БЫТОВОЙ ПРИБОР И СПОСОБ СНАБЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЕЙ Российский патент 2015 года по МПК H03K17/725 

Область техники

Изобретение относится к бытовому прибору, содержащему первый и второй электрический разъемы, к которым может быть приложено электрическое напряжение сети (переменное напряжение). Кроме того, бытовой прибор содержит электрический потребитель и выключатель сети, посредством которого электрический потребитель может быть подсоединен к разъемам. Кроме того, изобретение относится к способу снабжения электрического потребителя бытового прибора электроэнергией.

Уровень техники

Речь идет о варианте выключателя сети, который позволяет подключать электрический потребитель к электрическим разъемам бытового прибора. Такой выключатель сети должен быть рассчитан на работу с токами высокой силы, например с током 16 А. Такое устройство описано в патентной заявке WO 2011138119. До настоящего времени применяются механические выключатели сети, имеющие ряд недостатков. Недостатки механического выключателя сети, например реле, заключаются в износе, типоразмере и тем самым сложностях с исполнением, а также электромагнитной совместимости вследствие «дребезга» контактов.

В патентной заявке US 4,329,630 описывается ИКМ-схема для двигателя постоянного тока со схемой переключения полярности, устанавливаемого в стиральной машине. Схема переключения полярности состоит из мостовой схемы на тиристорах, в которой для управления направлением вращения двигателя производится попарное подключение тиристоров.

В патентной заявке US 4,412,160 описывается еще одна схема управления двигателем постоянного тока со схемой переключения полярности. Схема переключения полярности выполнена в виде двойной мостовой схемы со встречно-включенными тиристорами. Для управления направлением вращения двигателя в каждом плече моста последовательно включается один из встречно-включенных тиристоров.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является разработка способа, который позволит без больших затрат устранить недостатки, присущие уровню техники, в бытовом приборе указанного выше типа.

Согласно изобретению эта задача решена бытовым прибором и способом с признаками, раскрываемыми в соответствующих независимых пунктах формулы изобретения. Выгодные варианты исполнения изобретения раскрываются в зависимых пунктах формулы, в описании и на фигуре.

Описываемый изобретением бытовой прибор содержит первый и второй электрические разъемы, между которыми может быть приложено электрическое напряжение сети. Кроме того, бытовой прибор содержит электрический потребитель и выключатель сети, посредством которого электрический потребитель может быть подсоединен к разъемам. Согласно изобретению выключатель сети содержит следующие компоненты: первый тиристор, включенный между первым разъемом и электрическим потребителем, причем анод указанного тиристора соединен с первым разъемом, а катод - с электрическим потребителем; второй тиристор, включенный между вторым разъемом и электрическим потребителем, причем анод указанного тиристора соединен с электрическим потребителем, а катод - со вторым разъемом; устройство отпирания, выполненное с возможностью переключения тиристоров, причем устройство отпирания содержит общий для обоих тиристоров электрический переключатель, посредством которого на вывод затвора первого тиристора и на вывод затвора второго тиристора может быть подан электрический отпирающий ток.

В отличие от уровня техники для подсоединения электрического потребителя к электрическим разъемам бытового прибора используются немеханические выключатели сети, а полупроводниковые реле, в частности специфические полупроводниковые реле, а именно тиристоры. Подобное исполнение выключателя сети имеет следующие преимущества: в частности, отсутствует «дребезг» контактов, вследствие чего не возникает проблем с электромагнитной совместимостью. Кроме того, отсутствует механический износ, и можно увеличить срок службы выключателя сети. Теперь срок службы зависит от параметров тиристоров. Кроме того, возможное уменьшение размеров тиристоров выгодно отражается на дизайне, а также исполнении всей схемы, включая потребителя, выключатель сети и разъемы. Кроме того, описываемый изобретением бытовой прибор выгоден тем, что выключатель сети выполняет, по существу, две различные функции. Помимо функции подсоединения потребителя к разъемам выключатель сети с тиристорами одновременно служит выпрямителем, выпрямляющим электрическое напряжение сети. Тем самым становится избыточным дополнительный выпрямитель, и устраняются связанные с его наличием недостатки, относящиеся к монтажному пространству и стоимости. Выключатель сети может быть включен, например, после простого блока питания с конденсатором, например конденсатором промежуточного звена.

