DE3437242A1 - Elektronischer leistungssteller, insbesondere zur regelung der auslauftemperatur bei elektrischen durchlauferhitzern - Google Patents

Elektronischer leistungssteller, insbesondere zur regelung der auslauftemperatur bei elektrischen durchlauferhitzern

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DE3437242A1 DE19843437242 DE3437242A DE3437242A1 DE 3437242 A1 DE3437242 A1 DE 3437242A1 DE 19843437242 DE19843437242 DE 19843437242 DE 3437242 A DE3437242 A DE 3437242A DE 3437242 A1 DE3437242 A1 DE 3437242A1
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Description

  • Elektronischer Leistungssteller, insbesondere zur
  • Regelung der Auslauftemperatur bei elektrischen Durchlauferhitzern Die Erfindung betrifft einen elektronischen Leistungssteller, insbesondere zur Regelung der Auslauftemperatur bei elektrischen Durchlauferhitzern, enthaltend (a) eine von netzfrequenter Wechselspannung beaufschlagte Gleichrichterbrücke, welche eine mit der doppelten Netzfrequenz pulsierende Gleichspannung liefert, (b) einen Schmitt-Trigger, auf den die pulsierende Gleichspannung aufgeschaltet ist zur Erzeugung einer Rechteckimpulsfolge mit doppelter Netzfrequenz, (c) einen Frequenzteiler, auf den die Rechteckimpulsfolge aufgeschaltet ist, (d) ein an der Netzwechselspannung anliegendes Halbleiterrelais mit Nullspannungsschalter-Verhalten, durch welches die Leistung schaltbar ist und (e) Mittel zum Steuern des Halbleiterrelais in Abhängigkeit von Ausgangssignalen des Frequenzteilers.
  • Die Regelung der Auslauftemperatur bei elektrischen Durchlauferhitzern bietet besondere Schwieri-gkeiten. Elektrische Durchlauferhitzer haben eine sehr hohe installierte Heizleistung von beispielsweise 22 Kilowatt. Die Auslauftemperatur muß sehr genau eingehalten werden und darf nur geringfügig um die gewünschte Temperatur schwanken. Es ist schwierig, die Heizleistung entsprechend feinfühlig zu regeln.
  • Man kan die elektrische Heizleistung durch eine Phasenanschnittsteuerung stetig regeln. Eine Phasenanschnittsteuerung der hier vorliegenden hohen Leistungen ist jedoch wegen der dabei erzeugten Oberwellen und der dadurch hervorgerufenen Störungen nicht zulässig. Es ist nur zulässig, den Wechselstrom voll ein- oder auszuschalten, wobei durch einen Nullspannungsschalter dafür gesorgt wird, daß die Einschaltung und die Ausschaltung jeweils in Zeitpunkten erfolgt, in denen die Wechselspannung sowieso durch null geht, so daß kein Phasenanschnitt erfolgt.
  • Eine Regelung der Heizleistung durch Ein- und Ausschalten erfordert jedoch eine relativ hohe Schaltfrequenz, wenn die Forderung erfüllt werden soll, daß eine gewünschte Auslauftemperatur mit hoher Genauigkeit eingehalten wird. Wenn die Heizleistung mit niedriger Schaltfrequenz ein- und ausgeschaltet würde, dann würde aus einem Durchlauferhitzer abwechselnd kaltes oder zu heißes Wasser auslaufen, auch wenn die mittlere Heizleistung der gewünschten Temperatur entspricht. Eine hohe Schaltfrequenz der Ein- und Ausschaltung einer hohen Heizleistung führt jedoch wieder zu anderen Schwierigkeiten: Durch die Netzimpedanz beeinflußt die hohe Heizleistung des elektrischen Durchlauferhitzers die Netzspannung. Eine hohe Schaltfrequenz würde daher ein unangenehmes Flimmern elektrischer Glühlampen mit sich bringen. Die von den Versorgungsunternehmen zugelassene geschaltete Heizleistung ist daher umso kleiner, je höher die Schaltfrequenz ist. Diese Forderungen stehen dem Bemühen entgegen, die Auslauftemperatur eines Durchlauferhitzers hoher Leistung mit hoher Genauigkeit zu regeln.
