Устройство для управления электрическим теплоаккумулирующим нагревателем Советский патент 1988 года по МПК H05B1/02 

Ю

00 СдЭ

11

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматическому управлению электрическими теп- лоаккумулируюп1ими нагревателями (ЭТАН).

Цель изобретения - повышение точности подключения нагревателя на зарядку в заданном интервале времени.

На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генераторы 1 и 2 фиксированнык частот, выходы которых через коммутатор 3 соединены с счетным входом счетчика А импульсов. Выход счетчика 4 импульсов соединен с входом дешифратора 5, имеющего две независимые изменяемые уставки и соответственно два выхода, первый из Которых соединен с вторым входом логического элемента 6 И, а второй выход соединен с вторым входом логического элемента 7 ИЛИ. Выходы логических элементов 6 и 7 соединены соответственно с первым вторым входами триггера 8 подключения нагревателя к сети. Выход фотореле 9 соединен с управляющим входом коммутатора 3, первым входом логического элемента 6 И и через инвертор 10 и , дифференцирующую цепь 11 соединен входом сброса счетчика в нуль 4 и первым входом логического элемента 7 ИЛИ-.

Устройство работает следующим образом.

Фотореле 9 действует в зависимости от естественной освещенности: при снижении естественной освещенности реле срабатывает, при повышении - отпускает (алгоритм работы фотореле 9 соответствует алгоритму работы фотореле, применяемых для управления наружным освещением). С наступлением светлой поры суток фотореле 9 отпускает и на его выходе появляется сигнал О, который через инвертор 10 и дифференцирующую цепь 11 сбрасывает в нуль счетчик 4 импульсов, через логический элемент 7 ИЛИ переключает триггер 8 в нулевое состояние (если триггер до того времени не был переключен) и через коммутатор 3, вход счетчика 4 импульсов переключает с выхода генератора 2 к выходу генератора 1. В счетчике 4 начинается подсчет импульсов от генератора 1 .С окочанием светлой поры суток фотореле 9 срабатывает и на его выходе появ02832

ляется сигнал 1, который через коммутатор 3 переключает вход счетчика 4 с выхода генератора 1 к выходу гене- ратора 2 и дает разрешение на логический элемент 6 И. В счетчике 4 продолжается счет входных импульсов, поступающих теперь с выхода генератора 2. Как только содержание счетчика 4

Q достигает первой уставки дешифратора 5, на первом выходе последнего появляется импульс, который через логический элемент 6 И переключает триггер 8 в единичное состояние, Единич5 ное состояние триггера 8 является управляющим сигналом для подключения ЭТАН к сети. Когда содержание счетчика 4 достигает второй уставки дешиф ратора 5, на его втором выходе появ0 ляется импульс, который через логический элемент 7 ИЛИ переключает триггер 8 в нулевое состояние, которое вызывает отключение ЭТАН от сети. С наступлением светлой поры следующих

5 суток процесс работы устройства повторяется .

ЭТАН на зарядку подключается ночью, когда снижена нагрузка в энергосистеме. В течение отопительного сезона

0 включение и выключение зарядки происходит в темную пору суток. Следовательно, время включения ЭТАН может быть определено с привязкой к наступлению и окончанию светлой поры суток с использованием фотореле. Для большей -наглядности расчетов принимают, что срабатывание - отпускание фотореле по времени совпадает с закатом - восходом солнца. Триггер 8 переключается в единичное состояние (вьщается команда включения зарядки), когда .на вход счетчика 4 приходит N импульсов, и переключается в нулевое состояние, когда счетчик 4 подсчитывает М входных импульсов, т.е. дешифратор 5 имеет две регулируемых уставки N и М соответственно для первого и второго выходов, причем М N. (

С учетом того, что в светлую пору

суток счетчик 4 заполняется импульсами от генератора 1, а в темную пору от генератора 2, время включения ЭТАН может быть определено из выражения

5

0

5

0

N (t5-t)f, (ЧкЯ 4)f г/ (1)

где N - уставка первого выхода дешифратора 5; tj - время захода солнца;

tв - время восхода солнца; f - частота первого генератора 2; заданное время включения ЭТАН; fj - частота второго генератора 2. На основе уравнения (1) составлена система уравнений:

834

что fj Z 2f , из уравнений (2) легко убеждаются, что в этом случае дополнительная погрешность времени включения от опережения и запаздывания

фотореле не создается:

t3+ а

N-(t3 idt+te+4t)fL

--2f;

Изобретение относится к электротехнике. Цель - повышение точности подключения нагревателя на зарядку в заданном интервале времени. Устройство содержит фотореле 9, два генератора импульсов 1, 2, счетчик импульсов 4, дешифратор 5, выходной триггер 8 и несколько логических элементов. Фотореле 9 синхронизирует работу устройства с наступлением - окончанием темного времени суток, а генераторы 1, 2, счетчик импульсов 4 и дешифратор 5 отрабатывают заданное время включение - отключение электронагревателя, 1 ил. (

где t,- , t .. - соответственно время захода и время восхода солнца i-Toro дня отопительного сезона/ Из системы уравнений (2) известными математическими методами находят значения частот f и f, наилучше удовлетворяющие все уравнения системы, т.е. находят такие ., и f, которые вызывают минимальные отклонения расчетных времен включения от заданного времени включения t ц. Для практических расчетов нет необходимости в систему (2) включать уравнения для каждого дня отопительного сезона; систему можно составить, например, из уравнений для каждого десятого, каждого двадцатого дня отопительного сезона.

Для условий Литовской СССР при

N , 1000 и t

5кл

23 ч, и f.

получают

52,3 имп./ч и f 101,6 имп./ч причем среднеквадратическое отклонение расчетных t д,;от заданного t j составляет 9,5 мин, а максимальное абсолютное отклонение не превьппает 14 мин.

расчете параметрой конкретного технического устройства для управления ЭТАН в уравнения системы (2) следует подставлять не времена восхода и захода солнца, а времена отпускания и срабатывания фотореле 9. Время срабатывания реле имеет определенное запаздывание по отношение к времени захода солнца, а время отпускания реле имеет опережение по отношению к времени восхода солнца. Опережение и запаздывание могут быть оценены по статистическим данным о работе реле.Однако, принимая, что времена опережения и запаздывания приблизительно равны между собой и с учетом того.

10

t.

Nl(tiltB)fi 2f,

(3)

где /it- опережение и запаздывание

работы фотореле по отношению

соответственно к времени восхода и захода солнца. Величина опережения и запаздывания определяется естественной освещенностью и зависит от погодных усло- ВИЙ. Существенная систематическая зависимость времени включения ЭТАН от погодных условий не наблюдается, так как изменение естественной освещенности влияет и на опережение и на запаздывание работы фотореле (например, при пасмурной погоде опережение и запаздывание уменьшается), а такое изменение опережения и запаздывания, как это следует из выражения (3), имеет свойство взаимной компенсации.

После того, как определены частоты f, и f и известна уставка первого выхода дешифратора 5, определяют уставку второго выхода этого дешифра- тора, устанавливающую продолжительность зарядки (время выключения) ЭТАН:

М. N +Г

40

эор

(4)

где

- заданная продолжительность

зарядки.

Преимуществом предлагаемого устройства является высокая надежность 5 включения ЭТАН только в разрешенное ночное время. Возможная ошибка от случайного сбоя в работе счетчика 4 не будет передана на следующие циклы работы устройства. Кроме того, 0 введенные логические элементы 6 И и 7 ИЛИ исключают возможность зарядки ЭТАН в течение светлой поры суток. Появляющийся разброс времен включения ЭТАН, обусловленный приближенным 5 решением системы уравнений (2) и .разбросом естественной освещенности, не является недостатком устройства. Объясняется это следующим: разброс моментов включения является случай

{ным и не влияет на работу устройства в следующих циклах; продолжительность зарядки ЭТАН постоянна и не зависит от моментов включения, а определяется только разностью уставок N и М дешифратора 5 и частотой генератора 2; разброс времен включения и выключения ЭТАН, не вызывающий систематической погрешности, является даже положительным свойством устройства управления, так как исключает одновременность включения-выключения множества ЭТАН (одновременная коммутация большого количества ЭТАН вызывает неже- пательные для электрических сетей и энергосистемы скачки нагрузки).

Испытания устройства показали высокую надежность включения и выключения ЭТАН в заданное время, причем разброс времен коммутаций не превьшал

15 мин.

Формула изобретения

Устройство для управления электрическим теплоаккумулирующим нагрева

телем, содержащее два генератора импульсов фиксированных частот, выходы которых через коммутатор соединены со счетным входом счетчика, снабженного дешифратором, связанного выходами с входами триггера подключения нагревателя к сети, отличающееся тем, что, с целью повьпаения точности подключения нагревателя на зарядку в заданном интервале времени, устройство снабжено фотореле, инвертором, дифференцирующей цепочкой и логическими элементами И и ИЛИ, вы- ход фотореле соединен с управляющим входом коммутатора и первым входом элемента И непосредственно, а через последовательно соединенные инвертор и дифференцирующую цепочку - с вхо

дом сброса счетчика в нуль, с первым входом ИЛИ, к первому и второму выходам дешифратора подключены вторые входы элементов И и ИЛИ, выходы которых соединены с входами триггера.