Устройство для управления электрическим теплоаккумулирующим нагревателем

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель - повышение точности подключения нагревателя на зарядку в заданном интервале времени. Устройство содержит фотореле 9, два генератора импульсов 1, 2, счетчик импульсов 4, дешифратор 5, выходной триггер 8 и несколько логических элементов . Фотореле 9 синхронизирует работу устройства с наступлением - окончанием темного времени суток, а генераторы 1, 2, счетчик импульсов 4 и дешифратор 5 отрабатывают заданное время включение - отключение электронагревателя, 1 ил. (

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1410283 A 1 (51)4 Н 05 В 1 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4131920/24-07 (22) 09.09.86 (46) 15.07.88. Бюл. У 26 (71) Литовский научно-исследовательский институт механизации н электрификации сельского хозяйства и Украинская сельскохозяйственная академия (72) Л.Л. Браздейкис и И.И. Мартыненко (53) 621.365.48 (088.8) (56) Шполянский В.В. и др. Программновременные задатчики. М.: Машиностроение, 1984, с. 14-18.

Авторское свидетельство СССР

Ф 434401, кл. G 06 F 1/04, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТ-

РИЧЕСКИМ ТЕПЛОАККУИУЛИРУЮЩИМ НАГРЕВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель — повышение точности подключения нагревателя на зарядку в заданном интервале времени. Устройство содеркит фотореле 9, два генератора импульсов 1, 2, счетчик импульсов 4, дешифратор 5, выходной триггер 8 и несколько логических элементов. Фотореле 9 синхронизирует работу устройства с наступлением— окончанием темного времени суток, а генераторы 1, 2, счетчик импульсов

4 и дешифратор 5 отрабатывают заданное время включение — отключение электронагревателя. 1 ил.

1410283

Изобретение относится к электро.технике, в частности к автоматичес,кому управлению электрическими теплоаккумулирующими нагревателями (3TAH), Цель изобретения — повышение точ, ности подключения нагревателя на за рядкуу в заданном интервале времени.

На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генераторы 1 и 2 фиксированных частот, выходы которых через коммутатор 3 соединены с счетным входом счетчика 4 импульсов. Выход счетчика 4 импульсов соединен с входом дешифратора 5, имеющего две независимые изменяемые уставки и соответственно два выхода, первый из которых соединен с вторым 2р ! входом логического элемента 6 И, а второй выход соединен с вторым вхо дом логического элемента 7 ИЛИ. Выходы логических элементов 6 и 7 соединены соответственно с первым вто- 25 рым входами триггера 8 подключения нагревателя к сети. Выход фотореле 9 соединен с управляющим входом коммутатора 3, первым входом логического элемента 6 И и через инвертор 10 и, .30 дифференцирующую цепь 11 соединен входом сброса счетчика в нуль 4 и первым входом логического элемента 7 - ИЛИ.

Устройство работает следующим об разом.

Фотореле 9 действует в зависимости от естественной освещенности: при снижении естественной освещенности реле срабатывает, при повышении— отпускает (алгоритм работы фотореле

9 соответствует алгоритму работы фотореле, применяемых для управления наружным освещением). С наступлением светлой поры суток фотореле 9 отпус- 45 кает и на его выходе появляется сигнал "0", который через инвертор 10 и днфференцирующую цепь 11 сбрасывает в нуль счетчик 4 импульсов, через логический элемент 7 ИЛИ переключает триггер 8 в нулевое состояние (если

50 триггер до того времени не был переключен) и через коммутатор 3, вход счетчика 4 импульсов переключает с выхода генератора 2 к выходу генератора 1. В счетчике 4 начинается под55 счет импульсов от генератора 1.С окончанием светлой поры суток фотореле

9 срабатывает и на его выходе появляется сигнал " 1", который через коммутатор 3 переключает вход счетчика 4 с выхода генератора 1 к выходу генератора 2 и дает разрешение на логический элемент 6 И. В счетчике 4 продолжается счет входных импульсов, поступающих теперь с выхода генератора

2. Как только содержание счетчика 4 достигает первой уставки дешифратора

5, на первом выходе последнего появляется импульс, который через логический элемент 6 И переключает триггер 8 в единичное состояние. Единичное состояние триггера 8 является управляющим сигналом для подключения

ЭТАН к сети. Когда содержание счетчика 4 достигает второй уставки дешиф ратора 5, на его втором выходе появляется импульс, который через логический элемент 7 ИЛИ переключает триггер 8 в нулевое состояние, которое вызывает отключение ЭТАН от сети.

С наступлением светлой поры следующих суток процесс работы устройства повторяется.

ЭТАН на зарядку подключается ночью, когда снижена нагрузка в энергосистеме. В течение отопительного сезона включение и выключение зарядки происходит в темную пору суток, Следовательно, время включения ЭТАН может быть определено с привязкой к наступлению и окончанию светлой поры суток с использованием фотореле. Для большей-наглядности расчетов принимают, что срабатывание — отпускание фотореле по времени совпадает с закатомвосходом солнца. Триггер 8 переключается в единичное состояние (выдается команда включения зарядки), когда .на вход счетчика 4 приходит N импульсов, и переключается в нулевое состояние, когда счетчик 4 подсчитывает M входных импульсов, т.е. дешифратор 5 имеет две регулируемых уставки N u M соответственно для первого и второго выходов, причем M ) N.

С учетом того, что в светлую пору суток счетчик 4 заполняется импульсами от генератора 1, а в темную пору от генератора 2, время включения ЭТАН может быть определено из выражения

N (t> t<) f1+ (с вкпб t1,) f 1) (1) где N — уставка первого выхода дешифратора 5; время захода солнца;

N-(и - М ) f<

8кл И (2) 14 время восхода солнца;

f — частота первого генератора 2; г. „„- заданное время включения ЭТАН;

f — частота второго генератора 2.

На основе уравнения (1) составлена система уравнений:

1 1-(э -< вл ) 1

t t + ькл э f

+ at +

N-(сэ 4 + s+4t) fg ькл э 2Е„

>-(э -ts) f i

"3 2f

10 (3) 10283 4 что f2 и 2Е,, из уравнений (2) легко убеждаются, что в этом случае дополнительная погрешность времени включения от опережения и запаздывания фотореле не создается:

1.5

N-(tq ; ) f1

t + .й бк э f где С1;, t .. — соответственно время

51 захода и время восхода солнца i-того дня отопительного сезона.

Из системы уравнений (2) известными математическими методами находят значения частот Е„ и f, наилучше удовлетворяющие все уравнения систе2г мы, т.е. находят такие f, и f <, которые вызывают минимальные отклонения расчетных времен включения t „„ от заданного времени включения

Для практических расчетов нет необходимости в систему (2) включать ура- З0 внения для каждого дня отопительного сезона; систему можно составить, например, из уравнений для каждого десятого, каждого двадцатого дня отопительного сезона. 35

Для условий Литовской СССР при

N =, 1000 и t > 23 ч, получают

f< = 52 3 имп./ч и f< = 101,6 имп./ч, причем среднеквадратическое отклонение расчетных t „„;от заданного t s„„ 40 составляет 9,5 мин, а максимальное абсолютное отклонение не превьппает !

4 мин.

При расчете параметров конкретного технического устройства для управле- 45 ния ЭТАН в уравнения системы (2) следует подставлять не времена восхода и захода солнца., а времена отпускания и срабатывания фотореле 9. Время срабатывания реле имеет определенное 50 запаздывание по отношение к времени захода солнца, а время отпускания реле имеет опережение по отношению к времени восхода солнца. Опережение и запаздывание могут быть оценены по . статистическим данным о работе реле.Однако, принимая, что времена опережения и запаздывания приблизительно равны между собой и с учетом того, где Д t — опережение и запаздывание работы фотореле по отношению соответственно к времени восхода и захода солнца.

Величина опережения и запаздывания определяется естественной освещенностью и зависит от погодных условий. Существенная систематическая зависимость времени включения ЭТАН от погодных условий не наблюдается, так как изменение естественной освещенности влияет и на опережение и на запаздывание работы фотореле (например, при пасмурной погоде опережение и запаздывание уменьшается), а такое изменение опережения и запаздывания, как это следует из выражения (3), имеет свойство взаимной компенсации.

После того, как определены частоты

f, и f< и известна уставка первого выхода дешифратора 5, определяют уставку второго выхода этого дешифратора, устанавливающую продолжитель.— ность зарядки (время выключения)

ЭТАН: (4) э<Р 2

С5 где ь р — заданная продолжительность зарядки.

Преимуществом предлагаемого устройства является высокая надежность включения ЭТАН только в разрешенное ночное время. Возможная ошибка от случайного сбоя в работе счетчика 4 не будет передана на следующие циклы работы устройства. Кроме того, введенные логические элементы 6 И и 7 ИЛИ исключают возможность зарядки ЭТАН в течение светлой поры суток.

Появляющийся разброс времен включения ЭТАН, обусловленный приближенным решением системы уравнений (2) и разбросом естественной освещенности, не является недостатком устройства.

Объясняется это следующим: разброс моментов включения является случайСоставитель О. Турпак

Редактор Н. Горват Техред M. оданич Корректор Г. Решетник

Заказ 3497/58 Тираж 832 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4

5 141О ным и не влияет на работу устройства в следующих циклах; продолжительность зарядки ЭТАН постоянна и не зависит т моментов включения, а определяется олько разностью уставок N u M де5 ифратора 5 и частотой генератора 2; азброс времен включения и выключения ЭТАН, не вызывающий систематичесой погрешности, является даже полоительным свойством устройства управения, так как исключает одновременость включения-выключения множества

ТАН (одновременная коммутация болього количества ЭТАН вызывает нежеательные для электрических сетей энергосистемы скачки нагрузки).

Испытания устройства показали выокую надежность включения и выклюения ЭТАН в заданное время, причем азброс времен коммутаций не превышал

15 мин.

Формула и з о б р е т е н и л

Устройство для управления электрическим теплоаккумулирующим нагрева- 2б

283 6 телем, содержащее два генератора импульсов фиксированных частот, выходы которых через коммутатор соединены со счетным входом счетчика, снабженного дешифратором, связанного выходами с входами триггера подключения нагревателя к сети, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности подключения нагревателя на зарядку в заданном интервале времени, устройство снабжено фотореле, инвертором, дифференцирующей цепочкой и логическими элементами И и ИЛИ, выход фотореле соединен с управляющим входом коммутатора и первым входом элемента И непосредственно, а через последовательно соединенные инвертор и дифференцирующую цепочку — с входом сброса счетчика в нуль, с первым входом ИЛИ, к первому и второму выходам дешифратора подключены вторые входы элементов И и ИЛИ, выходы которых соединены с входами триггера.