EA024570B1

EA024570B1 - Схемное устройство для питания электрической нагрузки, управляющее устройство для управления приводным двигателем бытового прибора, бытовой прибор и способ питания электрической нагрузки в бытовом приборе

Info

Publication number: EA024570B1
Application number: EA201390516A
Authority: EA
Inventors: Хасан Гёксер Альбайрак; Рудольф Зайдль; Йёрг Скриппек
Original assignee: Бсх Хаусгерете Гмбх
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2016-09-30
Also published as: EP2628223A1; PL2628223T3; CN103314496A; DE102010042490A1; EA201390516A1; WO2012049116A1; CN103314496B; EP2628223B1

Abstract

Задачей изобретения является поиск решения, которое могло бы обеспечить переключение промежуточного звена электрической нагрузки бытового прибора в безопасное состояние в случае короткого замыкания в конденсаторе (13) промежуточного звена или в цепи (2) нагрузки. Разработано схемное устройство (1), которое содержит схемный вход (3), схемный выход (10) и конденсатор (13) промежуточного звена, включенный между двумя выходными разъемами (11, 12). Предусмотрено соединительное устройство (16), которое после подачи постоянного напряжения Uсоединяет конденсатор (13) промежуточного звена со схемным входом (3) посредством электрического соединения (18) с целью зарядки конденсатора (13) промежуточного звена электрической энергией, а по истечении предварительно заданного промежутка времени разрывает электрическое соединение (18). Предпочтительно шунтирующее устройство (39) электрически шунтирует соединительное устройство (16) в том случае, если напряжение Uпромежуточного звена на конденсаторе (13) промежуточного звена превышает предварительно заданное пороговое значение. Таким образом, конденсатор (13) промежуточного звена в случае короткого замыкания полностью отсоединяется от схемного входа (3). После надлежащей зарядки конденсатора (13) промежуточного звена, напротив, на электрическую нагрузку подается питание. Кроме того, разработан соответствующий способ питания.

Description

Изобретение относится к схемному устройству для бытового прибора, которое служит для питания электрической нагрузки. Схемное устройство содержит схемный вход с первым и вторым входными разъемами, между которыми может быть приложено постоянное напряжение, например выпрямленное напряжение сети. Кроме того, схемное устройство содержит схемный выход с первым и вторым выходными разъемами, между которыми может создаваться напряжение промежуточного звена для питания электрической нагрузки. Между первым и вторым выходными разъемами включен конденсатор промежуточного звена. Кроме того, изобретение относится к управляющему устройству для управления приводным двигателем бытового прибора, к бытовому прибору с таким управляющим устройством и к способу питания промежуточного звена электрической нагрузки в бытовом приборе.

Предшествующий уровень техники

Электрическая нагрузка, например приводные двигатели, известным образом питается напряжением промежуточного звена. Напряжение промежуточного звена падает на конденсаторе промежуточного звена. Напряжение промежуточного звена представляет собой, по существу, постоянное напряжение, которое получается из напряжения сети, например, при помощи мостового выпрямителя, вход которого соединен с сетью электропитания. Затем напряжение промежуточного звена может сниматься цепью нагрузки и преобразовываться в переменное напряжение для электрической машины, например, при помощи инвертора.

В таких схемных устройствах необходимо гарантировать, что в случае короткого замыкания (в конденсаторе промежуточного звена или в цепи нагрузки) схемное устройство перейдет в безопасное состояние. Согласно патентному документу ИЕ 19626528 А1 последовательно с конденсатором промежуточного звена включен электрический переключатель, в случае короткого замыкания в промежуточном звене разрывающий цепь конденсатора промежуточного звена. При работе промежуточного звена электрический переключатель остается замкнутым и размыкается только при распознавании короткого замыкания. Таким образом, для размыкания электрического переключателя должно быть предварительно распознано короткое замыкание. Кроме того, электрический переключатель в случае короткого замыкания размыкает только цепь конденсатора промежуточного звена, но не размыкает цепь электрической нагрузки. Согласно патентному документу ИЕ 19626528 А1 необходимым предварительным условием является распознавание короткого замыкания в промежуточном звене; после распознавания короткого замыкания цепь конденсатора промежуточного звена разрывается.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является такое усовершенствование схемного устройства описанного типа, которое позволит без больших затрат переключаться в безопасное состояние в случае короткого замыкания, причем для этого, в частности, не должно потребоваться отдельное распознавание короткого замыкания.

Согласно изобретению эта задача решается схемным устройством, управляющим устройством, бытовым прибором и способом с признаками, раскрываемыми в соответствующих независимых пунктах формулы изобретения. Выгодные варианты исполнения изобретения раскрываются в зависимых пунктах формулы и в последующем описании.

