CS270689B1 - Zapojení regulátoru pro nabíjení akumulačních spotřebičů spínaných sazbovým spínačem - Google Patents

Abstract

lešení se týká akumulačního vytápění a řeší zapojení regulátoru pro akumulační spotřebiče spínané sazbovým spínačem*Astabilní obvod vysílá signál obdélníkového průběhu, jehož základna se posouvá s postupným vybíjením zpožďovacího kondenzátorů. Amplituda tohoto signálu se porovnává na mustkové diodě se signálem úměrným venkovní teplotě. Když překročí amplituda obdélníkového signálu, který je na anodě můstkové diody, napětí odpovídající venkovní teplotě, které je na katodě mustkové diody, otevírá se můstková dioda a propouští obdélníkový signál na bázi sledovačového tran— * zistoru. Ten se rovněž otevírá v závislosti na velikosti signálu propuštěného můstkovou diodou. Tak se navíjení akumulačních spotřebičů přesouvá k odběrovému minimu v průběhu nabíjecí doby. Využije se pri nabíjení akumulač— » ních spotřebičů se souvislou osmihodinovou nabíjecí dobou.

Description

Vynález se týká akumulačního vytápění kamny a podlahovými topnými kabely a řeěí zapojení regulátoru pro nabíjení akumulačních spotřebičů, spínané sazbovým spínačem se souvislou osmihodinovou nabíjecí dobou*

Akumulační spotřebiče pro vytápění objektu se zapínají buď v období nízké sazby, která trvá nepřetržitě osm hodin, obvykle od 22,oo hod, do 06,00 hod,, nebo se jejich zapínání řídí podle potřeby rozvodných závodů hromadným dálkovým ovládáním. Akumulační spotřebiče se souvislou osmihodinovou nabíjecí dobou se zapínají okamžitě po přepnutí sazbového spínače. Spotřebiče v domácnostech, jako jsou bojlery a akumulační kamna, se zapínají na začátku této osmihodinové nabíjecí doby a vypínají se například termostatem po dosažení nastavené teploty, obvykle brzy před koncem nabíjecí doby. Tak v průběhu nabíjecí doby vzniká určité odběrové maximum, které je blíže počátku nabíjecí doby, a odběrové minimum, které se blíží ke konci nabíjecí doby. Protože je požadavek, aby odběr proudu z rozvodné elektrické sítě byl pokud možno rovnoměrný, hledají se možnosti, jak přesunout nejinlenzívnější nabíjení akumulačních spotřebičů do období odběrového minima.

