DK141698B - Kredsløb til at korrigere for temperaturvariationer i forbindelse med en reguleringsanordning til styring af elektrolysestrømstyrken i et til et ferskvandsanlæg knyttet elektrolyseanlæg. - Google Patents

Description

141698

Opfindelsen angår et kredsløb til at korrigere for temperaturvariationer i forbindelse med en reguleringsanordning til styring af elektrolysestrøeistyrken i et til et ferskvandsanlæg knyttet elektrolyseanlæg, ud fra differensen mellem en føler-5 temperatur og en referencetemperatur, idet elektrolysestrøm styrken ud fra et signal for differensen mellem følert erapera-turen og referencetemperaturen ændres crrer et interval mellem en maksimal strøm og en minimal strøm,, og idet der desuden er indrettet organer til registrering og justering af reference-10 temperaturen.

Fra dansk fremlæggelsesskrift nr. 129.296 er det kendt, at anbringe en opvarmet klods på en beholders, .tilgangs-rør for koldt vand. Klodsens temperatur er da et mål for forbrugets størrelse og dermed et mål for, hvor stor en elektro-15 lysestrøm, der skad. tilføres. Afkølingen af klodsen afhænger imidlertid også af det kolde vands temperatur. Hidtil har man været nødsaget til, at korrigere manuelt for denne temperaturafhængighed.

Det bemærkes, at det fra andre tekniske områder, f.eks. rumtem-20 peraturregulering, er kendt at foretage en automatisk juste ring af en referencetemperatur.

Kredsløbet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at justeringen af referencetemperaturen foretages på den måde, at re-ferencetemperaturen aftager langsomt i tilfælde af, at føler-25 temperaturen ligger lavere end et forudbestemt antal grader over referencetemperaturen, idet dog referencetemperaturen i tilfælde af, at den afviger mere end det forudbestemte antal grader fra følertemperaturen ændres således, at den følger følertemperaturen på en sådan måde, at forskellen imellem re-30 ferencetemperaturen og følertemperaturen maximalt er lig med det forudbestemte antal grader. Derved vil de årlige langsomme og små temperaturvariationer ikke i sig selv give anledning til korrektion af elektrolysestrømraen. De vil blot give anledning til, at der sker en Indstilling af referencetem-35 peraturen. Ud fra referenceteraperaturen og den afkøling, der 2 141698 har fundet sted, vil der kunne tilvejebringes et mål for vandforbrugets størrelse og dermed et mål for, hvor stor elektrolysestrømmen skal være. Temperaturkorrektionen vil derfor kunne ske automatisk.

5 Fremdeles kan ifølge opfindelsen det forudbestemte antal grader være 1-2 grader. Derved bliver kredsløbet tilpas følsomt overfor vandforbrug.

Organet til registrering eller lagring af refereneetemperaturen kan med fordel være en binær frem/tilbagetæller.

10 Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en slangekurve, der illustrerer virkemåden af korrektionskredsløbet ifølge opfindelsen, fig. 2 et diagram over korrektionskredsløbet.

15 Det i fig. 2 viste kredsløb til styring af eletrolysestrøm-styrken indeholder dels organer, der registrerer en temperatur, som afhænger af vandets temperatur, og som i det følgende vil blive omtalt som følertemperatuen T , dels et organ, der registrerer en referencetemperatur TR. Differencen 20 mellem følertemperaturen og referencetemperaturen er bestemmende for elektrolysestrømmens styrke. Virkemåden af kredsløbet ifølge opfindelsen er illustreret ved den i fig. 1 viste slangekurve. Det fremgår af denne kurve, at referencetemperaturen T justeres på den måde, at T aftager langsomt iv K.

25 i tilfælde af, at følertemperaturen ligger lavere end et forudbestemt antal grader over referencetemperaturen TR. Ved langsomme ændringer i følertemperaturen vil forskellen mellem følertemperaturen og referencetemperaturen ikke kunne blive så stor, at elektrolystrømstyrken vil kunne ændres - se fig.

30 l. i tilfælde af hurtige variationer af følertemperaturen (eksempelvis i nedafgående retning) vil referencetemperaturen imidlertid ikke kunne nå at følge med med det til følge, at forskellen mellem TR og TR bliver så stor, at elektrolyse- 3 141698 strømmen ændres. Forskellen mellem TR og TR kan dog højst antage en værdi T^, der fortrinsvis er 1-2 grader C. Elek-trolysestrømstyrken *ndrea fra er maximal værdi til en minimal værdi Imin over et temperaturinterval, der er mindre 5 eller lig med 2T^. Fig. 1 illustrerer sammenhængen mellem TR, TR og T^. Det ses, at TR (inden for dynamikamrådet) hele tiden ligger inden for intervallet (T^-T^J Tjj+ T^) .