Описываемое изобретением схемное устройство для бытового прибора рассчитано на питание электрической нагрузки. Схемное устройство содержит схемный вход с первым и вторым входным разъемом, между которыми может быть приложено постоянное напряжение. Между первым и вторым выходными разъемами схемного выхода может создаваться напряжение промежуточного звена для питания электрической нагрузки. Кроме того, схемное устройство содержит конденсатор промежуточного звена, который включен между первым и вторым выходными разъемами. Предусмотрено соединительное устройство, которое после подачи постоянного напряжения соединяет конденсатор промежуточного звена со схемным входом посредством электрического соединения с целью зарядки конденсатора промежуточного звена электрической энергией, а по истечении заданного промежутка времени разрывает электрическое соединение.

Таким образом, согласно изобретению конденсатор промежуточного звена соединяется со схемным входом посредством соединительного устройства на заданный период времени, в частности, после подачи постоянного напряжения на схемный вход. Таким образом, конденсатор промежуточного звена соединяется при помощи электрического соединения со схемным входом непосредственно после подачи постоянного напряжения, причем соединительное устройство выгодным образом осуществляет электрическое соединение между конденсатором промежуточного звена и схемным входом самостоятельно, опираясь только на наличие постоянного напряжения. Независимо от уровня заряда конденсатора промежуточного звена, т.е. независимо от наличия сбоя в промежуточном звене, электрическое соединение разрывается по истечении заданного периода времени. В случае сбоя, например при возникновении короткого замыкания в конденсаторе промежуточного звена и/или цепи нагрузки, это гарантирует, что электрическое соединение между конденсатором промежуточного звена и схемным входом, осуществляемое через соединительное устройство, будет разорвано. Если сбой отсутствует, то соединительное устройство может быть, например, шунтировано. Шунтирование может управляться, например, напря- 1 024570 жением промежуточного звена, приложенным к конденсатору промежуточного звена.

Описываемое изобретением схемное устройство не требует отдельного распознавания сбоя, например короткого замыкания в промежуточном звене, в отличие от схемы, описанной в ΌΕ 19626528 А1. В отличие от уровня техники, в схемном устройстве, описываемом изобретением, задан период времени, по истечении которого разрывается соединение между конденсатором промежуточного звена и схемным входом, осуществляемое соединительным устройством. Если это соединение разорвано, а конденсатор промежуточного звена в течение заданного периода времени не зарядился (что может быть обусловлено коротким замыканием), то безопасное состояние схемного устройства обеспечивается соединительным устройством. Если, напротив, электрическое соединение разорвано по истечении заданного периода времени, а конденсатор промежуточного звена заряжен надлежащим образом, то конденсатор промежуточного звена может быть соединен со схемным входом, например, другим электрическим соединением, которое шунтирует соединительное устройство.

Под бытовым прибором в рамках настоящего изобретения понимается прибор, который применяется для ведения домашнего хозяйства. Он может относиться к крупной бытовой технике, например представлять собой стиральную машину, сушильную машину, посудомоечную машину, кухонную плиту, кухонную вытяжку, холодильный аппарат, холодильно-морозильный аппарат или кондиционер. Он может также относиться к мелкой бытовой технике и представлять собой, например, автоматическую кофемашину или кухонный комбайн.

Период времени, по истечении которого соединительное устройство разрывает электрическое соединение, предпочтительно задается таким образом, чтобы в нормальном состоянии (в частности, без короткого замыкания) схемного устройства и/или электрической нагрузки конденсатор промежуточного звена заряжался в течение этого периода времени. Период времени может быть также задан таким образом, чтобы напряжение промежуточного звена в течение этого периода могло превысить заданное пороговое значение. Если напряжение промежуточного звена превышает пороговое значение в течение заданного периода времени, это означает, что в промежуточном звене не возникло короткого замыкания. Если напряжение промежуточного звена превышает пороговое значение в течение заданного периода времени, то может быть активизировано шунтирующее устройство, которое шунтирует соединительное устройство, которое разрывает электрическое соединение между конденсатором промежуточного звена и схемным входом по истечении заданного периода времени. То есть, этот вариант исполнения выгоден тем, что зарядка конденсатора промежуточного звена всегда гарантируется в нормальном состоянии схемного устройства и/или электрической нагрузки.

Предпочтительно соединительное устройство включено между первым входным разъемом и первым выходным разъемом, т.е. оно устанавливает электрическое соединение между первым входным разъемом и первым выходным разъемом. Таким образом, предпочтительно соединительное устройство не включено последовательно с конденсатором промежуточного звена (в отличие от уровня техники). Таким образом, по истечении заданного периода времени происходит отключение от схемного входа не только конденсатора промежуточного звена, но и электрической нагрузки, которая может быть подсоединена к схемному выходу. Если в цепи нагрузки возникнет короткое замыкание, ток короткого замыкания не сможет протекать между схемным входом и цепью нагрузки.