Uvedený problém řeší zapojení regulátoru pro akumulátorové spotřebiče se souvislou osmihodinovou nabíjecí dobou podle vynálezu· Podstata vynálezu spočívá v tom, že kladná vstupní svorka zapojení je spojena s kolektorem sledovačového tranzistoru, s běžcem a s prvním vývodem prvního bázového rezistoru, s kladným pólem prvního odrušovacího kondenzátoru, s první Čidlovou svorkou zapojení, s kladnou svorkou astabilního obvodu, s prvním vývodem úrovňového rezistoru, s prvním vývodem kolektorového rezistoru a s prvním vývodem děličového rezistoru. Druhý vývod děličového rezistoru je spojen s prvním vývodem napětového trimru. Běžec napěťového trlmru je spojen se druhou přepínačovou svorkou zapojení. Druhý vývod napěťového trimru je spojen s běžcem a se druhým vývodem zpožďovacího potenciometru, se záporným pólem zpožďovacího kondenzátoru, s anodou Zenerovy diody, se zápornou svorkou astabilního obvodu, se druhým vývodem prvního můstkového rezistoru, se druhým vývodem druhého můstkového trimru, se druhým vývodem druhého bázového rezistoru, se druhým vývodem emitorového rezistoru a se zápornou vstupní svorkou zapojení. Výstupní signálová svorka zapojení je spojena s prvním vývodem emitorového rezistoru a s emitorem sledovačového tranzistoru. Báze sledovačového tranzistoru je spojena se druhým vývodem prvního bázového rezistoru, s prvním vývodem druhého bázového rezistoru a se druhým pólem druhého vazebního kondenzátoru. První pól druhého vazebního kondenzátoru je spojen s prvním vývodem druhého můstkového trimru, se druhým vývodem druhého můstkového rezistoru a s katodou můstkové diody. První vývod druhého můstkového rezistoru je spojen se druhým vývodem můstkového potenciometru. Anoda můstkové diody je spojena s prvním vývodem prvního můstkového rezistoru, se druhým vývodem prvního můstkového trimru a se záporným pólem prvního vazebního kondenzátoru. Kladný pól prvního vazebního kondenzátoru je spojen s výstupní svorkou astabilního obvodu. První vývod a běžec prvního můstkového trimru je spojen se druhým vývodem kolektorového rezistoru a s kolektorem polem řízeného tranzistoru, jehož emitor polem řízeného tranzistoru Je spojen se druhým vývodem úrovňového rezistoru a s katodou Zenerovy diody. Báze polem řízeného tranzistoru je spojena s prvním vývodem zpožďovacího potenciometru, s kladným pólem zpožďovacího kondenzátoru a s první přepínačovou svorkou zapojení. Druhá čidlová svorka zapojení je spojena se záporným pólem prvního odrušovacího kondenzátoru, se záporným pólem druhého odruŠovacího kondenzátoru a s prvním vývodem a s běžcem můstkového potenciometru. Druhý vývod můstkového potenciometru Je spojen s prvním vývodem druhého můstkového rezistoru.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je, Že plynule posouvá počátek nabíjení akumulačních spotřebičů jednotně pro celý vytápěný objekt nebo pro celý byt s ohledem na venkovní teplotu v době nabíjení, to je v nočních hodinách. Zajišťuje, aby se intenzita nabíjení zvyěovala směrem k odběrovému minimu v průběhu nabíjecí doby. Odběrové minimum začíná ve druhé polovině časového období snížené sazby a nejvýraznějěí je téměř na konci časového období snížené sazby. Zapojení snižuje tepelnou povrchovou ztrátu akumulačních spotřebičů. Umožňuje provádět korekce nabíjení podle charakteru stavby a podle venkovních teplot v oblastech odliěných klimatických podmínek.

CS 27o6»9 Bl

Zapojení je obvodově jednoduché, levné a bezporuchové. Nevyžaduje ani údržbu ani opravy.

Příklad konkrétního uspořádání podle vynálezu a jeho funkce je znázorněna na připojených výkresech. Na obr. 1 je schéma zapojení, na obr, 2 je časová změna napětí na anodě můstkové diody vlivem vybíjení zpožďovacího kondenzátoru od počátku do konce nabíjecí doby a změna napětí katody můstkové diody a ohledem na změny venkovní teploty, na obr. 3 Je amplituda výstupního signálu z regulátoru v průběhu doby nabíjení od 22,oo hod. do 06,00 hod, při venkovní teplotě -14 °C, na obr, 4 je amplituda výstupního signálu z regulátoru v průběhu doby nabíjení od 24,oo hod. do 06,00 hod. při venkovní teplotě —7 °C, na obr, 5 je amplituda výstupního signálu z regulátoru v průběhu doby nabíjení od o2,oo hod. do 06,00 hod., při venkovní teplotě O °C, na obr, 6 jé amplituda výstupního signálu z regulátoru v průběhu doby nabíjení od o4,oo hod, do oó.oo hod., při venkovní teplotě +7 °C, na obr, 7 je Časová změna napětí na anodě můstkové diody vlivem rychlejšího vybíjení zpožďovacího kondenzátoru, na obr, 8 je amplituda výstupního signálu z regulátoru v průběhu doby nabíjení od 24,oo hod, do o4,oo hod. při venkovní teplotě O °C, při zrychleném vybíjení zpožďovacího kondenzátoru.

