Обогреватель

Авторы патента:


Обогреватель
Обогреватель

 


Владельцы патента RU 2592859:

Орлов Сергей Иванович (RU)

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области силовой преобразовательной техники, и может быть использовано в устройствах, преобразующих электрическую энергию в тепловую. Техническим результатом является повышение надежности и уменьшение потерь электрической энергии в режиме «ожидания». Обогреватель, питающий кабель которого подводится к защитному корпусу, внутри которого находится первая схема управления, из защитного корпуса выходит соединительный кабель, состоящий из четырех проводников, два из которых связаны с напряжением сети: один с заземлением и один с цифровым выходом первой схемы управления, с другого конца кабеля, проводники, связанные с напряжением сети, подключены через первый и второй ключевые элементы к нагревательному элементу, проводник заземления подключен к радиатору, проводник, связанный с цифровым выходом первой схемы управления, подключен к первому входу второй схемы управления, у которой первый выход подключен к входу первого ключевого элемента, второй вход связан с первым выходом третьей схемы управления, второй выход второй схемы управления подключен к входу третьей схемы управления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области силовой преобразовательной техники, и может быть использовано в устройствах, преобразующих электрическую энергию в тепловую.

Известны обогреватели, в которых используются термовыключатели на основе биметаллических пластин [1, 2]. Основными недостатками данных устройств являются относительно низкая надежность, невысокая точность поддерживаемой температуры, широкая зона гистерезиса.

Известны обогреватели, в которых величина тока через нагревательный элемент регулируется симистором, а контроль осуществляется внешним устройством на основе микропроцессора [1, 2]. Эти обогреватели имеют следующие недостатки.

1. Относительно низкая надежность, так как отказ всего одного элемента способен привести к превышению предельно допустимой температуры.

2. Низкое значение максимальной температуры радиатора, всего 90, а не 135 градусов Цельсия.

3. К радиатору подводится дорогостоящий термостойкий кабель, состоящий не только из силовых, но и ряда информационных проводников.

4. Высокая себестоимость и сложность изготовления.

Прототип [3] имеет относительно низкую надежность, так как отказ всего одного элемента способен привести к превышению предельно допустимой температуры.

Цель изобретения - повышение надежности и уменьшение потерь электрической энергии в режиме «ожидания».

Указанная цель достигается тем, что:

1. Обогреватель, питающий кабель которого, состоящий из трех проводников, подводится к защитному корпусу, внутри которого находится первая схема управления, а из защитного корпуса выходит соединительный кабель, состоящий из четырех проводников, два из которых связаны с напряжением сети, один с заземлением, и один с цифровым выходом первой схемы управления, с другого конца кабеля, проводники, связанные с напряжением сети, подключены через первый и второй ключевые элементы к нагревательному элементу, проводник заземления подключен к радиатору, а проводник, связанный с цифровым выходом первой схемы управления, подключен к первому входу второй схемы управления, у которой первый выход подключен к входу первого ключевого элемента, второй вход через первую схему гальванической развязки связан с первым выходом третьей схемы управления, а второй выход второй схемы управления, через вторую схему гальванической развязки, подключен к входу третьей схемы управления, своим вторым выходом связанную с входом второго ключевого элемента.

2. Обогреватель по п. 1, вторая и третья схемы управления которого включают в себя устройства, вырабатывающие короткие импульсы в начале каждого полупериода напряжения сети.

3. Обогреватель по п. 1, схема гальванической развязки которого состоит из генератора коротких импульсов, подключенного к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого, через выпрямитель с времязадающими цепями, подключена к компаратору.

На фиг. 1 показана функциональная схема обогревателя.

Обогреватель, питающий кабель 1 которого, состоящий из трех проводников, подводится к защитному корпусу 2, внутри которого находится первая схема управления 5, а из защитного корпуса 2 выходит соединительный кабель 3, состоящий из четырех проводников, два из которых связаны с напряжением сети: один с заземлением и один с цифровым выходом первой схемы управления 5, с другого конца кабеля, проводники, связанные с напряжением сети, подключены через первый 10 и второй 12 ключевые элементы к нагревательному элементу 11, проводник заземления подключен к радиатору 4, а проводник, связанный с цифровым выходом первой схемы управления 5, подключен к первому входу второй схемы управления 6, у которой первый выход подключен к входу первого ключевого элемента 10, второй вход, через первую схему гальванической развязки 7 связан с первым выходом третьей схемы управления 9, а второй выход второй схемы управления 6, через вторую схему гальванической развязки 8, подключен к входу третьей схемы управления 9, своим вторым выходом связанную с входом второго ключевого элемента 12.