De årlige temperaturvariationer - som er meget langsomme -indvirker på TR/ således at man sparer at skulle indstille 10 i afhængighed af årstiden.

Umiddelbart efter tilslutningen af netspændingen (koldstart) er elektrolysestrømstyrken Im^n. Først efter et vist fald i følertemperaturen T^, reguleres strømmen op.

Et amperemeter giver en visning,der er propertional med spids-15 værdien af elektrolysestrømmen. Visningen kan varieres ved hjælp af et potentiometer. Ændringer i opadgående retning følges af amperemeteret, medens ændringer i nedadgående retning registreres med mellemrum på fortrinsvis 5,5 min.

Ved koldstart, dvs. ved tilslutningen af netspændingen, an-20 tager elektrolysestrømstyrken værdien Im<n. Derved undgås overbelastning i tilfælde af, at koldstarten finder sted i en periode uden forbrug. Til gengæld er strømmen for lille i tilfælde af, at der er et vandforbrug på koldstarttidspunktet. I så fald er der dog i reglen tale om så store tempera-25 turvariationer, at stømstyrken ret hurtigt indstiller sig på den korrekte værdi.

Indkoblingen på Imax tilvejebringes ved kortvarigt at kortslutte eller afbryde termistoren (svarende til virkningen af et højt vandforbrug). Det respektive 1 ^-potentiometer kan derefter 30 indstilles. Hensigten næd indstillingen af I ^ og Im^n vil blive antalt senere.

Hvis termistoren ikke er kortsluttet eller afbrudt, kan der på termistorens plads være Indkoblet en modstand på 1-13 k Ω.

4 141698 ''min Imax Potentiometrene justeres i vilkårlig rækkefølge.

Ved anlæg med stor beholdermodstand kan det forekomme, at strømmen ikke følger potentiometerindstillingen ud over en vis grænse. Dersom man ønsker en strøm, der er højere*, må 5 der benyttes et elskab med en højere spænding.

I det følgende beskrives det respektive styrekredsløb, som blandt andet indeholder en klokimpulsgenerator, et koldstartkredsløb, et 5,5 min.-impulskredsløb samt et referencetempe-raturkredsløb.

10 Referencetemperaturkredsløbet er opbygget på følgende måde:

Termistorens spænding føres via et støjfilter R3, Cl til en forstærker l's plusindgang. En otte bit reversibel binær tæller 7,8 står i forbindelse med forstærkeren l's minusindgang og udgør en digital hukommelse (binær tæller) for re- 15 ferencetemperaturen TR. Syv binært vægtede modstande R7___ R14 omsætter den digitale værdi til en analog strøm, som tilføres til den nævnte minusindgang. På forstærkeren l's udgang fås en spænding Al, som i det væsentlige er proportio-anl med forskellen mellem termistortemperaturen TF og TR.

20 Al tilføres til forstærkere 2, 3, 4 og 5, hvoraf 2, 4 og 5 virker som komparatorer, der styrer indstillingen af TR, medens forstærkeren 3 danner I-reguleringsspændingen, som varierer mellem ca. IV (svarende til I ) og 11 V (svarende max ^ til 1^) . I-reguleringsspændingen føres til et strømregu-25 leringskredsløb R32, R37.

Al er som omtalt et udtryk for forskellen mellem følertemperaturen T og T . Når denne forskel bliver for stor, som i? ix følge af ændringer i følertemperaturen T , skal T regule-

r K

res i retning af mindre forskel.

30 Det antages nu, at termistoren er steget til en temperatur TR, der er høj i forhold til TR. Dette bevirker, at Al bliver lav, og at komparatoren 5's udgang bliver høj. Dette 5 141698 høje niveau føres via en port 6 og en port 14 til en port 11 og åbner derved for impulser gennem nogle porte 10 og 9 til tællerens 7,8 klokimpulsindgang foruden,at det gennem en flip-flop 13 tilfører en spænding af et lavt niveau til.".

5 tællerens op/ned-indgang. Tælleren tæller baglams, og i takt hermed falder den tilførte spænding til forstærkeren 1's minusindgang. Al stiger derfor. Efter normalt kun én tælling er Al steget så meget,at kamparatoren 51 s udgang skifter, og der afbrydes for gennem porten 11 tilførte impulser 10 (φ 2 impulserne). Dette gentager sig, så lange termistortemperaturen Tp stiger.

