Устройство для регулирования температуры

 

Союз Соаетскнк

Соцналнстнческни

Распублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ВТИЛЬСТВУ н «857947 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(51)М. Кл. (22) Заявлено 2311.79 (21) 2842914/18-24 с присоединением заявим М(23)Прмормтет

G 05 0 23/24.

Государственный комнтет

СССР но лавам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 230881. Бюллетень N9 31

Дата опублмковаммя описания 23.0881 (53) УДК 621 555. . 6 (088. 8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к устройствам для регулирования температуры с использованием электрических средств с помощью термочувствительных элементов, сопротивление которых зависит от температуры, и предназначенных для использования в радиотехнической и приборостроительной промышленности для термостатироваяия приборов, в сельском хозяйстве на животноводческих фермах, в устройствах для напольного обогрева животных

Известно устройство для регулирования температуры, содержащее подсое- 15 диненную к источнику питания переменного тока последовательную цепь, состоящую из индуктивного элемента, нагревателя, тиристора, и цепь управления, состоящую иэ трансформатора, 29 диода, сглаживающего фильтра, мостовой схемы, содержащей терморезистор с резисторами и транзисторы. 1 ьпь управления тиристором питается от дополнительного источника питания, 25 напряжение которого превьааает напряжение, при котором открывается тиристор. При иэмененли сопротивления термореэистора сигнал разбалаиса моста, усиленный транзистором, цепь 3Q база - змиттер которого подключена к диагонали моста, поступает на тран-, зистор, цепь эмиттер-колле .тор которого подключена параллельно управляющему электроду и катоду тиристора через индуктивный элемент и в положительный полупериод открывает его, шунтируя управляющий гереход тиристора, последний закрывается, прекра» щая питание нагревателя (13.

Недостатком этого устройства является сложность схем управления, требующих наличия трансформатора, диода, сглаживающего фильтра.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее тирмстор, I включенный в цепь нагревательного элемента, диод, делитель напряжения, состоящий из резистора и термореэистора, соединенных последовательно и подключенных к средней точке делите" ля напряжения, динистор, катод которого соединен с управляющим, электродом тиристора, анод которого подключен к аноду диода, соединенного с делителем напряжения и с источником питания (23.

Недостатком такого устройства является сложность при двухполупери857947 одном питании нагревателя. для двухполупериодного питания требуется либо включение последовательно с нагревателем двух встречно-параллельно включенных устройств для регулирования температуры, что требует установки двух терморезисторов, либо подключение устройства для регулирования температуры к диагонали выпрямительного моста, другая диагональ которого подключена через нагреватель к источнику питания, что требу. ет установки дополнительно четырех силовых диодов.

Кроме того, в известном устройстве терморезистор делителя напряжения периодически подвергается большим тепловым нагрузкам. Это уменьшает надежность работы устройства и точность регулирования температуры. Так, в момент достижения заданного значения температуры через терморезистор делителя напряжения протекает ток, равный току управления тиристором, который, например, для кремниевых триодных тиристоров средней мощности типа Ку 202 находится в интервале (50-300) 10 A, а напряжение на терморезисторе делителя напряжения чуть меньше напряжения включения динистора, минимальное напряжение включения которого, например кремниевых динисторов малой мощности типа

КН 102 А, равно 20 В. Тогда тепловая нагрузка терморезистора делителя напряжения, определяемая как мощность рассеяния будет равна

P=U 2=20 (50-300) ° 10 =1-6 Вт (1)

-3 где U — напряжение на терморезисторе делителя напряжения;

2 — ток через термореэистор делителя напряжения.

Ограничение мощности рассеяния применяемых терморезистор в при верхнем значении заданной температуры по ГОСТ 10688-75 находится в пределах не более 0,3-0,5 мВт. Из формулы (1) видно, что мощность рассеяния термореэистора в момент достижения заданного значения температуры превышает максимальную мощность рассеяHHR применяемых терморезисторов до шести раз. Такая периодическая тепловая перегрузка терморезистора приводит к погрешности регулирования температуры из-за нагрева его током управления, а также и преждевременному его разрушению.