Kladná vstupní svorka 2,1 zapojení (obr. 1) je spojena s kolektorem sledovačového tranzistoru 23, s běžcem a s prvním vývodem prvního bázového rezistoru 2o, s kladným pólem prvního odrušovacího kondenzátoru 17, s první čidlovou svorkou 2,4 zapojení, s kladnou svorkou 51 astabilního obvodu 5, s prvním vývodem úrovňového rezistoru 3o, s prvním vývodem kolektorového rezistoru 29 a s prvním vývodem děličového rezistoru 24, Druhý vývod děličového rezistoru 24 je spojen s prvním vývodem napěťového trimru 25« Běžec napětového tri mru 25 je spojen se druhou přepfnačovou svorkou 2.7 zapojení. Druhý vývod napěťového trimru 25 Je spojen s běžcem a se druhým vývodem zpožďovacího potenciometru 26, se záporným pólem zpožďovacího kondenzáte— ru 27, s anodou Zenerovy diody 31, se zápornou svorkou 52 astabilního obvodu £, ee druhým vývodem prvního můstkového rezistoru 11, se druhým vývodem druhého můstkového trimru 14, se druhým vývodem druhého bázového rezistoru 21, se druhým vývodem emitorového rezistoru 22 a ee zápornou vstupní svorkou 2.2 zapojení. Výstupní signálová svorka 2.3 zapojení je spojena s prvním vývodem emitorového rezistoru 22 a s emitorem sledovačového tranzistoru 23, Báze sledo— vačového tranzistoru 23 Je spojena ae druhým vývodem prvního bázového rezistoru 2o, a prvním vývodem druhého bázového rezistoru 21 a se druhým pólem druhého vazebního kondenzátoru 19. První pól druhého vazebního kondenzátoru 19 je spojen $ prvním vývodem druhého můstkového trimru 14 a se druhým vývodem druhého můstkového rezistoru 13 a s katodou můstkové diody 15, První vývod druhého můstkového rezistoru 13 je spojen se druhým vývodem můstkového potenciometru 12. Anoda můstkové diody 15 je spojena s prvním vývodem prvního můstkového režie— toru 11, se druhým vývodem prvního můstkového trimru lo a se záporným pólem prvního vazebního kondenzátoru 9. Kladný pól prvního vazebního kondenzátoru 9 je spojen s výstupní svorkou 5,3 astabilního obvodu 5. První vývod a běžec prvního můstkového trimru lo je spojen se druhým vývodem kolektorového rezistoru 29 a s kolektorem polem řízeného tranzistoru 28. Emitor polem řízeného tranzistoru 28 je spojen se druhým vývodem úrovňového rezistoru 3o a s katodou Zenerovy diody 31. Báze polem řízeného tranzistoru 28 je spojena s prvním vývodem zpožďovacího potenciometru 26, s kladným pólem zpožďovacího kondenzátoru 27 a s první přepfnačovou svorkou 2.6 zapojení. Druhá Čidlová svorka 2.5 zapojení je spojena se záporným pólem prvního odrušovacího kondenzátoru 17, se záporným pólem druhého odrušovacího kondenzátoru 18 a s prvním vývodem a s běžcem můstkového potenciometru 12. Druhý vývod můstkového potenciomet— ru 12 je spojen s prvním vývodem druhého můstkového rezistoru 13. Astabilní obvod 5 je známy obvod vytvořený ze dvou tranzistorů, dvou kondenzátorů a z rezistoru. Slouží k vytváření střídavého signálu obdélníkového průběhu. První můstkový trimr lo, první můstkový rezístor 11, můstkový potenciometr 12, druhý můstkový rezistor 13, druhý můstkový trimr 14 a můstková dioda 15 vytváří můstek, na kterém se řídí závislost počátku doby nabíjení a jeho intenzita v závislosti na vfenkovní teplotě. První bázový rezistor 2o, druhý bázový rezistor 21, emitorový rezistor 2£ a sleilovačový tranzistor 23 vytváří sledovač. Slouží k vytvoření signálu v závislosti na velikosti signálu procházejícího můetkovou diodou 15. Děličovy rezistor 24 a napěťový trimr 25 vytváří dělič napětí, který slouží k vytvoření referenčního napětí pro nabití zpožďovacího kondenzátoru 27 .

CS 270689 Bl v době vysoké sazby. Zpožďovací kondenzilor 27 a zpožďovací polenciometr 26 vytváří zpožďovací obvod, který v závislosti na vybití zpožďovacího kondenzátoru 27 posouvá základnu obdélníkového napětí z as labilního obvodu 5 směrem vzhůru. První odruěovací kondenzátor 17 a druhý odrušovací kondenzátor 18 zabraňuje zkreslení výstupní signálu z venkovního čidla 16 nežádoucímí rušivými signály·

