RU2016535C1 - Switch-disconnector for water electric heater - Google Patents
Switch-disconnector for water electric heater Download PDFInfo
- Publication number
- RU2016535C1 RU2016535C1 SU4951985A RU2016535C1 RU 2016535 C1 RU2016535 C1 RU 2016535C1 SU 4951985 A SU4951985 A SU 4951985A RU 2016535 C1 RU2016535 C1 RU 2016535C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control unit
- input
- optocoupler
- electric heater
- led
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Resistance Heating (AREA)
- Cookers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в электроводонагревательных приборах, например в электрочайниках, электросамоварах и др. The invention relates to electrothermics and can be used in electric water heating devices, for example in electric kettles, electric samovars, etc.
Известны отключающие устройства для электрических, водонагревательных приборов, обеспечивающих отключение прибора от сети в случае перегрева электронагревательного элемента (ТЭНа), который возникает при отсутствии воды или ее выкипании ниже уровня ТЭНа. Данная ситуация считается аварийной, т.к. несвоевременное отключение электробытового прибора может привести к возникновению пожарной ситуации и выходу ТЭНа из строя. Known disconnecting devices for electric, water-heating devices, providing disconnection of the device from the network in case of overheating of the electric heating element (TENA), which occurs in the absence of water or its boiling below the TENA level. This situation is considered emergency, because untimely shutdown of the household appliance can lead to a fire situation and the failure of the heater.
В качестве узла фиксации аварийной ситуации (УФАС) в известных устройствах (патент Великобритании N 1052637, кл. Н 05 В 1/02 или патент ГДР N 73591, кл. 21 h 13/10, 1969) применены биметаллические пластины с механическими коммутаторами, срабатывающими при определенной температуре. As an emergency fixation unit (FAS) in known devices (UK patent N 1052637, CL H 05
Недостатком таких устройств является инерционность (за счет свойств биметаллических пластин). Отключение происходит через некоторое время после возникновения аварийной ситуации. Кроме того, имеет место подгорание контактов при коммутации силовой цепи. Указанные недостатки приводят к сужению эксплуатационной надежности электробытовых приборов. The disadvantage of such devices is inertia (due to the properties of bimetallic plates). The shutdown occurs some time after the emergency. In addition, there is a burning of contacts when switching the power circuit. These shortcomings lead to a decrease in the operational reliability of household appliances.
Известно электронное устройство, обеспечивающее селективное отключение электробытового прибора при выкипании или отсутствии воды [1], которое является наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности. Это устройство обладает большой эксплуатационной надежностью по сравнению с устройствами, в которых применены биметаллические пластины с механическими коммутаторами. A known electronic device that provides selective shutdown of an household appliance when boiling or lack of water [1], which is the closest to the claimed device in technical essence. This device has great operational reliability compared to devices that use bimetallic plates with mechanical switches.
Однако известному устройству также присущ ряд недостатков. However, the known device also has a number of disadvantages.
К ним можно отнести следующие:
ТЭН находится под напряжением без воды около 20 с, что может привести к выходу его из строя. Тем самым снижается эксплуатационная надежность прибора;
узел фиксации аварийной ситуации (в качестве УФАС применен терморезистор), находящийся внутри ТЭНа, запитывается сетевым напряжением, что требует дополнительной изоляции. Однако увеличение изоляции приводит к увеличению инерционности терморезистора по тепловому режиму, а значит к более длительному нахождению ТЭНа под напряжением при отсутствии воды, что недопустимо и ведет также к снижению эксплуатационной надежности;
схема блока управления требует создания узлов и цепей для формирования вторичных питающих напряжений, что приводит к увеличению комплектующих элементов и снижению надежности;
устройство в процессе производства требует регулировки по цепям терморезисторов. В процессе работы во времени терморезисторы изменяют свой номинал (процесс старения), что требует дополнительной подрегулировки по температуре отключения. В противном случае неизбежны отказы в работе.These include the following:
The heater is energized without water for about 20 s, which can lead to its failure. This reduces the operational reliability of the device;
the emergency fixation unit (a thermistor is used as a UVAS), located inside the heater, is powered by mains voltage, which requires additional insulation. However, an increase in insulation leads to an increase in the inertia of the thermistor in terms of thermal conditions, which means that the heater remains energized in the absence of water, which is unacceptable and also leads to a decrease in operational reliability;
the control unit circuit requires the creation of nodes and circuits for the formation of secondary supply voltages, which leads to an increase in components and a decrease in reliability;
the device in the manufacturing process requires adjustment along the chains of thermistors. In the process of working in time, the thermistors change their nominal value (aging process), which requires additional adjustment of the shut-off temperature. Otherwise, failures are inevitable.
Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности. The aim of the invention is to increase operational reliability.
Это достигается тем, что в отключающем устройстве для электроводонагревательного прибора, содержащем электронагреватель для кипячения воды (ТЭН), вывод которого соединен с входом коммутатора, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, выход которого подключен к первому входу блока управления и к клемме источника переменного напряжения, другая клемма которого соединена с другим выводом электронагревателя для кипячения воды и вторым входом блока управления, блок индикации, подключенный параллельно к выводам электронагревателя для кипячения воды, а также узел фиксации аварийной ситуации (УФАС), выход которого подключен к третьему входу блока управления, узел фиксации аварийной ситуации установлен на уровне верхней поверхности электронагревателя для кипячения воды на расстоянии 3 < S < 5 мм и выполнен в виде двух электродов, один из которых объединен с корпусом электронагревателя для кипячения воды и подключен к четвертому входу блока управления, а другой является выходом узла фиксации аварийной ситуации, причем пятый вход блока управления соединен с входом коммутатора, что блок управления состоит из понижающего трансформатора, двух оптронных пар и резисторов, выводы первичной обмотки и первый вывод вторичной обмотки трансформатора являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока управления, второй вывод вторичной обмотки трансформатора через соединенные последовательно первый резистор и светодиод первой оптронной пары подключен к четвертому входу блока управления и аноду светодиода второй оптронной пары, катод светодиода соединен с анодом светодиода первой оптронной пары, причем пятый вход блока управления через соединенные последовательно второй резистор и оптотиристор первой оптронной пары подключен к выходу блока управления и через оптотиристор второй оптронной пары к аноду оптотиристора первой оптронной пары. This is achieved by the fact that in a disconnecting device for an electric water heater containing an electric heater for boiling water (TEN), the output of which is connected to the input of the switch, a control unit whose output is connected to the control input of the switch, the output of which is connected to the first input of the control unit and to the terminal AC voltage source, the other terminal of which is connected to the other terminal of the electric heater for boiling water and the second input of the control unit, an indication unit connected in parallel to the terminal I will give an electric heater for boiling water, as well as an emergency fixation unit (UVAS), the output of which is connected to the third input of the control unit, an emergency fixation unit is installed at the upper surface of the electric heater for boiling water at a distance of 3 <S <5 mm and is made in the form two electrodes, one of which is combined with the electric heater body for boiling water and connected to the fourth input of the control unit, and the other is the output of the emergency fixation unit, the fifth input of the control unit connected to the input of the switch, that the control unit consists of a step-down transformer, two optocoupler pairs and resistors, the terminals of the primary winding and the first output of the secondary winding of the transformer are respectively the first, second and third inputs of the control unit, the second terminal of the secondary winding of the transformer through the first resistor connected in series and the LED of the first optocoupler pair is connected to the fourth input of the control unit and the anode of the LED of the second optocoupler, the cathode of the LED is connected to the anode of the LED the first optocoupler pair, the fifth input of the control unit through the second resistor and the opto-thyristor of the first optocoupler connected in series, connected to the output of the control unit and through the optocoupler of the second optocoupler to the anode of the opto-thyristor of the first optocoupler.
