close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13705

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.10.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 13705
(13) C1
(19)
H 05B 3/60
ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ ТОКОПРОВОДЯЩЕЙ ЖИДКОЙ СРЕДЫ
(21) Номер заявки: a 20080474
(73) Патентообладатель: Учреждение образо(22) 2008.04.14
вания "Белорусский государственный
(43) 2009.12.30
аграрный технический университет"
(71) Заявитель: Учреждение образования
(BY)
"Белорусский государственный аграр- (56) BY 2840 C1, 1999.
ный технический университет" (BY)
BY 3945 C1, 2001.
(72) Авторы: Прищепов Михаил АлексанBY 2048 C1, 1998.
дрович; Кубарко Александр НиколаRU 2205523 C1, 2003.
евич; Рутковский Иосиф Геннадьевич
US 4093847 A, 1978.
(BY)
US 4730098 A, 1988.
BY 13705 C1 2010.10.30
(57)
Электронагреватель токопроводящей жидкой среды, содержащий подключенные к источнику питания через нормально разомкнутый контакт коммутирующего аппарата вертикальные плоскопараллельные электроды, образующие в емкости для обрабатываемой
Фиг. 1
BY 13705 C1 2010.10.30
среды межэлектродное пространство, а также образующие дополнительное межэлектродное пространство три дополнительных вертикальных плоскопараллельных электрода, два
меньших из которых установлены один над другим напротив третьего и подключены к
источнику питания через соответствующие диоды, причем к верхнему электроду диод
подключен анодом, а к нижнему - катодом, а параллельно источнику питания подключены
два последовательно соединенных резистора, один из которых переменный, так, чтобы
вместе с обрабатываемой средой, находящейся в дополнительном межэлектродном пространстве, образовывать измерительный мост, питаемый от источника питания, с измерительной диагональю, образованной между общей точкой соединения двух указанных
резисторов и третьим электродом и подключенной через двухпозиционный переключатель режимов, центральный подводящий контакт которого соединен с третьим электродом, ко входам трех усилителей, выполненных соответственно в виде p-n-p-, n-p-n- и n-pn-транзисторов, базы которых соединены через соответствующие переменные резисторы с
указанной общей точкой, с коллекторами которых, являющимися выходами усилителей,
через соответствующие диоды соединены подключенные к одному из полюсов источника
питания обмотки первого, второго и третьего реле соответственно, к каждой из которых
параллельно подключен соответствующий конденсатор, при этом эмиттер первого транзистора через первый нормально замкнутый контакт первого реле соединен с первым отводящим контактом двухпозиционного переключателя режимов, второй отводящий
контакт которого соединен с эмиттерами остальных транзисторов через первый и третий
нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты второго реле соответственно, к
выходу первого усилителя соответствующий диод подключен анодом, а к выходам второго и третьего усилителей - катодами, обмотка коммутирующего аппарата через контакты
реле времени с выдержкой времени на замыкание подключена к источнику питания, обмотка реле времени через последовательно соединенные вторые нормально замкнутые
контакты первого и второго реле подключена к источнику питания, к которому через добавочный резистор и нормально разомкнутый контакт третьего реле подключен газоразрядный индикатор.
Предлагаемое изобретение относится к устройствам прямого электронагрева сопротивлением и может быть использовано для тепловой обработки токопроводящих сред.
Известно устройство для электронагрева токопроводящих сред, содержащее вертикальные плоскопараллельные электроды, два последовательно соединенных резистора,
один из которых переменный, систему управления процессом термообработки и коммутирующий аппарат [1].
Основными недостатками указанного устройства являются: низкая надежность системы управления процессом термообработки и сложность ее принципиальной электрической схемы.
Задача, которую решает данное изобретение, заключается в повышении надежности
работы системы управления процессом термообработки и упрощении ее принципиальной
электрической схемы.
Поставленная задача решается следующим образом.
