Пристрій для керування режимами роботи термоелектричного холодильника

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використаний для зміни напруги на різному навантаженні та регулювання режиму роботи, наприклад термоелектричних холодильників. Відомий пристрій для керування режимами роботи термоелектричного холодильника [патент України на винахід №66585, МПК7 G05F1/44, бюл №5, 2004р.] пристрій містить комутуючі елементи, наприклад зустрічно паралельно включені тиристори, перший випрямляч на діодах, термоелектричний холодильник, другий випрямляч на діодах, стабілітрон, конденсатор, напівпровідникові діоди, резистори, контакт першого температурного реле, контакт другого температурного реле, формувач імпульсів на одноперехідному транзисторі з вихідним керуючим трансформатором. Пристрій підключено до виводів мережі живлення. Відповідні виводи вторинних обмоток керуючого трансформатора підключені через резистори і діоди до керуючих електродів комутуючи х елементів. Недолік даного пристрою полягає у тому, що при забезпеченні номінального діючого значення напруги на виводах термоелектричного холодильника, наприклад 12В, напруга має імпульсну форму і великий коефіцієнт пульсації, миттєве значення струму через термоелектричну батарею перевищує оптимальне значення, що значно погіршує ефективність і надійність роботи термоелектричного холодильника в режимі охолодження в робочій камері. Винаходом ставиться завдання підвищення ефективності та надійності роботи пристрою, розширення технологічних можливостей. Поставлене винаходом завдання досягається тим, що у пристрої для керування режимами роботи термоелектричного холодильника, що містить комутуючі елементи: зустрічно - паралельно включені тиристори, перший випрямляч на діодах, перший вивід діагоналі змінного струму якого підключений до виводів комутуючих елементів, другий вивід з'єднаний з другим вхідним виводом, другий випрямляч на діодах, перший вивід діагоналі змінного струму якого підключений через перший резистор до першого із вхідних виводів, другий вивід з'єднаний з другим вхідним виводом, до виводів діагоналі постійного струму підключені послідовно з'єднані другий резистор і стабілітрон, до точки з'єднання другого резистора і стабілітрона підключений третій резистор, паралельно третьому резистору і стабілітрону підключені послідовно з'єднані контакт другого температурного реле і четвертий резистор, до точки з'єднання третього резистора і контакту другого температурного реле підключений контакт першого температурного реле, паралельно контакту першого температурного реле, контакту другого температурного реле і четвертому резистору підключений другий конденсатор, емітер одноперехідного транзистора підключений до точки з'єднання контакту першого температурного реле і конденсатора, перша база одноперехідного транзистора підключена до первинної обмотки керуючого трансформатора, відповідні виводи вторинних обмоток керуючого трансформатора підключені через шостий і сьомий резистори, перший і другий діоди до керуючих електродів керуючих елементів, друга база одноперехідного транзистора підключена через п'ятий резистор до точки з'єднання восьмого і дев'ятого резисторів, згідно корисної моделі до виводів термоелектричної батареї холодильника підключено перемикач режимів роботи, при режимі роботи "О" виводи першого випрямляча на діодах підключаються через індуктивність і перший конденсатор до термоелектричної батареї, при режимі роботи "Н", виводи першого випрямляча на діодах підключаються безпосередньо до термоелектричної батареї без зміни полярності, в мережу живлення електродвигуна вентилятора введено допоміжний контакт перемикача режимів роботи. Для забезпечення вибору режиму роботи термоелектричного холодильника введено перемикач режимів роботи. Для забезпечення згладжування напруги і отримання коефіцієнту її пульсації в межах обумовлених технічними характеристиками термоелектричних холодильників, при режимі охолодження в робочій камері, в схему введено індуктивність і перший конденсатор. Для забезпечення роботи в режимі нагрівання в робочій камері, введено допоміжний контакт перемикача режимів роботи (на схемі не показано), якій вимикає двигун вентилятора в цьому режимі. В запропонованому схемному рішенні відпала необхідність міняти полярність на термоелектричних батареях холодильника. На Фіг.1 приведена принципова електрична схема пристою для керування режимами роботи термоелектричного холодильника. Пристрій містить: перший 1, другий 2 тиристори; перший випрямляч на діодах 3...6; індуктивність 7; перший конденсатор 8; перемикач режимів роботи 9; термоелектричний холодильник 10; другий випрямляч на діодах 12...15; транзистор 23; перший 11, другий 16, третій 18, четвертий 20, п'ятий 25, шостий 26, сьомий 28, восьмий 30, дев'ятий 31 резистори; перший 27, другий 29 діоди; стабілітрон 17; другий конденсатор 22; керуючий трансформатор 24; контакт першого температурного реле 19; контакт другого температурного реле 21. Пристрій працює наступним чином. В пристрої використовується принцип фазового регулювання, при якому зміна в кожний півперіод тривалості протікання струму через навантаження залежить від величини напруги мережі живлення. Напругу на навантаженні комутують тиристори 1 і 2, включення яких виконується за допомогою схеми керування через вихідний керуючий трансформатор 24. Для забезпечення режиму охолодження в робочій камері перемикач режимів роботи ставиться в положення "О", в цьому випадку виводи випрямляча на діодах 3...6 підключаються через індуктивність 7 і конденсатор 8 до термоелектричної батареї дотримуючись полярності +, - у відповідності до режиму холодильника. При підключенні пристрою до мережі живлення на початку кожного півперіоду комутуючі елементи 1 і 2 закриті, напруга мережі прикладена до них. Напруга мережі подається на випрямляч з діодами 12...15, випрямляється і подається на формувач імпульсів резистор 16 і стабілітрон 17, на виході якого утворюються трапецеїдальні імпульси постійної амплітуди. Конденсатор 22 через резистор 18 і контакт температурного реле 21 починає зарядження, в результаті чого на емітері одноперехідного транзистора 23 напруга повільно зростає від нуля до напруги відкривання транзистора 23. Випрямлена напруга через резистор 30 подається на резистор 31, який формує міжбазову напругу одноперехідного транзистора 23, величина якої визначає момент відкривання транзистора 23. При відкриванні транзистора 23 конденсатор 22 розряджається на первинну обмотку трансформатора 24, в результаті чого в його вторинних обмотках виникають імпульси, що подаються на керуючі електроди комутуючи х елементів 1 і 2. Живлення через тиристори 1 і 2 поступає на перший випрямляч на діодах 3...6 випрямляється і подається на індуктивність 7 і конденсатор 8 (осцилограма згладженої напруги живлення приведена на Фіг.2) після чого згладжена напруга подається на термоелектричну батарею холодильника, коефіцієнт пульсації згладженої напруги знаходиться в межах 1%. Струм що заряджає конденсатор 22, проходить через змінний резистор 18, при зміні величини якого змінюється і струм зарядки конденсатора 22, що призводить до зміни часу зарядки конденсатора 22 до напруги відкривання транзистора 23 і зміщення моменту виникнення імпульсів керування, таким чином змінюється інтервал ввімкнутого стану комутуючи х елементів 1 і 2, відповідно змінюється напруга на навантаженні. При зменшенні температури в робочій камері до відповідного значення контакт температурного реле 21 розмикається і конденсатор 22 перестає заряджатися, в результаті чого комутуючі елементи залишаються закритими, живлення на термоелектричну батарею не подається і температура в робочій камері перестає зменшуватися. Через відповідний проміжок часу, за рахунок теплообміну з оточуючим середовищем, температура в робочій камері починає зростати до моменту замикання контакту температурного реле 21, в результаті чого термоелектрична батарея отримує живлення і температура в робочій камері починає знижуватися. Таким чином температура в робочій камері буде підтримуватися в заданих межах. Для забезпечення режиму нагрівання в робочій камері перемикач режимів роботи ставиться в положення "Н", в цьому випадку виводи випрямляча на діодах 3...6 підключаються безпосередньо до термоелектричної батареї без зміни полярності (осцилограма імпульсної напруги живлення приведена на Фіг.3) і додатковим контактом перемикача режимів роботи вимикається від мережі електродвигун вентилятора. Миттєве значення струму через термоелектричну батарею буде значно перевищувати оптимальне значення і теплота Джоуля буде перебільшува ти теплоту Пельтье, тому температура в робочій камері буде зростати. При зростанні температури в робочій камері до відповідного значення, контакт температурного реле 19 замикається, що призводить до зменшення струму зарядки конденсатора 22, в результаті чого він не заряджається до напруги відкривання транзистора 23 і комутуючи елементи 1 і 2 остаються закритими, живлення на термоелектричну батарею не подається, температура в робочій камері перестає збільшуватися. Через відповідний проміжок часу, за рахунок теплообміну з оточуючим середовищем, температура в робочій камері починає зменшуватися до моменту розмикання контакту температурного реле 19, в результаті чого термоелектрична батарея отримує живлення і температура в робочій камері починає зростати. Такими чином температура в робочій камері буде підтримуватися в заданих межах. Стабілізація напруги на навантаженні відбувається наступним чином . Будь - яка зміна, наприклад, збільшення напруги в мережі, викликає пропорційне збільшення міжбазової напруги одноперехідного транзистора 23, в результаті чого збільшується час наростання напруги на емітері до значення, достатнього для відкривання транзистора 23. Це призводить до збільшення кута затримки тиристорів і відповідно до зменшення напруги на навантаженні, тобто відбувається стабілізація напруги. Таким чином, запропонована схема вигідно відрізняється від прототипу тим, що режими роботи термоелектричного холодильника відбуваються без зміни полярності підведеної напруги живлення, в режимі нагрівання в робочій камері температура збільшується за рахунок перевищення теплоти Джоуля над теплотою Пельтье, в режимі охолодження в робочій камері на батареї термоелектричного холодильника подається згладжена напруга живлення з коефіцієнтом пульсації в межах 1%, що збільшує ефективність і надійність роботи пристрою.