Установка для электрообогрева помещений Советский патент 1983 года по МПК G05D23/19 H05B1/02 

1

Изобретение относится к электроотоплению помещений, конкретно к системам напольного электроотопления с греющим кабелем, токопроводящая жила которого характеризуется высоким температурным коэффициентом сопротивления (сталь, алюминий, медь).

Известно устройство для защиты от перегрева кабеля и прилегающих к нему конструкций, включающее термопары, образованные соединением концов термопарных проводов, проложенных в кабеле, компенсационные провода и регулирующий прибор. Автоматика регулирования температуры воздуха в отапливаемых помещениях в этом устройстве решается любым известным способом,

- Данное устройство при значительном количестве термопар, помещенных вблизи токопроводящей жилы, защищает кабель и прилегающие к нему конструкции как от локального (под ящиками, чемоданами и т.п., установленными на пол в процессе

эксплуатации), так и, от общего перегрева 1 .

Недостатками известного устройства являются сложность монтажа компенсационных проводов и сложность конструктом кома1одного прибора вследствие наличия системы опроса датчиков.

Наиболее .близкой по технической сущности к предлагаемой является установка для электрообогрева помещений, содерtoжащая подключенный к источнику питания через коммутатор резистивный поверхностный нагревательный элемвкт, преимущественно -в виде кабеля, измерительный мост, входная диагональ которогчэ

15 подключена к источнику питания, а вь ходная к входу фазочувствительного усилителя с ключом на выходе, и позиционный регулятор температуры воздуха в помещении, выход которого связан с управ20ляющим входом коммутатора, связанного с ключом усилителя.

На уровне заложения греющего кабеля установлен терморезистор, выполнен-, ный, например, из никеле-вольфрамоврй проволоки или углецеллюлозной нити. При повышении температуры греющехю кабеля растет и температура терморезис тора, что вьюьшает рост его сопротивле кия. Изменение сопротивления приводит к разбалансу измерительного моста, кот рый после усиления подается ла коммутатор. Коммутатор при температуре тер морезистора выше заданной отключает. источник питания греющего кабеля, а пр температурах ниже заданной включа ет 2 . Ояяако, во-первых, использование сп циального распределительного терморезистора, необходимость обеспечения надежного термоконтакта терморезистора греющим кабелем и исютючения электрического контакта между ними обуславливает увеличение материалоемкости устро ства и трудозатрат при монтаже. Во-вторых, для этого устройства характерна нечувствительность к локальному перегреву, греющего кабеля под допол нительной теплоизоляцией (ящики, чемоданы и т.п.), если локальный перегрев совпадает по времени со снижением температуры Ъоздуха в отапливаемом помещении. При таких условиях на большей части дл1шы кабеля и терморезистора температура хотя и незначительно, но ниже номинальной, а на меньшей части намного превышает последнюю, в целом же сопротивление терморезистора может не превышать номинального значе пш и устройство не будет реагировать на локальный перегрев. Установлено, что для греющих кабелей со значительным темпе ратурным коэффициентом сопротивления токопроводящей жилы ( именно локальнБй перегрев кабеля и конструкции под перекрытыми дополнител ной изоляцией участками пола (ящиками, чемоданами и т.п.) является наиболее опасным. Опасность локального перекрыт возрастает при снижении против расчетно температуры воздуха в помещении (разбито или открыто окно и т.д.), т.е. устройство не реагирует на наиболее опасные ситуации в системах отопления. Целью изобретения является повышение надежности работы при локальном перегреве нагревательного элемента. Для достижения этой цели установка, содержащая подключенный к источнику питания через коммутатор резистивный поверхностаьй нагревательный элемент, преимущественно в влде кабеля, измерительный мост, входная диагональ котороГО подключена к источнику питания, а выходное - к входу фазочувствительного усилителя с ключом на вькоде, и позиционный регулятор температуры воздуха Б помещении, выход которого связан с управляющим входом коммутатора, связанного с ключом усилителя, дополнительно снабжена логичес1сим блоком ИЛИ и датчиком температуры помещения, вь полненным в виде покрытого теплоизоляционным слоем термистора, включенного в одно из плеч моста, в противоположное плечо которого включен нагревательный элемент, а указанные связи регулятора и усилителя с управляющим входом коммутатора осуществлены через блок ИЛИ. Кроме того, блок ИЛИ снабжен реле, катушка которого соединена последовательно с ключом усилителя, замыкающий контшст подключен параллельно ключу усилителя, а размыкающий контакт последовательно с управляющим входом коммутатора. На фиг. 1 представлена общая схема устройства; на фиг. 2 - пример вьшолне- ния схемы логического блока ИЛИ. Устройство включает избиратель 1 управления, коммутатор 2, измерительный мост 3 с pacпpeдeлeJiЗiым терморезисто- ром - жилой греющего кабеля 4 и термистором 5, покрытым изоляцией из низ-; котемпературопроводного материала 6, блок 7 питания, фазочувствительный усилитель 8, позиционный регулятор 9 температуры воздуха в помещении, логический блок ИЛИ 10, выходной ключ 11, фазо- чувствительного усилителя, размьпшющий контакт 12 позициош ого регулятора температуры воздуха в помещении, катушка 13, замыкающий контакт 14 и размыкающий контак 15 реле. Измерительный мост 3 соответствующим подбором сопротивлений настраивается на появление разбаланса-заданной фазы при превышении перепада температур токопроБодящая жила кабеля - воздух помещения некоторой величины, равной разности между допустимой температурой кабеля и заданной температурой воздуха. Для уменьшения рассеяния энергии в элементах измерительного моста (кроме греющего кабеля - распределенного терморезистора) отношение общих сопротивлений, параллельных по питанию ветвей с термистором и кабелем, примерно составляет 1000, а отношение сопротивлений, последовательных по питанию элементов VlPO. Устройство работает следующим обра- зом. При включении системы отопления в холодный период года (низкие температуры воздуха в помещении, кабеля ш щяалегаюншх к нему конструкций) избиратель 1 управления ставится в нижнее положение. При этом коммутатор 2 оказывается зашунтированным и по среющему кабелю - распределенному терморезистору 4 протекает электрический ток, нагревая его, а затем прилегающие к нему конст- РУК1ШИ и юааух ъ псйлещении, независимо от положения коммутатора 2. При повышении температуры воздуха до За- данной величины избиратель 1 управления переводится в верошее положение. При этом питание греюшего кабеля - распре. деленного терморезистора 4 осуществляе ся только Через коммутатор 2.Если температура токопровод5ицей жил кабеля не превьниает допустимой величин а температура воздуха поддерживается на заданном уровне, то в диагонали измерительного моста 3, настроенного на допус тимый перепад температур кабель - воз-дух, не возникает-разбаланса заданной . фазы и фазочувствительный усилитель 8 не срабатьтает, а логический блок ИЛИ 1О не получает сигнала разбаланса моста 3, так как р-ыходной ключ 11 фазочувствительйого усилителя 8 и блокировочный контакт 14 катушки 13 реле разомкнуты, катушка реле обесточена, а контакт 15 реле замккут В этом случае кабель включается и отключается по сигналу позиционного регулятора 9 температуры, подаваемому через логический ок ИЛИ 10 к коммутатору 2, причем после отключения логический блок Ю не блокируется, так как при замкнутей контакте 15 репе цепь управления коммутатором 2 замыкается и размыкается толь ко контактом 12 позиционного регулятора 9, т.е. происходит обычный процесс ПОЗИ1ШОННОГО регулирования температуры воздуха в помещении. Данный процесс характеризует работу устройства в режиме регулирования. Если температура кабеля превышает допустимое значение npir нормальной температуг® воздуха в помещении (т.е. пре- выщается допустимый перепад температур кабель - воздух ), что может произойти 1ФИ сплошном или локальном перекрытии поверхности пола допсшштельной тедпоизолядией .или повышении питающег6 напряжения то в диагонали измерительного моста 3 появляется сигнал разбаланса заданной фазы,который пос- , ле усиления в фазочувствительном усилителе 8 поступает в логический блок 10 и последний подает команду коммутатору 2 на отключение. При понижении температуры, воздуха в помещении, например, до (вызванном превышение|у1 фактических тешюпотерь помещением против расчетнызс, например, при открывании на длительное время окон, двери и т.п.),- если поверхность пола локально не перекрыта дополнительной теплоизоливней, снижается также и температура токопроводящей жилы кабеля 4, благодарячему разбаланса заданной фазы моста 3 не происходит, т.е. допустимый перепад температур кабельнвоздух не превышается, и система отопления продолжает работать. При этом изоляция 6 способствует вЕфавни- ванию темпа охлаждения токопровод щей жилы кабеля 4 и термвстора 5. Если поп локально перекрыт дохсолннтетшной теплоизоляцией, то при аоНЕжешш температуры воздуха nepeirpeB под изоляцией возрастает, что дрнводйт к меньшет лу снижению сощхупшленвз токопроводяшей жилы 4, чем сопротивления териистора 5, в результате чего в диагонали моста 3 появляется сигнал разбаланса заданной фазы и система отопления оттапочается Описанные вьвие процессы характеризуют работу устройства в режиме эашкты от перегрева. При этом логический блок 10, подавая команду коммутатору 2 на . отключение системы отопления, самобпокируется и повторное включение системы может бьпъ произведено только вручную после устранения причин, выззвавших перегрев. Для этого избиpiaтeлeм 1 управйе-; ния кабель отключается и снова Бключа ется. Происходит это следующим образом. При возникновении разбаланса моста 3 заданной фазы выходной ключ 11 фазочувствительного усилителя 8 замыкается, по катушке 13 реле протекает ток и контакт 15 реле размыкает цепь управления коммутатором 2, а контакт 14 замыкается, блокируя питание катушки 13реле. Система отключается. Отключается также .питание измерительного моста 3 и, следовательно в его диагонали не возникает сигнала разбаланса, поэтому выходной ключ 11 усилителя ft размыкается. Однако, поскольку питание катушки 13 реле блокировано контактом 14реле, то по мей протекает ток и контакт 15 реле разомкнут, т.е. кабель остается отключенным. При отключении избирателем 1 управления катушки 13 реле обесточивается, блокировочный кон такт 14 размыкается, а контакт 15 за Мыкается, Система вновь готова к работе Для ее включения ручку избирателя управ ления следует перевести в верхнее положение. При повышении температуры воздуха в помещении выше допустимой повьаиает ся и температура токопроводящей жилы 4 и разбаланса заданной фазы моста 3 не происходит, однако срабатьгоает пози1шон ный регулятор температурь воздуха в помещении 9 и логический блок 10 по- дает команду коммутатору 2 на отключение системы отопления. При этом, как .уже отмечалось, логический блок 1Q не ; блокируется, т.е. терморегулятор в дан - ном устройстве выполняет не только функ .цию поддержания температуры воздуха на заданном уровне, но и защищает греющий кабель от перегрева, вьюванного повышением температуры воздуха в помещении, так как при данной. ситуации в диагона- ли моста 3 сигнала разбаланса заданной фазыне возникает. Преимуществом предложенного устройства является то, что оно защищает греющийся кабель И прилегающие к нему кон струкции от перегрева, происходящего при действии всех возможных причин, и выполняет функцию регулирования. Вместе с тем защита обеспечивается простыми средствами. Устройство может найти ши.рокое применение в системах напольного отопления греющим кабелем. Формула изобретения 1. Установка для электрообогрева помещений, содержащая подключенньй к источнику питания через коммутатор рб- , Зистивньй поверхностный нагреваемый элемент, преимущественно в виде кабеля, измерительный мост, входная диагональ которого подключена к источнику питания, а выходная - к входу фазочувствительноххэ усилителя с ключом на выходе, и позиционный регулятор температуры воздуха в помещении, выход которого связан с управляющим входом коммутатора, связшшого с ключом усилителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы при локальном перегреве нагревательного элемента, установка снабжена логичесюш блоком ИЛИ и датчиком температуры помещения, выполненным в виде покрытого теплоизоляционным слоем термистора, включенного в одно из плеч моста, в противоположное плечо которого вютючен нагре-вательный элемент, а у1сазанные связи регулятора и усилителя с управляющим входом коммутатора осуществлены через блок ИЛИ. 2. Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что блок ИЛИ снабжен реле, катущка которого соедю1ена последовательно с ключом усилителя, замыкающий контакт подключен параллельно ключу, а размыкающий контакт - последовательно с управляющим входом коммутатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 2625495, кл. Н 05 В 3/56, 1978. 2.Патент ФРГ № 1765.729, кл. 21 h/ 13/13, 1970.