DE4223511C1

DE4223511C1 - Circuit arrangement with heaters delta connected to three phase mains - has heaters lying directly exposed in liquid e.g. water to be heated, with at least one electronic element esp triac connected in series to each heater

Info

Publication number: DE4223511C1
Application number: DE4223511A
Authority: DE
Inventors: Elmar Dipl.-Ing. 3470 Hoexter De Kracht; Volker 3470 Hoexter De Vieth; Bernhard 3477 Marienmuenster De Simon
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1992-07-17
Filing date: 1992-07-17
Publication date: 1993-09-09
Anticipated expiration: 2012-07-18

Abstract

A RC series circuit is connected in parallel to the heater-triac circuit as a protection circuit. The junction points (7,8,9) of the components (C1,R1,C2,R2,C3,R3) of the RC series circuits (4-6) lie at a common star point (S). The first earth connections (10,11,12) of the RC series circuits (4-6), lie respectively at one of the three phases (L1,L2,L3) of the three phase mains. The second earth connections (13,14,15) of the RC series circuits (406), lie respectively between one of the heaters (H1-H4) and to the electronic switching element (T1-T7) connected in series to it. ADVANTAGE - Prevents RC series circuit leading to disturbing potential at heaters.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit am Drehstromnetz im Dreieck geschalteten Heizkörpern, die direkt blank in einer zu beheizenden Flüssigkeit/Wasser liegen, wobei in Reihe zu jedem Heizkörper wenigstens ein elektronisches Schaltelement, insbesondere Triac, geschaltet ist, dem als Schutzbeschaltung eine RC-Reihenschaltung parallelgeschaltet ist.The invention relates to a circuit arrangement with Three-phase network in the triangular radiators that directly bare in a liquid / water to be heated lie, in series with each radiator at least one electronic switching element, in particular triac, is switched, the one as a protective circuit RC series connection is connected in parallel.

Solche Schaltungsanordnungen sind beispielsweise in elektrischen Durchlauferhitzern vorgesehen.Such circuit arrangements are for example in electrical instantaneous water heaters are provided.

Elektronische Schaltelemente, speziell Triacs, können durch hohe Scheitelspannungen zerstört werden. Ein dem Triac parallelgeschalteter spannungsabhängiger Widerstand (Varistor) kann dies verhindern.Electronic switching elements, especially triacs, can be used high peak voltages can be destroyed. A triac voltage-dependent resistor connected in parallel (Varistor) can prevent this.

Elektronische Schaltelemente, speziell Triacs, können auch durch schnelle Spannungsanstiege zerstört werden. Mittels einer dem Triac parallelgeschalteten RC-Reihenschaltung läßt sich der Triac hiergegen schützen.Electronic switching elements, especially triacs, can also be destroyed by rapid increases in voltage. Means an RC series circuit connected in parallel with the triac the triac can be protected against this.

Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung einer RC-Reihenschaltung der Triac zwar wirkungsvoll gegen Zerstörung durch schnelle Spannungsanstiege geschützt ist, jedoch die insbesondere als Blankdrahtheizkörper ausgebildeten Heizkörper an ihren Anschlußbolzen im Laufe der Zeit korrodieren. Dies läßt sich darauf zurückführen, daß bei abgeschalteten Triacs über die RC-Reihenschaltungen an den Heizkörpern ein elektrisches Potential liegt, das zu einem Ableitstrom über die Wasserstrecke des Durchlauferhitzers führt.It has been shown that when using a RC series connection of the triac is effective against Destruction is protected by rapid voltage increases, however, especially as bright wire radiators trained radiators on their connecting bolts in the course corrode of time. This can be attributed to that with the triacs switched off via the RC series connections an electric one on the radiators Potential that leads to a leakage current over the Water path of the instantaneous water heater leads.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu vermeiden, daß die RC-Reihenschaltungen zu einem störenden Potential an den Heizkörpern führen.The invention has for its object in a Circuit arrangement of the type mentioned avoid that the RC series circuits become one lead to disruptive potential on the radiators.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Verbindungspunkte der Bauelemente der RC-Reihenschaltung an einem gemeinsamen Sternpunkt liegen, daß die ersten Endanschlüsse der RC-Reihenschaltung an jeweils einer der drei Phasen des Drehstromnetzes liegen und daß die zweiten Endanschlüsse der RC-Reihenschaltungen jeweils zwischen einem der Heizkörper und dem diesen in Reihe geschalteten elektronischen Schaltelement liegen.According to the invention, the above task is for a Circuit arrangement of the type mentioned above solved that the connection points of the components of the RC series connection at a common star point lie that the first end connections of the RC series connection to one of the three phases of the Three-phase network and that the second end connections of the RC series connections between one of the Radiator and this in series electronic switching element.

