DE2817225C2

DE2817225C2 - Regelschaltung für ein elektrisches Heizgerät

Info

Publication number: DE2817225C2
Application number: DE2817225A
Authority: DE
Inventors: Karl Ing.(Grad.) 5880 Luedenscheid Happe; Rolf 8740 Brendlorenzen Kurz
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: Forbach GmbH and Co KG
Priority date: 1978-04-20
Filing date: 1978-04-20
Publication date: 1983-05-05
Also published as: BE875723A; JPS5513493A; DE2817225A1

Description

— für die Heizleistungssteuerung ist eine Periodengruppensteuerung (3) vorgesehen, deren Ausgang mit der Zündelektrode eines ersten steuerbaren Halbleiters (6) verbunden ist;

— für die Drehzahlsteuerung des Lüftermotors (7) ist eine Phasenanschnittsteuerung (4) vorgesehen, deren Ausgang mit der-Zündelektrode eines zweiten steuerbaren Halbleiters (5) ' verbunden ist;

— zur Ansteuerung der Periodengruppen-und der Phasenanschnittsteuerung (3,4) ist ein einziger als Differenzverstärker mit einer steuerbaren

Oi

Einschalten einer Zusateheizung, Sowohl der Lflftermotor. als'mich die Zw$atzhetymg sind mit einer Regelschaltung gemeinsam in einem Gej-it vereinigt. Während jedoch, die Dreiwahl des Lflftermotors in Abhängigkeit yonder Impulsbreite des Signals geregelt wipd, ist die Zusatzheizung nicht in den Regelkreis eingeschlossen sondern wird in Abhängigkeit von einem bestimmten Grenzwert lediglich ein* bzw, abgeschaltet. Weiterhin ist aus der »Funkschau 1972«, Heft2, Seite 55 bekannt, daß man .zur Drehzahlregelung bevorzugt mit der Phasenanschnittsteuerung und bei der Regelung von Heizleistungen mit der Periodengruppensteuerung arbeitet Derselben Schrift kann man auch ein Beispiel entnehmen, wie mit Hilfe der Periodengruppensteuerung über die Heizleistung die Temperatur geregelt werden kann. Aus der »Funkschau 1971«, Heft 22, Seite.737 ist außerdem die temperaturabhängig^ ge Steuerung eines Lüftermotors -mit Hilfe der ~>\ Phasenanschnittsteuerung bekannt Schaltungen glei-.'_i;.. eher Art können auch der »Elektronik 1975«, Heft 7, Sehe-72 entnommen werden.
\ Dlät'yoöff

als Differenzverstärker m ein

Rückführung (18,19) geschalteter Operationsr-η _f\\ rt Den^lnännten'yorveröffentlichungen ist jedoch kein

verstärker (2) vorgesehen, dessen Eingängen' ^iUJffin^rälz£ehtnehineri, wie die Heizleistungssteuerung

g () g

verstärker (2) vorgesehen, dessen Eingän
() hl dTll (

verstärker (2) vorgesehen, dessen Eingängen ffi^l£, gg

(16,17) sowohl demTemperatursollwert (T^) undlüe Drehzahlsteuerung des Lüftermotors in einem als ch dem Temperaturistert fr) propor Heizgerät mit einer gemeinsamen Regelschaltung zu

als auch dem Temperaturistwert fr«,) proportionale Spannungen zugeführt werden.

Die Erfindung betrifft eine Regelschaltung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art

Bei Elektroheizgeräten, insbesondere Heizkaminen, ist es bekannt sowohl die Drehzahl des Lüftermotors als auch die Heizung stufenweise zu verändern. Insbesondere bei Elektroraumluftheizkaminen ist die Heizleistung in Stufen schaltbar und außerdem über einen Teilbereich mit Hilfe eines Thermostaten als Funktion der Raumlufttemperatur geregelt (z.B. Gerät der Zänker KG, Tübingen, Bundesrepublik Deutschland, oder DE-AS 11 52 767). Die Drehzahl des Lüftermotors kann mit geeigneten Schaltern in Stufen geschaltet werden.

Aus der DE-OS 20 46 122 ist eine Regelschaltung zur Raumtemperaturregelung von mit Speicheröfen beheizten Räumen bekannt Der Regelkreis weist einen /-Regelverstärker auf, dem eine, dem Temperaturistwert proportionale Gleichspannung, am Eingang zugeführt wird. Die Ausgangsspannung des Regelverstärkers wird einem Nullspannungsschalter zugeführt Die Ausgangsspannung des Regelverstärkers wird additiv von einer zu negativen Spannungen hin verschobenen Sägezahnspannung überlagert Die Langen der positiven Spitzen derselben bestimmen die Einschaltzeiten des Lüftermotors. Ihre Frequenz ist ein Bruchteil der Netzfrequenz. Der Nullspannungsschalter erzeugt bei einer positiven Eingangsspannung Impulse im Spannungsnulldurchgang der Netzspannung, Diese Impulse dienen zur Zündung eines nachgeschälteten ib Hlbli (Tri) d i d

30

Heizgerät mit einer gemeinsamen Regelschaltung zu verwirklichen sind. Bei allen bekannten Elektroraumluftheizkaminen ist es ein nicht zu übersehender Nachteil, daß sich die Lüftermotoren trotz moderner Regeleinrichtungen, die zu ihrer Steuerung in die Elektroheizgeräte eingebaut sind, häufig unnötig in einem Drehzahlbercich befinden, der störende Nebengeräusche hervorruft

Es ist bekannt, daß für die schnelle Aufheizung kalter Räume eine hohe Heizleistung und eine hohe Drehzahl des Lüftermotors benötigt wird, d. h, daß große Drehzahlen nur bei einer hohen Temperaturdifferenz zwischen der gewählten Raumtemperatur und der vorhandenen Raumtemperatur erforderlich sind. Hat der Raum die gewünschte Temperatur erreicht, so können Heizleistung und LüftsrmoWdrehzahl so weit heruntergesetzt werden, daß lediglich die Raumwärme-Verluste ersetzt werden. Bei relativ hohen Außentemperaturen kann sowohl die Heizung als auch der Lüfter abgeschaltet bzw. der Lüfter sogar ohne Heizung betrieben werden.

Die Lüftergeräuschentwicklung läßt sich also nur dann reduzieren, wenn die Drehzahl des Lüftermotors so niedrig wie möglich gehalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regelkreis für einen Elektroraumluftheizkamin zu schaffen, der die Heizleistung und die Drehzahl des Lüftermotors in Abhängigkeit von der augenblicklichen Raumtemperatur regelt

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch genannten Merkmale gelöst

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung bewirkt, daß die vom Lüftermotor verursachten Geräuschbelästigungen unterbunden werden. Die Raumtemperatur kann genau eingestellt werden, so daß ein wirklich automati-

h Brib d Elkthi ölih it Zd

35

40

45

p g g g g

zweiwegsteuerbaren Halbleiters (Triac) und somit der _M scher Betrieb der Elektroheizung möglich ist Zudem Einschaltung des Stromkreises des Lüftermotors; werden Betriebsfehler unterbunden, da eine ständige

I d DEOS 25 30 824 i i Rlhl Nachregelung nicht mehr erforderlich ist Ein besonders

einfacher und in seiner Wirkung vorteilhafter Aufbau lhl ib ih dh dß hl d

In der DE-OS 25 30 824 ist eine Regelschaltung beschrieben, die der vorgenannten Schaltung sehr ahnlich ist Das vom Ausgang eines Differenzverstärhl Nllhl

der Regelschaltung ergibt sich dadurch, daß sowohl die ili l h di Dhl d Lf i

ahnlich ist Das vo gg g

kers bzw. eines nachgeschalteten Nullspannungsschal- 65 Heizleistung als auch die Drehzahl des Lüftermotors mit d ilfi Sil di ih i iigen Tmprtfühl nd inm inzi

g pg

ters kommende impulsförmige Signal dient nicht nur zur Regelung der Drehzahl eines Lüftermotors, sondern bewirkt bei großer Temperaturdifferenz auch das

einem einzigen Temperaturfühler und einem einzigen Sollwerteinsteller geregelt werden. Der erfindungsgemäße Regelkreis wird anhand einer

Zeichnung näher erläutert. .' >. . ·

Wie die Figur zeigt, ist der Regelkreis 1 im wesentlichen aus einem Differenzverstärker (ist identisch mit einem Operationsverstärker, mit einem invertierenden und einem nieht-mvertierenden Eingang) 2, einer Periodengruppensteuerung -3, -einer Phasenanschnittsteuerung 4, zwei zweiwegsteuerbaren Halbleiterventilen (Triacs) 5 und 6, einem Lüftermotor 7, einer Heizung 8 einem Kondensajor 9, einer Drossel 10, einem Gleichrichter 11, einem Schalter 12, einer Wechselstromquelle 13 und zwei veränderbaren Widerständen 14 und 15 aufgebaut.