Под бытовым прибором в смысле настоящего изобретения понимают прибор, который используется для ведения домашнего хозяйства и тем самым для обработки предметов быта. Это может быть крупный бытовой прибор, например стиральная машина, сушильная машина, посудомоечная машина, кухонная плита, вытяжка, холодильный аппарат, комбинированный холодильно-морозильный аппарат или кондиционер. Это может быть также малый бытовой прибор, например кофе-машина или кухонный комбайн.

Под тиристором понимают управляемый или переключаемый полупроводниковый элемент, который в исходном состоянии не проводит электрический ток или блокирует его, и может быть включен или переведен в проводящее состояние электрическим током (током затвора или током отпирания) малой силы. После включения тиристор остается в проводящем состоянии даже в отсутствие тока затвора и отключается путем реверсирования направления тока.

Согласно изобретению устройство отпирания содержит общий для обоих тиристоров электрический переключатель, посредством которого на вывод затвора первого тиристора и на вывод затвора второго тиристора может быть подан электрический отпирающий ток или ток затвора. Таким образом, устройство отпирания обходится только одним переключателем, в результате чего отдельный переключатель становится излишним. Благодаря этому снижается стоимость и экономится ценное монтажное пространство.

В особенно выгодном варианте переключатель позволяет электрически соединить вывод затвора первого тиристора с выводом затвора второго тиристора. Таким образом, в электропроводящем состоянии переключателя выводы затворов тиристоров электрически соединены между собой, а в непроводящем состоянии переключателя они электрически изолированы. Обнаружилось, что, когда переключатель между выводами затворов находится в электропроводящем состоянии (то есть, когда оба вывода затворов электрически соединены между собой), оба тиристора могут отпираться током утечки, выполняющим функцию отпирающего тока. Таким образом, при соединении двух выводов затворов между собой через оба затвора протекает ток утечки, вызывающий отпирание обоих тиристоров или служащий отпирающим током. В результате существенно упрощается активация выключателя сети: достаточно замкнуть электрический переключатель между выводами затворов, чтобы произошло как бы автоматическое отпирание и включение обоих тиристоров. Если электрический переключатель остается замкнутым во время работы электрического потребителя, то тиристоры будут непрерывно включаться и выключаться синхронно с напряжением сети, выпрямляя тем самым напряжение сети. Таким образом, отпадает необходимость в целенаправленном генерировании импульсов тока для отпирания тиристоров; активация выключателя сети сводится к замыканию или размыканию электрического переключателя. Кроме того, этот переключатель может иметь относительно малые размеры, так как отпирающий ток или ток утечки отличается очень низкой силой тока, составляющей, в частности, несколько микроампер.

Предпочтительно электрический переключатель представляет собой механический переключатель, в частности реле. Тем самым предотвращается ситуация, в которой через переключатель, находящийся в непроводящем состоянии, протекает ток утечки, способный вызвать нежелательное отпирание тиристоров.

Способ, описываемый изобретением, предусмотрен для снабжения электрического потребителя бытового прибора электроэнергией, причем электрический потребитель соединяют посредством выключателя сети с первым и вторым электрическими разъемами бытового прибора, между которыми прикладывают электрическое напряжение сети. Электрический потребитель соединяют через первый тиристор выключателя сети с первым разъемом, а через второй тиристор выключателя сети - со вторым разъемом, при этом тиристоры отпирают при помощи устройства отпирания, причем на вывод затвора первого тиристора и на вывод затвора второго тиристора подают электрический отпирающий ток посредством общего электрического переключателя устройства отпирания.