Kladná vstupní svorka 2,1 zapojení je spojena s kladným výstupem zdroje stabilizovaného signálu, který není na výkresu znázorněn. Záporná vstupní svorka 2,2 zapojení je spojena se záporným výstupem tohoto zdroje. První Čldlová svorka 2,4 zapojení je spojena s prvním vývodem venkovní čidla 16. Venkovní čidlo 16 měří venkovní teplotu. Druhá čidlová svorka 2.5 zapojení je spojena ee druhým vývodem venkovního čidl^ 16. První přepínačová svorka 2,6 zapojení je spojena se středovým kontaktem 32,3 přepínače X Druhá přepínačová svorka 2.7 zapojení je spojena se zapínacím kontaktem 32,1 přepínače 32. Výstupní signálová svorka 2.3 zapojení je spojena se vstupem Jednoho nebo více řídicích obvodu nebo je spojena se vstupem zpožďovacího obvodu. Řídicí obvody ani zpožďovací obvod nejsou na výkresu znázorněny.

Zapojení pracuje takto. Stejnosměrným napětím z kladné vstupní svorky 2,1 zapojení a z Jeho záporné vstupní svorky 2»2 ee napájí astabilní obvod 5, který na své výstupní svorce 5.3 vysílá střídavý signál obdélníkového průběhů. V době vysoké sazby Je spojen středový kontakt 32.3 přepínače 3 e jeho zapínacím kontaktem 32.1 (obr. 1), V této době se nabíjí zpožďovací kondenzátor 27 z děličového rezistoru 24 a za napěťového trimru 25. Ve stanoveném čase, na počátku období nízké sazby, které souvisle probíhá obvykle v době od 22,oo hod. až do o6,oo hod·, se spojí středový kontakt 32.3 přepínače 3^ s Jeho rozpínacím kontaktem 32,2. Zpožďovací kondenzátor 27 se začne vybíjet přes zpožďovací potenclometr 26. Rychlost vybíjení Je možno upravit nastavením zpožďovacího potenciometru 26. S vybíjením zpožďovacího kondenzátoru 27 klesá napětí na bázi polem řízeného tranzistoru 28, který se začne uzavírat. Tím stoupá napětí na druhém vývodu kolektorového rezistoru 29, které se převádí přes první můstkový trimr lo na anodu můstko— vé diody 15 (obr. 2). Na katodě můstkové diody 15 Je napětí odpovídající venkovní teplotě, které se přivádí z venkovního čidla 16 přes druhou čidlovou svorku 2.5 zapojení a přes sériově zapojený mustkový polenciometr 12 a druhý můstkový rezistor 13 na katodu mustkové diody 15. Musí— ková dioda 15 se otevírá v závislosti na hodnotě venkovní teploty. Jestliže Je v průběhů nabíjecí doby venkovní teplota vysoká, např. +18 °C, tj . v létě, kdy není třeba topit a není nutné akumulační spotřebiče dobíjet, v tom případě napětí na katodě mustkové diody 15 Je po celou dobu nízké sazby vyšší než napětí na Její anodě. Můstková dioda 15 zůstane uzavřena, a to po celou nabíjecí dobu. Napětí na katodě mustkové diody 15 je tak vysoké, že l při úplně vybitém zpožďovacím kondenzátoru 27 a při úplně zavřeném polem řízeném tranzistoru 28 nepřevýší amplituda a— stabilního obvodu £ napětí na katodě mustkové diody 15« Střídavý signál obdélníkového průběhu, který neustále vysílá astabilní obvod X můstková dioda 15 nepropustí. Výstupní signálová svorka 2.3 zapojení zůstává bez signálu a k nabíjení akumulačních spotřebičů nedojde· Jestliže Je venkovní teplota nižší, potom je napětí na katodě můstkové diody 15 menší a dále se snižuje s postupným vybíjením zpožďovacího kondenzátoru 27· Jestliže je venkovní teplota například okolo O °C, potom v závislosti na vybíjení zpožďovacího kondenzátoru 27 se posouvá základna obdélníkového signálu, který přichází z výstupu 53 astabilního obvodu 5 směrem vzhůru, až v určitém okamžiku je amplituda tohoto signálu na anodě mustkové diody 15 shodná s napětím na její katodě· Protože je venkovní teplota nižší, je nižší napětí na katodě můstkové diody 15. V tomto okamžiku, kdy se dosáhne shody obou napětí, se začne můstková dioda 15 otevírat· Po otevření můst— kové diody 15 přechází střídavý signál obdélníkového průběhu přes druhý vazební kondenzátor 19 na bázi sledovačového tranzistoru 23« Sledovačový tranzistor 23 se otevírá a na signálové výstupní svorce 2,3 zapojení je signál, jehož hodnota závisí na stupni vybití zpožďovacího kon— denzátoru 27 a na hodnotě venkovní teploty· Tím, že výstupní signál se objevuje na signálové výstupní svorce 2,3 zapojení při nižší venkovní teplotě s určitým zpožděním, přesouvá se počátek nabíjení akumulačního spotřebiče blíže k oblasti odběrového minima, které se projevuje ke konci nabíjecí doby. S vybíjením zpožďovacího kondenzátoru 27 se posouvá základna střídavého obdélníkového signálu směrem vzhůru. Čím více převyšuje amplituda tohoto signálu napětí na ka—