Durch diese Sternschaltung der RC-Reihenschaltungen innerhalb der Dreieckschaltung der Heizkörper ist erreicht, daß an den Heizkörpern, speziell deren Anschlußbolzen, - wenn die Schaltelemente abgeschaltet sind - keine unterschiedlichen Potentiale bestehen, die zu elektrischen Ableitströmen über das Wasser des Durchlauferhitzers führen können. Hierauf beruhende Korrosionen der Heizkörper, speziell deren Anschlußbolzen, sind dadurch vermieden.Through this star connection of the RC series connections the radiator is within the delta connection achieved that on the radiators, especially their Connection bolts, - when the switching elements are switched off are - there are no different potentials that to electrical leakage currents over the water of the Lead heater. Based on this Corrosion of the radiators, especially theirs Connection bolts are avoided.

In Ausgestaltung der Erfindung liegen die Heizkörper in den Zweigen der Dreieckschaltung jeweils zwischen zwei elektronischen Schaltelementen und die zweiten Endanschlüsse liegen jeweils zwischen einem der elektronischen Schaltelemente und dem Heizkörper. Durch diese Schaltung ist dabei gleichzeitig erreicht, daß als Schutzbeschaltung für sechs bzw. sieben elektronische Schaltelemente drei RC-Reihenschaltungen genügen. Dies vereinfacht den Schaltungsaufwand.In an embodiment of the invention, the radiators are in the branches of the delta connection between two electronic switching elements and the second End connections are between one of the electronic switching elements and the radiator. By this circuit is simultaneously achieved that as Protective circuit for six or seven electronic Switching elements three RC series connections are sufficient. This simplifies the circuitry.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:Advantageous embodiments of the invention result from the subclaims and the following Description of exemplary embodiments. In the drawing demonstrate:

Fig. 1 eine Drehstrom-Schaltungsanordnung schaltbarer Heizkörper und Fig. 1 is a three-phase circuit arrangement switchable radiator and

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 erweiterte Schaltungsanordnung. FIG. 2 shows a circuit arrangement expanded compared to FIG. 1.

An einem Drehstromnetz mit den Phasen (L1, L2, L3) liegen in Dreieckzweigen (1, 2, 3) elektrische Heizkörper (H1, H2, H3, H4). Diese sind Blankdrahtheizkörper, die im Wasserweg eines elektrischen Durchlauferhitzers liegen und über nicht näher dargestellte Anschlußbolzen an ihren Enden aus dem wasserführenden Teil des Durchlauferhitzers geführt sind.Electrical radiators (H1, H2, H3, H4) are located in triangular branches ( 1 , 2 , 3 ) on a three-phase network with the phases (L1, L2, L3). These are bare wire radiators, which are located in the water path of an electrical instantaneous water heater and are guided at their ends from the water-carrying part of the instantaneous water heater via connecting bolts, not shown.

Der Heizkörper (H1) liegt im Dreieckzweig (1) zwischen zwei Triacs (T1, T2). Parallel zum Triac (T2) und dem Heizkörper (H1) liegen in an sich bekannter Weise ein Triac (T3) und der Heizkörper (H2). Der Heizkörper (H2) liegt dabei im Dreieckzweig (1) zwischen den Triacs (T3 und T1).The heater (H1) lies in the triangular branch ( 1 ) between two triacs (T1, T2). Parallel to the triac (T2) and the radiator (H1) are a triac (T3) and the radiator (H2) in a manner known per se. The radiator (H2) is in the triangular branch ( 1 ) between the triacs (T3 and T1).