  • Es ist aus diesem Grunde bekannt, bei einem elektrischen Durchlauferhitzer die installierte Heizleistung in wenigstens zwei Stufen zu unterteilen.
  • Ein Regler mit einem im Auslauf angeordneten Temperaturfühler schaltet dabei für die Temperaturregelung jeweils nur eine der Stufen (DE-OS 28 37 934).
  • Durch die DE-OS 28 37 934 ist weiterhin bekannt, daß zum Schalten der Stufen der Heizleistung eine für mehrere Stufen gemeinsame Heizwendelanordnung vorgesehen ist. Eine von der Netzspannung beaufschlagt Gleichrichter- und Schaltstufe erzeugt eine mit der Netzfrequenz synchrone Rechteckspannung von der doppelten Netzfrequenz. Das Ausgangssignal des Reglers, der von einem im Auslauf angeordneten Temperaturfühler beaufschlagt ist, liegt an Komperatoren mit abgestuften Referenzsignalen an. Die Ausgangssignale der Komparatoren und die Ausgänge des Binärzählers sind auf eine Logikschaltung aufgeschaltet, durch deren Ausgangssignal die elektronischen Schal termi ttel so ansteuerbar sind, daß bei Ansprechen einer zunehmenden Anzahl von Komparatoren periodisch eine zunehmende Anzahl von Halbwellen der Netzwechselspannung durchgeschaltet wird. Bei der bekannten Anordnung ist zum Schalten der Heizleistung in zwei Stufen durch zwei Komparatoren ein Binärzähler mit einer einzigen Zählstufe vorgesehen. Die Logikschaltung weist ein UND-Glied auf, an dessen Eingängen die Zählstufe und der Ausgang des Komparators mit dem niedrigeren Referenzsignal anliegt, sowie ein ODER-Glied, an dessen Eingängen der Ausgang des UND-Gliedes und der Ausgang des Komparators mit dem höheren Referenzsignal anliegen, wobei der Ausgang des ODER-Gliedes den Ausgang der Logikschaltung bildet.
  • Weiterhin ist durch die DE-OS 28 37 934 bekannt, einen Teil der Heizleistung stetig mittels eines Pul sbrei tenmodul ators mit fester Taktfrequenz zu regeln, wobei der Pulsbreitenmodulator vom Ausgangssignal des Reglers ansteuerbar ist. Der Pulsbreitenmodulator enthält einen Komparator, auf den das Ausgangssignal des Reglers sowie als Referenzsignal ein Drei ecksi gnal fester Taktfrequenz aufgeschaltet ist, so daß der Komparator ein Ausgangssignal jeweils während der Intervalle liefert, während welcher das Ausgangssignal des Reglers größer als das Referenzsignal ist. Ein bei Zuschaltung einer Stufe der Heizleistung über einen Komparator am Ausgang dieses Komparators auftretendes Signal ist als dem Referenzsignal überlagertes Zusatzsignal auf den Komparator des Pulsbreitenmodual autors aufgeschaltet, so daß die von dem Pulsbrei tenmodul ator gesteuerte Heizleistung um die Heizleistung der zugeschalteten Stufe vermindert wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Leistungssteller der eingangs genannten Art, insbesondere zur Regelung der Auslauftemperatur bei elektrischen Durchlauferhitzern, so auszubilden, daß einerseits Signale erzeugt werden, durch welche jeweils eine oder zwei von drei Halbwellen der Netzwechselspannung ansteuerbar sind, und andererseits durch von diesen Signalen unabhängige Schaltmittel jeweils eines der Signale zur Ansteuerung auf das Halbleiterrelais aufschaltbar ist.
