Устройство для регулирования температуры

СВОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ МИТЕТ СССРИЙ И ОТНРЫТИИ ЗОБРЕТЕНДЕТЕЛЬСТВ У ОПИСАНИ ВТОРСКОМУ С 8 6061 07.(56) Авторское свидетельство СССР У 729562, кл. С 05 Р 29/19, 1978Авторское свидетельство СССР В 387347, кл. С 05 Р 23/24 1971. (54) РЕГУЛИРУЕМОЕ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО(57) Изобретение относится к автоматическим регуляторам температуры. Цель изобретения - упрощение устройства и снижение инерционности по управляющему сигналу, а также повышение Взамен ранее изданного О 1057931 151) 4 С 05 Р 23/24, Н 02 Н надежности и расширение области применения путем расширения диапазона . напряжения питания, Это достигается тем, что датчик температуры и нагревательный 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.Р ОИзобретение относится к автоматическим регуляторам температуры электронагревателей, 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 рас ширения диапазона напряжения питания.На фиг 1, 2, 3 и 4 приведены варианты выполнения описываемого устройства; на фиг.5 - вариант с прямодиодным включением зарядно-разрядной 15 цепи; на фиг,6 - вариант с инверсным включением; на фиг.7 - вариант зарядно-разрядной цепи устройства.Устройство содержит тиристор 1 и нагревательный элемент 2, соединен ные последовательно и образующие силовую цепь с входными выводами для подключения к питающей сети переменного тока, к одному из которых подключен конденсатор 3, соединенный с 25 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) 35к точкам А, Б, В. Резистор 7 (см.фиг.2) шунтирует упРавляющий переходтиристора для согласования управляющего тока тиристора с током измери-тельного импульса. 40Резистор 8 и/или выключатель 9(см. фиг.3), подсоединенные междууправляющим электродом тиристора ивходом резистора 7, служат соответственно для согласования и включения 45устройства, перемычка Б, В (см,фиг.1,снимается,Второй пороговый элемент, например стабилитрон 10, (см. фиг.4) повышающий надежность, включен в цепь 50управляющего электрода (см. фиг,2и 3).Зарядные цепи подключаются к устройству (см. фиг.1) к точкам Г, В.Д. Диод 11 (см. фиг.5) позволяет увеличить среднюю мощность нагревателя.Включен он в прямом направлении между анодом тиристора и токоограничивающим резистором 4. Для инверсного включения диод 11включен в обратном направлении - анодом к вхоцному выводу, общему с нагревателем (см. фиг.6). Конденсатор3 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 стабилитроном10 образует третий пороговый элемент,увеличивающий чувствительность регулятора. Резистор. 13, включенный вколлектор транзистора - токоограничивающий. Конденсатор 14 - накопительэнергии управляющего тиристором импульса.,Стабилитрон 15 (см. фиг.7) включенный в зарядную цепь, обеспечиваетстабильное питание коллектора тран-.зистора 12. Третий пороговый элементсостоит из стабилитрона 16 с гасящимрезистором 17 и повышает точность регулирования.Устройство работает следующим образом,При включении в сеть устройства(см. фиг.1) конденсатор 3 начинаетзаряжаться через резистор 4. Есливключение произведено в отрицательный полупериод (на аноде тиристора"минус"), то конденсатор аряжаетсяс минусом на аноде динистора 5. Защитный диод 6 предотвращает пробоидинистора в обратном направлении, Вположительном полупериоде конденсатор перезаряжается плюсом на аноддинистора. По достижении порога отпирания динистора на управляющийэлектрод тиристора 1 поступает измерительный импульс разряда конденсатора. Управляющий переход тиристора исопротивление нагревателя 2 образуютделитель напряжения, Если соотношение сопротивлений названных плеч делителя будет таково, что падение напряжения на управляющем переходе окажется больше напряжения отпирания тиристора, то он отопрется и подключитнагреватель к сети. Запирается тиристор за счет естественной коммутации -в конце положительного полупериода.Далее все повторяется.Сопротивление нагревателя должноиметь положительный температурный коэффициент и выбирается таким, чтобыпри температуре нагревателя ниже уставки падения напряжения на управляющем переходе было достаточно для отпирания тиристора. По мере нагрева сопротивление нагревателя увеличивается, и напряжение измерительного им. пульса перераспределяется - падение напряжения на управляющем переходе уменьшается. По достижении температуры уставки оно должно статьменьше 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), 25Дальнейшее облегчение согласования будет при введении последовательного резистора 8 (см. фиг.3). При практически неизменном токе измерительного импульса этот резистор позволяет задавать желаемую температуру нагревателя, Выключатель 9 создает удобство в работе. При разомкнутом выключателе тиристор заперт. При его замыкании тиристор включается (мало 35 мощным выключателем включается в работу или выключается мощный нагреватель).При включении в разрядную цепьстабилитрона 10 (см. фиг.4) измери тельный импульс на управляющий электрод перестает поступать, тогда напряжение на конденсаторе 3 снижается ниже напряжения стабилизации стабилитрона. Благодаря этому обеспечивается 45 более четкая работа,тиристора. Функции Ьстальных элементов на фиг.4 сох-. раняются те же, что уже описаны.1 В зарядно-разрядной цепи (см фиг.5) в отрицательный полупериод конденсатор 3 не заряжается. Этому препятствует диод 11. В положительный полупериод напряжение на конденсаторе быстрее достигает уровня отпирания динистора (не затрачивается55 время на перезаряд от отрицательного напряжения), и на тиристор раньше поступает измерительный импульс. При инверсном включении диода 11(см, фиг.б) в отрицательный полупериод конденсатор через диод 11 заряжается плюсом к аноду динистора, Вположительный полупериод конденсаторперестает заряжаться, но к динисторуприкладывается разность потенциалов,равная сумме напряжения на конденсаторе и текущего напряжения питающейсети. Таким образом, схема может работать даже в том случае, когда амплитуда напряжения сети в два разаменее напряжения отпирания динистора.Когда напряжение сети достигнетвеличины уставки, то указанная суммадостигнет величины отпирающего напряжения и динистор откроется,Когда напряжение сети станетбольше уставки, то динистор 5 отопрется в отрицательном полупериоде иразрядит конденсатор 3, не отпираятиристора 1, так как на аноде тиристора минус,В положительном полупериоде, когдасетевое напряжение достигнет величины отпирания динистора 5, последнийоткроется. Далее конденсатор будетперезаряжаться, а не заряжаться какобычно. Тиристор 1 откроется существенно позже и в нагрузке выделитсяменьшая энергия,Использование данной схемы обеспечивает расширение зоны безопасныхперенапряжений.В схеме по мере увеличения напряжения на конденсаторе 3 (см. фиг.7)увеличивается и напряжение на конденсаторе 14, все время превышая первое напряжение стабилитрона 15 (катодстабилитрона подключен к точке соединения резистора 13 и конденсатора14), Когда отпирается динистор 5 измерительный импульс через стабилитрон 10 и токограничивающий резистор 8поступает на базу транзистора 12, тона коллекторе последнего обеспеченоболее высокое напряжение, чем набазе. Это обеспечивает нормальнуюработу транзистора. При его отпирании с эмиттера на управляющий электрод тиристора поступает импульс тока с конденсатора 14 через токоограничивающий резистор 13. В случае отсутствия конденсатора 14 питание поупомянутой 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 (напри 5 мер, 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 устройство, делает его более компактным и легким, повышает надежность. Повышение точности и чувствительности расширяет функциональные возможности.20 формула изобретения 1, Регулируемое электронагревательное устройство, содержащее резистивный 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 дру 35 гим входным выводом, причем датчик темйературы включен в цепь, подсоединенную к выводу, соединяющему силовую цепь с конденсатором, о т л и - 40 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, устройства и снижения инерционности по управляющему сигналу,точка соединения конденсатора с поРоговым элементом связана с первым выводом резистора, диод и пороговый элемент соединены последовательно, а нагревательный элемент и датчик тем" пературы выполнены как единое целое в виде резистивного элемента из ма- териала, сопротивление которого име- .50 ет положительный температурный коэффициент. 2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и точности, оно снабжено дополнительным диодом, переменным 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, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем расширения диапазона напряжения питания, оно снабжено дополнительным диодом, согласованным между первым резистором и входным выводом, к которому подключается нагревательный элемент, а конденсатор подключен к электроду тиристора.ставитель Т,Шегольковахред Л.Сердюкова Корректор М. И ароши Редактор П,Горьков Тираж 866венного комитета СССРретений и открытий5, Раушская наб д,аказ 1 офисное оизводственно-иолиграфинеское предприят ВНИИПИ Государ по делам и113035, Иосква, Ж Ужгароп, ул, Проекта я