DE1190961B

DE1190961B - Schaltungsanordnung zur selbsttaetigen kontinuierlichen Temperaturregelung in elektrothermischen Kuehl- und Waermevorrichtungen

Info

Publication number: DE1190961B
Application number: DES79278A
Authority: DE
Inventors: Guenter Mecwes
Original assignee: Siemens Elektrogaerate GmbH
Current assignee: SEG Hausgeraete GmbH
Priority date: 1962-05-03
Filing date: 1962-05-03
Publication date: 1965-04-15

Description

Schaltungsanordnung zur selbsttätigen kontinuierlichen Temperaturregelung in elektrothermischen Kühl- und Wärmevorrichtungen Die Kühl- und Wärmewirkung elektrothermischer, auf dem Prinzip des Pelztierelements beruhender Kühl- und Wärmevorrichtungen läßt sich bekanntlich durch die zugeführte elektrische Leistung regeln. Bei solchen Vorrichtungen ist es bekannt, im Stromkreis der Thermoelemente einen steuerbaren Halbleitergleichrichter (Transistor oder eine gittergesteuerte Röhre) anzuwenden, wobei der Steuerelektrode ein von- der zu regelnden Temperatur abhängiger Strom mittels eines einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisenden Widerstandes (NTC-Widerstand) zugeführt wird, der an geeigneter Stelle des zu kühlenden Raumes untergebracht ist. Bei den bekannten Anordnungen muß auf die Steuerelektrode Gleichstrom einwirken. Ziel der Erfindung ist es, eine solche selbsttätige kontinuierliche Temperaturregelung in derartigen Kühl- und Wärmevorrichtungen besonders einfach auszubilden.
Die Erfindung betrifft daher eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen kontinuierlichen Temperaturregelung in elektrothermischen Kühl- oder Wärmevorrichtungen, die von einem durch Gleichrichtung einer zugeführten Wechselspannung erzeugten, gegebenenfalls pulsierenden Gleichstrom gespeist werden und bei der der Steuerelektrode eines steuerbaren Gleichrichters ein von der zu regelnden Temperatur abhängiger Strom zugeführt wird.
Die Erfindung weist einen Weg, für diese Zwecke auch Wechselstrom verwenden zu können. Gemäß der Erfindung ist der der Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters zugeführte Strom ein in seiner Phasenlage zur gleichzurichtenden Wechselspannung von der zu regelnden Temperatur abhängiger Steuerwechselstrom, der den Stromflußwinkel des Gleichrichters steuert. Auf diese Weise kann der Steuerstrom aus dem bei diesen Geräten im allgemeinen vorhandenen Netztransformator in geeigneter Form entnommen werden.
Die temperaturabhängige Phasendrehung des Steuerwechselstroms gegenüber der gleichzurichtenden Wechselspannung kann auf verschiedene Weise erzielt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dienen hierfür ein oder mehrere zumindest teilweise aus temperaturabhängieen Bauelementen zusammengesetzte RC-Glieder. Da bei völlig geöffnetem Gleichrichter der Steuerwechselstrom und die gleiclazuricl.tende Wechselspannung in Phase sein müssen, jedes Phasendrehglied aber immer eine gewisse Mindestphasendrehung verursacht, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen., die Phase des Steuerwechselstroms zunächst einmal um 360° zu verschieben. Zum Betrieb von Halbleiterkühlelementen aus dem Wechselspannungsnetz ist in den meisten Fällen eine Abwärts-Spannungstransformation erforderlich, so daß ein Teil der Phasendrehung durch Entnahme des Steuerwechselstroms aus einer besonderen Wicklung eines den Gleichrichter speisenden Transformators, z. B. des Netztransformators. gegeben ist. Auf diese Weise läßt sich eine Phasendrehung von 180° erreichen. Ein weiteres Schaltungsmittel zur Erzielung einer Phasendrehung ist eine sogenannte Phasenbrückenschaltung, die aus mehreren Blind- und gegebenenfalls Wirkwiderständen zusammengesetzt ist. Eine solche Phasenbrückenschaltung kann gleichzeitig zur temperaturabhängigen Phasendrehung herangezogen werden, wenn ein `feil der Brückenglieder temperaturabhängige Eigenwerte (Widerstand, Kapazität, Induktivität) aufweist. Die temperaturempfindlichen Schaltungselemente werden dann in bekannter Weise mit dem in seiner Temperatur zu regelnden Medium, z. B. einem Raum oder einem Bauteil in guten Wärmekontakt gebracht.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Kühlelement 1 wird über den als gesteuerter Gleichrichter geschalteten Leistungstransistor 5 aus der Sekundärwicklung 4 des Netztransformators 2 gespeist, dessen Primärwicklung 3 an die Netzwechselspannung anaeschlossen ist. Der Arbeitspunkt des Transistors 5 ist durch den aus den Widerständen 6 und 7 bestehenden Spannungsteiler festgelegt. Zur Glättung des hinter den gesteuerten Gleichrichter 5 auftretenden pulsierenden Gleichstroms ist ein Ladekondensator S vorhanden. Der Steuerstrom für die Basis des Transistors 5 wird einer besonderen, mit einer Mittenanzapfung versehenen Tertiärwicklung 9, 10 des Netztransformators 2 entnommen. Die beiden Hälften 9 und 10 der Tertiärwicklung sind zugleich Bestandteile einer Phasenbrückenschaltung, deren andere beiden Brückenzweige durch einen einstellbaren Widerstand 11 und einen Kondensator 12 gebildet werden. Die temperaturabhängige Phasendrehung wird durch ein oder mehrere RC-Glieder nach Art des Kondensators 13 und des Widerstandes 14 bewirkt. Der Widerstand 14 weist einen negativen Temperaturkoeffizienten auf (NTC-Widerstand) und ist in bekannter Weise an geeigneter Stelle des zu kühlenden Raumes untergebracht.
Der in seiner Phasenlage von der Temperatur der mit dem Widerstand 14 in Wärmekontakt stehenden Bauteile bzw. des diesen umgebenden Raumes abhängige Steuerwechselstrom wird der Basis des Transistors 5 über den Koppelkondensator 15 zugeführt. Die durch den Kondensator 15 und den Widerstand 7 - beide bilden zusammen ein weiteres RC-Glied -hervorgerufene zusätzliche Phasendrehung kann mit Hilfe des Einstellwiderstandes 11 kompensiert werden. Bei Zimmertemperatur beträgt die Summe der Phasendrehungen durch den Netztransformator, die Phasenbrückenschaltung und die RC-Glieder gerade 360°. Mit zunehmender Abkühlung wird der Widerstand 14 hochohmiger und die Phasenlage des Steuerwechselstroms gegenüber der gleichzurichtenden Wechselspannung an der Sekundärwicklung 4 immer mehr über 360° hinaus verschoben. Damit nimmt der Stromflußwinkel des Gleichrichters 5 ab, so daß auch die Stromaufnahme des Kühlelements 1 vermindert wird.
Als gesteuerte Gleichrichter eignen sich außer Leistungstransistoren, insbesondere Siliziumtransistoren, bekanntermaßen auch Vierschichtendioden od. dgl.

