УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ ПЛОСКИХ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2013 года по МПК H05B3/16 

Предлагаемые технические решения относятся к области электротехники и могут быть использованы для защиты людей от электромагнитных излучений, возникающих при нагревании плоских электронагревателей.

Аналогичные технические решения известны, см., например, описание изобретения к патенту Российской Федерации №2074520, которое содержит следующую совокупность существенных признаков:

- «N» плоских электронагревателей, установленных на поверхности зоны нагрева и подсоединенных своими первыми выводами к одному из выходов сети переменного напряжения и своими вторыми выводами к выходу управляемого ключа, подсоединенного своим входом через выключатель сетевого напряжения к другому из выходов переменного напряжения;

- датчик температуры, установленный в структуре плоских электронагревательных элементов;

- источник сигнала задания;

- регулятор напряжения, подсоединенный своим первым входом к выходу источника сигнала задания, своим вторым и третьим входами к соответствующим выходам датчика температуры и своим выходом к управляющему входу управляемого ключа.

Общими признаками предлагаемого технического решения согласно первому варианту и выше охарактеризованного аналогичного технического решения являются:

- «N» основных плоских электронагревателей, установленных на поверхности зоны нагрева;

- управляемый ключ, подсоединенный своим входом через выключатель сетевого напряжения к выводу фазного провода сети переменного напряжения и своим выходом к первым выводам «N» основных плоских электронагревателей;

- датчик температуры, установленный в структуре плоских электронагревателей;

- источник сигнала задания;

- регулятор напряжения, подсоединенный своим первым входом к выходу источника сигнала задания, своим вторым и третьим входами к соответствующим выходам датчика температуры и своим выходом к управляющему входу управляемого ключа.

Общими признаками предлагаемого технического решения согласно второму варианту и выше охарактеризованного технического решения являются:

- «N» основных плоских электронагревателей, установленных на поверхности зоны нагрева;

- выключатель сетевого напряжения, подсоединенный своим входом к выводу фазного провода сети переменного напряжения.

Известно также аналогичное техническое решение, которое выбрано в качестве ближайшего аналога (прототипа), см. патент Российской Федерации на полезную модель №90284, которое содержит следующую совокупность существенных признаков:

- «N» основных плоских электронагревателей, установленных на поверхности зоны нагрева и подсоединенных своими первыми выводами к одному из выходов сети переменного напряжения и своими вторыми выводами к выходу управляемого ключа, подсоединенного своим входом через выключатель сетевого напряжения к другому выходу сети переменного напряжения;

- датчик температуры, установленный в структуре плоских электронагревательных элементов;

- источник сигнала задания;

- регулятор напряжения, подсоединенный своим первым входом к выходу источника сигнала задания, своим вторым и третьим входами к соответствующим выходам датчика температуры и своим выходом к управляющему входу управляемого ключа.

Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения согласно первому варианту являются:

- «N» основных плоских электронагревателей, установленных на поверхности зоны нагрева;

- управляемый ключ, подсоединенный своим входом через выключатель сетевого напряжения к выводу фазного провода сети переменного напряжения и своим выходом к первым выводам «N» основных плоских электронагревателей;

- датчик температуры, установленный в структуре плоских электронагревательных элементов;

- источник сигнала задания;

- регулятор напряжения, подсоединенный своим первым входом к выходу источника сигнала задания, своим вторым и третьим входами к соответствующим выходам датчика температуры и своим выходом к управляющему входу управляемого ключа.

Общими признаками предлагаемого технического решения согласно второму варианту и прототипу являются:

- «N» основных плоских электронагревателей, установленных на поверхности зоны нагрева;

- выключатель сетевого напряжения, подсоединенный своим входом к выводу фазного провода сети переменного напряжения.

Технический результат, который невозможно достичь ни одним из выше охарактеризованных аналогичных технических решений, заключается в снижении мощности электромагнитных излучений, возникающих от токопроводящих элементов плоских электронагревателей.

Причиной невозможного достижения вышеуказанного технического результата является то, что сложившаяся практика при создании средств для нагревания плоских электронагревателей, вопросам снижения мощности электромагнитных излучений плоских электронагревателей должного внимания не уделяла.

Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача по созданию различных средств для нагревания плоских электронагревателей, обеспечивающих защиту людей от электромагнитных излучений при нагревании плоских электронагревателей, является актуальной на сегодняшний день.