Работает обогреватель следующим образом.

Если температура окружающей среды выше заданного, относительно низкого значения, первая схема управления 5 вырабатывает сигнал, который, проходя через вторую схему управления 6, поддерживает первый ключевой элемент 10 в закрытом состоянии. Этот же сигнал с первой схемы управления 5, проходя через вторую схему управления 6, второй элемент гальванической развязки 8 и третью схему управления 9, поддерживает второй ключевой элемент 12 в закрытом состоянии.

Если температура окружающей среды ниже заданного значения, первая схема управления 5 вырабатывает сигнал, который позволяет второй 6 и третьей 9 схемам управления открывать ключевые элементы 10 и 12, соответственно.

Если температура радиатора 4 ниже заданного, относительно высокого значения, схемы управления 6 и 9 поддерживают ключевые элементы 10 и 12 в открытом состоянии, соответственно. Температура радиатора 4 повышается, и, достигнув запрограммированного в схемах управления 6 и 9 значений, срабатывает сначала одна из схем управления 6 или 9, затем вторая, хотя настроены обе приблизительно на одинаковую температуру. Это объясняется тем, что невозможно абсолютно точно выставить температуры срабатывания. Только при условии срабатывания обеих схем управления, и 6, и 9, произойдет одновременное выключение ключевых элементов 10 и 12 и температура радиатора начинает понижаться. Зона гистерезиса определяется параметрами схем управления и особенностями конструкции.

В случае отказа любого одного элемента обогревателя, например ключевого элемента 10, третья схема управления 9 будет стабилизировать температуру радиатора 4 и не позволит температуре радиатора превысить максимально допустимую величину.

В элементе гальванической развязки 7 нет принципиальной необходимости, его задача заключается в обеспечении работоспособности второй схемы управления 6, если в ней отказал датчик температуры и синхронного включения и выключения ключевых элементов.

В случае использования в качестве силовых ключей симисторов, для снижения средних значений токов потребления второй и третьей схем управления, целесообразно во вторую и третью схемы управления установить устройства, вырабатывающие короткие импульсы в начале каждого полупериода напряжения сети, которые разрешают подавать напряжения на управляющие выводы симисторов. Это позволяет уменьшить мощность и объем источников питания второй и третьей схем управления.

При использовании в качестве силовых ключей полевых транзисторов, радиатор должен быть рассчитан так, чтобы его температура во всех возможных условиях эксплуатации не превысила предельно допустимую температуру, при подаче на него четверти от максимально возможной мощности.

Крайне непросто найти оптроны, работающие при температуре 135 градусов Цельсия. Поэтому, в частности, предлагается использовать схемы гальванической развязки, состоящие из генератора коротких импульсов, подключенного к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого, через выпрямитель с времязадающими цепями, подключена к компаратору. Кроме повышения рабочей температуры предлагаемая структура канала передачи цифровой информации имеет важное преимущество, заключающееся в том, что ток потребления уменьшается, практически, на порядок, по сравнению с оптроном.

Предлагаемый обогреватель имеет более высокую надежность по сравнению с прототипом, так как отказ любого одного элемента обогревателя не приводит к превышению максимально допустимой температуры.

Объем и масса предлагаемого обогревателя значительно меньше, чем у аналогов, так как отдача радиатором тепловой энергии при температуре 135 градусов происходит эффективнее, чем при 90 градусах Цельсия.

Кроме того, можно видеть, что предлагаемый обогреватель имеет более низкую стоимость по сравнению с аналогами, даже сделанными на основе биметаллических пластин [4].

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. http://www.rizur.ru/cat_osha.htm.

2. http://www.neotechnology.ru/products/view/1428.

3. Патент РФ №151977.

4. http://www.chipfind.ru/search/?part=1NT01L-6870.

1. Обогреватель, питающий кабель которого, состоящий из трех проводников, подводится к защитному корпусу, внутри которого находится первая схема управления, а из защитного корпуса выходит соединительный кабель, состоящий из четырех проводников, два из которых связаны с напряжением сети: один с заземлением и один с цифровым выходом первой схемы управления, с другого конца кабеля проводники, связанные с напряжением сети, подключены через первый и второй ключевые элементы к нагревательному элементу, проводник заземления подключен к радиатору, а проводник, связанный с цифровым выходом первой схемы управления, подключен к первому входу второй схемы управления, у которой первый выход подключен к входу первого ключевого элемента, второй вход через первую схему гальванической развязки связан с первым выходом третьей схемы управления, а второй выход второй схемы управления, через вторую схему гальванической развязки, подключен к входу третьей схемы управления, своим вторым выходом связанную с входом второго ключевого элемента.