Цель изобретения — упрощение, повышение надежности и точности устройства, Поставле н на я цель достигается тем, что устройство, содержащее терморезистор, нагреватель, подключенный через встречно-параллельно включенные тиристоры к источнику переменного напряжения, и динисторы,. подключенные катодами к управляющим электродам тиристоров с анодами, 5 !

$O

$$

65 оединенными с катодами выпрямительных диодов через ограничивающий резистор друг к другу, причем аноды выпрямительных диодов связаны с катодами тиристоров, содержит подключенный между катодами тиристоров реэистивный делитель напряжения,пер" вый и второй управляющие транзисторы и диоды, подключенные катодами к базам управляющих транзисторов, а анодайи — к терморезистору, другим концом связанному со средней точкой делителя напряжения, причем эмиттеры первого и второго управляющих транзисторов подключены к катодам тиристоров, а коллекторы — к анодам динисторов, Кроме того, устройство содержит шунтирующие диоды, подключенные параллельно одному из резисторов каждого плеча делителя напряжения.

На чертеже изображено устройство для регулирования температуры.

Устройство содержит встречно-параллельно включенные тиристоры 1 и 2, включенные в цепь нагревателя 3, динисторы 4 и 5, катоды которых соединены с управляющими электродами тиристоров 1 и 2, а аноды соединены через ограничивающий резистор 6 между собой, выпрямительный диод 7, первый управляющий транзистор 8.

Анод выпрямительного диода 7 и эмиттер гервого управляющего транзистора

8 подключены к катоду тиристора 1, а катод выпрямительного диода и коллектор первого управляющего транзистора 8 — к аноду динистора 4. Устройство для регулирования температуры содержит также выпрямительный диод 9 и второй управляющий транзистор 10.

Анод выпрямительного диода 9 и эмиттер второго управляющего транзистора

10 подключены к катоду тиристора 2, а катод выпрямительного диода 9 и коллектор второго управляющего транзистора 10 — к аноду динистора 5.

Аноды диодов 11 и 12 через терморезистор 13 соединены со средней точкой резистивного делителя 14 напряжения, а катоды — с базами первого и второго управляющих транзисторов

8 и 10. Терморезистор 13 помещен в рабочий объем нагревательного устройства.

Часть сопротивления в обоих пле— чах резистивного делителя 14 напряжения зашунтировано диодами 15 и 16, аноды которых подключены к средней точке делителя напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При подключении к источнику 17 переменного напряжения через выпрямительный диод 7, ограничивающий резистор 6 и- управляющий транзистор 10, протекает ток. Происходи.. деление напряжения источника питания между ними. Одновременно через реэистивный делитель 14 напряжения, термореэис85794 7 тор 13, диод 12, цепь база — эмиттер второго управляющего транзистора 10 протекает ток. Диод 16 шунтирует часть сопротивления резистивного делителя 14 напряжения, что уменьшает напряжение между средней точкой делителя напряжения и эмиттером второго управляющего транзистора 10 °

Это напряжение практически равно падению напряжения на т рморезисторе

13. Напряжение между коллектором и эмиттером второго управляющего транзистора 10 определяется током через терморезистор 13. Когда напряжение между коллектором и эмиттером нторого управляющего транзистора 10 достигает напряжения включения динисто- 15 ра 5, последний включается, и через тиристор 2 и нагреватель 3 протекает ток. В следующий полупериод через ныпрямительный диод 9, ограничинающий резистор 6 и первый управляющий тран- уц зистор 8 протекает ток. Одновременно через резистивный делитель 14 напряжения, терморезистор 13, диод 11, цепь база — эмиттер первого управляющего :ранэистора 8 протекает ток.

Диод 15 шунтирует часть сопротивления резистивного делителя 14 напряжения, что уменьшает падение напряжения на терморезисторе 13. Напряжение между коллектором и эмиттером первого управляющего транзистора 8 определяется током через терморезистор 13. При достижении этим напряжением величины напряжения включения динистора 4, последний включается и через нагреватель 3 протекает ток обратной полярности. При протекании тока на нагревателе 3 происходит выделение тепловой мощности, под действием которой повышается температура в рабочем объеме нагревательного устройстна, 4Q

Сопротивления терморезистора 13 начинает уменьшаться, а следовательно, уменьшается падение напряжения между коллектором и эмиттером первого и второго управляющих транзисторов 4

8 и 10. Унеличинается угол включения тиристоров. Повышение температуры в рабочем объеме нагревательного устройства происходит до тех пор, пока максимальное напряжение между коллектором и эмиттером первого и второго управляющих транзисторов 8 и.10 не станет меньше напряжения включения динисторов 4 и 5. Тиристоры

1 и 2 не включаются. Ток через нагревательный элемент не протекает. 55

Температура.в рабочем объеме нагрена-. тельного устройства начинает понижаться, а сопротивление терморезистора 13 — увеличиваться. Падение напряжения между коллектором и эмитте щ ром первого и второго управляющих транзисторов 8 и 10 достигает напряжения включения динисторов 4 и 5.

При их включении вкл зчаются тирисхоры

1 и 2, и через нагреватель протекает ток. Увеличение температуры н рабочем объеме нагрейательного устройства вызывает уменьшение сопротивления терморезистора 13, и весь процесс повторяется.

Применение устройства для регулирования темгературы упрощает устройство, позволяет просто управлять с двумя тиристорами, включенными встречно-параллельно, с помощью одного терморезистора. При этом схема упранления тиристорами не требует вторичного источника для питания схемы управления, трансформаторов, для гальванической развязки цепей управления тиристорами. Схема упранления проста в изготовлении и малогабаритна. Терморезистор устройства не подвергается большим теплоным перегрузкам, так как через него протекает только ток управления транзисторами.

Введение шунтирующих диодов в делитель напряжения позволяет у:леньшить падение напряжения на терморезисторе, то также уменьшает перегрев термореэистора током управления, протекающи л через него.

Кроме того, устройство для регулирования температуры позволяет применять терморезисторы с большым номинальным сопротивлением, а также вместо терморезистора н качестве датчика температуры — контактные термометры с током управления до

-б

50 ° 10 без изменения схемы, что расширяет область .применения устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования температуры, содержащее терморезистор, нагреватель, подключенный через встречно-параллельно включенные тиристоры к источнику переменного .напрчжения, и динисторы, подключенные катодами к управляющим электродам тиристоров, с анодами, соединенными с катодами выпрямительных диодов через ограничинающий резистор друг к другу, причем аноды выпрямительных диодов снязаны с катодами тиристоров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, повышения надежности и точности устройства, оно содержит подключенный между катодами тиристоров резистивный делитель напряжения, первый и второй управляющие транзисторы и диоды, подключенные катодами к базам управляющих транзисторов, а анодами к терморезистору, другим концом связанному со средней точкой делителя напряжения, причем эмиттеры первого и второго управляющих транзисторов подключены к катодам тиристоров, а коллекторы — к анодам динисторов.

857947

Составитель Л. Птенцова

Редактор Н. Данкулич ТехредМ. Ксштура Корректор Г. Решет ник

Тираж 940 Подписное, ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7242/77 филиал ППП Патент, г. Ужгород ул. Проектная 4

2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно содержит щунтируюшие диоды, подключенные гараллельно одному иэ резисторов каждого плеча делителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Патент Японии Ю 48-3 798, кл. 54/7/1121, 54/7-С 122, опублик.

19 73.

2. авторское свидетельство СССР

В 317048, кл. G 05 0 23/24, опублик.

1970 (прототип) .