Соответствие заявляемого технического решения критерию "существенные отличия" определяется тем, что благодаря признакам, отличающим предложенный объект от его прототипа, устройство приобрело новое свойство - способность простыми средствами безынерционно отключать от сети электроводонагревательный прибор при отсутствии воды или ее выкипания ниже уровня ТЭНа. Данное свойство, обусловившее достижение поставленной цели (повышение эксплуатационной надежности), отсутствует у известных устройств аналогичного назначения. The compliance of the proposed technical solution with the criterion of "significant differences" is determined by the fact that, due to the features distinguishing the proposed object from its prototype, the device has acquired a new property - the ability to quickly disconnect from the network an electric heating device in the absence of water or its boiling below the level of the heater. This property, which led to the achievement of the goal (increasing operational reliability), is absent in known devices of a similar purpose.
На фиг.1 приведена функциональная схема; на фиг.2 - конструктивный пример выполнения узла фиксации аварийной ситуации. Figure 1 shows the functional diagram; figure 2 is a constructive example of the implementation of the node fixing the emergency.
Предлагаемое устройство (фиг.1) содержит узел 1 фиксации аварийной ситуации, электроводонагреватель 2, коммутатор 3, узел 4 индикации, блок 5 управления. Блок 5 управления состоит из разделительного защитного трансформатора 6, резисторов 7,8, оптронных пар 9,10. Узел 4 индикации состоит из последовательно соединенных резистора 11, светодиода 12 и резистора 13, а узел фиксации аварийной ситуации состоит из электрода 14, изолятора 15 и полой трубки 16 (фиг.2). Электроводонагреватель (ТЭН) 2 соединен с клеммами источника переменного напряжения первым выводом непосредственно, а вторым через коммутатор 3. Узел фиксации аварийной ситуации (УФAС) выполнен в виде двух электродов, один из которых объединен с корпусом электроводонагревателя 2, причем выводы электродов подключены к соответствующим входам блока 5 управления, другие входы которого соединены соответственно с клеммами источника питания и выходом коммутатора 3. Блок индикации подключен параллельно к выводам электроводонагревателя 2. Выводы первичной обмотки и первый вывод первичной обмотки разделительного защитного трансформатора 6 являются соответственно первым, вторым, третьим выводами блока 5 управления, второй вывод вторичной обмотки трансформатора 6 через соединенные последовательно первый резистор 7 и светодиод первой оптронной пары 9 подключен к четвертому входу блока 5 управления и аноду светодиода второй оптронной пары 10, катод которого соединен с анодом светодиода первой оптронной пары 9. Пятый вход блока 5 управления через соединенные последовательно второй резистор 8 и оптотиристор второй оптронной пары 10 подключен к аноду оптотиристора первой оптронной пары 9. The proposed device (Fig. 1) comprises an
Выполнение узла 1 фиксации аварийной ситуации обусловлено требованиями его работы в жидкой среде. Т.е. данный узел должен выполнять свои функции при запитке его сверхнизким безопасным напряжением (требования к электрическим схемам, обеспечивающим формирование сверхнизкого напряжения, изложены, например, в ГОСТе 14087-80). Исходя из специфики работы в жидкой среде, узел I выполнен из двух электродов, один из которых объединен с корпусом ТЭНа 2 (фиг.2), а другой электрод 14 установлен по верхнему его уровню на расстоянии 3 < S < 5 мм. Указанное соотношение обусловлено следующим: чем ближе располагается электрод 14 к корпусу ТЭНа 2, тем меньше требуется переменное напряжение для работы блока 5 управления (вторичное безопасное напряжение). Однако расположение электрода 14 на расстоянии менее 3 мм от корпуса