Как уже говорилось, соединительное устройство может шунтироваться в том случае, если конденсатор промежуточного звена зарядился за предварительно заданный период времени. В данном варианте исполнения схемное устройство содержит шунтирующее устройство, которое может переключаться между состоянием шунтирования, в котором оно электрически шунтирует соединительное устройство, и электрически нейтральным разомкнутым состоянием. Схемное устройство может также содержать устройство определения состояния, измеряющее напряжение промежуточного звена, приложенное к конденсатору промежуточного звена. Устройство определения состояния может переключать шунтирующее устройство в шунтирующее состояние в том случае, если напряжение промежуточного звена превышает предварительно заданное пороговое значение. Тем самым гарантируется возможность постоянной и надежной эксплуатации электрической нагрузки при нормальном состоянии схемного устройства и/или электрической нагрузки. С другой стороны, электрическая нагрузка, равно как и конденсатор промежуточного звена, остается отключенной от схемного входа в том случае, если, например, имеет место короткое замыкание, и конденсатор промежуточного звена не может заряжаться.

Шунтирующее устройство может шунтировать соединительные элементы в том случае, если конденсатор промежуточного звена заряжен, например, на 95%. Если на схемном входе имеет место постоянное напряжение, например 275 В, то шунтирующее устройство может активизироваться в том случае, если напряжение промежуточного звена превышает 261 В. Надлежащее время зарядки конденсатора промежуточного звена устанавливается (например, путем соответствующего выбора омического сопротивления, включенного между схемным входом и схемным выходом) предпочтительно на значение от 0,8 до 1,2 с, в частности на 1 с. Предварительно заданный период времени, по истечении которого соединительные элементы разрывают электрическое соединение, может составлять от 1,6 до 2,4 с, в частности 2 с.

- 2 024570

Устройство определения состояния может содержать компаратор. После подачи постоянного напряжения на схемный вход на первом входе компаратора предпочтительно имеет место электрическое напряжение, коррелирующее с напряжением промежуточного звена. На втором входе компаратора предпочтительно имеет место напряжение, амплитуда которого задает пороговое значение. Компаратор может переключать шунтирующее устройство в состояние шунтирования в том случае, если амплитуда напряжения, приложенного к первому входу, превышает амплитуду напряжения, приложенного ко второму входу, т.е. когда напряжение промежуточного звена превышает пороговое значение. Применение компаратора позволяет без больших затрат активизировать шунтирующее устройство в том случае, если напряжение промежуточного звена на конденсаторе промежуточного звена превышает предварительно заданное пороговое значение. Тем не менее, в качестве дополнения или альтернативного варианта устройство определения состояния может содержать цифровой блок управления, например микроконтроллер, который измеряет напряжение промежуточного звена и активизирует шунтирующее устройство в том случае, если напряжение промежуточного звена превышает предварительно заданное пороговое значение.

Предпочтительно шунтирующее устройство содержит электрический переключатель, в частности реле, посредством которого может шунтироваться соединительное устройство и, тем самым, устанавливаться соединение, в частности прямое соединение между схемным выходом и схемным входом.

Предпочтительно соединительное устройство содержит первый транзистор, в частности МОП-транзистор, посредством которого конденсатор промежуточного звена может соединяться со схемным входом. Предпочтительно первый транзистор может переключаться в электропроводящее состояние, после того как постоянное напряжение будет приложено между первым и вторым входным разъемом, и в запирающее состояние, после того как истечет предварительно заданный период времени. Предпочтительно первый транзистор включен между первым входным разъемом и первым выходным разъемом. Таким образом, в этом варианте исполнения электрическое соединение между конденсатором промежуточного звена и схемным входом устанавливается первым транзистором, а по истечении предварительно заданного периода времени разрывается первым транзистором. Использование транзистора позволяет обеспечить простую и надежную активизацию соединительного устройства, в частности, путем простого прикладывания управляющего напряжения к управляющему входу транзистора.

Управляющий вход первого транзистора может быть соединен со схемным входом посредством по меньшей мере одного омического сопротивления. Это позволяет перевести первый транзистор в его электропроводящее переключающее состояние непосредственно после подачи постоянного напряжения на схемный вход. Когда к схемному входу приложено постоянное напряжение, к управляющему входу первого транзистора прилагается управляющее напряжение, и транзистор проводит электрический ток. Таким образом, электрическое соединение между конденсатором промежуточного звена и схемным входом устанавливается непосредственно после подачи постоянного напряжения на схемный вход как бы самостоятельно, так как первый транзистор переходит в электропроводящее состояние сразу же после подачи постоянного напряжения.

Соединительное устройство может содержать второй транзистор, в частности биполярный транзистор, который может управлять переключающими состояниями первого транзистора. Это означает, что первый транзистор переключается между своим электропроводящим и запирающим состоянием в зависимости от текущего переключающего состояния второго транзистора. Предпочтительно первый транзистор переключается в свое запирающее состояние в том случае, если второй транзистор переключен в свое электропроводящее состояние. Предпочтительно второй транзистор по истечении предварительно заданного периода времени переключается в свое электропроводящее состояние, чтобы запереть первый транзистор. Использование второго транзистора выгодно тем, что первый транзистор можно очень быстро переключить в запирающее состояние по истечении предварительно заданного периода времени. В частности, соединительное устройство может быть разработано таким образом, чтобы после перевода второго транзистора в электропроводящее состояние управляющий вход первого транзистора соединялся с другим потенциалом, т.е. чтобы управляющее напряжение отключалось от управляющего входа первого транзистора. Таким образом, по истечении предварительно заданного периода времени производится только переключение второго транзистора в его электропроводящее состояние, а электрическое соединение между конденсатором промежуточного звена и схемным входом разрывается.

