschiebt den Impulsanstieg so, daß er jeweils mit einem Nulldurchgang der Netzphase zusammenfällt.
  • Während der Impulsdauer bleibt der Triac 11 gezündet. In dieser Zeit liegt am Lüftermotor 3 die volle Netzwechselspannung an. Er kann seine Enddrehzahl erst dann erreichen, wenn die Pause zwischen den Impulsen gegen 0 geht. Bei geringer Impulsbreite und entsprechend großer Impulspause läuft der Motor mit verminderter Drehzahl. Hicrbei lässt sich der-Motor praktisch von der-Drehzahl 0 bis zur Enddrehzahl stufenlos steuern. Der Lüfter fördert also bei großen Temperaturabweichungen in der Zeiteinheit mehr Wärme in den Raum als bei kleinen Temperaturabweichungen.
  • Die beschriebene Impulsbreitensteuerung auch auf die Zusatzheizung anzuwenden verbietet sich, da dies einen erheblichen Schaltungsaufwand zur Folge hätte. Es wird deshalb der Kondensator 16 von den Impulsen aufgeladen. Ein der Ladeenergie fließt ständig über den Widerstand 17 ab, so daß erst bei sehr langen Impulsen der Transistor 15 durchschaltet. Die Zusatzheizung wird also erst bei großen Temperaturabweichungen eingeschaltet.
  • In dem Speicherheizgerät ist eine Steckleiste vorgesehen, auf die die Regeleinrichtung (6 bis ll) und das Steuerteil 12 aufgesteckt sind. Die Steckleiste trägt die notwendige Verdrahtung. Das Steuerteil 12 wird nur in diejenigen Speicherheizgeräte eingebaut, die mit einer Zusatzheizung 4 versehen sind. Es ist also möglich, ein Speicherheizgerät nachträglich mit einer Zusatzheizung 4 und dem Steuerteil 12 auszurüsten, ohne daß hierfür Verdrahtungsarbeiten vorgenommen werden müssen.

Claims (7)

  1. Patentansprüche
    0 Elektrisches Speicherheizgerät mit einem zur Wärmeabgabe einschaltbaren Lüfter, wobei als Steuerglied für den Liftermotor ein Raumthermostat dient, der ein der Abweichung der Raumtemperatur von der eingestellten Solltemperatur analoges Gleic,hspannungssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicherheizgerät (1) eine elektronische Regeleinrichtung (6 - 11) angeordnet ist und daß die Regeleinrichtung (6 - 11) einen Differenzverstärker (7) aufweist, an dessen einem Eingang das Gleichspannungssignal des Raumthermostaten (6) und an dessen anderem Eingang ein Sägezahnsignal (8) liegt und daß das impulsartige Ausgangssignal des Differenzverstärkers ein dem Lüftermotor (3) vorgeschaltetes Schaltelement (11) schaltet.
  2. 2. Speicherheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Differenzverstärker (7) und das Schaltelement (11) ein Nullspannungsschalter (9) geschaltet ist, der sicherstellt, daß der Impulsanstieg jeweils bei einem ìulldurchgang der Netzwechselspannung beginnt.
  3. 3. Speicherheizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (7) sowie der Nullspannungsschalter (9) von einem einzigen integrierten Bauelement (10) gebildet sind.
  4. 4. Speicherheizgerät nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Sägezahnsignals unter der Netzfrequenz liegt.
  5. 5. Speicherheizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer elektrischen Zusatzheizung, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Differenzverstärkers (7) bzw. des Nullspannungsschalters (9) nach Umwandlung in ein Gleichspannungssignal ein Steuerteil (12) schaltet, das der Zusatzheizui;g (4) vorgeschaltet ist.
  6. 6. Speicherheizgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil (12) von einem ein Relais (13, 14) schaltenden Schalttransistor (15) gebildet ist, an dessen Basis ein Kondensator (l6) und ein Parallelwiderstand (17) liegen.
  7. 7. Speicherheizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherheizgerät eine Steckleiste aufweist, an der Anschlüsse für die Regeleinrichtung (6 - ll) sowie das Steuerteil (12) vorgesehen sind.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2817225A1 (de) * 1978-04-20 1979-11-08 Bbc Brown Boveri & Cie Regelkreis fuer elektroheizung
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