ТЭНа может привести к замыканию электродов остатком воды при ее выкипании (капиллярный эффект) или механическом повреждении (касание электродов) при тряске, транспортировке или профилактике поверхности электрокипятильного прибора от накипи. Поэтому наиболее оптимальное расстояние расположения второго электрода 14 от корпуса ТЭНа (первый электрод) должно быть от 3 до 5 мм. В этом случае создается надежная электрическая цепь (при минимальном напряжении) для работы узла I фиксации. Электрод 14 может быть выполнен, например, из нержавеющей стали. Он устанавливается через изолятор 15 с отверстием (стекло, ситал) на полую трубку 16 (фиг.2). К электроду 14 присоединен проводник, имеющий выход на блок 5 управления. Для герметизации трубка 16 спаивается. В блоке 5 управления применен защитный разделительный трансформатор 6, обеспечивающий требуемую электробезопасность. Узел 4 индикации выполнен на светодиоде 12 с двумя развязывающими резисторами 11,13. При установке на корпус изделия обеспечивается защита с обоих концов в случае пробоя. Кроме того, рассеиваемая мощность распределена на два резистора, что позволяет выбрать резисторы с меньшей рассеиваемой мощностью, а следовательно, с меньшими габаритами. The implementation of the
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Рассматривают исходную ситуацию, когда в полость электробытового прибора залита вода и включено сетевое напряжение. В этом случае между двумя электродами узла 1 образуется электрическая цепь через воду, и вторичная обмотка разделительного защитного трансформатора 6 блока 5 управления будет подключена к схеме. При этом одновременно на оптронный двухтактный формирователь, состоящий из оптронных пар 9 и 10, будет подано переменное напряжение U~ = 2В. В блоке 5 управления сформируется управляющий сигнал, который подается на управляющий вход коммутатора 3. Коммутатор 3 срабатывает и подключает электронагреватель к сети. При этом загорается светодиод 12 узла 4 индикации.The initial situation is considered when water is poured into the cavity of the household appliance and the mains voltage is turned on. In this case, an electric circuit is formed between the two electrodes of
Особенность работы двухтактной трансформаторной оптронной пары (благодаря введенным функциональным связям) заключается в следующем. Переменное напряжение амплитудой 2 В поступает на светодиоды оптронных пар 9 и 10 через резистор 7. При этом поочередно срабатывают оптотиристоры первой и второй оптронных пар 9, 10, формируя через пятый вход блока 5 управления и резистор 8 устойчивый управляющий сигнал на коммутатор 3, который поддерживается в открытом состоянии. A feature of the operation of a push-pull transformer optocoupler pair (due to the introduced functional relationships) is as follows. An alternating voltage with an amplitude of 2 V is supplied to the LEDs of the
При отсутствии воды или ее выкипания до уровня ТЭНа между корпусом ТЭНа 2 и электродом 14 электрическая цепь прерывается. В этом случае вторичная обмотка трансформатора 6 оказывается обесточенной, и коммутатор 3 отключает ТЭН 2 от сети, одновременно гаснет узел 4 индикации. In the absence of water or its boiling up to the level of the heating element between the housing of the
На предприятии изготовлены опытные образцы отключающих устройств, проверка которых в составе электросамоваров, электрочайников показала их эффективность. The enterprise made prototypes of disconnecting devices, the verification of which as part of electric samovars, electric kettles showed their effectiveness.
Следует отметить, что благодаря простоте устройства отключения его удалось разместить в вилке электробытового прибора. It should be noted that due to the simplicity of the disconnecting device, it was possible to place it in the plug of an electrical appliance.