2. Обогреватель по п. 1, вторая и третья схемы управления которого включают в себя устройства, вырабатывающие короткие импульсы в начале каждого полупериода напряжения сети.

3. Обогреватель по п. 1, схема гальванической развязки которого состоит из генератора коротких импульсов, подключенного к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого, через выпрямитель с времязадающими цепями, подключена к компаратору.



 

Похожие патенты:

Устройство для адаптивного обогрева криогенного аппарата, например регулирующего клапана, содержащее размещенный вблизи обогреваемого аппарата электрический нагреватель 1, подключенный к выходу регулятора напряжения 2, соединенного входом с выходом регулирующего устройства 3, первый вход которого связан с выходом задатчика 6 температуры обогреваемого аппарата через суммирующий элемент 4, а второй - с выходом датчика 5 температуры обогреваемого аппарата.

Изобретение относится к устройству для приготовления пищи, имеющему множество средств нагревания для нагревания соответствующего пищевого элемента. Устройство оснащено средствами управления для управления подачей энергии индивидуально в каждое из средств нагревания.

Изобретение относится к электрическому бытовому устройству для обработки продукции. Устройство содержит отделение для обработки продукции, дверцу, которая может открываться пользователем даже во время обработки продукции, первую линию питания на первую электрическую нагрузку, первую электрическую контрольную линию для первой электрической нагрузки, переключатель положений дверцы «открыто»/«закрыто», оперативно подключенный к первой электрической контрольной линии, контрольное устройство первой электрической нагрузки, в свою очередь, включающее первый электромеханический переключатель, включающий электрический компонент, установленный на первой электрической контрольной линии и механический компонент, расположенный на первой линии питания и способный переходить между первой и второй позициями, в которых он, соответственно, препятствует или не препятствует прохождению тока в первой линии питания.

Изобретение относится к контрольным устройствам, в частности, в области бытовых электроприборов. Бытовой электроприбор (стиральный и/или сушильный) содержит нагревательный контур (140), предназначенный для нагрева стиральной жидкости и/или потока воздуха для сушки и соединенный с системой электроснабжения (105а, 105b), обеспечивающей подачу электропитания в электроприбор, при этом нагревательный контур содержит терморезистор (205), последовательно соединенный с переключающими устройствами (210а, 210b), управляемыми с помощью управляющего устройства (125) для избирательного включения терморезистора, когда это требуется.

Изобретение относится к способу управления установкой и к электронагревательной установке (10) и содержит следующие этапы: i) составляют на рабочий цикл управляющую программу устройства (12) в составе установки (10), при этом устройство настраивают на работу в течение цикла в активном режиме, согласованном с использованием установки пользователем, и в ждущем режиме, согласованном с отсутствием использования установки (10) пользователем; ii) сравнивают работу устройства (12) в соответствии с управляющей программой с действительным использованием установки (10) пользователем; iii) определяют несоответствие между уставкой, заданной управляющей программой устройства, и действительным использованием установки пользователем; iv) изменяют управляющую программу устройства (12) в зависимости от действительного использования установки (10) пользователем.

Изобретение относится к системам путевого подогрева. Способ управления цепью путевого подогрева с автоматическим определением длительности интервалов отсутствия подвода питания включает расчет длительности интервала отсутствия подвода питания на основе значения температуры технологического трубопровода, измеренного в конце предварительно определенного начального интервала отсутствия подвода питания, а также с учетом конкретной температуры уставки для технологического трубопровода и температуры зоны нечувствительности, превышающей температуру уставки.

Устройство для зонального обогрева криогенного регулирующего аппарата, например запирающего элемента, содержащего закрепленный в кожухе криогенной емкости полый корпус 1, внутри которого размещен подвижный вдоль корпуса шток 2, связанный одним концом с выходом привода 3 перемещения штока, а другим - с запирающим элементом 4, изменяющим проходное сечение трубопровода, по которому протекает сжиженный газ.

Изобретение относится к устройству управления нагревом тепловыделяющего стекла, которое подает синусоидальный сигнал в соответствии с размером тепловыделяющего стекла так, чтобы синусоидальный сигнал подавался в момент времени, когда ток синусоидального сигнала равен нулю, и подача синусоидального сигнала прекращалась также в момент времени, когда ток синусоидального сигнала равен нулю.

Изобретение относится к управлению нагревательным элементом при применении его в одеяле или электрогрелке с электрическим обогревом. .
Наверх