Предпочтительные варианты исполнения и их преимущества, описанные для бытового прибора согласно изобретению, в равной степени относятся к способу согласно изобретению.

Прочие признаки изобретения следуют из пунктов формулы изобретения, фигуры и ее описания. Все признаки и комбинации признаков, указанные в приведенном выше описании, а также признаки и комбинации признаков, рассмотренные в описании фигуры и/или показанные только на фигуре, могут применяться не только в указанных сочетаниях, но и в любых иных сочетаниях, а также по отдельности.

Краткое описание чертежей

Изобретение детально рассматривается ниже на основании предпочтительного варианта исполнения, представленного на прилагаемой фигуре. На единственной фигуре схематично изображено:

Фигура 1: бытовой прибор согласно одному из вариантов исполнения изобретения.

Осуществление изобретения

В бытовом приборе 1 имеется схема 2 потребителя с электрическим потребителем 3. Потребитель 3 может представлять собой любой потребитель, например приводной двигатель, электрическое сопротивление и т.п. В частности, потребитель 3 не ограничен конкретным видом, например емкостным или индуктивным. Схема 2 потребителя может также содержать блок питания с конденсатором, с которого потребитель 3 снимает напряжение питания.

Кроме того, бытовой прибор 1 содержит два электрических разъема, в частности первый разъем 4 и второй разъем 5. Между разъемами 4, 5 может быть приложено электрическое напряжение UN сети, в частности когда разъемы 4, 5 соединены с сетью электроснабжения или электрической сетью. Первый разъем 4 соединен с фазным проводом L, в то время как второй разъем 5 соединен с нейтральным проводом N (нулевым проводом). Между разъемами 4, 5, с одной стороны, и схемой 2 потребителя, с другой стороны, включен выключатель 6 сети, посредством которого схема 2 потребителя может быть электрически соединена с разъемами 4, 5. Выключатель 6 сети содержит первый тиристор 7 и второй тиристор 8. Первый тиристор 7 встроен в фазный провод L таким образом, чтобы его анод был соединен с разъемом 4, а его катод - со схемой 2 потребителя. Второй тиристор 8, напротив, соединен с нейтральным проводом N таким образом, чтобы его анод был соединен со схемой 2 потребителя, а его катод - со вторым разъемом 5. Вывод 9 затвора первого тиристора 7 может быть соединен посредством электрического переключателя 10 с выводом 11 затвора второго тиристора 8. В данном варианте исполнения электрический переключатель 10 представляет собой реле и выполняет функции устройства отпирания выключателя 6 сети.

Переключатель 10 активизируется не показанным на фигуре блоком управления (например, микроконтроллером).

Когда переключатель 10 замкнут, через выводы 9, 11 затворов и через переключатель 10 протекает ток утечки (мкА), отпирающий и включающий тиристоры 7, 8. Это относится, в частности, к относительно чувствительным тиристорам 7, 8, которые могут отпираться даже очень слабым током утечки. Таким образом, для отпирания тиристоров 7, 8 не требуется целенаправленно генерировать отдельные импульсы тока. Достаточно замкнуть переключатель 10, чтобы включить тиристоры 7, 8.

Когда переключатель 10 находится в электропроводящем состоянии, на входе схемы 2 потребителя имеет место выпрямленное напряжение UG, которое снимается, например, с упомянутого блока питания и выпрямляется при помощи конденсатора. После этого выпрямленное напряжение поступает на потребитель 3. При эксплуатации потребителя 3 переключатель 10 остается в замкнутом или электропроводящем состоянии, благодаря чему тиристоры 7, 8 непрерывно включаются и выключаются, в частности, синхронно с напряжением UN сети.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 бытовой прибор 2 схема потребителя 3 потребитель 4 первый разъем 5 второй разъем 6 выключатель сети 7 первый тиристор 8 второй тиристор 9 вывод затвора 10 переключатель 11 вывод затвора L фазный провод N нейтральный провод UG выпрямленное напряжение UN напряжение сети

Изобретение относится к средствам снабжения электроэнергией бытовых приборов. Технический результат заключается в упрощении средств снабжения электроэнергией. Бытовой прибор (1) снабжен первым и вторым электрическими разъемами (4, 5), между которыми может быть приложено электрическое напряжение (UN) сети, с электрическим потребителем (3) и выключателем (6) сети, посредством которого электрический потребитель (3) может быть подсоединен к разъемам (4, 5), причем выключатель (6) сети содержит: первый тиристор (7), включенный между первым разъемом (4) и электрическим потребителем (3), причем анод указанного тиристора соединен с первым разъемом (4), а катод - с электрическим потребителем (3); второй тиристор (8), включенный между вторым разъемом (5) и электрическим потребителем (3), причем анод указанного тиристора соединен с электрическим потребителем (3), а катод - со вторым разъемом (5); устройство (10) отпирания, выполненное с возможностью отпирания тиристоров (7, 8). Устройство (10) отпирания содержит общий для обоих тиристоров (7, 8) электрический переключатель (10), посредством которого на вывод (9) затвора первого тиристора (7) и на вывод (11) затвора второго тиристора (8) может быть подан электрический отпирающий ток. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Бытовой прибор с первым и вторым электрическими разъемами (4, 5), между которыми может быть приложено электрическое напряжение (UN) сети, с электрическим потребителем (3) и выключателем (6) сети, посредством которого электрический потребитель (3) может быть подсоединен к разъемам (4, 5), причем выключатель (6) сети содержит:
- первый тиристор (7), включенный между первым разъемом (4) и электрическим потребителем (3), причем анод указанного тиристора соединен с первым разъемом (4), а катод - с электрическим потребителем (3);
- второй тиристор (8), включенный между вторым разъемом (5) и электрическим потребителем (3), причем анод указанного тиристора соединен с электрическим потребителем (3), а катод - со вторым разъемом (5);
- устройство (10) отпирания, выполненное с возможностью отпирания тиристоров (7, 8), причем устройство (10) отпирания содержит общий для обоих тиристоров (7, 8) электрический переключатель (10), посредством которого на вывод (9) затвора первого тиристора (7) и на вывод (11) затвора второго тиристора (8) может быть подан электрический отпирающий ток,
отличающийся тем, что переключатель (10) выполнен с возможностью установки электрического соединения вывода (9) затвора первого тиристора (7) с выводом (11) затвора второго тиристора (8), с обеспечением электрического соединения между собой выводов (9, 11) затворов тиристоров в электропроводящем состоянии переключателя (10), в результате чего обеспечена возможность отпирания тиристоров (7, 8) током утечки, выполняющим функцию отпирающего тока, при этом в непроводящем состоянии переключателя (10) выводы (9, 11) затворов электрически изолированы.

2. Бытовой прибор (1) по п. 1, отличающийся тем, что переключатель (10) представляет собой механический переключатель, в частности реле.

3. Способ снабжения электрического потребителя (3) бытового прибора (1) электроэнергией, согласно которому электрический потребитель (3) соединяют посредством выключателя (6) сети с первым и вторым электрическими разъемами (4, 5) бытового прибора (1), между которыми прикладывают электрическое напряжение (UN) сети, причем электрический потребитель (3) соединяют через первый тиристор (7) выключателя (6) сети с первым разъемом (4) и через второй тиристор (8) выключателя (6) сети - со вторым разъемом (5), при этом тиристоры (7, 8) отпирают при помощи устройства (10) отпирания, причем на вывод (9) затвора первого тиристора (7) и на вывод (11) затвора второго тиристора (8) подают электрический отпирающий ток посредством общего электрического переключателя (10) устройства (10) отпирания, отличающийся тем, что посредством переключателя (10) электрически соединяют вывод (9) затвора первого тиристора (7) с выводом (11) затвора второго тиристора (8) с обеспечением отпирания тиристоров (7, 8) током утечки, выполняющим функцию отпирающего тока, в электропроводящем состоянии переключателя (10).