DE3247245A1 - Schaltungsanordnung fuer einen elektrisch beheizbaren heisswasserbereiter - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung für einen elektrisch beheizbaren Heiß-
• wasserbereiter Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für einen elektrisch beheizbaren IIeißwasserbereiter für den Betrieb mit einer Schwachheiz-Leistung und für den wahlweise einschaltbaren Betrieb einer Starkheiz-Leistung unter Verwendung einer Schützanordnung zur Umschaltung der Heizleistungen und unter Verwendungen einer Mehrzahl von Heizelementen, welche über Schaltbrücken, Schützkontakte und/oder Temperaturabhängig gesteuerte Schaltkontakte zwischen Phasen-Leiteranschlüssen und einen Null-Leiteranschluß schaltbar sind.
• Insbesondere im Zusammenhang mit Heißwasserspeichern, die bevorzugt in-Phasen billigen Stromtarifs, z.B. in der Nacht, beheizt werden, ist es gebräuchlich, den Wasservorrat über eine zur Verfügung stehende lange Zeitspanne mit niedriger Leistung zu erwärmen. Das Stromversorgungsnetz wird dadurch weitestgehend gleichmäßig ausgelastet und beansprucht.
• Um aber auch im Einzelfall bei erhöhtem Wasserverbraucht eine beschleunigte Erhitzung des Wasservorrats zu erreichen, ist es bekannt, durch entsprechende Anschaltung der Heizelemente an die Stromversorgung mit wesentlich erhöhter Leistung den Wasservorrat aufzuheizen. Diese Umschaltung auf die Starkheizung wird von Hand durch die Bedienungsperson durchgeführt und entweder automatisch nach Erreichung einer Einstelltemperatur oder ebenfalls von Hand wieder zurückgesetzt. Dazu wird ein Schaltschütz eingesetzt, dessen Schützkontakte die entsprechenden Strompfade zu den Heizelementen schalten.
• Je nach Einsatzform, insbesondere aber je nach Anschaltung an einen Stromversorgungskreis liegen unterschiedliche Bedingungen für den zulässigen Anschlußwert vor. Dieser Anschlußwert unterscheidet sich normalerweise für die Phasen der sogenannten Schwachheizung. Dadurch ergibt sich eine gewisse Typenvielfalt von Heißwasserbereitern in Bezug auf die Heizleistungs-Anschlußwerte. Für eine rationelle Herstellung derartiger Geräte und insbesondere auch für die Lagerhaltung von Ersatzteilen ist diese Typenvielfalt von Nachteil.
• Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, schaltungstechnische Maßnahmen für die Heizelemente von Heißwasserbereitern bereitzustellen, welche es erlauben, die geforderte Typenvielfalt unter Verwendung eines einheitlichen schaltungstechnischen und aufbautechnischen Konzepts in der Anordnung, der Verwendung und der Anschaltung der Heizelemente zu bieten. Darüber hinaus soll die Möglichkeit für die wahlweise Anschaltung der zur Verfügung stehenden Heizelemente für einen Starkheizbetrieb eröffnet sein.
• Eine Schaltungsanordnung, welche den gestellten Forderungen in vollem Maß gerecht wird, ist bei einer Verwendung einer Schützanordnung zur Umschaltung der Heizleistungen und bei Verwendung einer Mehrzahl von Heizelementen, welche über Schaltbrücken, Schützkontakte und/oder temperaturabhängig gesteuerte Schaltkontakte zwischen Phasen-Leiteranschlüssen und einem Null-Leiteranschluß schaltbar sind, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Heizelement und ein zweites Heizelement mit gleichen Heizleistungs-Anschlußwerten und eine Parallelschaltung aus zumindest zwei weiteren Heizelementen mit zusammen diesem Heizleistungswert gemeinsam am Null-Leiteranschluß und über wahlweise gelegte Schaltbrücken und Schützkontakte sowie temperaturabhängig gesteuerte Schaltkontakte an den Phasen-Leiteranschlüssen verteilt angeschlossen sind.
• Eine Schaltunganordnung nach diesen erfindungsgemäßen Merkmalen eröffnet die Möglichkeit, für elektrisch beheizbare Heißwasserbereiter, die unter unterschiedlichen Anschlußbedingungen bezüglich der LeiStungsaufnahme einsetzbar sind, in ihrem Aufbau und in den Bauelementen einheitliche Heizsysteme einzusetzen. Damit ist eine rationelle Herstellung und Lagerhaltung gewährleistet. Die Variantenbildung für verschiedene Anschlußwerte erfolgt durch entsprechende Brückenausbildungen zwischen den Strompfaden zu den Heizelementen. Bei abgefallenem Schütz sind der bzw. die Heizelemente für die Schwachheizleistung in Betrieb, und zwar schalttechnisch zwischen einem der Phasen-Leiteranschlüssen und dem Null-Leiteranschluß. Ist der Schütz - durch vorausgegangene Betätigung eines Tastkontaktschalters - erregt, so sind das erste Heizelement, das zweite Heizelement und die Parallelschaltung aus den weiteren Heizelementen in Sternschaltung an die Dreiphasen-Leiteranschlüsse der Stromversorgung angeschlossen.
• Die Ileizwerte der einzelnen Heizelemente addieren-sich zum maximalen Heizwert der Schaltungsanordnung für den Starkheiz-Betrieb.
• Im Rahmen der Erfindung liegt der Anschlußwert sowohl des ersten Heizelements, als auch des zweiten Heizelements, als auch der Parallelschaltung der weiteren Heizelemente, je im Bereich von 2 kW. Daraus ergibt sich eine Maximal-Heizleistung von 6 kW für den Heißwasserbereiter.
• Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dadurch gekennzeichnet, daß in der Parallelschaltung zwei Heizelemente angeordnet sind, von denen der eine einen Anschlußwert von 1,2 kW und der andere einen Anschlußwert von 0,8 kW aufweist. Damit können durch entsprechende Brückenschaltungen durch parallele Betriebsweisen der Heizelemente beispielsweise Anschluß-Leistungswerte von 1,2 kW, 2 kW oder 3,2 kW realisiert werden.
• Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Schaltunganordnung dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Schützkontakt im Strompfad des ersten und des zweiten Heizelements und einer der weiteren Heizelemente liegt.
• Es werden auf diese Art und Weise lediglich drei Schützkontakte benötigt. Das zweite Heizelement innerhalb der Heizelementen-Parallelsohaltung ist der niedrigsten wahlweise heranzuziehenden Grundheizleistung zugeordnet.
• Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist bevorzugterweise dahingehend ausgestaltet, daß die Erregewicklung des Schütz über eine Parallelschaltung aus einem Tastkontaktschalter und einem Schütz-Selbsthalte-Schaltkontakt über einen temperaturabhängig gesteuerten Schaltkontakt an Leitungsanschlüsse anlegbar. Bevorzugterweise sind dafür ein Schütz-Schaltkontakt und der zugeordnete temperaturabhängig gesteuerte Schaltkontakt für die Ansteuerung eines der Heizelemente verwendet. Es bedarf also für diese Aufgabe keines weiteren Schütz-Schaltkontaktes und temperaturabhängig gesteuerten Schaltkontaktes.
• Die Maßnahme dient dazu, daß nach Einschaltung der Starkheizung diese automatisch wieder zurückgesetzt wird, wenn die wunschgemäß eingestellte Temperatur erstmals erreicht ist.
• Es ist auch möglich, im Stromkreis für die Erregerwicklung des Schütz einen Ruhekontakt anzuordnen, bei dessen Betätigung der Schütz abfällt und die Starkheizung abgebrochen wird.
• Der Ruhekontakt und der des Kontaktschalters können auch entfernt zur Durchführung einer Fernsteuerung angeordnet sein.
• Nach einer Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung darüber hinaus dadurch gekennzeichnet, daß einen der Phasen-Leiteranschlüsse ein zeitweise stromführender Nebenphasen-Leiteranschluß zugeordnet ist, wobei dieser Phasen-Leiteranschluß über einen Schützkontakt und der Nebenphasen-Leiteranschluß direkt an den temperaturabhängig gesteuerten Schaltkontakt des bzw. der der Schwachheizung zugeordneten Heizelemente angelegt sind. Über den Nebenphasen-Leiteranschluß ist für den Schwachheizbetrieb die Schaltungsanordnung automatisch in Zeiten allgemein niedriger Strombelastung der Stromversorgungseinrichtungen und somit günstigen Stromtarifs angeschaltet.