Соединительное устройство может содержать конденсатор с предварительно заданной постоянной времени. В этом случае период времени, по истечении которого соединительное устройство разрывает электрическое соединение между конденсатором промежуточного звена и схемным входом, может зависеть от постоянной времени конденсатора. Таким образом, период времени можно определять путем выбора номинала конденсатора, не используя цифровое устройство обработки сигналов. Конденсатор может быть включен таким образом, чтобы соединительное устройство разрывало соединение между конденсатором промежуточного звена и схемным входом в том случае, если конденсатор заряжен. В особенно предпочтительном варианте переключающее состояние второго транзистора, в частности биполярного транзистора, может управляться уровнем заряда конденсатора. Например, второй транзистор может переключаться в свое электропроводящее состояние в том случае, если электрическое напряже- 3 024570 ние, приложенное к конденсатору, превышает предельное значение. Это предельное значение может определяться, например, напряжением пропускания стабилитрона. Если конденсатор заряжается электрической энергией, а напряжение на конденсаторе превышает напряжение пропускания стабилитрона, то второй транзистор переключается в свое электропроводящее состояние, а первый транзистор предпочтительно переходит в запирающее состояние.

Конденсатор может быть соединен со схемным входом по меньшей мере через одно омическое сопротивление. Таким образом, после подачи постоянного напряжения на схемный вход конденсатор может непрерывно заряжаться, в частности, в течение периода времени, определенного его постоянной времени. Если конденсатор заряжен, соединительное устройство разрывает электрическое соединение между конденсатором промежуточного звена и схемным входом. Таким образом, соединительное устройство разрывает это соединение самостоятельно, т.е. без вмешательства управляющего блока, например микроконтроллера.

Отказ от использования микроконтроллера для активизации соединительного устройства позволяет добиться того, что электрическое соединение между конденсатором промежуточного звена и схемным входом устанавливается непосредственно после подачи постоянного напряжения на схемный вход и разрывается по истечении предварительно заданного периода времени. Эту функцию можно реализовать, используя исключительно аналоговые элементы, т.е. необходимость в цифровых элементах отсутствует.

Управляющее устройство, описываемое изобретением, предназначено для управления приводным двигателем бытового прибора. Управляющее устройство, описываемое изобретением, содержит схемное устройство согласно изобретению или предпочтительный вариант его исполнения.

Бытовой прибор, описываемый изобретением, содержит приводной двигатель и управляющее устройство, описываемое изобретением и предназначенное для управления приводным двигателем, или предпочтительный вариант исполнения этого управляющего устройства.

Способ, описываемый изобретением, предназначен для питания промежуточного звена электрической нагрузки в бытовом приборе. Между первым и вторым входными разъемами схемного входа промежуточного звена прикладывается постоянное напряжение, а конденсатор промежуточного звена соединяется со схемным входом посредством соединительного устройства. Электрическое соединение между конденсатором промежуточного звена и схемным входом разрывается соединительным устройством по истечении предварительно заданного периода времени. Соединительное устройство шунтируется шунтирующим устройством в том случае, если напряжение промежуточного звена на конденсаторе промежуточного звена превышает предварительно заданное пороговое значение в течение предварительно заданного периода времени.

Предпочтительные варианты исполнения схемного устройства согласно изобретению и их преимущества относятся в равной степени к управляющему устройству, бытовому прибору и способу, описываемым изобретением.

Прочие преимущества изобретения следуют из пунктов формулы изобретения, прилагаемой фигуры и ее последующего описания. Все названные ранее признаки и сочетания признаков, равно как и упоминаемые впоследствии и/или показанные только на фигуре признаки и сочетания признаков, могут применяться не только в указанной комбинации, но и в других комбинациях или даже по отдельности.

Перечень фигур, чертежей

Изобретение детально рассматривается ниже на основании предпочтительного варианта исполнения, представленного на прилагаемой фигуре. На единственной фигуре схематично показано схемное устройство согласно одному из вариантов исполнения изобретения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Схемное устройство 1 служит для питания электрической нагрузки в бытовом приборе, например электродвигателя в стиральной машине. Цепь нагрузки, которая содержит электрическую нагрузку, обозначена на фигуре цифрой 2. Цепь 2 нагрузки может содержать, например, инвертор, предназначенный для получения переменного напряжения для синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов или бесщеточного двигателя постоянного тока, от которого приводится стиральный барабан.

Схемное устройство 1 содержит схемный вход 3 с первым входным разъемом 4 и вторым входным разъемом 5. На второй входной разъем 5 подается опорный потенциал В или потенциал массы. Между входными разъемами 4, 5 прикладывается постоянное напряжение и_о, которое вырабатывается выпрямителем 6. Выпрямитель 6 (как показано на фигуре) может представлять собой мостовой выпрямитель с четырьмя диодами. Вход выпрямителя 6 соединен с сетью 7 электропитания; между двумя входными разъемами 8, 9 выпрямителя 6 прикладывается напряжение υ_Ν сети. Амплитуда напряжения υ_Ν сети в данном варианте исполнения составляет 230 В, а амплитуда постоянного напряжения ио - 310 В.

Схемное устройство 1 содержит схемный выход 10 с первым выходным разъемом 11 и вторым выходным разъемом 12. На схемный выход 10 поступает напряжение υ_ζ промежуточного звена, которое снимается с конденсатора 13 промежуточного звена. Конденсатор 13 промежуточного звена включен между первым и вторым выходными разъемами 11, 12. Второй выходной разъем 12 подсоединен к опорному потенциалу В. К схемному выходу 10 подсоединена цепь 2 нагрузки с электрической нагрузкой.

- 4 024570

К первому входному разъему 4 подсоединено два омических сопротивления 14, 15 или омических резистора с отрицательным ТКС (также известных как резисторы с отрицательным температурным коэффициентом или термисторы). Сопротивления 14, 15 включены параллельно друг другу. Сопротивления 14, 15 служат для ограничения так называемых импульсов тока при включении, которые протекают в сторону конденсатора 13 промежуточного звена после подачи напряжения υ_Ν сети.

Схемное устройство 1 содержит соединительное устройство 16, посредством которого первый выходной разъем 11 может соединяться с первым входным разъемом 4. Соединительное устройство 16 содержит первый транзистор 17, который в данном варианте исполнения представляет собой МОП-транзистор. Через МОП-транзистор 17 может устанавливаться электрическое соединение 18 между первым выходным разъемом 11 и первым входным разъемом 4, т.е. между конденсатором 13 промежуточного звена и схемным входом 3. Если МОП-транзистор 17 находится в электропроводящем состоянии, то электрическое соединение 18 установлено. Если МОП-транзистор 17 находится в запирающем состоянии, то электрическое соединение 18 разорвано.

Управляющий вход 19 МОП-транзистора 17 соединен посредством омического сопротивления 20, омического сопротивления 21 и омического сопротивления 22 с первым входным разъемом 4. Кроме того, управляющий вход 19 МОП-транзистора 17 соединен с коллектором 23 второго транзистора 24, который в данном варианте исполнения представляет собой биполярный транзистор п-р-п типа. Эмиттер 25 биполярного транзистора 24 с одной стороны, соединен через первый стабилитрон 26 с узловой точкой 27, которая расположена между сопротивлением 21 и сопротивлением 20. С другой стороны, эмиттер 25 биполярного транзистора 24 непосредственно соединен с первым выходным разъемом 11 и, тем самым, с конденсатором 13 промежуточного звена, а также соединяется с узловой точкой 27 через омическое сопротивление 28, включенное параллельно первому стабилитрону 26. Напряжение пропускания первого стабилитрона 26 в данном варианте исполнения составляет 10 В. Кроме того, стабилитрон 26 включен между эмиттером 25 и узловой точкой 27 таким образом, чтобы эмиттер 25 соединялся непосредственно с его анодом, а узловая точка 27 - непосредственно с его катодом.

Кроме того, эмиттер 25 биполярного транзистора 24 соединен через конденсатор 29 и диод 30 с узловой точкой 27. Управляющий вход 31 биполярного транзистора 24 соединен с анодом второго стабилитрона 32. Катод второго стабилитрона 32 соединен через узловую точку 33 и омическое сопротивление 34 с узловой точкой 27. Узловая точка 33, расположенная между вторым стабилитроном 32 и сопротивлением 34, непосредственно соединена еще с одной узловой точкой 35, которая расположена между конденсатором 29 и диодом 30. Кроме того, узловая точка 33 соединена через два омических сопротивления 36, 37 с узловой точкой 38, которая расположена между МОП-транзистором 17 и включенными параллельно сопротивлениями 14, 15.

Напряжение пропускания второго стабилитрона 32 в данном варианте исполнения составляет 6,8 В. Это означает, что второй стабилитрон 32 становится низкоомным тогда, когда падение напряжения на нем превышает 6,8 В. Если второй стабилитрон 32 под влиянием падения напряжения на конденсаторе 29 становится низкоомным, то биполярный транзистор 24 переключается в свое электропроводящее состояние.

Кроме того, схемное устройство 1 содержит шунтирующее устройство 39, которое шунтирует соединительное устройство 16, в частности переходя в состояние шунтирования. В данном варианте исполнения шунтирующее устройство 39 содержит реле 40, через которое может осуществляться прямое соединение первого выходного разъема 11 с первым входным разъемом 4, т.е. конденсатора 13 промежуточного звена со схемным входом 3. Реле 40 содержит катушку 41, которая одной стороной соединена с опорным потенциалом В, а другой стороной - с выходом 42 устройства 43 определения состояния. Если через катушку 41 протекает электрический постоянный ток, то подвижный контактный элемент 44 соприкасается с неподвижным контактным элементом 45, и конденсатор 13 промежуточного звена непосредственно соединяется со схемным входом 3. В состоянии шунтирования шунтирующее устройство 39 шунтирует не только соединительное устройство 16, но и включенные параллельно сопротивления 14, 15.