Электронагреватель токопроводящей жидкой среды содержит подключенные к источнику питания через нормально разомкнутый контакт коммутирующего аппарата вертикальные плоскопараллельные электроды, образующие в емкости для обрабатываемой
среды межэлектродное пространство, а также образующие дополнительное межэлектродное пространство три дополнительных вертикальных плоскопараллельных электрода, два
меньших из которых установлены один над другим напротив третьего и подключены к
источнику питания через соответствующие диоды, причем к верхнему электроду диод
подключен анодом, а к нижнему - катодом, а параллельно источнику питания подключены
2
BY 13705 C1 2010.10.30
два последовательно соединенных резистора, один из которых переменный, так, чтобы
вместе с обрабатываемой средой, находящейся в дополнительном межэлектродном пространстве, образовывать измерительный мост, питаемый от источника питания, с измерительной диагональю, образованной между общей точкой соединения двух указанных
резисторов и третьим электродом и подключенной через двухпозиционный переключатель режимов, центральный подводящий контакт которого соединен с третьим электродом, ко входам трех усилителей, выполненных соответственно в виде p-n-p-, n-p-n- и n-pn-транзисторов, базы которых соединены через соответствующие переменные резисторы с
указанной общей точкой, с коллекторами которых, являющимися выходами усилителей,
через соответствующие диоды соединены подключенные к одному из полюсов источника
питания обмотки первого, второго и третьего реле соответственно, к каждой из которых
параллельно подключен соответствующий конденсатор, при этом эмиттер первого транзистора через первый нормально замкнутый контакт первого реле соединен с первым
отводящим контактом двухпозиционного переключателя режимов, второй отводящий
контакт которого соединен с эмиттерами остальных транзисторов через первый и третий
нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты второго реле соответственно, к
выходу первого усилителя соответствующий диод подключен анодом, а к выходам второго и третьего усилителей - катодами, обмотка коммутирующего аппарата через контакты
реле времени с выдержкой времени на замыкание подключена к источнику питания, обмотка реле времени через последовательно соединенные вторые нормально замкнутые
контакты первого и второго реле подключена к источнику питания, к которому через добавочный резистор и нормально разомкнутый контакт третьего реле подключен газоразрядный индикатор.
Техническим результатом при использовании предложенного устройства является повышение надежности работы системы управления процессом термообработки при одновременном упрощении ее принципиальной электрической схемы.
На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема электронагревателя токопроводящих сред; на фиг. 2 - диаграмма изменения информационного сигнала ∆U в измерительной диагонали моста при различных режимах работы электронагревателя; на фиг. 3 диаграммы изменения напряжений при работе электронагревателя в режиме нагрева: на
базе-эмиттере транзистора первого усилителя Uбэ1, на обмотках первого реле Uр1, реле
времени Uрв и коммутирующего аппарата Uкм соответственно; на фиг. 4 - диаграммы изменения напряжений при работе электронагревателя в режиме парообразования: на базеэмиттере транзистора второго усилителя Uбэ2, на обмотках второго реле Uр2, реле времени
Uрв и коммутирующего аппарата Uкм соответственно.
Электронагреватель токопроводящей жидкой среды содержит подключенные к источнику питания через нормально разомкнутый контакт 1 коммутирующего аппарата
вертикальные плоскопараллельные электроды 2, образующие в емкости 3 для обрабатываемой среды межэлектродное пространство 4, а также образующие дополнительное межэлектродное пространство 5 три дополнительных вертикальных плоскопараллельных
электрода 6-8, два меньших 6, 7 из которых установлены один над другим напротив
третьего 8 и подключены к источнику питания через соответствующие диоды 9, 10, причем к верхнему электроду 6 диод 9 подключен анодом, а к нижнему электроду 7 диод 10
подключен катодом, а параллельно источнику питания подключены два последовательно
соединенных резистора 11, 12, один из которых (резистор 12) переменный, так, чтобы
вместе с обрабатываемой средой, находящейся в дополнительном межэлектродном пространстве 5, образовывать измерительный мост, питаемый от источника питания, с измерительной диагональю, образованной между общей точкой соединения двух указанных
резисторов 11, 12 и третьим электродом 8 и подключенной через двухпозиционный переключатель режимов 13, центральный подводящий контакт 14 которого соединен с третьим
электродом 8, ко входам трех усилителей 15-17, выполненных соответственно в виде
3
BY 13705 C1 2010.10.30
p-n-p-, n-p-n- и n-p-n-транзисторов, базы которых соединены через соответствующие
переменные резисторы 18-20 с указанной общей точкой, с коллекторами которых, являющимися выходами усилителей, через соответствующие диоды 21-23 соединены подключенные к одному из полюсов источника питания обмотки первого, второго и третьего реле
соответственно 24-26, к каждой из которых параллельно подключен соответствующий конденсатор 27-29, при этом эмиттер первого транзистора 15 через первый нормально замкнутый
контакт первого реле 30 соединен с первым отводящим контактом двухпозиционного переключателя режимов 31, второй отводящий контакт которого 32 соединен с эмиттерами
остальных транзисторов через первый 33 и третий 34 нормально замкнутый и нормально
разомкнутый контакты второго реле соответственно, к выходу первого усилителя 15
соответствующий диод 21 подключен анодом, а к выходам второго и третьего усилителей
16, 17 - катодами, обмотка коммутирующего аппарата 35 через контакты реле времени с
выдержкой времени на замыкание 36 подключена к источнику питания, обмотка реле
времени 37 через последовательно соединенные вторые нормально замкнутые контакты
первого 38 и второго 39 реле подключена к источнику питания, к которому через добавочный резистор 40 и нормально разомкнутый контакт третьего реле 41 подключен газоразрядный индикатор 42.