Технический результат согласно первому варианту предлагаемого технического решения, достигается тем, что устройство для нагревания плоских электронагревателей, содержащее «N» основных плоских электронагревателей, установленных на поверхности зоны нагрева, управляемый ключ, подсоединенный своим входом через выключатель сетевого напряжения к выводу фазного провода сети переменного напряжения и своим выходом к первым выводам «N» основных плоских электронагревателей, датчик температуры, установленный в структуре плоских электронагревателей, источник сигнала задания и регулятор напряжения, подсоединенный своим первым входом к выходу источника сигнала задания, своими вторым и третьим входами к соответствующим выходам датчика температуры и своим выходом к управляющему входу управляемого ключа, снабжено «N» дополнительными плоскими электронагревателями, расположенными своими нижними поверхностями на верхних поверхностях «N» основных плоских электронагревателей, подсоединенными своими первыми выводами к нулевому проводу сети переменного напряжения и своими соответствующими вторыми выводами к соответствующим вторым выводам «N» основных плоских электронагревателей.

Введение «N» дополнительных плоских электронагревателей в первый вариант предлагаемого технического решения, их расположения и подсоединения, как указано выше, позволяют, при подаче переменного напряжения сети с вывода нулевого провода на первые выводы «N» дополнительных плоских электронагревателей и с вывода фазного провода, через выключатель сетевого напряжения и управляемый ключ, на первые выводы «N» основных плоских электронагревателей, подсоединенных своими вторыми выводами к вторым выводам «N» дополнительных плоских электронагревателей, осуществить нагревание плоских электронагревателей, осуществлять постоянное измерение температуры датчиком температуры и проводить сравнение заданной температуры источника сигнала задания с измеренным значением температуры, а в случае повышения заданной температуры нагревания плоских электронагревателей сформировать регулятором напряжения управляющий сигнал, поступление которого на управляющий вход управляемого ключа обеспечивает размыкание контактов управляемого ключа и прекращает подачу переменного напряжения сети на выводы плоских электронагревателей и приостанавливает процесс нагревания плоских электронагревателей до снижения температуры плоских электронагревателей, соответствующей заданному значению.

В результате охлаждения плоских электронагревателей и при достижении заданного значения температуры регулятор напряжения прекращает формировать управляющий сигнал и прекращает его подачу на управляющий вход управляемого ключа.

Контакты управляемого ключа замыкаются, и вновь осуществляется подача переменного напряжения сети на выводы плоских электронагревателей, и весь процесс нагревания плоских электронагревателей повторяется.

При этом необходимо отметить, что расположение «N» дополнительных плоских электронагревателей, установленных своими нижними поверхностями на верхних поверхностях «N» основных плоских электронагревателей, при подаче на выводы всех плоских нагревателей напряжения сети переменного напряжения 220 В из-за наличия индуктивных сопротивлений токопроводящих элементов плоских электронагревателей возникают электромагнитные излучения, которые благодаря предлагаемым размещениям «N» дополнительных плоских электронагревателей и их противофазным и последовательным электрическим соединениям практически полностью компенсируются друг другом и не оказывают влияния на людей. В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата согласно первому варианту предлагаемого технического решения.

Технический результат согласно второму варианту предлагаемого технического решения, достигается тем, что устройство для нагревания плоских электронагревателей, содержащее «N» основных плоских электронагревателей, установленных на поверхности зоны нагрева, и выключатель сетевого напряжения, подсоединенный своим входом к выводу фазного провода сети переменного напряжения, снабжено «N» дополнительными плоскими электронагревателями, расположенными своими нижними поверхностями на верхних поверхностях «N» основных плоских электронагревателей и подсоединенными своими первыми выводами к нулевому проводу сети переменного напряжения и своими соответствующими вторыми выводами к соответствующим вторым выводам «N» основных плоских электронагревателей, подсоединенных своими первыми выводами к выходу выключателя сетевого напряжения.

Введение «N» дополнительных плоских электронагревателей во второй вариант предлагаемого технического решения, их расположения и подсоединения, как указано выше, позволяют при подаче на первые выводы «N» дополнительных плоских электронагревателей от нулевого провода сети переменного напряжения и при подаче переменного напряжения через выключатель сетевого напряжения с вывода фазного провода на первые выводы «N» основных плоских электронагревателей подсоединенных своими вторыми выводами к вторым выводам «N» дополнительных плоских электронагревателей, осуществлять нагревание плоских электронагревателей, а возникающие при этом электромагнитные излучения из-за наличия индуктивных сопротивлений и индуктивностей рассеяния токоведущих элементов плоских электронагревателей, благодаря предлагаемым размещениям «N» дополнительных плоских электронагревателей и их противофазными и последовательными электрическими соединениями, практически полностью компенсируются друг другом и не оказывают влияния на людей. В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата согласно второму варианту предлагаемого технического решения.

Проведенный анализ известных технических решений показал, что ни одно из них не содержит как всей совокупности признаков предлагаемых вариантов технических решений, так и отличительных признаков, что позволило сделать вывод о наличии критериев патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень» предлагаемых вариантов технических решений.

Предлагаемые варианты устройств для нагревания плоских электронагревателей поясняются нижеследующими описаниями и чертежами, где на фиг.1 представлена функциональная схема устройства для нагревания плоских электронагревателей согласно первому варианту предлагаемого технического решения, а на фиг.2 представлена функциональная схема устройства для нагревания плоских электронагревателей согласно второму варианту предлагаемого технического решения.

Предлагаемое устройство для нагревания плоских электронагревателей согласно первому варианту содержит:

- зону нагрева - 1, например, участок пола жилого помещения;

- «N» основных плоских электронагревателей - 2; 3; 4, расположенных на поверхности зоны нагрева - 1 и подсоединенных своими первыми выводами к выходу управляемого ключа - 5, подсоединенного своим входом через выключатель - 6 сетевого напряжения к выводу фазного провода сети переменного напряжения;

- «N» дополнительных плоских электронагревателей - 7; 8; 9, расположенных на верхних поверхностях «N» основных плоских электронагревателей - 2; 3; 4 и подсоединенных своими первыми выводами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и своими соответствующими вторыми выводами к соответствующим вторым выводам «N» основных плоских электронагревателей - 2; 3; 4 (т.е. второй вывод первого - 7 из «N» дополнительных плоских электронагревателей - 7; 8; 9 подсоединен к второму выводу первого - 2 из «N» основных плоских электронагревателей - 2; 3; 4; второй вывод второго - 8 из «N» дополнительных плоских электронагревателей - 7; 8; 9 подсоединен к второму выводу второго - 3 «N» основных плоских электронагревателей - 2; 3; 4 и т.д.);

- регулятор напряжения - 10, подсоединенный своим выходом к управляющему входу управляемого ключа - 5;

- источник сигнала задания - 11, подсоединенный своим выходом к первому входу регулятора напряжения - 10;

- датчик температуры - 12, установленный в структуре плоских электронагревателей - 2; 3; 4; 7; 8; 9 и подсоединенный своими соответствующими выходами к второму и к третьему входам регулятора напряжения - 10.

Предлагаемое устройство для нагревания плоских электронагревателей согласно второму варианту содержит:

- зону нагрева - 1, например, участок пола жилого помещения;

- «N» основных плоских электронагревателей - 2; 3; 4, расположенных на поверхности зоны нагрева - 1 и подсоединенных своими первыми выводами через выключатель - 5 сетевого напряжения к выводу фазного провода сети переменного напряжения;

- «N» дополнительных плоских электронагревателей - 6; 7; 8, расположенных на верхних поверхностях «N» основных плоских электронагревателей - 2; 3; 4 и подсоединенных своими первыми выводами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и своими соответствующими вторыми выводами к соответствующим вторым выводам «N» основных плоских электронагревателей - 2; 3; 4 (т.е. второй вывод первого - 6 из «N» дополнительных плоских электронагревателей - 6; 7; 8 подсоединен к второму выводу первого - 2 из «N» основных плоских электронагревателей - 2; 3; 4; второй вывод второго - 7 из «N» дополнительных плоских электронагревателей - 6; 7; 8 подсоединен к второму выводу второго - 3 из «N» основных плоских электронагревателей - 2; 3; 4 и т.д.).

Предлагаемое устройство для нагревания плоских электронагревателей согласно первому варианту работает следующим образом.

Включают выключатель - 6 сетевого напряжения и обеспечивают подачу переменного напряжения 220 В через замкнутые контакты управляемого ключа - 5 на соответствующие выводы плоских электронагревателей - 2; 3; 4; 7; 8; 9, обеспечивая их постепенное нагревание.

С помощью источника сигнала задания - 11 устанавливают заданный режим температуры нагрева плоских электронагревателей - 2; 3; 4; 7; 8; 9 и на первый вход регулятора напряжения - 10 обеспечивают поступление соответствующего сигнала.

При повышении температуры нагревания плоских электронагревателей - 2; 3; 4; 7; 8; 9 (сверх заранее заданной) с выходов датчика температуры - 12 на второй и третий входы регулятора напряжения - 10 поступает сигнал, соответствующий превышению заданной температуры электрического нагревания плоских электронагревателей - 2; 3; 4; 7; 8; 9.

В результате сравнения заданного значения сигналов и поступивших сигналов с выходов датчика температуры - 12 появляется сигнал их разности и на выходе регулятора напряжения - 10 формируется управляющий сигнал, который поступает на управляющий вход управляемого ключа - 5, который срабатывает и размыкает своими контактами цепь подачи переменного напряжения сети 220 В на соответствующие выводы плоских электронагревателей - 2; 3; 4; 7; 8; 9 и процесс нагревания плоских электронагревателей - 2; 3; 4; 7; 8; 9 прекращается.

По мере охлаждения плоских электронагревателей - 2; 3; 4; 7; 8; 9 с выходов датчика температуры - 12 прекращается подача сигнала, свидетельствующего о превышении температуры нагревания плоских электронагревателей - 2; 3; 4; 7; 8; 9, а с выхода регулятора напряжения - 10 на управляющий вход управляемого ключа - 5 прекращается подача управляющего сигнала. Управляемый ключ - 5 возвращается в исходное (рабочее) состояние, замыкает свои контакты и обеспечивает подачу переменного напряжения 220 В на соответствующие выводы плоских электронагревателей - 2; 3; 4; 7; 8; 9, и процесс нагревания плоских электронагревателей - 2; 3; 4; 7; 8; 9 продолжается.

Предлагаемое устройство для нагревания плоских электронагревателей согласно второму варианту предлагаемого технического решения работает следующим образом.

Включают выключатель - 5 сетевого напряжения и обеспечивают подачу переменного напряжения на соответствующие выводы плоских электронагревателей - 2; 3; 4; 7; 8; 9, обеспечивая их постепенное нагревание. При достижении температуры нагревания плоских электронагревателей - 2; 3; 4; 7; 8; 9 выше необходимой выключают выключатель - 5 сетевого напряжения и включают выключатель - 5 сетевого напряжения по мере дальнейшей необходимости нагревания окружающей среды.

Проведенные измерения мощности электромагнитных излучений, предлагаемых вариантов устройств для нагревания плоских электронагревателей, с использованием прибора N TES 1390 EMF (Tester ElectroMagnetic Field) показали, что величина электромагнитных излучений в зоне нагрева плоских электронагревателей составляет - 0,1 мТл. В то же время проведенные измерения величины электромагнитных излучений устройства для нагревания плоских электронагревателей, выбранного в качестве прототипа, составляет - 8 мТл, что является значительно большей величиной по сравнению с предлагаемыми вариантами технических решений.

Таким образом, предлагаемые варианты устройств для нагревания плоских электронагревателей, за счет использования дополнительных плоских электронагревателей, их расположений и подключений, обеспечивают компенсацию электромагнитных излучений, возникающих в процессе нагревании плоских электронагревателей.

Изобретения относятся к области электротехники и могут быть использованы для защиты людей от электромагнитных излучений при нагревании плоских электронагревателей. Устройства содержат «N» основных плоских электронагревателей, установленных на поверхности зоны нагрева, управляемый ключ, подсоединенный своим входом через выключатель сетевого напряжения к выводу фазного провода сети переменного напряжения и своим выходом к первым выводам «N» основных плоских электронагревателей, «N» дополнительных плоских электронагревателей, расположенных своими нижними поверхностями на верхних поверхностях «N» основных плоских электронагревателей и подсоединенных своими первыми выводами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и своими соответствующими вторыми выводами к соответствующим вторым выводам «N» основных плоских электронагревателей, датчик температуры, установленный в структуре плоских электронагревателей, источник сигнала задания и регулятор напряжения. Технический результат заключается в снижении мощности электромагнитных излучений, возникающих от индуктивных сопротивлений токопроводящих элементов плоских электронагревателей. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для нагревания плоских электронагревателей, содержащее «N» основных плоских электронагревателей, установленных на поверхности зоны нагрева, управляемый ключ, подсоединенный своим входом через выключатель сетевого напряжения к выводу фазного провода сети переменного напряжения и своим выходом к первым выводам «N» основных плоских электронагревателей, датчик температуры, установленный в структуре плоских электронагревателей, источник сигнала задания и регулятор напряжения, подсоединенный своим первым входом к выходу источника сигнала задания, своими вторым и третьим входами к соответствующим выходам датчика температуры и своим выходом к управляющему входу управляемого ключа, отличающееся тем, что оно снабжено «N» дополнительными плоскими электронагревателями, расположенными своими нижними поверхностями на верхних поверхностях «N» основных плоских электронагревателей, подсоединенными своими первыми выводами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и своими соответствующими вторыми выводами к соответствующим вторым выводам «N» основных плоских электронагревателей.

2. Устройство для нагревания плоских электронагревателей, содержащее «N» основных плоских электронагревателей, установленных на поверхности зоны нагрева, и выключатель сетевого напряжения, подсоединенный своим входом к выводу фазного провода сети переменного напряжения, отличающееся тем, что оно снабжено «N» дополнительными плоскими электронагревателями, расположенными своими нижними поверхностями на верхних поверхностях «N» основных плоских электронагревателей и подсоединенными своими первыми выводами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и своими соответствующими вторыми выводами к соответствующим вторым выводам «N» основных плоских электронагревателей, подсоединенных своими первыми выводами к выходу выключателя сетевого напряжения.