Устройство 43 определения состояния служит для определения уровня заряда конденсатора 13 промежуточного звена, точнее говоря, для измерения напряжения υ_ζ промежуточного звена. Напряжение υ_ζ промежуточного звена снимается при помощи делителя напряжения с двумя омическими сопротивлениями 46, 47. Между узловой точкой 48, расположенной между сопротивлениями 46, 47, и опорным потенциалом В прилагается напряжение и_к, которое коррелирует с напряжением υ_ζ промежуточного звена. Напряжение υ_κ имеет место на конденсаторе 49, который включен между узловой точкой 48 и опорным потенциалом В. Узловая точка 48 непосредственно соединена с положительным входом 50 аналогового компаратора 51, благодаря чему напряжение υ_κ прилагается к положительному входу 50. Кроме того, устройство 43 определения состояния содержит источник 52 постоянного напряжения, который вырабатывает постоянное напряжение ν₁ Источник 52 постоянного напряжения соединен с разъемом 53 питания компаратора 51, а также через высокоомное сопротивление 54 с выходом 42 устройства 43 определения состояния. Выход 42 устройства 43 определения состояния одновременно является выходом компаратора 51. Постоянное напряжение ν₁ снимается при помощи делителя напряжения с двумя оми- 5 024570 ческими сопротивлениями 55, 56; пороговое напряжение Ид, представляющее собой долю снятого постоянного напряжения У₃, имеет место между узловой точкой 57, расположенной между сопротивлениями 55, 56, и опорным потенциалом В. Узловая точка 57 непосредственно соединена с отрицательным входом 58 компаратора 51 таким образом, чтобы пороговое напряжение и_д имело место на отрицательном входе 58 компаратора 51. Амплитуда порогового напряжения и_д соответствует пороговому значению компаратора 51. Если амплитуда напряжения и_к превышает пороговое значение, то на выходе 42 компаратора 51 имеет место постоянное напряжение V. Если амплитуда напряжения и_к ниже амплитуды порогового напряжения и_д, то на выходе 42 имеет место опорный потенциал В.

Шунтирующее устройство 39 переключается в состояние шунтирования в том случае, если амплитуда напряжения и_к превышает пороговое значение. Устройство 43 определения состояния построено таким образом, чтобы оно переключало шунтирующее устройство 39 в состояние шунтирования, когда конденсатор 13 промежуточного звена заряжен, например, на 95%, или напряжение υ_ζ промежуточного звена достигает порогового значения. Это пороговое значение может составлять, например, от 200 до 310 В, предпочтительно от 250 до 310 В. Например, это пороговое значение может составлять 261 В.

Ниже детально описывается принцип действия схемного устройства 1. Когда напряжение υ_Ν сети прикладывается между входными разъемами 8, 9, то выпрямитель 6 производит постоянное напряжение и_о. В это время открывается реле 40, равно как и МОП-транзистор 17 и биполярный транзистор 24. Управляющий вход 19 МОП-транзистора 17 снимает напряжение с первого входного разъема 4, в частности, через сопротивления 20, 21 и 22. МОП-транзистор 17 переходит в электропроводящее состояние, и устанавливается электрическое соединение 18 между конденсатором 13 промежуточного звена и схемным входом 3. Напряжение на узловой точке 27 составляет примерно 10 В. Конденсатор 13 промежуточного звена еще разряжен, т.е. первый выходной разъем 11 является опорным потенциалом для соединительного устройства 16.

Конденсатор 13 промежуточного звена заряжается благодаря электрическому соединению 18 через МОП-транзистор 17. Если схемное устройство находится в нормальном состоянии, а короткое замыкание (в конденсаторе 13 промежуточного звена или цепи 2 нагрузки) отсутствует, то конденсатор 13 промежуточного звена может заряжаться надлежащим образом, в частности, в течение предусмотренного для этого времени. Если конденсатор 13 промежуточного звена заряжается, то амплитуда напряжения и_кпревышает амплитуду порогового напряжения и_д, а устройство 43 определения состояния переключает шунтирующее устройство 39 в состояние шунтирования. В состоянии шунтирования реле 40 замкнуто, а конденсатор 13 промежуточного звена и цепь 2 нагрузки непосредственно соединены со схемным входом 3.

Если в цепи конденсатора 13 промежуточного звена возникло короткое замыкание, то конденсатор 13 промежуточного звена не может заряжаться надлежащим образом, и протекает ток короткого замыкания. В этом случае реле 40 остается в открытом переключающем состоянии, так как амплитуда напряжения и_к не превышает пороговое значение компаратора 51.