Im Dreieckzweig (2) liegt der Heizkörper (H3) zwischen Triacs (T4 und T5). Entsprechend liegt im Dreieckzweig (3) der Heizkörper (H4) zwischen Triacs (T6 und T7). Die Triacs (T1 bis T7) dienen der Leistungssteuerung der Heizkörper.In the triangular branch ( 2 ) the radiator (H3) lies between triacs (T4 and T5). Correspondingly, the radiator (H4) lies between triacs (T6 and T7) in the triangular branch ( 3 ). The triacs (T1 to T7) are used to control the output of the radiators.

Es sind drei RC-Reihenschaltungen (4, 5, 6) vorgesehen, die als Schutzbeschaltung der Triacs (T1 bis T7) gegen schnelle Spannungsanstiege dienen.Three RC series connections ( 4 , 5 , 6 ) are provided, which serve as protective circuits for the triacs (T1 to T7) against rapid voltage increases.

Nach Fig. 1 weist die RC-Reihenschaltung (4) einen Kondensator (C1) und einen Widerstand (R1) auf, die an einem Verbindungspunkt (7) miteinander verbunden sind. Die RC-Reihenschaltung (5) weist einen Kondensator (C2) und einen Widerstand (R2) auf, die an einem Verbindungspunkt (8) miteinander verbunden sind. Die RC-Reihenschaltung (6) weist einen Kondensator (C3) und einen Widerstand (R3) auf, die an einem Verbindungspunkt (9) miteinander verbunden sind. Die Verbindungspunkte (7, 8, 9) sind zusammengeschlossen und bilden einen gemeinsamen Sternpunkt (S) innerhalb der Dreieckschaltung. Die RC-Reihenschaltungen (4, 5, 6) liegen mit ersten Endanschlüssen (10, 11 bzw. 12) an den drei Phasen (L1, L2, L3).According to Fig. 1, the RC series circuit (4) to a capacitor (C1) and a resistor (R1), which are connected together at a connection point (7). The RC series circuit ( 5 ) has a capacitor (C2) and a resistor (R2), which are connected to one another at a connection point ( 8 ). The RC series circuit ( 6 ) has a capacitor (C3) and a resistor (R3), which are connected to one another at a connection point ( 9 ). The connection points ( 7 , 8 , 9 ) are connected and form a common star point (S) within the delta connection. The RC series circuits ( 4 , 5 , 6 ) have first end connections ( 10 , 11 and 12 ) on the three phases (L1, L2, L3).

Der zweite Endanschluß (13) der RC-Reihenschaltung (4) liegt zwischen dem Triac (T1) und dem Heizkörper (H1 bzw. H2). Der zweite Endanschluß (14) der RC-Reihenschaltung (5) liegt zwischen dem Heizkörper (H3) und dem Triac (T5). Der zweite Endanschluß (15) der RC-Reihenschaltung (6) liegt zwischen dem Heizkörper (H4) und dem Triac (T7).The second end connection ( 13 ) of the RC series circuit ( 4 ) is between the triac (T1) and the radiator (H1 or H2). The second end connection ( 14 ) of the RC series circuit ( 5 ) lies between the radiator (H3) and the triac (T5). The second end connection ( 15 ) of the RC series circuit ( 6 ) is between the radiator (H4) and the triac (T7).

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 liegen an den Phasen (L1, L2, L3) jeweils die Kondensatoren (C1, C2 bzw. C3) der RC-Reihenschaltungen (4, 5 bzw. 6). Dementsprechend liegen die Widerstände (R1, R2 bzw. R3) zwischen dem Sternpunkt (S) und den zweiten Endanschlüssen (13, 14 bzw. 15). Bei einer anderen Ausführung der Erfindung ist es auch möglich, in jeder der RC-Reihenschaltungen (4, 5, 6) die Kondensatoren (C1 bis C3) dort vorzusehen, wo die Widerstände (R1 bis R3) gezeigt sind und die Widerstände (R1 bis R3) dann an den Schaltungsstellen der Kondensatoren (C1 bis C3) anzuordnen.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the capacitors (C1, C2 and C3) of the RC series circuits ( 4 , 5 and 6 ) are located at the phases (L1, L2, L3). Accordingly, the resistances (R1, R2 and R3) lie between the star point (S) and the second end connections ( 13 , 14 and 15 ). In another embodiment of the invention, it is also possible to provide the capacitors (C1 to C3) in each of the RC series circuits ( 4 , 5 , 6 ) where the resistors (R1 to R3) are shown and the resistors (R1 to R3) then to be arranged at the circuit points of the capacitors (C1 to C3).