Hvis omvendt tenal. s tortemperaturen bliver for lav, stiger Al til en høj værdi, hvorved kamparatoren 5's udgangsspænding bliver lav, og flip- 13 * s udgangsspænding bliver høj.

15 Dette sætter tælleren til at tælle forlæns♦ Desuden bliver kamparatoren 2's udgangsspænding A2 høj, hvilket ved porten 6 og en flip-flop 14's mellemkomst bevirker, at der åbnes for de nævnte klokimpulser gennem porten 11. Tælleren tæller således forlams, og forøger derved spændingen til forstærkeren 20 l's minusindgang, indtil Al er faldet tilstrækkeligt til at skifte kamparatoren 2.

Referencetemperaturen følger således termistortemperaturen TF skridt for skridt b&de i opadgående og nedadgående retning .

25 Mellem de to yderpunkter i Al's område (ca. 1,1V til 10,2V), hvor denne opfølgning finder sted, sker I-reguleringen, idet variationerne 1 Al i området ca. 4,5.,.7V forstærkes og fasevendes af forstærkeren 3 og går videre sera I-regulerings-spænding.

30 Eor værdier af Al umiddelbart under det område, hvor I varieres (nemlig ca. 1,1 til 4,2 V),giver kamparatoren 5 et lavt niveau, sera stiller tælleren til forlæns tælling. Endvidere er kamparatoren 4's udgangsspænding høj, hvilken hø- 141698 6 je spænding via en flip-flop 15 åbner for 5,5 min.-impulserne gennem en port 12. Tælleren går således hver 5,5 min. et skridt forlæns, og Tn kan på denne måde følge meget langsom-me fald i følertemperaturen TR, uden at strømmen af den grund 5 reguleres op (svarende til ringe vandforbrug).

Når tælleren når yderpunkterne for sit område, fås et lavt niveau, hvis man prøver at tælle herudover. Dette lave niveau spærrer ved hjælp af porten 9 for alle impulser til tælleren 7,8, som derved forhindres i at overskride grænserne.

10 De fire flip-flopper 13-16 styres af andre impulser (φ 1 impulser) af samme frekvens som φ 2 impulserne (idet der skiftevis tilføres en φ 1 impuls og en φ 2 impuls til styrekredsløbet) således at deres udgange kun kan ændres under disse impulsers tilstedeværelse.

, _ Ved koldstart indstilles tælleren 7,8 ved hjælp af et 15 højt niveau (KOLDSTART, som føres til PE (parallel enable)), på sin maksimale værdi svarende til et lavt TR. Herved indkobles I . .

mm

Den automatiske styring af elektrolysestrømstyrken sker på 20 følgende måde: I-reguleringsspændingen føres til I -potentiometeret R32 max og gennem en inverter 21 til Imi- ^-potentiometeret R35, hvorfra signalet går videre gennem R33 og R34 til en forstærker 22. I-reguleringsspændingen varierer mellem ca. IV (svaren- 25 de I ) og 11V (svarende til I.). Når I-reguleringsspæn-max mxn dingen er ca. IV, er der således ca. 10V over ^^-potentiometeret R32 og OV over ^-potentiometeret R35. I denne situation har derfor alene Imax~P°tentiometeret R35 indflydelse på størrelsen af det signal,forstærkeren 22 modtager, 30 «sg er derved bestemmende for elektrolysestrømstyrken. Når I-reguleringsspændingen er ca. UV, er det omvendt kun spændingen over ^-potentiometeret R35, som er bestemmende for strømstyrken.

7 141698

Signalet fra potentiometrene R32, R34 føres gennem R33 og R34 og fasevendes i forstærkeren 22, hvorfra det gennem en modstand R45 driver et amperemeter og gennem en spændingsdeler R43, R44 tilføres til en integrator og forstærker 23.

5 Til sidstnævnte føres også spændingen fra en numerisk kreds, og som er proportional med den faktiske elektrolysstrøm. Differensen mellem den ønskede og den faktiske strøm integreres og styrer gennem nogle porte 47 og 48 m.fl. nogle thy-tistorer.

10 Dersom beholdermodstanden bliver så stor, at elskabet selv ved maksimal udgangsspænding (d.v.s. ved konstant ledende thyristorer) ikke kan opretholde den ønskede værdi, stiger integratorudgangsspændingen A23 til en så høj værdi, at en diode CR5 via R46 bliver ledende og påtrykker forstærkeren 15 22's minusindgang en positiv spænding, hvilket igen bevirker en lavere A22 og dermed et mindre udslag på amperemeteret.