В случае короткого замыкания соединительное устройство 16 отсоединяет конденсатор 13 промежуточного звена и цепь 2 нагрузки от схемного входа 3. После подачи напряжения υ_Ν сети между входными разъемами 8, 9 и выработки постоянного напряжения и_о конденсатор 29 снимает напряжение на узловой точке 38, в частности, через сопротивления 36, 37. Когда МОП-транзистор 17 находится в электропроводящем состоянии, конденсатор 29 заряжается до тех пор, пока напряжение на втором стабилитроне 32 не превысит напряжение пропускания стабилитрона. При этом период времени, необходимый для зарядки конденсатора 29, зависит от постоянной времени конденсатора, т.е. от номинала конденсатора 29, равно как и от номиналов сопротивлений 36, 37. Период времени может составлять, например, 2 с. Если падение напряжения на конденсаторе 29 превышает напряжение пропускания стабилитрона 32, то через управляющий вход 31 и эмиттер 25 биполярного транзистора 24 протекает ток базы. Этот ток базы переводит биполярный транзистор 24 в электропроводящее состояние, и ток протекает через коллектор 23 и эмиттер 25. При этом управляющее напряжение на управляющем входе 19 МОП-транзистора 17 исчезает, и МОП-транзистор 17 запирается. Таким образом, переключающее состояние МОПтранзистора 17 зависит от переключающего состояния биполярного транзистора 24. Переключающее состояние биполярного транзистора 24 зависит, в свою очередь, от уровня заряда конденсатора 29.

Если конденсатор 29 по истечении предварительно заданного периода времени заряжен, то электрическое соединение 18 разрывается. То есть, соединительное устройство 16 устроено таким образом, чтобы МОП-транзистор 17 самостоятельно переключался как в свое электропроводящее переключающее состояние (после подачи напряжения υ_Ν сети), так и в свое запирающее переключающее состояние (когда конденсатор 29 заряжен). Таким образом, электрическое соединение 18 разрывается по истечении предварительно заданного периода времени или после зарядки конденсатора 29 независимо от фактического уровня заряда конденсатора 13 промежуточного звена. Поэтому период зарядки конденсатора 29 задается таким образом или компоненты соединительного устройства 16 выбираются таким образом, чтобы конденсатор 13 промежуточного звена мог зарядиться в течение этого периода времени, а соединительное устройство 16 могло быть шунтировано шунтирующим устройством 39. Период зарядки конденсатора 13 промежуточного звена при отсутствии короткого замыкания может составлять 1 с. Таким

- 6 024570 образом, если конденсатор 13 промежуточного звена заряжается надлежащим образом, то соединительное устройство 16 шунтируется посредством реле 40 до того, как будет разорвано электрическое соединение 18. Если конденсатор 13 промежуточного звена в течение предварительно заданного периода времени не заряжается по причине короткого замыкания, то реле 40 остается в открытом переключающем состоянии, а электрическое соединение 18 разрывается.

По существу, разработано схемное устройство 1 для промежуточного звена электрической нагрузки, которое позволяет переключаться в безопасное состояние в случае короткого замыкания в конденсаторе 13 промежуточного звена или в цепи 2 нагрузки. Цепь 2 нагрузки соединена со схемным входом 3 при помощи соединительного устройства 16 через электрическое соединение 18. По истечении предварительно заданного периода времени, зависящего от постоянной времени конденсатора 29, электрическое соединение разрывается. Если в течение предварительно заданного периода времени конденсатор 13 промежуточного звена зарядился, а напряжение υ_ζ промежуточного звена достигло предварительно заданного порогового значения, соединительное устройство 16 шунтируется шунтирующим устройством 39, и подключается электрическая нагрузка.

Список ссылочных обозначений:

- схемное устройство,

- цепь нагрузки,

- схемный вход,

- входной разъем,

- выпрямитель,

- сеть электропитания,

- входной разъем,

- схемный выход,

- выходной разъем,

- конденсатор промежуточного звена,

- сопротивление,

- соединительное устройство,

- МОП-транзистор,

- электрическое соединение,

- управляющий вход,

- сопротивление,

- коллектор,

- биполярный транзистор,

- эмиттер,

- стабилитрон,

- узловая точка,

- сопротивление,

- конденсатор,

- диод,

- управляющий вход,

- стабилитрон,

- узловая точка,

- сопротивление,

- узловая точка,

- сопротивление,

- узловая точка,

- шунтирующее устройство,

- реле,

- катушка,

- выход,

- устройство определения состояния,

- контактный элемент,

- сопротивление,

- 7 024570

- узловая точка,

- конденсатор,

- вход,

- компаратор,

- источник постоянного напряжения,

- разъем питания,

- сопротивление,

- узловая точка,

- вход,

Ио - постоянное напряжение, υ_Ν - напряжение сети, υ_ζ - напряжение промежуточного звена, и_к - напряжение, и₃ - пороговое напряжение,

У₁ - постоянное напряжение,

В - опорный потенциал.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство (1) для питания электрической нагрузки, предназначенное для бытового прибора и содержащее вход (3) с первым и вторым входными разъемами (4, 5), между которыми может быть приложено постоянное напряжение (и_о), выход (10) с первым и вторым выходными разъемами (11, 12), между которыми может создаваться напряжение (υ_ζ) промежуточного звена для питания электрической нагрузки, и конденсатор (13) промежуточного звена, подключенный между первым и вторым выходными разъемами (11, 12), отличающееся тем, что содержит соединительное устройство (16), которое выполнено с возможностью после подачи постоянного напряжения (и_о) соединять конденсатор (13) промежуточного звена с входом (3) посредством электрического соединения (18) с целью зарядки конденсатора (13) промежуточного звена электрической энергией, а по истечении предварительно заданного промежутка времени разрывать электрическое соединение (18); шунтирующее устройство (39), переключаемое между состоянием шунтирования, в котором оно электрически шунтирует соединительное устройство (16), и разомкнутым состоянием; и устройство (43) определения состояния, выполненное с возможностью измерять напряжение (υ_ζ) промежуточного звена, приложенное к конденсатору (13) промежуточного звена, которое рассчитано на переключение шунтирующего устройства (39) в состояние шунтирования в том случае, если напряжение (υ_ζ) промежуточного звена превышает предварительно заданное пороговое значение.
2. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что период времени, по истечении которого соединительное устройство (16) разрывает электрическое соединение (18), задан таким образом, чтобы в нормальном состоянии, в частности без короткого замыкания устройства (1) и/или электрической нагрузки, конденсатор (13) промежуточного звена заряжался в течение этого периода времени, в результате чего напряжение (υζ) промежуточного звена превышает предварительно заданное пороговое значение.
3. Устройство (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что устройство (43) определения состояния содержит компаратор (51), причем после подачи постоянного напряжения (и_о) на вход (3) на первом входе (50) компаратора (51) имеет место электрическое напряжение (υ_κ), коррелирующее с напряжением (υζ) промежуточного звена, а на втором входе (58) компаратора (51) имеет место такое напряжение (υ₃), амплитуда которого задает пороговое значение, причем компаратор (51) выполнен с возможностью переключения шунтирующего устройства (39) в состояние шунтирования в том случае, если амплитуда напряжения (υ_κ), приложенного к первому входу (50), превышает амплитуду напряжения (υ₃), приложенного ко второму входу (58).
4. Устройство (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что соединительное устройство (16) содержит первый транзистор (17), в частности МОП-транзистор, посредством которого конденсатор (13) промежуточного звена соединяется с входом (3), причем этот транзистор выполнен с возможностью переключаться в свое электропроводящее состояние, после того как постоянное напряжение (υ_ο) будет приложено между первым и вторым входными разъемами (4, 5), и в запирающее состояние, после того как истечет предварительно заданный период времени.
5. Устройство (1) по п.4, отличающееся тем, что управляющий вход (19) первого транзистора (17) соединен с входом (3) посредством по меньшей мере одного омического сопротивления (20, 21, 22).
6. Устройство (1) по п.4 или 5, отличающееся тем, что соединительное устройство (16) содержит второй транзистор (24), в частности биполярный транзистор, управляемый переключающими состояниями первого транзистора (17).
7. Устройство (1) по п.6, отличающееся тем, что первый транзистор (17) переключается в свое запи- 8 024570 рающее состояние в том случае, если второй транзистор (24) переключен в свое электропроводящее состояние.
8. Устройство (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что соединительное устройство (16) содержит конденсатор (29) с предварительно заданной постоянной времени, а период времени, по истечении которого соединительное устройство (16) разрывает электрическое соединение (18) между конденсатором (13) промежуточного звена и входом (3), зависит от постоянной времени конденсатора (29).
9. Устройство (1) по п.7 или 8, отличающееся тем, что переключающее состояние второго транзистора (24) управляется уровнем заряда конденсатора (29), причем предпочтительно второй транзистор (24) переключается в свое электропроводящее состояние в том случае, если электрическое напряжение, приложенное к конденсатору (29), превышает предельное значение.
10. Устройство (1) по п.9, отличающееся тем, что стабилитрон (32) соединен с управляющим входом (31) второго транзистора (24), а предельное значение определяется напряжением пропускания стабилитрона (32).
11. Устройство (1) по одному из пп.8-10, отличающееся тем, что конденсатор соединен с входом (3) посредством по меньшей мере одного омического сопротивления (37, 36).
12. Управляющее устройство для управления приводным двигателем бытового прибора, в состав которого входит устройство (1) по одному из предыдущих пунктов.
13. Бытовой прибор с приводным двигателем и управляющим устройством по п. 12.
14. Способ питания промежуточного звена электрической нагрузки в бытовом приборе посредством устройства по п.1, включающий следующие этапы:

приложение постоянного напряжения (ϋ_ο) между первым и вторым входными разъемами (4, 5) входа (3) промежуточного звена и соединение конденсатора (13) промежуточного звена с входом (3) посредством соединительного устройства (16);

разрыв электрического соединения (18) между конденсатором (13) промежуточного звена и входом (3), который осуществляют посредством соединительного устройства (16) по истечении предварительно заданного периода времени после подачи постоянного напряжения (ϋ_ο);

шунтирование соединительного устройства (16) при помощи шунтирующего устройства (39) в том случае, если напряжение (ϋ_ζ) промежуточного звена на конденсаторе (13) промежуточного звена превышает предварительно заданное пороговое значение в течение предварительно заданного периода времени.