Устройство для регулирования температуры Советский патент 1983 года по МПК G05D23/24 

ел j

со

со 110 Изобретение относится к автоматическим регуляторам температуры элект ронагревателей, питаемых однополупериодным переменным током. Цель изобретения - упрощение устройства и снижение инерционности по управляющему сигналу, а также повышение надежности и точности и расширение области применения путем расширения диапазона напряжения питания На фиг.1, 2, 3 и 4 приведены варианты выполнения описываемого устройства; на фиг.5 - вариант с прямодиодным включением зарядно-разрядной цепи; на фиг.6 - вариант с инверсным включением; на фиг.7 - вариант зарядно-разрядной цепи устройства. Устройство содержит тиристор 1 и нагревательный элемент 2, соединенные последовательно и образующие силовую цепь с входными выводами для подключения к питающей сети переменного тока, к одному из которых подключен конденсатор 3, соединенный с резистором 4 и пороговым элементом 5 выполненным в виде динистора и включенным в управляющую цепь тиристора, при этом пороговый элемент 5 соединен с диодом 6. Конденсатор 3, ре.зистор 4, динистор 5 и диод 6 образуют зарядно-разрядную цепь. Разрядные цепи (см. фиг.2-4) подключаются к устройству (см. фиг.1) к точкам А. Б. В. Резистор 7 (см. фиг.2) шунтирует уп{)авляющий переход тиристора для согласования управляющего тока тиристора с током измерительного импульса. Резистор 8 и/или выключатель 9 (см. фиг.З), подсоединенные между управляющим электродом тиристора и входом резистора 7, служат соответственно для согласования и включения устройства, перемычка Б, В (см.фиг. снимается. Второй пороговый элемент, например стабилитрон 10, (см. фиг.4) повьш1ающий надежность, включен в цеп управляющего электрода (см. фиг.2 и 3). Зарядные цепи подключаются к уст ройству (см. фиг.1) к точкам Г, В. Д. Диод 11 (см. фиг.5) позволяет ув личить среднюю мощность нагревателя Включен он в прямом направлении меж ду анодом тиристора и токоограничив ющим резистором 4. Для инверсного включения диод 11 включен в обратном направлении - анодом к входному выводу, общему с нагревателем (см. фиг.6). Конденсатор 3 в этом случае подключен к аноду тиристора. Зарядная-разрядная цепь (см. фиг.7) подключается к устройству (см. фиг.1) к точкам А, Б, Г, Д. Тиристор 12 совместно со стабилитроном 10 образует третий пороговый элемент, увеличивающий чувствительность регулятора. Резистор. 13, включенный в коллектор транзистора - токоограничивающий. Конденсатор 14 - накопитель энергии управляющего тиристором импульса. , Стабилитрон 15 (см. фиг.7)., включенный в зарядную цепь, обеспечивает стабильное питание коллектора тран-. зистора 12. Третий пороговый элемент состоит из стабилитрона 16 с гасящим резистором 17 и повьшгает точность регулирования. Устройство работает следующим образом. При включении в сеть устройства (см. фиг.1) конденсатор 3 начинает заряжаться через резистор 4. Если включение произведено в отрицательный полупериод (на аноде тиристора минус), то конденсатор Наряжается с минусом на аноде динистора 5. Защитный дрюд 6 предотвращает пробои динистора в обратном направлении. В положительном полупериоде конденсатор перезаряжается плюсом на анод, динистора. По достижении порога отпирания динистора на управляющий электрод тиристора Т поступает измерительный импульс разряда конденсатора. Управляющий переход тиристора и сопротивление нагревателя 2 образуют делитель напряжения. Если соотношение сопротивлений названных плеч делителя будет таково, что падение напряжения на управляющем переходе окажется больше напряжения отпирания тиристора, то он отопрется и подключит нагреватель к сети. Запирается тиристор за счет естественной коммутации в конце положительного полуперйода. Далее все повторяется. Сопротивление нагревателя должно иметь положительный температурный коэффициент и выбирается таким, чтобы при температуре нагревателя ниже уставки падения напряжения