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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
schematisch dargestellt.
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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.
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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.
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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.
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Der Nullspannungsschalter 9 steuert ein Schaltelement 11, das dem
Lüftermotor 3 vorgeschaltet ist. Dieses Schaltelement ist insbesondere ein Triac.
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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.
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Die für die elektronischen Bauelemente notwendige Versorgungs-Gleichspannung
wird aus dem Netz 2 abgeleitet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.