CS 27ο6β9 UI lodě můstkové diody 15» tím se stává dioda 15 propustnější a výstupní signál na výstupní signálové svorce 2.3 zapojení se rovněž postupně zvyšuje. Nabíjení se přesouvá ke konci nabíjecí doby, kdy se zpožďovací kondensátor 27 úplně vybije.

Jestliže je venkovní teplota nízká, např. —14 °C (obr. 3), kdy je třeba akumulátorové spotřebiče nabíjet po celou nabíjecí dobu» Je vlivem nízkého odporu venkovního čidla 16 napětí na katodě mustkové diody 15 nižší, než Je amplituda signálu obdélníkového průběhu na anodě můstkové diody 15. Mustková dioda 15 začne propouštět tento signál ihned po sepnutí sazbového spínače. Na signálové výstupní svorce 23 zapojení Je signál od 22,oo hod. do 06,00 hod. Amplituda propouštěného signálu postupně narůstá. Na konci nabíjecí doby v 6»oo hodin je amplituda propouštěného signálu stejná» jako je amplituda výstupního signálu z astabiiního obvodu _5_O

Jestliže je venkovní teplota vyšší, například -7 °C (obr. 4), kdy není potřeba nabíjet spotřebiče po celou nabíjecí dobu, je napětí na katodě můstkové diody 15 na začátku nabíjecí doby vyšší, neŽ je amplituda signálu obdélníkového průběhu na anodě můstkové diody 15. Amplituda tohoto signálu převýší napětí na anodě můstkové diody 15 ve 24,oo hod·» to je za dvě hodiny po sepnutí sazbového spínače. Na signálové výstupní svorce 2.3 zapojení je výstupní signál od 24,oo hod· do 06,00 hod. Jeho amplituda je ve srovnání s amplitudou signálu na výstupu astabiiního obvodu £ o jednu čtvrtinu menší.

Jestliže je venkovní teplota O °C (obr. 5) je signál na výstupu regulátoru od 2,00 hod. do 6»oo hod. a Jeho amplituda Je ve srovnání s amplitudou obdélníkového signálu z astabiiního obvodu £ menší o jednu polovinu.

Jestliže je venkovní teplota 4*7 °C (obr. 6), potom je signál na výstupu regulátoru od 4,oo hod. do 6,00 hod. Amplituda výstupního signálu Je čtvrtinová ve srovnání s amplitudou výstupního signálu z astabiiního obvodu £>.

Jestliže je venkovní teplota +14 °C a vyšší, je napětí na katodě můstkové diody 15 tok vysoké, že signál obdélníkového průběhu na její anodě je menší po celou nabíjecí dobu. Výstupní signálová svorka 2.3 zapojení Je po celou nabíjecí dobu bez signálu.

Nabíjecí doba i amplituda výstupního signálu z regulátoru se mění plynule podle venkovní teploty. Podle požadavku rozvodných závodů je možno přesouvat nabíjecí dobu.

V uvedených příkladech se počátek nabíjecí doby přesouval do časných ranních hodin. Podle požadavku rozvodných závodů je možno přesunout počátek nabíjecí doby ke středu nočního minima. Přesouvání se provádí změnou rychlosti vybíjení zpožďovacího kondenzátoru 27 přestavením zpožďovacího potenciometru 26. Čím vyšší je rychlost vybíjení zpožďovacího kondenzátoru 27» tím dříve je na výstupní signálové svorce 2.3 zapojení výstupní signál (obr. 7). Strmost nárůstu amplitudy tohoto signálu je možno plynule regulovat (obr. β).