на управляющем переходе было достаточно для от пирания тиристора. По мере нагрева сопротиёление нагревателя увеличивается, и напряжение измерительного им пульса перераспределяется - падение напряжения на управляющем переходе уменьшается. По достижении температуры уставки оно должно стать меньшр напряжения отпирания. При этом тиристор перестанет отпираться. Вновь начинает отпираться он после уменьшения температуры нагревателя ниже уставки. Во многих случаях выполнить описанное соответствие сопротивлений нагревателя и перехода затруднительно. Поэтому возникает целесообразность шунтирования перехода резистором 7 (см. фиг.2). В этом случае ток измерительного импульса может быть более допустимого управляющего тока (управляющий ток равен здесь разности измерительного тока и тока шунта). Дальнейшее облегчение согласования будет при введении последователь ного резистора 8 (см. фиг.З). При практически неизменном токе измерительного импульса этот резистор поз- воляет задавать желаемую температуру нагревателя. Выключатель 9 создает удобство в работе. При разомкнутом выключателе тиристор заперт. При его замыкании тиристор включается (маломощным выключателем включается в работу или выключается мощный нагреватель) . При включении в разрядную цепь стабилитрона 10 (см, фиг,4) измерительный импульс на управляющий элект род перестае,т поступать, тогда напря жение на конденсаторе 3 снижается ни же напряжения стабилизации стабилитрона. Благодаря этому обеспечивается более четкая работа ,тиристора. Функции Остальных элементов на фиг.4 сох раняются те же, что уже описаны. В зарядно-разрядной цепи (см,, фиг,5) в отрицательный полупериод : конденсатор 3 не заряж&ется. Этому препятствует диод 11, В положительный полупериод напряжение на конденсаторе быстрее достигает уровня отпи рания динистора (не затрачивается время на перезаряд от отрицательного напряжения), и на тиристор раньше поступает измерительный импульс. При инверсном включении диода 11 (см. фиг,6) в отрицательный полупериод конденсатор через диод 11 заряжается плюсом к аноду динистора, В положительный полупериод конденсатор перестает заряжаться, но к динистору прикладывается разность потенциалов, равная сумме напряжения на конденсаторе и текущего напряжения питающей сети. Таким образом, схема может работать даже в том случае, когда амплитуда напряжения сети в два раза менее напряжения отпирания динистора. Когда напряжение сети достигнет величины уставки, то указанная сумма достигнет величины отпирающего напряжения и динистор откроется. Когда напряжение сети станет больще уставки, то динистор 5 отопрется в отрицательном полупериоде и разрядит конденсатор 3, не отпирая тиристора 1, так как на аноде тиристора минус. В положительном полупериоде, когда сетевое напряжение достигнет величины отпирания динистора 5, последний откроется. Далее конденсатор будет перезаряжаться, а не заряжаться как обычно. Тиристор 1 откроется существенно позже и в нагрузке выделится меньшая энергия. Использование данной схемы обеспечивает расширение зоны безопасных перенапряжений. В схеме по мере увеличения напряжения на конденсаторе 3 (см, фиг,7) увеличивается и напряжение на конденсаторе 14, всё время превьщ1ая первое напряжение стабилитрона 15 (катод стабилитрона подключен к точке соединения резистора 13 и конденсатора 14). Когда отпирается динистор 5 измерительный импульс через стабилитрон 10 и токограничивающий резистор 8 цоступает на базу транзистора 12, то на коллекторе последнего обеспечено более высокое напряжение, чем на базе. Это обеспечивает нормальную работу транзистора. При его отпирании 6 эмиттера на управляющий электрод тиристора поступает импульс тока с конденсатора, 14 через токоогра- ничивающий резистор 13, В случае отсутствия конденсатора 14 питание по упомянутой цепи шло бы через резистор 4, и ток через управляющий электрод тиристора ограничивался величиной резистора 4, что недопустимо

(нормальная работа устройства разладилась бы,вплоть до полного прекращения включения тиристора),

Второй пороговый элемент (например, стабилитрон 16 с гасящим резистором 17) обеспечивает более стабильную амплитуду измерительного импульса за счет падения напряжения на резисторе 17. Так, например, высокая термостабильность стабилитронов позволяет обеспечить гораздо более высокую стабильность, чем один динистор. Упрощение схемы удешевляет уст- ройство, делает его более компактным и легким, повьшает надежность. Повышение точности и чувствительности расширяет функциональные возможности Формула изобретения 1. Регулируемое электронагревательное устройство, содержащее резистивньй нагревательный элемент и тиристор, соединенные последовательно и образующие силовую цепь с входными выводами для подключения к питающей сети переменного тока, к одному из которых подключен конденсатор, второй вывод которого соединен с пороговым элементом управляющей цепи, включающей в себя также диод и связывающей управляющий электрод тиристора с первым выводом резистора, связанного вторым выводом с другим входным выводом, причем датчик температуры включен в цепь, подсоединенную к выводу, соединяющему силовую цепь с конденсатором, отличающееся тем, что, с целью упрощения, устройства и снижения инер ционности по управляющему сигналу, точка соединения конденсатора с пороговым элементом связана с первым выводом резистора, диод и пороговый элемент соединены последовательно, а нагревательньй элемент и датчик температуры выполнены как единое целое в виде ре.зистивного элемента из материала, сопротивление которого имеет положительный температурный коэффициент .

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности, оно снабжено дополнительным диодом, переменньм резистором, вторым и третьим пороговым элементами и дополнительным конденсатором, при этом второй пороговый элемент выполнен в виде второго резистора, включенного последовательно в указанную управляющую цепь., и стабилитрона, включенного между точкой соединения конденсатора с силовой цепью и точкой соединения второго резистора с переменными резистором, другим выводом подключенным к точке соединения нагревателя и тиристора, а третий пороговый элемент выполнен в виде включенных последовательно в цепь управления между точкой соединения второго и переменного резисторов и второго стабилитрона, третьего резистора и базо-эмиттерного перехода транзистора, коллектор которого через нетвердый резистор соединен с выводом третьего стабилитрона, .включенного между точкой соединения указанных порогового элемента и -конденсатора и первым резистором, дополнительный диод включен последовательно с первым резистором таким образом, что тиристор и диод соединены одноименными электродами, а дополнительный конденсатор включен между точкой соединения упомянутого конденсатора и силовой цепи и точкой соединения четвертого и первого резисторов. 3. Устройство по п,1, отличающее с я тем, что, с целью расширения области применения путем расширения диапазона напряжения питания, оно снабжено дополнительньм диодом, согласованным между первым резистором и входным выводом, к которому подключается нагревательньй элемент, а конденсатор подключен к электроду тиристора.

Фг/г./

Изобретение относится к автоматическим регуляторам температуры. Цель изобретения - упрощение устройства и снижение инерционности по управляющему сигналу, а также повьшение надежности и расширение области применения путем расширения диапазона напряжения питания. достигается тем, что датчик температуры и нагревательньй элемент выполнены как единое целое. При включении устройства в сеть конденсатор 3 заряжается через резистор 4. В отрицательный период с минусом на аноде динистора 5. Защитный диод 6 предотвращает пробои динистора в обратном направлении. В положительный полупериод напряжение на конденсаторе 3 быстрее достигает уровня отпирания динистора 5, не затрачивая время на перезаряд от отрицательного напряжения. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

А

Фаг.

J-L

6 S }НО4

/rs

Ф1/г,5

-кьнь

6 5

I

3 -т16

17 6 S

сгисин

15