  • Dabei soll der Gleichstrommittelwert des so durch den Verbraucher fließenden Stromes null sein.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß (f) der Frequenzteiler einen ersten Ausgang aufweist, an welchem ein Ausgangssignal jeweils durch jeden dritten Impuls gesetzt und durch die den nächstfolgenden Impuls zurückgesetzt wird, (g) der Frequenzteiler einen zweiten Ausgang aufweist, an welchem ein Ausgangssignal jeweils durch eine Flanke jedes dritten Impulses gesetzt und durch die entsprechende Flanke des jeweils übernächsten Impulses zurückgesetzt wird, (h) das Halbleiterrelais für jeweils eine Halbperiode durchschaltbar ist, wenn an einem Steuereingang zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Netzspannung ein Signal anliegt und (i) durch die besagten Mittel zum Steuern des Halbleiterrelais in Abhängigkeit von einem weiteren Schaltzustand der erste oder der zweite Ausgang des Frequenzteilers an den Steuereingang anlegbar ist.
  • Der Schmitt-Trigger liefert Rechteckimpulse im Bereich der Maxima bzw. Minima der Netzwechselspannung, deren Flanken einen hinreichenden Abstand von den Nulldurchgängen der Netzwechselspannung haben.
  • Ein solcher Nulldurchgang liegt jeweils zwischen zwei benachbarten Impulsen des Schmitt-Triggers.
  • Wenn am ersten Ausgang des Frequenzteilers durch einen solchen Impuls ein Ausgangssignal gesetzt wird und dieses Ausgangssignal durch den nächstfolgenden Impuls zurückgesetzt wird, dann steht das Ausgangssignal während des dazwischenliegenden Nulldurchgangs der Wechselspannung an. Infolgedessen wird das Halbleiterrelais für die auf den Null durchgang folgende Halbperiode durchgeschaltet.
  • Da nur jeder dritte Impuls der Impulsfolge ein solches Ausgangssignal setzt, wird auch nur für jede dritte Halbwelle der Netzwechselspannung das Halbleiterrelais durchgeschaltet. Das hat zur Folge, daß aufeinanderfolgende, durchgeschaltete Halbwellen entgegengesetzte Polarität haben, so daß der Gleichstrommittelwert des fließenden Stromes null wird.
  • Am zweiten Ausgang des Frequenzteilers wird ein Signal durch eine Flanke eines Impulses gesetzt und durch die entsprechende Flanke des übernächsten Impulses zurückgesetzt. Infolgedessen erscheint an dem zweiten Ausgang des Frequenzteilers ein Signal, das während zweier aufeinanderfolgender Null durch- gänge der Netzwechselspannung ansteht. Wenn das Halbleiterrelais von dem Signal am zweiten Ausgang des Frequenzteilers gesteuert wird, dann wird jeweils eine volle Welle der Netzwechselspannung von dem Halbleiterrelais durchgeschaltet, während die daran anschließende Halbwelle nicht durchgeschaltet wird. Auch bei dieser Betriebsweise sind aufeinanderfolgende, durchgeschaltete Wellen der Netzwechselspannung gegenphasig, so daß der Gleichstrommittelwert des durch den Verbraucher fließenden Stromes null wird.
  • Die so an dem Frequenzteiler zur Verfügung gestellten Signale legen die jeweilige Arbeitsweise des Halbleiterrelais bereits eindeutig fest. Sie können in verschiedener Weise auf das Halbleiterrelais aufgeschaltet werden. Im einfachsten Falle sind die besagten Mittel zum Steuern des Halbleiterrelais von einem Wählschalter gebildet, dessen Stellung den besagten "weiteren Schaltzustand" darstellt. Die Erfindung gibt aber auch die Möglichkeit, die Ausgangssignale des Frequenzteilers über eine geeignete Logikschaltung in Abhängigkeit von einem Reglerausgangssignal so auf Halbleiterrelais in drei Phasen eines Drehstroms zu schalten, daß die Gesamtleistung in relativ kleinen Schritten geschaltet werden kann.
  • Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines elektronischen Lei stungsstel lers.
  • Fig. 2 zeigt die bei dem Leistungssteller nach Fig.l auftretenden Signalverläufe.
  • Fig. 3 zeigt die drei Möglichkeiten des von dem Leistungssteller durch den Verbraucher geleiteten Stromes.
  • Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform eines elektronischen Leistungsstellers für Drehstrom, der insbesondere zur Regelung der Auslauftemperatur bei elektrischen Durchlauferhitzern geeignet ist.
  • Der Leistungssteller gemäß Fig. 1 enthält eine Gleichrichterbrücke 10, die über einen Transformator 12 von netzfrequenter, mit der Netzfrequenz gleichphasiger Wechsel spannung beaufschlagt ist.
  • Die Gleichrichterbrücke 10 liefert an einem Ausgang 14 eine mit der doppelten Netzfrequenz pulsierende Gleichspannung. Diese pulsierende Gleichspannung ist auf einen Schmitt-Trigger 16 aufgeschaltet. Der Schmitt-Trigger 16 erzeugt eine Rechteckimpulsfolge, die in der zweiten Zeile von Fig.2 dargestellt ist. Der Schmitt-Trigger schaltet, solange das anliegende Signal einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Das bedeutet, daß die Rechteckimpulse 18 im wesentlich symmetrisch zu den Maxima und Minima der Netzwechselspannung und im Abstand von den Nulldurchgängen 20 der Netzwechselspannung liegen. Die Rechteckimpulsfolge ist auf einen Frequenzteiler 20 aufgeschaltet. Mit 22 ist ein Halbleiterrelais mit Null spannungs schal ter-Verhal -ten bezeichnet. Das Halbleiterrelais 22 enthält einen Triac 24, der in Reihe mit einem Verbraucher 26 an der Netzwechselspannung anliegt. Es sind Mittel 28 zum Steuern des Halbleiterrelais 22 in Abhängigkeit von Ausgangssignalen des Frequenzteilers 20 vorgesehen. Bei der beschriebenen Anordnung besteht der Frequenzteiler 20 aus zwei J-K Flip Flops. Von den vier Ausgängen der J-K Flip Flops werden nur zwei Ausgänge benutzt. An einem ersten Ausgang 30 erscheint ein Ausgangs signal 32 (Fig.2) welches jeweils durch eine Flanke, hier die Vorderflanke, jedes dritten Impulses 18 der Rechteckimpulsfolge gesetzt und durch die entsprechende Flanke des nächstfolgenden Impulses 18 zurückgesetzt wird. Das Ausgangssignal am Ausgang 30 ist somit eine Impulsfolge, wie sie in der dritten Zeile von Fig.2 dargestellt ist. An einem zweiten Ausgang 34 des Frequenzteilers 20 erscheint ein Ausgangssignal 36, welches jeweils durch eine Flanke jedes dritten Impulses 18 der Rechteckimpulsfolge gesetzt und durch die entsprechende Flanke des jeweils übernächsten Impulses zurückgesetzt wird. Das Ausgangssignal 36 liefert eine Impulsfolge, wie sie in der vierten Zeile von Fig.2 dargestellt ist. Das Halbleiterrelais 22 ist für jeweils eine Halbleiterperiode durchschaltbar, wenn an einem Steuereingang 38 zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Netzspannung ein Signal anliegt.