Při venkovní teplotě O °C je na výstupní signálové svorce 2.3 zapojení signál ve 24»oo hod.

Jestliže se nastaví vybíjení zpožďovacího kondenzátoru 27 tak» že se tento vybije ve 2,00 hod. místo původního vybití v 6,00 hod·, potom je při venkovní teplotě O °C signál na výstupní signálové svorce 2.3 zapojení ve 24»oo hod. (obr. 7) místo původního času ve 2,oo hod. při normálním vybíjení zpožďovacího kondenzátoru 27. Strmost nárůstu amplitudy je vyšší, takže signál dříve dosáhne maximální hodnotu amplitudy (obr. ΰ). Maximální hodnotu amplitudy dosáhne signál ve 4,oo hod. místo původního času 6,00 hodin.

Vynálezu se využije u akumulačních vytápění akumulačními kamny a podlahovými topnými kabely ovládané sazbovými spínali s osmihodinovou souvislou nabíjecí dobou.

Claims (1)

1. Zapojení regulátoru pro akumulační spotřebiče spínané sazbovým spínačem se souvislou osmi hodinovou nabíjecí dobou, vyznačující se tím, že kladná vstupní svorka (2.1) zapojení je spojena s kolektorem sledovacového tranzistoru (23), s prvním vývodem prvního bázového rezistoru

   CS 27o689 Bl (2o), b kladným pólem prvního odruSovacího kondenzátoru (17), e první židlovou svorkou (2.4) zapojení, s kladnou svorkou (5.1) astabilního obvodu (5), s prvním vývodem úrovňového rezietoru (3o), s prvním vývodem kolektorového rezistorů (29) a s prvním vývodem děližového rezistoru (24), Jehož druhý vývod Je spojen s prvním vývodem napětového trimru (25), Jehož běžec je spojen se druhou svorkou (2.7) přepínacího kontaktu (32), a druhý vývod napětového trimru (25) Je spojen s běžcem a se druhým vývodem zpožďovacího potenciometru (26), se záporným pólem zpožďovacího kondenzátoru (27), s anodou Zenerovy diody (31), se zápornou svorkou (5.2) astabilního obvodu (5), se druhým vývodem prvního mústkového rezistorů (11), se druhým vývodem druhého mústkového trimru (14), se druhým vývodem druhého bázového rezistorů (21), se druhým vývodem emitorového rezistorů (22) a se zápornou vstupní svorkou (2.2) zapojení, Jehož výstupní signálová svorka (2.3) Je spojena s prvním vývodem, emitorového rezistorů (22), a s emitorem sledovačového tranzistoru (23), Jehož báze Je spojena se druhým vývodem prvního bázového rezistorů (2o), s prvním vývodem druhého bázového rezistorů (21), a se druhým pólem druhého vazebního kondenzátoru (19), Jehož první pól je spojen s prvním vývodem druhého mústkového trimru (14), se druhým vývodem druhého mústkového rezistorů (13) a s katodou můstko— vé diody (15), Jejíž anoda Je spojena s prvním vývodem prvního mústkového rezistorů (11), se druhým vývodem mústkového trimru (lo) a se záporným pólem prvního vazebního kondenzátoru (9), Jehož kladný pól Je spojen s výstupní svorkou (5.3) astabilního obvodu (5) a první vývod a běžec prvního mústkového trimru (lo) je spojen se druhým vývodem kolektorového rezistorů (29) a s kolektorem polem řízeného tranzistoru (28), Jehož emitor Je spojen se druhým vývodem úrovňového rezistorů (3o) a s katodou Zenerovy diody (31), a báze polem řízeného tranzistoru (28) Je spojena s prvním vývodem zpožďovacího potenciometru (26), s kladným pólem zpožďovacího kondenzátoru (27) a s první přepínačovou svorkou (2.6) zapojení, jehož druhá židlová svorka (2.5) Je spojena se záporným pólem druhého odruSovacího kondenzátoru (18) a s prvním vývodem a s běžcem mústkového potenciometru (12), jehož druhý vývod je spojen s prvním vývodem druhého' mústkového rezistorů (13).