• Ein Ausführungsbeispiel mit erfindungsgemäßen Merkmalen ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit Brückengliedern für Anschlußleistungen von i,2/6 kW, Fig. 2 die Schaltungsanordnung mit Brückengliedern für Anschlußleistungen von 2/6 kW, Fig. 3 die Schaltungsanordnung mit Brückengliedern für Anschlußleistungen von 3,2/6 kW und Fig. 4 die Schaltungsanordnung mit Brückengliedern für Anschlußleistungen von lediglich 6 kW.
• Gemäß den Fig. 1 bis 4 sind vier Heizelemente Ri, 112, R3, R4 angeordnet, welche einseitig gemeinsam am Null-Leiteranschluß N anliegen. Die Heizelemente Ri und R2 haben einen Anschlußwert von jeweils 2 kW. Der Anschlußwert des Heizelementes der drei liegt bei 0,8 kW, der Anschlußwert des Heizelements R4 bei 1,2 kW.
• Mit den BrückengliedXrn Bi, B2, B3 gemäß Fig. 4 sind das Heszelement Rl an den Phasen-Leiteranschluß T, das Heizelement R2 an den Phasen-Leiteranschluß S und die Heizelemente R3 und R4 parallel an den Phasen-Leiteranschluß R bzw. R' über temperaturabhängig gesteuerte Schaltkontakte s1, s2, s3 in Sternschaltung angelegt. Damit ist eine Heizleistung mit 6 kW realisiert.
• Die gleiche Heizleistung ist bei der Schaltunganordnung gemäß den Fig. l bis 3 realisierbar, wenn die Schützkontakte cl, c2, c3 geschlossen sind, d.h. wenn der Schütz C angehogen hat. Dies ist nur dann bewerkstelligbar, wenn die temperaturgesteuerten Schaltkontakte sl, s2, s3 geschlossen sind und der Tastkontaktschalter Te betätigt ist oder betätigt worden ist. In diesem Fall wird die Erregerspule des Schütz C stromdurchflossen und der Schütz C zieht an. Über den Schützkontakt c2 wird der Schütz C solange erregt gehalten, bis die eingestellte Solltemperatur des Heißwasservorrats erreicht ist und der temperaturabhängig gesteuerte Schaltkontakt s2 öffnet. Der Erregerstrom für den Schütz C kann auch über den Ruhekontakt Ta unterbrochen werden.
• Durch die Anordnung der Brückenglieder B4 und B5 in der durch die Fig. i dargestellten Weise wird die Schaltungsanordnung dahingehend ausgelegt, daß bei abgefallenem Schütz C, d. h.
• bei geöffneten Schützkontakten cl, c2, c3 lediglich das IIeizelement R4 für die Realisierung des Schwachheizbetriebes mit einem Anschlußwert von 1,2 kW gesteuert über den temperaturabhängig beeinflußten Schaltkontakt s3 herangezogen wird.
• Durch die Legung der Brücken B4 und B3 gemäß Fig. 2 liegen die Heizelemente 113 und R4 für den Schwachheizbetrieb in einer Parallelschaltung mit insgesamt 2 kW Anschlußwert in Reihe mit dem temperaturabhängig gesteuerten Schaltkontakt s3.
• Um einen Schwachheizbetrieb mit 3,2 kW zu realisieren, sind die Brückenglieder B6 und B7 gemäß Fig. 3 zu legen. Dadurch wird erreicht, daß für diesen Schwachheizbetrieb die Heizelemente R2 und R4 parallel durch das Briickenglied B6 am temperaturabhängig gesteuerten Schaltkontakt s3 liegen. Für den Starkheizbetrieb liegt das Heizelement R3 über die Brükke B7 am Phasen-Leiteranschluß S. Für die Durchführung der Schwachheizung bei einem Anschlußwert von 3,2 kW wäre es auch möglich, lediglich die Brückenglieder B2 und B5 anzuordnen.
• In diesem Falle wäre die Belastung der Phasen-Leiteranschlüsse R, S, T gleich mit jeweils 2 kW. Auch für den Schwachheizbetrieb werden Zweiphasen-Leiteranschlüsse S und R genutzt.
• Diese an sich vorteilhafte Betriebsweise ist dann von Nachteil, wenn ein zusätzlicher Nebenpahsen-Leiteranschluß Rc zur Verfügung steht, über den die Heizelemente für den Schwachheizbetrieb lediglich in Zeiten günstigen Stromtarifs, z.B. nachts, mit Heizstrom beaufschlagt werden. In diesem Falle ist eine Brückenlegung gemäß Fig. 3 empfehlenswert.
• Um aber auch außerhalb dieser bevorzugten Zeiten die Möglichkeit einer Aufheizung mit voller Anschlußleistung durchfiihren zu können, ist der Hauptphasen-Leiteranschluß R über den Schützkontakt c4 parllel zum Nebenphasen-Leiteranschluß R' geführt.
• Zum Schutz gegen Überhitzung ist ein Sicherheitstemperaturbegrenzer STB angeordnet, durch welchen bei Übersteigen eines Temperaturgrenzwertes die zugeordneten Schaltkontakte öffnen, so daß die Stromversorgung unterbrochen wird und eine weitere Wärmeenergie-Erzeugung durch die Heizelemente unterbleibt.
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Claims (7)

1. Patentansprüche Schaltungsanordnung für einen elektrisch beheizbaren Heißwasserbereiter für den Betrieb mit einer Schwachheizleistung und dem wahlweise einschaltbaren Betrieb einer Starkheizleistung unter Verwendung einer Schützanordnung zur Umschaltung der Heizleistungen und unter Vcrwendung einer Mehrzahl von Heizelementen, welche über Schaltbrücken, Schützkontakte und/oder temperaturabhängig gesteuerte Schaltkontakte zwischen Phaseneteranschlüssen und einen Null-Leiteranschluß schaltbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß ein erstes Heizelement (Ri) und an ein zweites Heizelement (R2) mit je gleichen IIeizleistungs-Anschlußwerten und eine Parallelschaltung aus zumindest zwei weiteren IIeizelementen (R3, n4) mit zusammen ebenfalls diesem IIeizleistungs-Anschlußwert gemeinsam am Null-Leiteranschluß (N) und über wahlweise gelegte Schal tbrücken ( B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7) und Schützkontakte (cl, c2, c3) sowie temperaturabhängig gesteuerte Schaltkontakte (si, s2, s3) an den Phasenleiteranschlüssen (R, ', S, T) angeschlossen sind.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußwert der ersten beiden IIeizelemente (R1, R2) und der Parallelschaltung aus den weiteren Heizelementen (R3, R4) je im I3ereich von zwei kW liegt.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Parallelschaltung zwei Heizelemente (R3, R4) angeordnet sind, von denen der eine (R4) einen Anschlußwert von 1,2 kW und der andere (R3) einen Anschlußwert von 0,8 kW aufweist.
4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Schützkontaktschalter (ci, c2, c3) im Strompfad des ersten und des zweiten Ileizelementes tRi, R2) und einem Heizelement (R4) aus der IIeizelementen-Parallelschaltung liegt.
5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung des Schütz (C) über eine Parallelschaltung aus einem Tastkontaktschalter (Ce) und einem Schützselbsthalt-Schaltkontakt (c2) über einen temperaturabhängig gesteuerten Schaltkontakt (s2) an Leiteranschlüsse (S, N) anlegbar ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schütz-Selbsthalteschaltkontakt und der temperaturabhängig gesteuerte Schaltkontakt für die Schützansteuerung Schaltkontakte (c2, s2) für die Ansteuerung eines der Ileizelemente (R2) sind.
7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß einem der Phasen-Leiteranschlüsse (n) ein zeitweise stromführender Nebenphasen-Leiteranschluß (R') zugeordnet ist, wobei dieser Phasen-Leiteranschluß (R) über einen Schützkontakt (c4) und der Nebenphasen-Leiteranschluß (R') direkt an den temperaturabhängig gesteuerten Schaltkontakt des bzw. der der Schwachheizung zugeordneten Heizelementen (R4; R4, R3; R4, R2) angelegt sind.