Die Widerstandswerte der Widerstände (R1, R2, R3) sind groß im Vergleich zu den Widerstandswerten der Heizkörper (H1 bis H4). Beispielsweise liegen die Widerstandswerte der Widerstände (R1 bis R3) im Bereich von 100 Ohm, wogegen die Widerstandswerte der Heizkörper (H1 bis H4) unter 10 Ohm liegen. The resistance values of the resistors (R1, R2, R3) are large compared to the resistance values of the radiators (H1 to H4). For example, the resistance values are Resistors (R1 to R3) in the range of 100 ohms, whereas the resistance values of the radiators (H1 to H4) below 10 ohms.

Dadurch, daß die RC-Reihenschaltungen (4, 5, 6) im gemeinsamen Sternpunkt (S) zusammengeschaltet sind, entstehen, speziell wenn die Triacs (T1 bis T7) gesperrt sind, an den Heizkörpern (H1 bis H4), insbesondere deren Anschlußbolzen, keine unterschiedlichen Potentiale, so daß auch keine Ableitströme auftreten, die zu Korrosionen führen könnten.The fact that the RC series connections ( 4 , 5 , 6 ) are connected together at the common star point (S), especially when the triacs (T1 to T7) are blocked, on the radiators (H1 to H4), especially their connecting bolts, no different potentials, so that there are no leakage currents that could lead to corrosion.

Durch die doppelsternförmige Anordnung der Kondensatoren (C1, C2, C3) und der Widerstände (R1, R2, R3) der RC-Reihenschaltungen (4, 5, 6) ist erreicht, daß alle sieben Triacs (T1 bis T7) gegen die Gefahr durch eine Zerstörung infolge schneller Spannungsanstiege geschützt sind. Der Kondensator (C1) mit dem Widerstand (R1) schützt den Triac (T1). Der Widerstand (R1) mit dem Kondensator (C2) schützt die Triacs (T2, T3). Der Kondensator (C2) mit dem Widerstand (R2) schützt den Triac (T4). Der Widerstand (R2) mit dem Kondensator (C3) schützt den Triac (T5). Der Kondensator (C3) mit dem Widerstand (R3) schützt den Triac (T6). Der Widerstand (R3) mit dem Kondensator (C1) schützt den Triac (T7).The double-star arrangement of the capacitors (C1, C2, C3) and the resistors (R1, R2, R3) of the RC series circuits ( 4 , 5 , 6 ) means that all seven triacs (T1 to T7) are protected against the danger destruction due to rapid voltage increases are protected. The capacitor (C1) with the resistor (R1) protects the triac (T1). The resistor (R1) with the capacitor (C2) protects the triacs (T2, T3). The capacitor (C2) with the resistor (R2) protects the triac (T4). The resistor (R2) with the capacitor (C3) protects the triac (T5). The capacitor (C3) with the resistor (R3) protects the triac (T6). The resistor (R3) with the capacitor (C1) protects the triac (T7).