  • Solche Halbleiterrelais sind an sich bekannt und handelsüblich erhältlich. Daher ist der Aufbau des Halbleiterrelais 22 nur schematisch angedeutet.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, liegt jeweils ein Nulldurchgang 20 der Netzwechselspannung zwischen zwei benachbarten Impulsen 18 der Rechteckimpulsfolge. In jeden Impuls des Ausgangssignals 32 fällt ein solcher Nulldurchgang. Zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen des Ausgangssignals 32 liegen jeweils zwei Nulldurchgänge der Netzwechselspannung, bei denen kein Ausgangssignal 32 am Ausgang 30 liegt. Jeder Impuls des Ausgangssignals 36 am Ausgang 34 des Frequenzteilers 20 erstreckt sich über zwei aufeinanderfolgende Nulldurchgänge 20 der Netzwechselspannung. Zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen des Ausgangssignals 36 liegt ein Nulldurchgang der Netzwechselspannung, bei welchem kein Signal am Ausgang 34 ansteht. Wenn das Halbleiterrelais 22 von dem ersten Ausgangssignal 32 gesteuert wird, dann wird das Halbleiterrelais während jeweils einer Halbperiode der Netzwechselspannung leitend, auf die dann jeweils zwei Halbperioden folgen, während welcher das Halbleiterrelais 22 keinen Strom durchläßt. Wenn das Halbleiterrelais 22 von dem zweiten Ausgangssignal 36 am Ausgang 34 gesteuert wird, dann wird es während zwei er aufeinanderfolgender Halbperioden leitend, an die sich eine Halbperiode anschließt, während welcher das Halbleiterrelais 22 nicht leitend ist.
  • Der Strom durch den Verbraucher 26 hat dann die in der vorletzten Zeile von Fig.2 dargestellte Form.
  • Die Mittel 28 zum Steuern des Halbleiterrelais sind bei der Ausführungsform nach Fig.l von einem Wählschalter gebildet, dessen Schalterarm 40 wahlweise an Masse (Signal "L"), an den ersten Ausgang 30, an den zweiten Ausgang 34 des Frequenzteilers 20 oder an ein Dauersignal "H" anlegbar ist. Der Schalterarm 40 ist über einen Widerstand 42 mit dem Eingang 38 verbunden.
  • Es können mit einer solchen Anordnung verschiedene Stromverläufe durch den Verbraucher 26 erzeugt werden, wie sie in Fig.3 dargestellt sind. Wenn der Schalterarm 40 ständig an dem Signal "L" liegt, dann ist der Triac 24 ständig gesperrt. Es fließt kein Strom. Liegt der Schalterarm 40 an dem Ausgang 30 des Frequenzteilers 20, dann wird, wie in der ersten Zeile von Fig.3 dargestellt ist, jede dritte Halbwelle der Netzwechselspannung zum Verbraucher 26 durchgelassen. Ist der Schalterarm 40 mit dem dritten Ausgang 34 des Frequenzteilers 20 verbunden, dann ergibt sich, wie schon im Zusammenhang mit Fig.2 erläutert wurde, ein Stromverlauf im Verbraucher 26 entsprechend der zweiten Zeile von Wenn 3 Wenn der Schalterarm 40 an das Dauersignal H" angelegt wird, dann bleibt der Triac 24 ständig leitend. Es wird die volle Netzwechselspannung zum Verbraucher 26 durchgelassen. Dementsprechend ist der Verbraucher 26 je nach Stellung des Schalterarms 40 entweder abgeschaltet, mit 1/3 der Leistung, mit 2/3 der Leistung oder mit der vollen Leistung beaufschlagt. Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, ist in jedem Fall der Gleichstrommittelwert des durch den Verbraucher 26 fließenden Stromes null.
  • In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 enthalten die "Mittel zum Steuern des Halbleiterrelais" für ein Halbleiterrelais 44 ein erstes UND-Glied 46, dessen einer Eingang 48 an dem ersten Ausgang 30 des Frequenzteilers anliegt sowie ein zweites UND-Glied 50, dessen einer Eingang 52 an dem zweiten Ausgang 34 des Frequenzteilers 20 anliegt und ein ODER-Glied 53 mit drei Eingängen 54,56 und 58.
  • Weiterhin ist ein Komparator 60 vorgesehen, der in Abhängigkeit von einem Eingangssignal an einem Eingang 62 bei Überschreiten abgestufter Schwellwerte Ausgangssignale an einem ersten, einem zweiten und einem dritten Ausgang 64 bzw. 66 bzw. 68 liefert.