Dem ersten Eingang 16 des Differenzverstärkers 2 wird ober den veränderbaren Widerstand 14 eine dem Temperatursollwert 7W proportionale Gleichspannung zugeführt

Der Temperatursollwert läßt sich über eine Einheit (hier nicht dargestellt) einstellen, die in das Elektroheizgerät eingebaut ist

Ober den veränderbaren Widerstand 15 wird dem zweiten Eingang 17 des Differenzverstärkers 2 eine dem Temperaturistwert 7^ proportionale Gleichspannung zugeführt Der Temperaturistwert wird an definierter Stelle des zu beheizenden Raumes mittels eines Fühlers (hier nicht dargestellt) ermittelt Der Differenzverstärker 2 weist einen Justage-Proportionalbereich 18 auf. Dieser besteht im wesentlichen aus einer Rückführung, in die ein veränderbarer Widerstand 19 eingebaut ist Aufgrund dieses Justage-Proportionalbereiches weist der Differenzverstärker 2 eine P-Verstärkung auf. Das am Ausgang 20 des Differenzverstärkers 2 erscheinende Signal wird zum einen dem Eingang 23 der Periodengruppensteuerung 3 und zum anderen dem Eingang 24 der Phasenanschnittsteuerung 4 zugeführt

Ober je eine Zuführung 21 ist der Differenzverstärker 2, die Periodengruppensteuerung sowie die Phasenschnittsteuerung 4 an Masse angeschlossen.

Für die Stromversorgung der Bauelemente von Regelkreis und Regelstrecke steht eine Wechselstromquelle 13 zur Verfügung. Der Regelkreis 1 ist mit einem Hauptschalter 12 versehen, über den die Wechselstromquelle 13 zu und abgeschaltet werden kann.

An die Wechselstromquelle 13 ist hinter dem Schalter 12 der Gleichrichter 11 angeschlossen. Um den Differenzverstärker 2, sowie die Periodengruppensteuerung 3 und die Phasenanschnittsteuerung 4 mit einer konstanten Spannung versorgen zu können, ist es sinnvoll, hinter Gleichrichter 11 einen Gleichstromsteller 1 la anzuschließen. An die Gleichspannungsseite des Gleichrichters 11 bzw. ats Gleichstromstellers Ha ist der Differenzverstärker 2 über die Zuführung 25, die Periodengruppensteuerung 3 über die Zuführung 26 und die Phasenanschnittsteuerung 4 über die Zuführung 27 angeschlossen.

Ober den Hauptschalter 12 sind desweiteren der Lüftermotor 7 und die Heizung 8 an die Wechselstromquelle 13 angeschlf ssen. Zur Steuerung des Lüftermotors 7 ist zwischen diesen und den Schalter 12 der zweiwegsteuerbafe Halbleiter 5 geschaltet Ebenso ist zur Steuerung der Heizleistung zwischen dem Schalter 12 und der Heizung 8 der zweiwegsleuerbare Halbleiter 6 angeordnet

Sowohl der Lüftermotor als auch die Heizung 8 sind mit ihren zweiten Anschlüssen an Masse angeschlossen.

Die an den Ausgang 20 des Differenzverstärkers 2 angeschlossene Phasenanschnittsteuerung 4 ist für die Drehzahlsteuerung des Lüftermotors 7 vorgesehen. Die an ihrem Ausgang erscheinenden Impulse werden zu „diesem" Zweck der Zündelektrode des sweiwegsteuer* baren Halbleiters? zugefqhrt, ^;

'■ Die eben^fal!s. an den Ausgang 20 des Differenzver» stärker» 2 angeschlossene Periodengruppensteuerung 3

dient der stufenlosen Steuerung der Heizung 8, Ihre Ausgangsimpulse werden der Zündelektrode des der Heizung 8 vorgeschalteten zweiwegsteuerbaren Halbleiters 6 zugeführt
Zur Funkentstörung ist zwischen den zweiwegsteuerbaren Halbleiter 5 und den Lüftermotor 7 eine Drossel 10 geschaltet