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind zusätzlich Varistoren, d. h. spannungsabhängige Widerstände (V1 bis V7) gezeigt. Die Varistoren (V1 bis V7) sind den Triacs (T1 bis T7) parallelgeschaltet und dienen deren Schutz gegen hohe Spitzenspannungen. Die Varistoren (V1 bis V7) haben bei kleinen Spannungen einen sehr hohen Widerstandswert, so daß sie an sich bei den oben genannten Potentialunterschieden, die nach dem Stand der Technik zu Korrosionserscheinungen führen, außer Betracht bleiben können. Bei hohen, für die Triacs (T1 bis T7) gefährlichen Spannungsspitzen wird der Widerstand der Varistoren (V1 bis V7) klein. Die Varistoren (V1 bis V7) können auch bei der Schaltung nach Fig. 1 vorgesehen sein.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, varistors, ie voltage-dependent resistors (V1 to V7), are additionally shown. The varistors (V1 to V7) are connected in parallel to the triacs (T1 to T7) and serve to protect them against high peak voltages. The varistors (V1 to V7) have a very high resistance value at low voltages, so that they can be disregarded for the potential differences mentioned above, which lead to signs of corrosion according to the prior art. When the voltage peaks are dangerous for the triacs (T1 to T7), the resistance of the varistors (V1 to V7) becomes small. The varistors (V1 to V7) can also be provided in the circuit according to FIG. 1.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 liegen in den RC-Reihenschaltungen (4, 5, 6) weitere Kondensatoren (C1′, C2′, C3′). Der Kondensator (C1′) liegt zwischen dem Sternpunkt (S) und dem zweiten Endanschluß (13) in Reihe zum Widerstand (R1). Der Kondensator (C2′) liegt zwischen dem Sternpunkt (S) und dem zweiten Endanschluß (14) in Reihe zum Widerstand (R2). Der Kondensator (C3′) liegt zwischen dem Sternpunkt (S) und dem zweiten Endanschluß (15) in Reihe zum Widerstand (R3). Die zusätzlichen Kondensatoren (C1′, C2′, C3′) haben den Vorteil, daß sie es ermöglichen, für die Widerstände (R1, R2, R3) Bauteile zu verwenden, die leistungsmäßig kleiner als bei der Ausführung nach Fig. 1 dimensioniert sein können. Im übrigen entspricht die Ausführung nach Fig. 2 dem zu Fig. 1 Beschriebenen.In the embodiment according to FIG. 2, further capacitors (C1 ', C2', C3 ') are located in the RC series circuits ( 4 , 5 , 6 ). The capacitor (C1 ') lies between the star point (S) and the second end connection ( 13 ) in series with the resistor (R1). The capacitor (C2 ') lies between the star point (S) and the second end connection ( 14 ) in series with the resistor (R2). The capacitor (C3 ') lies between the star point (S) and the second end connection ( 15 ) in series with the resistor (R3). The additional capacitors (C1 ', C2', C3 ') have the advantage that they make it possible to use components for the resistors (R1, R2, R3) which can be dimensionally smaller than in the embodiment according to FIG. 1 . Otherwise, the embodiment according to FIG. 2 corresponds to that described for FIG. 1.

Claims

1. Circuit arrangement with radiators connected in a triangle on the three-phase network, which lie directly bare in a liquid / water to be heated, with at least one electronic switching element, in particular triac, connected in series with each radiator, with an RC series circuit connected in parallel as a protective circuit, characterized in that the connection points ( 7 , 8 , 9 ) of the components (C1, R1, C2, R2, C3, R3) of the RC series circuits ( 4 , 5 , 6 ) lie at a common star point (S), that the first end connections ( 10 , 11 , 12 ) of the RC series circuits ( 4 , 5 , 6 ) each lie on one of the three phases (L1, L2, L3) of the three-phase network, and that the second end connections ( 13 , 14 , 15 ) of the RC series circuits ( 4 , 5 , 6 ) each lie between one of the radiators (H1, H2, H3, H4) and the electronic switching element (T1 to T7) connected in series.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the radiators (H1 to H4) in the branches ( 1 , 2 , 3 ) of the delta circuit each lie between two electronic switching elements (T1 to T7), and the second end connections ( 13 , 14 , 15 ) each lie between one of the electronic switching elements (T1, T5, T7) and the respective radiator (H1 to H4).

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the capacitors (C1, C2, C3) of the RC series circuits ( 4 , 5 , 6 ) are connected to the phases (L1, L2, L3) of the three-phase network.

4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that between the star point (S) and the end connections ( 13 , 14 , 15 or 10 , 11 , 12 ) the resistors (R1, R2, R3) of the RC series circuits ( 4 , 5 , 6 ) further capacitors (C1, C2, C3) are connected in series.

5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance values of the resistors (R1, R2, R3) of the RC series circuits ( 4 , 5 , 6 ) are large compared to the resistance values of the radiators (H1 to H4).