  • Der erste Ausgang 64 des Komparators 60 ist mit dem anderen Eingang 70 des ersten UND-Gliedes 46 verbunden. Der zweite Ausgang 66 des Komparators 60 ist mit dem anderen Eingang 72 des zweiten UND-Gliedes 50 verbunden. Die Ausgänge der UND-Glieder 46 und 50 sind mit dem ersten Eingang 54 bzw. dem zweiten Eingang 56 des ODER-Gliedes 53 verbunden. An dem dritten Eingang 58 des ODER-Gliedes 53 liegt der dritte Ausgang 68 des Komparators 60. Der Ausgang 74 des ODER-Gliedes 53 steuert das Halbleiterrelais 44.
  • Bei einem Anstieg des Eingangssignals 26 erscheint ein Signal H" nacheinander an den Ausgängen 64,66 und 68. Bei einem relativ kleinen Eingangssignal entsprechend beispielsweise einer relativ kleinen Regelabweichung, erscheint ein Ausgangssignal an dem ersten Ausgang 64 des Komparators 60. Über das UND-Glied 46 wird daher das Signal 32 (Fig.2) vom Ausgang 30 des Frequenzteilers 20 an dem Eingang 54 des ODER-Gliedes 53 wirksam, während an den Eingängen 56 und 58 des ODER-Gliedes 53 kein Signal anliegt. Das damit am Ausgang 74 des ODER-Gliedes 53 erscheinende Signal 32 steuert das Halbleiterrelais 44 während jeder dritten Halbwelle auf, so daß durch den Verbraucher ein Strom entsprechend der ersten Zeile von Fig.3 fließt. Bei einem weiteren Anstieg des Signals am Eingang 62 erscheint ein Signal H" auch am Ausgang 66 des Komparators 60.
  • Über das UND-Glied 50 wird jetzt das Signal 36 vom Ausgang 32 des Frequenzteilers 20 am Eingang 56 des ODER-Gliedes 53 und damit auch am Ausgang 74 des ODER-Gliedes 53 wirksam. Das Halbleiterrelais 44 wird jeweils während zwei aus drei Halbperioden der Wechsel spannung aufgesteuert, so daß durch den Verbraucher ein Strom entsprechend der zweiten Zeile von Fig.3 fließt. Schließlich wird bei einem weiteren Anstieg des Signals am Eingang 32 ein Signal H" auch an dem dritten Ausgang 68 des Komparators 60 wirksam, der unmittelbar mit dem dritten Eingang 58 des ODER-Gliedes 53 verbunden ist. Am Ausgang 74 des ODER-Gliedes 53 erscheint daher ein Dauersignal "H". Das Halbleiterrelais 44 wird ständig aufgesteuert, so daß die volle Netzwechselspannung am Verbraucher wirksam wird.
  • Bei der in Fig.4 dargestellten bevorzugten Ausführung sind drei Halbleiterrelais 76,78 und 44 für je eine Phase eines Drehstroms vorgesehen. Der Komparator 60 weist drei Gruppen von Ausgängen 80,82,84 sowie 86,88,90 und 64,66,68 auf. Jede dieser Gruppen von Ausgängen ist auf jeweils eine Logikschaltung 92,94,96 von zwei UND-Gliedern 98,100 sowie 102,104 und 46,50 und einem ODER-Glied 106,108,53 geschaltet, die in der im Zusammenhang mit Gruppe 96 beschriebenen Weise verknüpft und außerdem von den Ausgängen 30,34 des Frequenzteilers 20 beaufschlagt ist. Durch die Logikschaltungen 92,94 und 96 ist jeweils eines der drei Halbleiterrelais steuerbar.
