Wo die Zweipunktregelung an ihre Grenzen stößt

Der Zweipunktregler ist die einfachste, kostengünstigste, aber auch ungenaueste Methode zur Temperaturregelung. Das Prinzip ist einfach: „AN“ und „AUS“. Entweder ist die Leistung – und damit die Temperatur – zu 100 Prozent da oder überhaupt nicht. Für hochsensitive Materialien ist dies nicht optimal, denn zwischen den beiden Schaltpunkten liegt die Hysterese, also die Zeit des Abkühlens bzw. Aufheizens bis das Heizelement wieder zu- bzw. abschaltet. Bei sensiblen Prozessen kann diese „unstete“ Regelung zu unbefriedigenden Ergebnissen führen. Soll dies verhindert oder zumindest abgemildert werden, muss das Ein- und Ausschalten in hoher Frequenz erfolgen. Dies kann jedoch die Lebensdauer der Schaltelemente deutlich verkürzen. Und selbst bei verschleißfrei funktionierenden Halbleiterrelais bleibt ein Nachteil bestehen: Der durch das Ein- und Ausschalten entstehende Zeitverlust. Dieser mag auf den ersten Blick minimal erscheinen – am Ende zieht er jedoch häufig längere Durchlaufzeiten in der Produktion nach sich.

Thyristorsteller als Leistungsregler

In vielen Herstellungsprozessen und in Laboren ist der Einsatz der Zweipunktregelung wegen ihrer Ungenauigkeit nicht möglich. Hier kommen stattdessen Thyristorsteller zum Einsatz. Sie haben den Vorteil, dass sie nur die Leistung – und damit die Temperatur -bereitstellen, die auch tatsächlich benötigt wird. Hierzu können verschiedene Steuerungsarten verwendet werden:

• • EIN/AUS: Hier wird – vergleichbar mit Halbleiterrelais – die Last geschaltet. Dabei übernimmt der Thyristorsteller zusätzlich die Netzsynchronisation. Das bedeutet: er schaltet im Nulldurchgang der Spannung EIN und im Nulldurchgang des Stromes AUS
• • Pulsweitenmodulation: Hier wird die Leistung durch das Verhältnis von Einschaltdauer zu Pausendauer während einer festen Periode bestimmt.
• • Pulspaketsteuerung (= Impulsgruppenbetrieb): Sorgt für gezieltes Schalten einzelner Vollwellen des Netzes mit dem Ziel, lange EIN- – oder AUS-Phasen zu vermeiden.
• • Phasenanschnitt: Hier wird jede einzelne Halbwelle der Netzspannung direkt angeschnitten. Der Steller schneidet dazu vorgewählte Segmente aus der Sinuswelle heraus, sodass nur die verbleibende Spannungs/Zeitfläche als Leistung bereitgestellt wird. Der Strom fließt dabei vom Zündzeitpunkt bis zum nächsten Nulldurchgang, bei dem der Thyristor wieder automatisch verlischt. Damit lässt sich die gewünschte Leistung fast kontinuierlich einstellen. Es ist die genaueste und schnellste Art der AC Regelung. So können auch Produktionsverfahren mit hoher Prozessgeschwindigkeit gleichmäßig mit Leistung versorgt werden.
• • Sinussteller: Bei dieser Form der Leistungsregelung wird die Höhe der Amplitude geregelt. Es ist die technisch anspruchsvollste Art der Regelung- aber auch die teuerste und somit für die meisten Anwendungen nicht geeignet.