Klokimpulserne φ 1 og φ 2 føres gennem portene 47 og 48, når thyristorerne skal lede.

En flip-flop bestående af nogle porte 49 og 50 skiftes 20 mellem sine to tilstande af de negative impulser fra portene 47 og 48. Når porten 49 bliver lav, afgiver en port 52 en positiv impuls, hvis varighed er bestemt af R53 og C6 til ca. 2 ms. Impulsen føres gennem en driver 54 og CR11 til thyristor-gate 2.

25 Når porten 50 antager en lav værdi afgives på lignende måde en gate-impuls til thyristor-gate 1. Da portene 49 og 50 er lave skiftevis,sikres det, at thyristorerne er ledende skiftevis. De giver derfor ikke anledning til nogen jævnstrøms-belastning af den pågældende transformator.

30 Referencetemperaturkredsløbet arbejder uafhængigt af den øvrige del af reguleringskredsløbet.

161698 8

En modstand/som kan varieres kontinuerligt i området 600 Ω til 22 k Ω,anbringes på termistorens plads.

Modstanden indstilles på 11 k Ω, og netspændingen tilsluttes.

Al skal da være mindre end 4V (svarende til* at der startes 5 W ·

Med et DC-koblet oscilliskop tilsluttet Al varieres termistormodstanden. Ved en langsom forøgelse af modstanden fra minimumsværdien skal Al stige mod ca. 10,2V, hvor den brat skal falde med ca. IV. Ved fortsat forøgelse af modstanden skal 10 Al så "kastes tilbage", hver gang den når ca. 10,2V, indtil man (efter netop 127 "tilbageskridt") nærmer sig den maksimale modstand, hvor Al endelig skal stige til ca. 10,7 V.

Ved en lille formindskelse af modstanden skal Al herefter falde mod ca. 1,1 V, hvor den på lignende måde tilbagekastes 15 ca. 1 V ad gangen, indtil den ved fortsat formindskelse af modstanden og ialt 127 tilbageskridt falder til under 0,7 V ved den minimale modstandsværdi.

Modstanden indstilles således, at Al er 3....3,5 V. Når 5,5 minut-impulsen indtræffer, skal Al ændre sig et skridt 20 nedad.

Når Al varieres mellem ca. 4,5 V og 7 V, skal I-regulerings-spændingen samtidig ændre sig i modsat retning mellem ca. 11 V og 1 V.

Med en I-reguleringsspænding på 10,8 V undersøges, om man 25 med Im .n-potentiometeret kan variere strømmen fra 0 til omtrent nominel strøm.

Med en I-reguleringsspænding på 1 V undersøges, om støm-men med Imax~potentiometeret kan varieres mellem omtrent 0 og fuld nominel strøm.

30 Hvis belastningsmodstanden gøres større end ^ ^ p-i-r^m

Claims (2)

141698 (svarende til, at elskabets afgivne spænding skulle overstige 12,5 V), skal strømmen falde under den indstillede værdi. Det er således anvist, hvorledes elektrolysestrømmen kan reguleres automatisk i afhængighed af det kolde vands tempera-5 tur. Man skal blot én gang for alle foretage en indstilling af Im^n °9 Imax i afhængighed af det pågældende ferskvandsanlægs parametre. Den eneste efterregulering, der kan komme på tale, er efterreguleringer som følge af, at anlæggets parametre ændres. 10 Patentkrav.

1. Kredsløb til at korrigere for temperaturvariationer i forbindelse med en reguleringsanordning til styring af elektrolysestrømstyrken i et til et ferskvandsanlæg knyttet elek-trolyseanlæg, ud fra differencen mellem en følertemperatur

15 T„ og en referencetemperatur Τπ, idet elektrolysestrømstyr- ken ud fra et signal for differencen mellem følertemperaturen og referencetemperaturen ændres over et interval mellem en maximal strøm og en minimal strøm, og idet der desuden er indrettet organer til registrering og automatisk 20 justering af referencetemperaturen, kendetegnet ved, at justeringen af referencetemperaturen foretages på den måde, at referencetemperaturen aftager langsomt i tilfælde af, at følertemperaturen TF ligger lavere end et forudbestemt antal grader over refereneet emperaturen, idet 25 dog referencetemperaturen i tilfælde af, at den afviger mere end det forudbestemte antal grader fra følertemperaturen TF ændres således, at den følger følertemperaturen på en sådan måde, at forskellen imellem referencetemperaturen og følertemperaturen maximalt er lig med det forudbestemte an-30 tal grader T^.

2. Kredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, at