Отключающее устройство по сравнению в прототипом имеет следующие преимущества:
при отсутствии воды или ее выкипании ТЭН электробытового прибора вообще не подключается к сети, чем обеспечивается высокая надежность устройства из-за отсутствия переменного напряжения на электронагревателе;
предлагаемое устройство работает только на переменном токе и не требует в отличие от прототипа формирования вторичных цепей постоянного тока, что также обеспечивает повышение надежности за счет сокращения комплектующих элементов;
следует также отметить, что в блоке управления нет никаких регулировок;
предлагаемое устройство электробезопасно в работе, т.к. узел фиксации в отличие от прототипа находится под низким напряжением (U~ = 2B), что также приводит к повышению надежности устройства.The disconnecting device in comparison with the prototype has the following advantages:
in the absence of water or its boiling out, the heater of the household appliance is not connected to the network at all, which ensures high reliability of the device due to the absence of an alternating voltage on the electric heater;
the proposed device operates only on alternating current and does not require, in contrast to the prototype, the formation of secondary direct current circuits, which also provides increased reliability by reducing components;
It should also be noted that there are no adjustments in the control unit;
the proposed device is electrically safe in operation, because the fixation unit, unlike the prototype, is under low voltage (U ~ = 2B), which also leads to increased reliability of the device.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4951985 RU2016535C1 (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Switch-disconnector for water electric heater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4951985 RU2016535C1 (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Switch-disconnector for water electric heater |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016535C1 true RU2016535C1 (en) | 1994-07-30 |
Family
ID=21582711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4951985 RU2016535C1 (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Switch-disconnector for water electric heater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2016535C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2545515C2 (en) * | 2010-09-22 | 2015-04-10 | Термоватт С.П.А. | Electronic thermostat with safe activation by means of resistances |
RU2560527C2 (en) * | 2011-03-22 | 2015-08-20 | Бсх Хаусгерете Гмбх | Household appliance with guard circuit |
RU2791458C2 (en) * | 2018-06-06 | 2023-03-09 | Атлантик Индустри | Water heater equipped with protective system for prevention of heating without water |
-
1991
- 1991-06-28 RU SU4951985 patent/RU2016535C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1141592, кл. H 05B 1/02, 1985. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2545515C2 (en) * | 2010-09-22 | 2015-04-10 | Термоватт С.П.А. | Electronic thermostat with safe activation by means of resistances |
RU2560527C2 (en) * | 2011-03-22 | 2015-08-20 | Бсх Хаусгерете Гмбх | Household appliance with guard circuit |
RU2791458C2 (en) * | 2018-06-06 | 2023-03-09 | Атлантик Индустри | Water heater equipped with protective system for prevention of heating without water |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5590010A (en) | Heat responsive power interrupting device | |
US4310837A (en) | Electrical device termination high temperature indicator | |
KR970078742A (en) | Electric safety circuit | |
US4574324A (en) | Ground fault circuit interrupter | |
WO1999067861A1 (en) | Temperature controlled circuit interrupter | |
EP0121990A1 (en) | Electrical monitoring systems | |
US4740861A (en) | Thermal protection device for a dual input voltage lamp transformer/ballast apparatus | |
RU2016535C1 (en) | Switch-disconnector for water electric heater | |
US4954922A (en) | Protective system for portable electrically powered apparatus | |
US3493727A (en) | Temperature control device | |
US4112474A (en) | Capacitor protective device | |
US3631322A (en) | Fluorescent lamp ballast protector means and method | |
CN211179958U (en) | Lock protection device for preventing electric meter metering device from burning | |
GB2193844A (en) | Switching electrical loads using a fused em relay | |
CN101444146A (en) | Safety starter device | |
US3161746A (en) | Fluorescent lamp starter including a glow switch contiguous and thermally connectred o a thermal switch | |
JPH11149973A (en) | Heating device using heater | |
GB2148633A (en) | Improvements in or relating to electrical circuits | |
CN217402874U (en) | Electric water heater | |
KR950004454Y1 (en) | Protective apparatus | |
WO2001093638A1 (en) | Improvements relating to electric heating elements | |
SU1718291A1 (en) | Thermal relay | |
GB2186134A (en) | Heating circuits with protective arrangements | |
US3448245A (en) | Temperature limiting circuit arrangement | |
KR200212432Y1 (en) | Device for time institute and automatic temperature protection |