Бесконтактное тепловое реле Советский патент 1974 года по МПК G01K7/34 

1

Изобретение относится к области автоматического контроля, сигнализации и управления технологическими процессами, связанными с потреблением или выделением тепла.

Известны бесконтактные тепловые реле, содержащие датчик температуры, выполненный в виде конденсатора с твердым сегнетодиэлектриком и включенный в цепь источника переменного тока последовательно с цепью нагрузки.

В сегнетоэлектриках при определенной температуре, называемой точкой Кюри, происходит скачкообразный обратимый фазовый переход, при котором изменяется ряд их физических параметров (диэлектрическая проницаемость, электропроводность, пьезоэлектрические константы, удельная теплоемкость, двулучепреломление). В частности, исчезает спонтанная поляризация и вещество переходит скачком из сегнетоэлектрической фазы в ненолярную пароэлектрическую фазу.

Температура точки Кюри для разиых сегнетоэлектриков различна и принимает как положительные, так и отрицательные значения.

Известное тепловое реле позволяет в бесконтактном исполнении осуществить только нормально-замкнутую цепь, а для получения нормально-открытых контактов требуются дополнительные устройства, например электромагнитное промежуточное реле.

Предлагаемое реле отличается от известных тем, что, с целью обеспечения релейного эффекта замыкания и размыкания цепи нагрузки, оно снабжено вторым датчиком температуры, выполненным в виде конденсатора с твердым антисегнетоднэлектриком.

С целью получения командных сигналов для поддержания температуры в заданном диапазоне, сегнетодиэлектрик может быть выполнен

с точкой Кюри, равной нижнему пределу температурного диапазона, а аитисегнетодиэлектрик выполнен с точкой Кюри, равной верхнему пределу диапазона. Для изменения температурного диапазона срабатывания путем смещения точек Кюри диэлектриков конденсаторы могут быть снабжены дополнительными управляющими электродами, расположенными между основными электродами и включенными в цепь регулируемого источника постоянно го тока.

Антисегнетоэлектрнки при температуре Кюри скачком переходят из пароэлектрической фазы в сегнетоэлектрическую фазу и выше

этой температуры сохраняют полярное состояние. Эти антисвойства сегнетоэлектриков и антисегнетоэлектриков используются в предлагаемом изобретении для создания разомкнутого или замкнутого состояния электрической цепи.

На фиг. 1 показана схема бесконтактного диэлектрического теилового реле с нормальноразомкнутой цепью нагрузки, соответствующая нормально-разомкнутым контактам электромеханического реле; на фиг. 2 - то же, с нормально-разомкнутой и нормально-замкнутой цепями нагрузок, соответствующие переключающим контактам электромеханических реле; на фиг. 3 - то же, с регулировкой температурной уставки.

Основная схема бесконтактного диэлектрического теплового реле, осуществляющая нормально-разомкнутую цепь нагрузки (см. фиг. 1), представляет последовательно соединенные нагрузку 1, конденсатор 2, воспринимающий контролируемую температуру с антисегнетоэлектрическим диэлектриком, имеющим точку Кюри, равную требуемой температурной установке реле, и источник питания переменного тока 3.

В варианте теплового реле с переключением нагрузки (см. фиг. 2) добавлена вторая цепь нагрузки 1 с последовательно подключенным воспринимающим контролируемую температуру конденсатором 4 с сегнетоэлектрическим диэлектриком, также имеющим точку Кюри, равную требуемой температурной уставке реле.

Для варианта теплового реле, позволяющего регулировать температурную уставку (см. фиг. 3), применяются специальные сегнето- или антисегнетоэлектрические конденсаторы 5, получаемые, например, методом горячего литья керамики под давлением.

Бесконтактное диэлектрическое тепловое реле-датчик работает следующим образом.

При достижении контролируемой температурой предельно допустимой величины антисегнетоэлектрик переходит в полярную фазу и емкость чувствительного элемента 2 скачком возрастет, следовательно, в нагрузке I потечет ток.

Если точки Кюри элементов 2 и 4 одинаковы, то при превыщении контролируемой средой этой температуры элемент 4 разрывает цепь, а элемент 2 замыкает.

Когда ставится задача регулирования температуры, элемент 4 выполняется с уставкой нижнего предела, а элемент 2 - верхнего предела.

Температурные установки предлагаемых реле определяются подбором соответствующих

сегнето- и антисегнетодиэлектриков. Путем изменения концентрации компонентов этих материалов можно получить и различные значения уставок контролируемой температуры. Кроме того, в небольших пределах возможно регулировать температурную уставку с помощью смещающего поля или изменением частоты.

На фиг. 3 приведена схема диэлектрического теплового реле с регулировкой уставки при помощи смещающего поля. Одна группа электродов элемента 5 используется так же, как в схемах на фиг. 1 и 2, для управления током в нагрузке 1. Вторая группа электродов служит для регулировки температурной уставки. С этой целью иа них от источника постоянного тока 6 с помощью потенциометра 7 подается регулируемое смещающее напряжение. В результате достигается изменение в некоторых пределах температуры точки Кюри воспринимающего элемента, а следовательно, уставки теплового реле.

Предмет изобретения

1. Бесконтактное тепловое реле, содержащее датчик температуры, выполненный в виде конденсатора с твердым сегпетодиэлектриком и включенный в цепь источника переменного тока последовательно с цепью нагрузки, отличающееся тем, что, с целью обеспечения релейного эффекта замыкания и размыкания цепи нагрузки, оно снабжено вторым датчиком температуры, выполненным в виде конденсатора с твердым антисегнетодиэлектриком.

2.Реле по п. 1, отличающееся тем, что, с целью получения командных сигналов для поддержания температуры в заданном диапазоне, сегнетодиэлектрик выполнен с точкой Кюри, равной нижнему пределу температурного диапазона, а антисегнетодиэлектрик выполнен с точкой Кюри, равной верхнему пределу диапазона.

3.Реле по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью изменения температурного диапазона срабатывания путем смещения точек Кюри диэлектриков, конденсаторы снабжены дополнительными управляющими электродами, расположенными между основными электродами и включенными в цепь регулируемого источника постоянного тока.

tj TKIT