Zu dieser Funkentstörungseinrichtung gehört auch noch der Kondensator 9, der zu dem zweiwegsteuerbaren Halbleiter 5 und zur Drossel 10 parallel geschaltet ist

Der beschriebene Regelkreis 1 hat folgende Wirkungsweise:

Die Differenz zwischen dem Temperatursollwert Ti₀// und dem Temperaturistwert 7&i wird in dem Differenzverstärker 2 gebildet Ist der mit dem Meßfühler ermittelte Temperaturistwert gleich ti&m eingestellten

Temperatursollwert so bleiben der Lüttermotor 7 und

die Heizung 8 ausgeschaltet

Es besteht jedoch die Möglichkeit den Regelkreis 1,

d.h. insbesondere die Phasenanschnittsteuerung 4 so einzustellen, daß bei einer Differenz Null zwischen dem Temperatursollwert T„n und dem Temperaturistwert Ti_n oder bei einer Raumtemperatur die größer ist als der eingestellte Temperatursollwert T«,u der Lüfter 7

μ weiterläuft die Heizung 8 jedoch ausgeschaltet bleibt

Dies ist jedoch von der individuellen Ausgestaltung bzw. Regelung des Gerätes abhängig.

Wird durch den Differenzverstärker 2 eine Differenz zwischen dem Temperatursollwert Γ»;/ und dem

Temperaturistwert T₀₁ ermittelt so erscheint am Ausgang 20 des Differenzverstärkers 2 ein Signal, das

die Einschaltung des Lüftermotors 7 und der Heizung 8 bewirkt.

Ist die Differenz zwischen dem Temperaoirsol'wert

Tsoii und dem Temperaturistwert T_at sehr groß, so bewirkt ein entsprechendes Ausgangssignal des Differenzverstärkers 2 durch Einflußnahme auf die Phasenanschnittsteuerung 4, daß die Drehzahl des Lüftermotors auf eine, dieser Differenz entsprechende Größe eingestellt wird.

In entsprechender Weise wirkt das Ausgangssignal des Differenzverstärkers auf die Periodengruppensteuerung 3, weiche die Heizleistung der Heizung 8 ebenfalls der Größe dieser Differenz anpaßt je nach Größe der Differenz zwischen dem Temperatursollwert T»// und dem Temperaturistwert Tat sind die zeitlichen Verschiebungen der von der Phasenanschnittsteuerung 4 bzw. der Periodengruppenstpuer.'.ng 3 an den zweiwegsteuerbaren Halbleiter 5

bzw. 6 abgegebenen Impulse gegenüber dem Nulldurchgang der Wechsel&üomspannung größer oder kleiner. Bei einer großen Temperaturdifferenz zwischen der Raumtemperatur und der gewünschten Solltemperatur werden die Stromkreise zwischen der Wechselstromquelle 13 und dem Lüfter 7 bzw. der Heizung 8 wesentlich früher geschlossen als im umgekehrten Fall, bei dem erst wesentlich später als zum Zeitpunkt des Nulldurchganges der Wechselspannung die Stromkreise geschlossen werden. Durch die zeitliche Verschiebung

der Ausgangsimpulse der Periodengruppensteuerung 3 und der Phasenanschnittsteuerung 4 läßt sich die zu dem Lüftermotor 7 bzw. der Heizung 8 zugeführte mittlere Stromstärke verlustfrei und stetig ändern. Damit kann

die Drehzahl des Lüftermotors an die Raumtemperatur bzw. an die Differenz zwischen Temperatursollwert und Temperaturistwert angepaßt werden. Das Gleiche gilt für die stufenlose Steuerung der Heizleistung. Durch die Periodengruppensteuerung 3 kann die Heizleistung auch ständig an die Gegebenheiten angepaßt werden, so daß beispielsweise bei geringer Differenz zwischen dem Temperatursollwert und dem Temperaturisiwert die Heizung nicht die gleiche Leistung abgibt wie für den Fall einer sehr tiefen Raumtemperatur.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

225,.

'" *■' ' Patentanspruch; - -·-'

Regelschaltung for ein elektrisches Heizgerät mit einem Lflftermotor, dessen. Drehzahlverstellung ΐη Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert der Raumtemperatur erfolgt, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale;