Hoewel er 'Zweedse kachel-elektronica' bovenaan dit artikel staat, weet ik niet hoe Zweeds dit spul echt is. Het zou best kunnen dat je deze dingen ook elders in Europa kon/kan kopen, maar omdat ik dergelijke elektrische kachels met elektronische regelaars nog nooit eeder gezien heb en deze uit een Zweedse woning komen noem ik ze Zweeds.

Elektrisch verwarmen in Zweden

Vrienden van mij kochten een huis in Zweden en geheel tegen mijn verwachting in, blijkt het daar heel gewoon om alles gasloos te regelen. Hun woning heeft alleen een elektra-aansluiting en het 2-fase systeem is daar ook nog eens afwijkend (maar niet onhandig).

Dat betekent dat er elektrisch verwarmd wordt en in de woning waren meerdere radiatoren van (als ik het me goed herinner) 2 kiloWatt te vinden. Waarschijnlijk gewoon oliegevulde radiatoren met een element, maar zo op het eerste oog zie je dat er niet aan af. Pas bij het zien van de regeling aan de zijkant van de kachel wordt duidelijk dat dit elektrische kachels zijn. Naast de net-aansluiting zit er ook een LED op en een draaiknop die duidelijk niet mechanisch is zoals een gewone thermostaatkraan.

Maar, van menig kachel werkte die thermostaat niet meer. Of ik daar eens naar kon kijken...

Waar gaat het om?

De regeling bestaat uit een simpele maar robuuste oplossing met direct gevoedde nuldoorgangsdetector-schakelaar die een triac aanstuurt. De ontsteekdrempel daarvan wordt via het IC ingesteld aan de hand van twee temperatuursensoren en (in dit geval) de stand van potmeter P1.

Het is dus geen dimmer, zoals je misschien verwacht. Dat heeft voor dit soort toepassingen ook helemaal geen zin, want de massa-traagheid is zo groot dat het verspilde moeite is (en ongetwijfeld extra verliezen oplevert in de triac) om het vermogen constant te regelen.

Opmerking bij het schema: de waarde van de weerstanden R2 en R3 heb ik niet gemeten en die van R4 en R5 verschilde tussen twee dezelfde thermostaten (en door de 5 ringen ben ik ook niet geheel zeker van de waarde, maar 3,01 kilo-Ohm klinkt logisch voor een 5-ringer). De waardes van de thermistors zijn onbekend en ook zou de triac mogelijk verkeerd om kunnen staan (en daarmee het element ook). Het gaat om het principe-schema, dus 100% correct durf ik niet te garanderen.

Daarnaast is door de interne opbouw van de nuldoorgangsschakelaar, die de netfrequentie door 2048 deelt en met die frequentie exact op de nuldoorgang aan/uit schakelt, de veroorzaakte storing ook minimaal, terwijl een constante regeling een forse smoorspoel vereist om de storing tot de vereiste niveau's te beperken.

Open ermee!

Het openen van deze thermostaten is een eitje: 4 schroeven en klaar. Daarbij bleek wel dat het kunststof van sommige exemplaren z'n beste tijd had gehad, dus enige voorzichtigheid was geboden. Het binnenwerk bestaat uit een simpele elektronicaprint met UAA2016 IC, triac en wat rand-onderdelen.

Opvallend is de graad van beveiliging: een flinke MOV (overspanningsbeveiliging), twee temperatuursensoren en een klixon. Ik wist toen nog niet dat het IC zelf een temperatuur-sensor bewaakt. Als die onderbroken raakt gaat het IC in een beveiligingsmodus. Faalt het IC ook nog waardoor de triac continu blijft geleiden, dan grijpt uiteindelijk klixon KL1 in.
Maar, naast al deze zaken: geen zekering...

Mijn eerste gok was de triac: als praktisch enige halfgeleider met een (relatief) zwaar leven leek me dat de grootste kanshebber. Maar uit de foutstatus van de gebruikers bleek de elco een grotere kans te maken: ze deden namelijk echt niets: ook geen LED die aanging, echt niets.

Omdat de UAA2016 direct uit het net gevoed wordt via de grote grijze weerstand en daarmee in serie geschakelde diode, staat de elco altijd onder spanning (even los van de momenten dat de thermostaat met de netschakelaar echt uitgeschakeld wordt).

Omdat het in Zweden natuurlijk veel langer koud blijft én een stuk kouder kan worden, krijgen deze elco's al snel de nodige uren op de teller.

Dat nog los van de hitte die ze te verduren hebben van de kachel die er op enkele centimeters vanaf zit én van de dikke weerstand die de voeding van het IC verzorgt.

Dit was de elco uit een van die thermostaten. Het merk Lelon zei me niets, maar van andere reparateurs kreeg ik meerdere berichten dat het geen geweldig merk is.

Het vonnis: inderdaad de elco

Aan de meter ermee. Ik had m'n multimeter en ESR-meter bij me. Dit vooral om aan te tonen dat de multimeter geen geweldig instrument is om capaciteiten mee door te meten. Helaas bleken deze zo slecht dat zelfs de multimeter dat nog begreep.

De meter begon bij 78 microfarad, maar liep langzaam af, om uiteindelijk bij 72 te blijven steken. Dat is nog (ongeveer) 15 procent resterend van de originele capaciteit (470 uF).

Het is in dit geval duidelijk, maar ik heb wel elco's gehad die gewoon prima capaciteit toonden op de multimeter, maar echt slecht waren .

Van de twee exemplaren die er waren (de rest lag nog in Zweden) was het bij beide wel duidelijk: de ene toonde op de ESR60 'in circuit/lek', de andere 'open of lage capaciteit'.

Ondanks het feit dat de meter nog de nodige capaciteit toonde, gaf dit toch goed aan hoe slecht een multimeter is in het onderscheiden van een totaal gare elco.

Mocht je twijfelen aan een elco, dan is het handig om zo'n 20% tolerantie aan te houden. In een ouder ontwerp kan een elco vaak gemakkelijk 50% capaciteit kwijt raken en dan nog steeds prima werken, in de goedkopere troep van tegenwoordig wordt alles veel meer op het randje ontworpen en gaat het vaak eerder mis als de capaciteit afneemt.

Daarnaast geeft de fabrikant vaak al -20/+20 procent als capaciteitstolerantie op (soms zelfs +50 procent afhankelijk van de capaciteit en de fabrikant) dus kan het geen kwaad om -20 procent aan te houden als ondergrens bij metingen.

Gerepareerd en testen

Ik had geen elco's bij me en kwam dus een andere dag terug. Omdat ik geen elco had die fysiek paste, nam ik een te groot exemplaar mee, puur om te testen of dat het probleem op zou lossen.

In de aanwezige werkplaats werd de kracht-contactdoos opengeschreoefd (waar haal je anders 2-fase spanning vandaan) en de thermostaat eerst zonder kachel aangesloten.

Zo kon ik kijken of de iets gestegen netspanning de spanning op de elco niet wat te ver liet oplopen en om te kijken of de thermostaat zelf in ieder geval werkt (wie weet heeft de kachel een probleem...)

Ik hing de multimeter aan de voedingsspanning van het IC en mat ook de rimpel (DC+AC stand op de multimeter) om te kijken of de elco misschien ook onderbemeten is.

Maar met 8,7 Volt was dat keurig binnen grenzen, was de elco ook lekker overgedimensioneerd en was er geen rimpel te bekennen.

Daarna werd de kachel aangesloten. De print werd met alle aangesloten draden zo goed mogelijk neergelegd, de spanning ging er op en het inregelen van de thermostaat deed ik maar even met een punt-tang, met het koelblok van de triac (netspanning!) zo dicht bij de knop.

Bij het opdraaien van de thermostaat ging de rode LED aan. Na iets van een minuut werd de radiator langzaam warm. Na de situatie even in de gaten gehouden te hebben lieten we het ding z'n gang gaan en ging na een bepaalde tijd de rode LED weer uit, om na een minuut of zo weer aan te gaan. Hij doet het!

Voor de elco's bestelde ik vervolgens Kemet ESL477M025AH9AA exemplaren, 470 uF, 25 Volt maar nu 105 graden elco's in plaats van 85 graden. Zij namen de resterende thermostaten uit Zweden mee en zo werden ze alle 9 weer in werkende staat hersteld.

---