  • Bei der beschriebenen Anordnung erscheint das Signal H" bei einem Anstieg des Signals am Eingang 62 nacheinander an den Ausgängen 80,82,84,86,88,64,66 und 68. Es wird daher über die Logikschaltung 92 zunächst das Halbleiterrelais 76 in der beschrie- benen Weise in drei Stufen gesteuert, bis bei Auftreten eines Signals am Ausgang 84 die von dem Halbleiterrelais 76 gesteuerte Phase des Drehstroms voll durchgeschaltet ist. Bei weiterem Anstieg des Eingangssignals 62 wird über das Halbleiterrelais 78 die zweite Phase des Drehstroms in der beschriebenen Weise in drei Stufen gesteuert, während die erste Phase weiterhin voll durchgesteuert bleibt.
  • Schließlich wird über die Ausgänge 64,66 und 68 die dritte Phase des Drehstroms mittels des Halbleiterrelais 44 gesteuert. Die installierte Leistung kann somit in insgesamt neun Stufen geschaltet werden.
  • Bei der dargestellten Ausführung werden die drei Phasen des Drehstroms nacheinander stufenweise zugeschaltet. Es ist auch möglich, statt dessen nacheinander jede der drei Phasen mit einem Drittel der Leistung einzuschalten, dann nacheinander jede der Phasen mit zwei Drittel der Leistung und schließlich nacheinander jede der drei Phasen mit voller Leistung.
  • Eine andere Möglichkeit (bei Verwendung eines Komparators mit drei Ausgängen) besteht darin, gleichzeitig alle drei Halbleiterrelais 76,78 und 44 anzusteuern und in drei Stufen zu schalten.
  • Die erstere Variante erhält man dadurch, daß man die Verbindung der UND-Glieder mit den Ausgängen 82 und 86, mit den Ausgängen 84 und 64 und mit den Ausgängen 90 und 66 vertauscht. Diese Variante hat den Vorteil einer gleichmäßigeren Belastung des Drehstromnetzes.
  • Bei der dargestellten Ausführung ist das Eingangssignal am Eingang 62 des Komparators 60 von einer stetig veränderlichen Steuerspannung an einem Eingang 110 und einer der Steuerspannung in einem Summierpunkt 112 überlagerten Dreieckspannung von einem Dreieckgenerator 114 gebildet. Eine solche Anordnung bewirkt eine Pulsbreitenmodulation, wobei die Leistung jeweils zwischen den zwei höchsten angesteuerten Leistungsstufen hin- und hergeschaltet wird. Beispielsweise erscheint ein Signal H" an dem Ausgang 90 als Dauersignal, während an dem Ausgang 64 ein Signal mit einer Impulsbreite auftritt, die sich stetig mit dem Signal am Eingang 110 ändert. Es kann auf diese Weise die zugeführte Leistung stetig verändert werden. Die gepulste Leistung entspricht dabei der Leistungsdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen. Die Frequenz, mit welcher die Leistung gepulst wird, wird durch den Dreieckgenerator 114 vorgegeben.
  • Mit einer Anordnung der beschriebenen Art läßt sich eine Temperaturregelung für einen elektrischen Durchlauferhitzer durchführen, wobei die Forderungen der DIN EN 50006/VDE 0838 erfüllt sind.
