ОБОГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 2018 года по МПК H05B1/02 

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]. Недостатками являются высокая стоимость, низкая надежность.

Прототип [3,] имеет недостатки, заключающиеся в сложности технологии изготовления, высокой стоимости и низкой надежности.

Цель изобретения - повышение надежности, снижение стоимости, улучшение производственных и эксплуатационных характеристик обогревателей.

Указанная цель достигается тем, что:

обогреватель, сетевой питающий кабель которого, состоящий из двух силовых проводников, а при необходимости заземления защитного корпуса или деталей конструкции нагревательного элемента, из трех проводников, подводится к защитному корпусу, внутри которого первый силовой проводник питающего кабеля подключен к первому силовому проводнику разделительного кабеля непосредственно, а второй силовой проводник сетевого кабеля подключен ко второму силовому проводнику разделительного кабеля через ключ переменного тока, состоящий минимум из двух полевых транзисторов и связанный со схемой управления, включающей в себя датчик температуры и устройство установки температуры срабатывания, связанное с блоком питания, подключенным к силовым проводникам питающего кабеля и при необходимости к точке соединения ключа переменного тока со вторым силовым проводником разделительного кабеля, на противоположной стороне которого силовые проводники подключены к нагревательному элементу.

На фиг. 1 показана функциональная схема обогревателя.

Обогреватель, сетевой питающий кабель которого 1, состоящий из двух силовых проводников, а при необходимости заземления защитного корпуса 2 или деталей конструкции нагревательного элемента 14, из трех проводников, подводится к защитному корпусу 2, внутри которого первый силовой проводник 3 питающего кабеля 1 подключен к первому силовому проводнику 4 разделительного кабеля 5 непосредственно, а второй силовой проводник 6 сетевого кабеля 1 подключен ко второму силовому проводнику 7 разделительного кабеля 5 через ключ переменного тока 8, состоящий минимум из двух полевых транзисторов и связанный со схемой управления, включающей в себя датчик температуры 10 и устройство установки температуры срабатывания 11, связанную с блоком питания 12, подключенным к силовым проводникам питающего кабеля 1 и при необходимости к точке соединения ключа переменного тока 8 со вторым силовым проводником 7 разделительного кабеля 5, на противоположной стороне которого силовые проводники подключены к нагревательному элементу 13.

Работает обогреватель следующим образом.

Датчик температуры 10 измеряет температуру защитного корпуса 2, а схема управления 9 сравнивает это значение с величиной, заданной в устройстве установки температуры срабатывания 11, и в зависимости от величины и знака разницы включает или выключает ключ переменного тока 8, что приводит к выделению нагревательным элементом 13 нужного количества тепловой энергии. До тех пор, пока мощности нагревательного элемента будет достаточно, снижения температуры окружающей среды ниже значения, установленного в 11, происходить не будет.

Длина разделительного кабеля 5 определяется приемлемым количеством тепловой энергии, поступающей к защитному корпусу от нагревательного элемента.

Кроме тепловой энергии, поступающей через разделительный кабель, на точность определения температуры окружающей среды датчиком температуры влияет тепловая энергия, выделяющаяся в источнике питания и схеме управления, а также энергия, выделяющаяся при протекании тока через транзисторы.

В связи с инерционностью тепловых процессов количество включений транзисторов в единицу времени мало, соответственно и среднее значение тока на заряд емкостей исток - затвор мало. Мощность потребления схемы управления несколько милливатт, а мощность потребления блока питания порядка 10 милливатт, поэтому они тоже практически не влияют на температуру защитного корпуса.

Удвоенное значение сопротивления сток-исток, достаточно высоковольтного и одного из самых дешевых полевых транзисторов IRF740, составляет 1,1 Ома. При мощности нагревательного элемента 100 ватт и работе обогревателя от сети 220 вольт в защитном корпусе выделится не более 0,3 ватта. Экспериментальные исследования показали, что 0,3 ватта приводят к появлению разницы температур между защитным корпусом с двумя подсоединенными кабелями и окружающей средой не более чем в несколько десятых долей градуса Цельсия. С увеличением мощности обогревателя выделяющаяся в защитном корпусе мощность будет расти пропорционально квадрату тока. Поэтому целесообразно использовать транзисторы с более низким значением сопротивления исток-сток и их параллельное соединение.

Предлагаемый обогреватель, по сравнению с прототипом, дешевле, удобней в эксплуатации, технологичнее и надежнее, так как состоит из меньшего количества комплектующих элементов и не имеет узлов, работающих при высоких температурах [3, 4].

Недостатком предлагаемого обогревателя является необходимость ограничения температуры на поверхности нагревательного элемента, сужающая область его применения. Поэтому предлагаемый обогреватель наиболее эффективен при использовании в качестве нагревательного элемента саморегулирующегося кабеля [5], терморезисторов [6] или резистивных нагревателей, перегрев которых по каким-либо причинам невозможен.

Источники информации

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

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

3. Патент РФ №151977

4. Патент РФ №2592859

5. https://www.obogrev.net/catalog/cable/samreg/

6. http://monolit.by/ru/

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области силовой преобразовательной техники, и может быть использовано в устройствах, преобразующих электрическую энергию в тепловую. Обогреватель, сетевой питающий кабель (1) которого, состоящий из двух силовых проводников, а при необходимости заземления защитного корпуса (2) или деталей конструкции нагревательного элемента, из трех проводников, подводится к защитному корпусу, внутри которого первый силовой проводник (3) питающего кабеля подключен к первому силовому проводнику (4) разделительного кабеля непосредственно, а второй силовой проводник (6) сетевого кабеля подключен ко второму силовому проводнику (7) разделительного кабеля через ключ переменного тока, состоящий минимум из двух полевых транзисторов и связанный со схемой управления, включающей в себя датчик температуры и устройство установки температуры срабатывания. Техническим результатом является повышение надежности, удешевление, улучшение производственных и эксплуатационных характеристик обогревателей. 1 ил.

Обогреватель, сетевой питающий кабель которого, состоящий из двух силовых проводников, а при необходимости заземления защитного корпуса или деталей конструкции нагревательного элемента, из трех проводников, подводится к защитному корпусу, внутри которого первый силовой проводник питающего кабеля подключен к первому силовому проводнику разделительного кабеля непосредственно, а второй силовой проводник сетевого кабеля подключен ко второму силовому проводнику разделительного кабеля через ключ переменного тока, состоящий минимум из двух полевых транзисторов и связанный со схемой управления, включающей в себя датчик температуры и устройство установки температуры срабатывания, связанное с блоком питания, подключенным к силовым проводникам питающего кабеля и при необходимости к точке соединения ключа переменного тока со вторым силовым проводником разделительного кабеля, на противоположной стороне которого силовые проводники подключены к нагревательному элементу.