Работает электронагреватель в двух режимах, режиме нагрева "Н" и парообразования
"П", следующим образом. Обрабатываемая среда нагревается в двух межэлектродных
пространствах 4 и 5. Измерительный мост, образованный сопротивлением обрабатываемой среды между электродами 6, 8 и 7, 8, а также резисторами 11 и 12, разбалансируется в
процессе нагрева за счет перераспределения подогретой жидкости по высоте емкости 3 электронагревателя путем естественной конвекции. Потенциалы напряжения разбаланса моста
∆U с электрода 8 прикладываются на двухпозиционный переключатель режимов 13, а с
точки соединения резисторов 11, 12 - на базы транзисторов трех усилителей 15-17 через переменные резисторы 18-20. При положении двухпозиционного переключателя режимов 13
в положении "Н", когда замкнуты контакты 14 и 31, напряжение разбаланса моста через
первую пару нормальнозамкнутых контактов первого реле 30 и регулируемый резистор 18
прикладывается на базу-эмиттер транзистора первого усилителя 15. По мере нагрева обрабатываемой среды сигнал разбаланса моста ∆U увеличивается по абсолютной величине,
далее усиливается первым усилителем 15 и прикладывается к обмотке 24 первого реле.
При достижении напряжения на обмотке первого реле, равного напряжению его срабатывания Uср.1, оно срабатывает и контактом 38 отключает обмотку 37 реле времени. Контакт 36
реле времени с выдержкой времени на замыкание отключает обмотку 35 коммутирующего аппарата от источника питания, который также отключает напряжение с электродов 2
путем размыкания контакта 1. Кроме этого, первое реле размыкает контакт 30 и отключает транзистор первого усилителя 15. По мере разрядки конденсатора 27 напряжение на
обмотке 24 первого реле уменьшается по абсолютной величине, когда оно достигнет величины, равной напряжению отпускания первого реле Uотп.1, замкнутся первый и второй контакты первого реле 30 и 38, при этом снова сигнал разбаланса моста поступит на первый
усилитель 15, а также через замкнувшийся второй контакт первого реле 38 обмотка реле
времени 37 включится на напряжение питания. Если температура обрабатываемой среды
имеет требуемую величину, то напряжение разбаланса моста ∆U также имеет высокое
значение по абсолютной величине, и срабатывание первого реле произойдет практически
мгновенно за промежуток времени τ1, который меньше времени срабатывания нормально
разомкнутого контакта 36 реле времени с выдержкой времени на замыкание. Если время τ1,
превысит время τ2, произойдет срабатывание коммутирующего аппарата и замыкание
контакта 1. Срабатывание коммутирующего аппарата с некоторой задержкой времени
τ2 исключает частые кратковременные включения электронагревателя при температуре
обрабатываемой среды, равной заданной или незначительно отличающейся от нее. Время,
в течение которого происходит нарастание по абсолютной величине напряжения Uр1 до
4
BY 13705 C1 2010.10.30
Uср.1, является временем работы нагревателя τр, время, в течение которого происходит
уменьшение по абсолютной величине этого напряжения Uр1 до Uотп.1, является временем
паузы τп. Тогда время цикла работы нагревателя τтц состоит из суммы времен τр + τп. Время паузы τп в течение всей работы электронагревателя будет оставаться постоянным и будет зависеть от величины емкости конденсатора 27. Чем выше значение емкости
конденсатора 27, тем продолжительнее время паузы τп. Время работы τр будет зависеть от
значения температуры обрабатываемой среды в данный момент времени. Работа электронагревателя в режиме нагрева поясняется временными диаграммами изменения напряжения на элементах схемы, представленными на фиг. 3. Установку температуры
обрабатываемой среды производят путем изменения коэффициента усиления усилителя 15, изменяя значение сопротивления переменного резистора 18 включенного в цепь
базы транзистора 15. При увеличении значения сопротивления резистора 18, коэффициент
усиления усилителя 15 уменьшается, соответственно, задаваемая температура обрабатываемой среды увеличивается, при уменьшении значения сопротивления резистора 18 она
также уменьшается.
При положении двухпозиционного переключателя режимов 13 в положении "П", т.е.
когда замкнуты контакты 14 и 32, нагреватель работает в режиме парообразования.
Напряжение разбаланса моста ∆U через нормально замкнутые контакты второго реле 33 и
регулируемый резистор 19 прикладывается на базу-эмиттер транзистора второго усилителя 16. По мере увеличения интенсивности парообразования сигнал разбаланса моста ∆U
увеличивается, далее усиливается вторым усилителем 16 и прикладывается к обмотке 25
второго реле. При достижении напряжения на обмотке второго реле, равного напряжению
его срабатывания Ucp.2, оно срабатывает и контактом 39 отключает обмотку 37 реле времени. Контакт 36 реле времени с выдержкой времени на замыкание отключает обмотку 35
коммутирующего аппарата от источника питания, который также отключает напряжение с
электродов 2 путем размыкания контакта 1. Кроме этого, второе реле размыкает контакт 33
и отключает транзистор второго усилителя 16. По мере разрядки конденсатора 28 напряжение на обмотке 25 второго реле уменьшается, когда оно достигнет величины, равной
напряжению отпускания второго реле Uотп.2, замкнутся первый и второй контакты второго
реле 33 и 39, при этом снова сигнал разбаланса моста поступит на второй усилитель 16, а
также через замкнувшийся второй контакт второго реле 39 обмотка реле времени 37
включится на напряжение питания. Если интенсивность парообразования имеет требуемую величину, то напряжение разбаланса моста ∆U также имеет высокое значение, и срабатывание второго реле произойдет практически мгновенно за промежуток времени τ3,
который меньше времени срабатывания нормально разомкнутого контакта 36 реле
времени с выдержкой времени на замыкание. Если время τ3 превысит время τ4, произойдет срабатывание коммутирующего аппарата и замыкание контакта 1. Срабатывание коммутирующего аппарата с некоторой задержкой времени τ4 исключает частые кратковременные включения электронагревателя при интенсивности парообразования, которая
равна заданному значению или незначительно отличается от него. Работа электронагревателя в режиме парообразования поясняется временными диаграммами изменения
напряжения на элементах схемы, представленными на фиг. 4. Установку интенсивности
парообразования производят путем изменения коэффициента усиления усилителя 16, изменяя значение сопротивления переменного резистора 19, включенного в цепь базы транзистора 16. При понижении уровня среды в режиме парообразования напряжение разбаланса
моста превышает значение ∆U в режиме парообразования (фиг. 2). Поэтому, используя
третий усилитель на базе транзистора 17 и подключая на его вход через нормальноразомкнутый контакт 34 второго реле (во время отключения коммутирующего аппарата)
напряжение разбаланса моста и отстраивая его коэффициент усиления переменным резистором 20, добиваются срабатывания реле, обмотка которого 26 подключена на выход
5
BY 13705 C1 2010.10.30
усилителя, при пониженном уровне среды. При этом, срабатывая, третье реле своим нормально разомкнутым контактом 41 коммутирует на напряжение сети газоразрядный индикатор 42, тем самым сигнализируя о понижении уровня среды.
Использование предложенной конструкции электронагревателя и электрической схемы управления позволяет повысить надежность работы системы управления процессом
термообработки при одновременном упрощении ее принципиальной электрической схемы
и снижении количества ее элементов на 30 %.
Источники информации:
1. Патент РБ 2840, МПК H 05B 3/60, 1999.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
567 Кб
Теги
by13705, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа