DE4122183A1 - Elektrisches pruefgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Prüfgerät für einen elektrischen Heißwasserbereiter, der mehrere Triacs mit Netzanschlüssen und Heizkörperanschlüssen zur Steuerung seiner Heizkörper aufweist.

Bei elektrischen Durchlauferhitzern ist es üblich, zur Leistungssteuerung Triacs zu verwenden. Bei einem an die drei Phasen des Drehstromnetzes anzuschließenden Durchlauferhitzer sind sieben Triacs vorgesehen. Deren Schaltung ist beispielsweise in der Patentanmeldung P 41 03 373.6 gezeigt.

Bei solchen Triacs besteht die Gefahr des Durchschlagens einer Halbleiterstrecke, wenn eine zu hohe Strombelastung und damit Kristall-Grenztemperaturüberschreitung auftritt oder wenn eine zu hohe zeitliche Spannungsänderung erfolgt. Eine durchgeschlagene Triacstrecke verhindert, daß ein gewünschter Sperrzustand des Triacs eintreten kann. Die durchgeschlagene Triacstrecke bietet für den Wechselstrom keinen oder nur einen sehr geringen Widerstand, so daß die Spannung direkt am Verbraucher liegt. Der Heizkörper wird dabei mit einer pulsierenden Gleichspannung beaufschlagt. Diese führt in dem Heizblock des Durchlauferhitzers zu einer elektrolytischen Korrosion. Daraus ergibt sich eine schnelle Zerstörung des Heizblocks. Eine entscheidende Rolle dabei spielt die Leitfähigkeit und die Beschaffenheit des zu erhitzenden Wassers.

Wird ein zerstörter Heizblock ausgetauscht, ohne daß der Grund des Ausfalls, beispielsweise der Durchbruch einer Strecke eines der Triacs, erkannt und beseitigt wird, dann ist schnell wieder mit der Zerstörung des neuen Heizblocks zu rechnen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Prüfgerät vorzuschlagen, mit dem im Wartungsfall einfach feststellbar ist, ob einer der Triacs nicht mehr hinreichend sperrt.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß im Prüfgerät eine Spannungsversorgung und eine Anzeigeschaltung mit je einer positiv und einer negativ gepolten Leuchtdiode für jeden Triac vorgesehen sind, daß das Prüfgerät erste Kontakte zur Kontaktierung der Heizanschlüsse der Triacs aufweist, wobei diese Kontakte miteinander verbunden an einem Pol der Spannungsversorgung liegen, daß das Prüfgerät zweite Kontakte zur Kontaktierung der Heizkörperanschlüsse der Triacs aufweist, wobei diese Kontakte über die Leuchtdioden mit dem anderen Pol der Spannungsversorgung verbunden sind, und daß ein Umschalter vorgesehen ist, mit dem die ersten Kontakte oder die Leuchtdioden an die Versorgungsspannung wahlweise positiv oder negativ gepolt anlegbar sind, wobei bei Niederohmigkeit einer der Strecken der im Sperrzustand befindlichen Triacs ein Strom über diese Strecke und über die zugeordnete Leuchtdiode fließt, so daß diese leuchtet.

Mit diesem Prüfgerät kann im Wartungsfall einfach getestet werden, ob einer der Triacs defekt ist. Ist eine der Strecken eines der Triacs defekt, dann leuchtet die zugeordnete Leuchtdiode auf. Es kann dann der zugeordnete Triac ausgetauscht werden.

Das Anlegen des Prüfgeräts an die Triacs erfordert keine besonderen Anschlußmaßnahmen. Es wird mit seinen Kontakten einfach an die ohnehin an der Steuereinheit des Durchlauferhitzers zugänglichen Netzanschlüsse und Heizkörperanschlüsse angelegt.

Die Kontrolle der Triacs wird vorzugsweise bei jeder Wartung des Heißwasserbereiters vorgenommen. Dadurch läßt sich ein Ausfall eines Triacs unter Umständen schon erkennen, bevor der Heizblock korrodiert ist. In jedem Fall wird die Kontrolle nach dem Einbau eines neuen Heizblocks durchgeführt.

Die Verwendung des Prüfgeräts ist auch bei einem Durchlauferhitzer, wie er in der Patentanmeldung P 41 03 373.6 beschrieben ist, zweckmäßig. Bei diesem Durchlauferhitzer besteht durch besondere Maßnahmen zwar nicht die Gefahr einer Korrosion des Heizblocks. Jedoch schaltet dieser Durchlauferhitzer beim Defekt eines Triacs nicht mehr ein, was dem Benutzer anzeigt, daß ein Wartungsfall vorliegt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die an sich bekannte Schaltung von sieben Triacs bei einem Durchlauferhitzer,

Fig. 2 einen Schaltplan eines an die Triacs angeschlossenen Prüfgeräts und

Fig. 3 eine weitere Ausführung des Prüfgeräts.

Ein elektrischer Durchlauferhitzer arbeitet mit sieben Triacs (V1 bis V7), die in Dreieckschaltung an Netzanschlüssen (L1, L2, L3) des Drehstromnetzes liegen. Zwischen jeweils zwei Triacs sind an Heizkörperanschlüssen (1, 3, 5, 7, 2/4, 8, 6) Heizkörper (H) geschaltet (vgl. Fig. 1). Die Triacs werden von einer nicht näher dargestellten Steuerschaltung des Durchlauferhitzers geschaltet.

An einem Gehäuse der Steuerschaltung liegen die Netzanschlüsse und die Heizkörperanschlüsse in einer Reihe (vgl. Fig. 2).

Ein Prüfgerät (9) weist erste Kontakte (10, 11, 12) auf, die mit den Netzanschlüssen (L2, L1, L3) kontaktierbar sind. Das Prüfgerät (9) weist außerdem zweite Kontakte (13 bis 19) auf, die mit den Heizkörperanschlüssen kontaktierbar sind. Diese Kontaktierung erfolgt im Wartungsfall, wobei die Netzanschlüsse (L1, L2, L3) spannungsfrei geschaltet sind und die Heizkörper von den Heizkörperanschlüssen (1 bis 8) getrennt sind.

Die ersten Kontakte (10, 11, 12) sind miteinander verbunden. An jedem zweiten Kontakt (13 bis 19) liegen über einen Vorwiderstand (R1) eine positiv gepolte Leuchtdioder (D1) und eine negativ gepolte Leuchtdiode (D2). Die positiv gepolten Leuchtdioden (D1) und die negativ gepolten Leuchtdioden (D2) andererseits sind jeweils miteinander verbunden und an einen Umschalter (20) gelegt, der zwei Schaltkontakte (S1, S2) aufweist und an dem auch die ersten Kontakte (10, 11, 12) liegen (vgl. Fig. 2).

Der Umschalter (20) ist an eine Spannungsversorgung angeschlossen, die bei der Ausführung nach Fig. 2 nur von einer Batterie (B), beispielsweise einer 9 V-Batterie, gebildet ist.

Die Wirkungsweise des Prüfgeräts nach Fig. 2 ist etwa folgende:
Im Wartungsfall, wenn die Netzanschlüsse (L1, L2, L3) spannungsfrei und die Heizkörper (H) von den Heizkörperanschlüssen (1 bis 8) getrennt sind, wird das Prüfgerät (9) mit seinen ersten Kontakten (10, 11, 12) und seinen zweiten Kontakten (13 bis 19) an die Netzanschlüsse bzw. Heizkörperanschlüsse angelegt.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Stellung der Schaltkontakte (S1, S2) des Umschalters (20) liegt der eine Pol der Batterie (B) an allen negativ gepolten Leuchtdioden (D2). Die ersten Kontakte (10, 11, 12) liegen am anderen Pol der Batterie (B).

Ist bei einem der Triacs (V1 bis V7) die eine Schaltstrecke durchgebrochen, also leitend bzw. niederohmig, dann fließt über diese und damit die entsprechende Leuchtdiode (D2) ein Strom, der die Leuchtdiode (D2) zum Leuchten bringt. Ist keine dieser Schaltstrecken durchgebrochen, dann leuchtet keine der Leuchtdioden (D2).

Mit dieser Prüfung sind nur die einen Schaltstrecken der Triacs kontrolliert. Um die anderen Schaltstrecken ebenfalls zu kontrollieren, wird der Umschalter (20) umgeschaltet. Es liegt nun der eine Pol der Batterie (B) an den ersten Kontakten (10, 11, 12) und die Leuchtdioden (1) liegen an dem anderen Pol der Batterie (B). Ist eine der anderen Schaltstrecken eines der Triacs (V1 bis V7) durchgebrochen, dann fließt über diese ein Strom, so daß die zugeordnete Leuchtdiode (D1) leuchtet. Ist keine dieser Schaltstrecken defekt, dann leuchtet keine der Leuchtdioden (D1).

Bei der Wartung kann mit dem Prüfgerät (9) somit festgestellt werden, ob einer der Triacs (V1 bis V7) defekt ist. Außerdem kann festgestellt werden, welcher Triac defekt ist, um diesen dann auszutauschen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird an die Triacs (V1 bis V7) nur die Spannung der Batterie (B), vermindert um die an der betreffenden Leuchtdiode und dem Vorwiderstand (R1) abfallende Spannung gelegt. Diese Spannung ist im Vergleich zu den im Betrieb an den Triacs anliegenden Spannungen klein. Kurzschlüsse der Triacs lassen sich dadurch zwar feststellen. Es können jedoch nicht solche Störzustände der Triacs ermittelt werden, bei denen eine der Schaltstrecken des Triacs schon vergleichsweise niederohmig ist, so daß sie nicht mehr voll sperrt. Es könnte zwar eine Batterie größerer Spannung verwendet werden. Dadurch würde jedoch das Prüfgerät entsprechend groß und schwer. Außerdem müßten die Leuchtdioden (D1, D2) entsprechend ausgelegt sein.

Beim Prüfgerät nach Fig. 3 wird aus der Batterie (B) eine größere Spannung zur Prüfung der Triacs abgeleitet.

Beim Prüfgerät nach Fig. 3 weist die Spannungsversorgung außer der Batterie (B) einen Rechteckgenerator (21) und einen diesem über einen Darlingtonverstärker (22) nachgeschalteten Transformator (23) auf. Der Rechteckgenerator (21) arbeitet beispielsweise mit einer Frequenz von 50 Hz. Seine Impulse werden über den Transformator (23) etwa auf eine Spannung von 60 V hochtransformiert.

Der Sekundärwicklung (WS) des Transformators (23) sind Siebkondensatoren (C1, C2) parallelgeschaltet, die einerseits an einem gemeinsamen Nullpunkt (0) liegen. Der Siebkondensator (C1) liegt über den Schaltkontakt (S1) des Umschalters (20) an einer Leitung (24). Der Siebkondensator (C2) liegt über den Schaltkontakt (S2) des Umschalters (20) an einer Leitung (25). Zur Stabilisierung der Spannungen der Siebkondensatoren (C1, C2) ist diesen ein Transistor (T1 bzw. T2) parallelgeschaltet, wobei am Kollektor ein Widerstand (R2 bzs. R3) liegt und die Basis an einen Spannungsteiler aus Widerständen (R4, R5 bzw. R6, R7) liegt.

An die Leitung (24) sind die Emitter von pnp-Transistoren (T3) angeschlossen. An der Leitung (25) liegen die Emitter von npn-Transistoren (T4). Die Basis des Transistors (T3) und die Basis des Transistors (T4) sind miteinander verbunden und liegen über einen Vorwiderstand (R8) an einem der Heizkörperanschlüsse. An jedem der Heizkörperanschlüsse (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) liegt eine solche Schaltung aus Transistoren (T3, T4) und Widerständen (R8) (vgl. Fig. 3).

An den Kollektoren der Transistoren (T3) liegt über einen Widerstand (R9) jeweils die Leuchtdiode (D1). Alle Leuchtdioden (D1) sind über eine Leitung (26) mit dem Minuspol der Batterie (B) verbunden.

An den Kollektoren der Transistoren (T4) liegen über einen Widerstand (R10) die Leuchtdiode (D2). Alle Leuchtdioden (D2) sind über eine Leitung (27) mit dem Pluspol der Batterie(B) verbunden. Die Netzanschlüsse (L1, L2, L3) bzw. die ersten Kontakte (10, 11, 12) sind über eine Leitung (28) an den Nullpunkt (0) der Sekundärwicklung (WS) angeschlossen. Sperrdioden (D3, D4, D5, D6, D7) sichern die gewünschte Stromrichtung (D4, D5) und blocken die hohe Prüfspannung gegen die Batteriespannung ab (D3, D6). D7 ist eine Freilaufdiode zur Vermeidung hoher Induktionsspannungen.

Die Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 3 ist im Wartungsfall im wesentlichen folgende:
Die von der Batterie (B) abgeleitete Rechteckspannung des Rechteckgenerators (21) wird vom Transformator (23) hochtransformiert. Der Strom der Sekundärwicklung (WS) lädt über die Diode (D4) gleichgerichtet den Siebkondensator (C1) und über die Diode (D5) den Siebkondensator (C2).

Bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltstellung des Umschalters (20) liegen dann die Emitter der Transistoren (T3) an positiver Spannung. Die Leitung (25), d. h. die Emitter der Transistoren (T4) sind spannungsfrei, da der Schaltkontakt (S2) geöffnet ist. Die Kollektoren der Transistoren (T3) liegen über die Widerstände (R9) und die Leuchtdioden (D1) am negativen Pol der Batterie (B). An den ersten Kontakten (10, 11, 12) liegt der Nullpunkt (0) der Spannung. Ist eine der Strecken der Triacs (V1 bis V7) niederohmig, also der betreffende Triac, beispielsweise Triac (V7), defekt, dann liegt die Nullspannung (0) des ersten Kontakt (10) über die defekte Strecke des Triacs (V7) an dem zweiten Kontakt (13) und damit über dem Widerstand (R8) an der Basis des Transistors (T3) und der Basis des Transistors (T4). Uber die niederohmige, defekte Strecke des Triacs (V7) fließt ein Strom und der Transistor (T3) schaltet durch, so daß die Leuchtdiode (D1) leuchtet. Entsprechendes gilt beim Defekt eines der anderen Triacs. Es leuchtet dann immer die der defekten Strecke zugeordneten Leuchtdiode (D1). Der Transistor (T3) arbeitet als Verstärker, so daß auch eine noch nicht sehr ausgeprägte Niederohmigkeit der Strecke des Triacs zum Leuchten der Leuchtdiode (D1) führt. An der defekten Strecke liegt die zwischen dem Nullpunkt der Sekundärwicklung (WS) und dem Minuspol der Batterie (B) herrschende, im Vergleich zur Batteriespannung höhere Spannung.

Bei der beschriebenen Stellung der Schaltkontakte (S1,S2) werden nur die in der einen Richtung gepolten Strecken der Triacs (V1 bis V7) kontrolliert. Zur Prüfung der anderen Strecken wird der Umschalter (20) umgeschaltet, so daß nun der Schaltkontakt (S1) geöffnet und der Schaltkontak (S2) geschlossen ist. In diesem Fall ist die Leitung (24) spannungsfrei und die Emitter der Transistoren (T4) liegen über die Leitung (25) an dem Siebkondensator (C2). Die Kollektoren der Transistoren (T4) liegen am Pluspol der Batterie (B). Ist eine der anderen Strecken der Triacs niederohmig, d. h. defekt, dann schaltet der Transistor (T4) durch, so daß die Leuchtdiod (D2) leuchtet.

Claims (6)

1. Elektrisches Prüfgerät für einen elektrischen Heißwasserbereiter, der mehrere Triacs mit Netzanschlüssen und Heizkörperanschlüssen zur Steuerung seiner Heizkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Prüfgerä (9) eine Spannungsversorgung (B; 21, 23) und eine Anzeigeschaltung mit je einer positiv und einer negativ gepolten Leuchtdiode (D1, D2) für jeden Triac (V1 bis V7) vorgesehen sind, daß das Prüfgerät (9) erste Kontakte (10, 11, 12) zur Kontaktierung der Netzanschlüsse (L1, L2, L3) aufweist, wobei diese Kontakte (10, 11, 12) miteinander verbunden an einem Pol der Spannungsversorgung liegen, daß das Prüfgerät (9) zweite Kontakte (13 bis 19) zur Kontaktierung der Heizkörperanschlüsse (1 bis 8) aufweist, wobei diese Kontakte über die Leuchtdioden (D1, D2) mit dem anderen Pol der Spannungsversorgung verbunden sind und daß ein Umschalter (20) vorgesehen ist, mit dem die ersten Kontakte (10, 11, 12) oder die Leuchtdioden (D1, D2) an die Versorgungsspannung wahlweise positiv oder negativ gepolt anlegbar sind, wobei bei Niederohmigkeit einer der Strecken der im Sperrzustand befindlichen Triacs (V1 bis V7) ein Strom über diese Strecke und über die zugeordnete Leuchtdiod (D1, D2) fließt, so daß diese leuchtet.

2. Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem zweiten Kontakt (13 bis 19) die Basis eines pnp-Transistors (T3) und die Basis eines npn-Transistors (T4) liegen, daß der Kollektor des pnp-Transistors (T3) über die eine Leuchtdiode (D1) an den negativen Pol der Batterie (B) und der Kollektor des npn-Transistors (T4) über die andere Leuchtdiode (D2) am positiven Pol der Batterie(B) liegen und daß die Emitter der Transistoren (T3, T4) mit dem Umschalter (20, S1, S2) verbunden sind.

3. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgung eine Batterie (B) und zur Spannungserhöhung einen Rechteckgenerator (21) mit nachgeschaltetem Transformator (23) aufweist.

4. Prüfgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (WS) des Transformators (23) einerseits an den ersten Kontakte (10, 11, 12) und andererseits über umgekehrt gepolte Dioden (D4, D5) an den beiden Schaltkontakten (S1, S2) des Unschalters (20) liegen.

5. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärwicklung (WS) des Transformators (23) zwei Siebkondensatoren (C1, C2) parallelgeschaltet sind, die über die umgekehrt gepolten Dioden (D4, D5) auf umgekehrte Spannungen geladen sind.

6. Prüfgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen der Siebkondensatoren (C1, C2) mittels eines Schaltungsteils (T1, R2, R4, R5 bzw. T2, R3, R6, R7) stabilisiert ist.