Claims

Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur selbsttätigen kontinuierlichen Temperaturregelung in elektrothermischen Kühl- oder Wärmevorrichtungen, die von einem durch Gleichrichtung einer zugeführten Wechselspannung erzeugten, gegebenenfalls pulsierenden Gleichstrom gespeist werden und bei der der Steuerelektrode eines steuerbaren Gleichrichters, bestehend aus einem steuerbaren Halbleitergleichrichter (Transistor) oder aus einer gittergesteuerten Röhre, ein von der zu regelnden Temperatur abhängiger Strom mittels eines einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisenden Widerstandes (NTC-Widerstand) zugeführt wird, der an geeigneter Stelle des zu kühlenden Raumes untergebracht ist, dadurch gekennzeichn e t, daß der der Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters zugeführte Strom ein in seiner Phasenlage zur gleichzurichtenden Wechselspannung von der zu regelnden Temperatur abhängiger Steuerwechselstrom ist, der den Stromflußwinkel des Gleichrichters steuert.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerwechselstrom aus der dem Gleichrichter zur Speisung der elektrothermischen Elemente zugeführten Wechselspannung abgeleitet wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung eines Steuerwechselstroms mit temperaturabhängiger Phasenlage zur gleichzurichtenden Spannung ein oder mehrere, zumindest teilweise aus temperaturabhängigen Bauelementen zusammengesetzte RC-Glieder dienen.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerwechselstrom gegenüber der gleichzurichtenden Wechselspannung zunächst um 360° phasenverschoben wird.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Phasendrehung durch Entnahme des Steuerwechselstroms aus einer besonderen Wicklung eines den Gleichrichter speisenden Transformators, z. B. des Netztransformators, gegeben ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Phasendrehung durch Entnahme des Steuerwechselstroms aus einer aus Blind- und Wirkwiderständen gebildeten, an sich bekannten Brückenschaltung bewirkt wird.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Brückenglieder temperaturabhängige Eigenwerte (Widerstand, Kapazität, Induktivität) aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1065 863.