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Claims (6)

  1. Patentansprüche El Elektronischer Leistungssteller, insbesondere zur Regelung der Auslauftemperatur bei elektrischen Durchlauferhitzern, enthaltend (a) eine von netzfrequenter Wechsel spannung beaufschlagte Gleichrichterbrücke (10), welche eine mit der doppelten Netzfrequenz pulsierende Gleichspannung liefert, (b) einen Schmitt-Trigger (16), auf den die pulsierende Gleichspannung aufgeschaltet ist, zur Erzeugung einer Rechteckimpulsfolge mit doppelter Netzfrequenz, (c) einen Frequenzteiler (20) auf den die Rechteckimpulsfolge aufgeschaltet ist, (d) ein an der Netzwechselspannung anliegendes Halbleiterrelais (22) mit Nullspannungsschalter-Verhalten, durch welches die Leistung schaltbar ist und (e) Mittel (28) zum Steuern des Halbleiterrelais in Abhängigkeit von Ausgangssignalen des Frequenzteilers, dadurch gekennzeichnet, daß (f) der Frequenzteiler (20) einen ersten Ausgang (30) aufweist, an welchem ein Ausgangssignal (32) jeweils durch eine Flanke jedes dritten Impulses (18) gesetzt und durch die entsprechende Flanke des nächstfolgenden Impulses zurückgesetzt wird, (g) der Frequenzteiler (20) einen zweiten Ausgang (34) aufweist, an welchem ein Ausgangssignal (36) jeweils durch jeden dritten Impuls (18) gesetzt und durch den jeweils übernächsten Impuls zurückgesetzt wird, (h) das Halbleiterrelais (22) für jeweils eine Halbperiode durchschaltbar ist, wenn an einem Steuereingang (38) zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs (20) der Netzspannung ein Signal anliegt und (i) durch die besagten Mittel (28) zum Steuern des Halbleiterrelais (22) in Abhängigkeit von einem weiteren Schaltzustand der erste oder der zweite Ausgang (30 bzw. 34) des Frequenzteilers (20) an den Steuereingang (38) anlegbar ist.
  2. 2. Elektronischer Leistungssteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Mittel (28) zum Steuern des Halbleiterrelais von einem Wählschalter gebildet sind, dessen Stellung den besagten weiteren Schaltzustand darstellt.
  3. 3. Elektronischer Leistungssteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über den Wählschalter weiterhin wahlweise kein Signal oder Dauersignal an den Steuereingang (38) des Halbleiterrelais (22) anlegbar ist.
  4. 4. Elektronischer Leistungssteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Mittel zum Steuern des Halbleiterrelais (44) (a) ein erstes UND-Glied (46) enthalten, dessen einer (48) Eingang an dem ersten Ausgang (30) des Frequenzteilers (20) anliegt, sowie (b) ein zweites UND-Glied (50), dessen einer Eingang (52) an dem zweiten Ausgang (34) des Frequenzteilers (20) anliegt, (c) ein ODER-Glied (53) mit drei Eingängen (54,56,58), an dessen erstem Eingang (54) der Ausgang des ersten UND-Gliedes (46) und an dessen zweitem Eingang (56) der Ausgang des zweiten UND-Gliedes (50) anliegt, und (d) Komparatormittel (60), (d 1 welche in Abhängigkeit von einem Eingangssignal bei Überschreiten abgestufter Schwellwerte Ausgangssignale an einem ersten, einem zweiten und einem dritten Ausgang (64,66,68) liefern und (d 2 ) deren erster Ausgang (64) mit dem anderen Eingang (70) des ersten UND-Gliedes (46), deren zweiter Ausgang (66) mit dem anderen Eingang (72) des zweiten UND-Gliedes (50) und deren dritter Ausgang (68) mit dem dritten Eingang (58) des ODER-Gliedes (53) verbunden ist.
  5. 5. Elektronischer Leistungssteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß (a) drei Halbleiterrelais (76,78,44) für je eine Phase eines Drehstroms vorgesehen sind, (b) die Komparatormittel (60) drei Gruppen von je drei Ausgängen (80,82,84; 86,88,90; 64,66,68) aufweisen und (c) jede dieser Gruppen von Ausgängen auf jeweils eine Logikschaltung (92,94,96) von zwei UND-Gliedern (98,100; 102,104; 46,50) und einem ODER-Glied (106,108,59) geschaltet ist, die außerdem von den Ausgängen (30,34) des Frequenzteilers (20) beaufschlagt ist, und (d) durch die Logikschaltungen (92,94,96) je eines der drei Halbleiterrelais (76,78,44) steuerbar ist.
  6. 6. Elektronischer Leistungssteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal des Komparators (60) von einer stetig veränderlichen Steuerspannung und einer der Steuerspannung überlagerten Dreiecksspannung gebildet ist.
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