RU37174U1 - Энергосберегающий блок управления электромагнитным вентилем - Google Patents

Description

,1

2003t3€ 0d9 МКИ7 F16K 31/06

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ БЛОК УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ВЕНТИЛЕМ

Полезная модель относится к электронным блокам управления (ЭБУ) бистабильным электромагнитным вентилем (электроклапаном) для холодильников, морозильников и других подобных устройств с питанием от сети переменного тока 220В, ЭБУ необходим для обеспечения энергосберегающего режима работы электроклапана холодильника.

Электроклапан (или соленоидный вентиль) сегодня широко применяется в двухкамерных холодильниках высокого класса энергетической эффективности для управления подачей хладагента к испарителям двух камер от одного компрессора и обеспечивает холодильнику те же преимущества, как и при наличии двух компрессоров. Переключение компрессора на охлаждение нужной камеры производится с помощью электроклапана по команде от термостата. Это и дает основной эффект энергосбережения. Такие холодильники класса А производят сегодня многие фирмы, например Ariston (модель МТА 451 IN), Indesit (модели СА240, СА238) и многие другие.

Для еще большего уменьшения энергопотребления сам электроклапан выполняется бистабильным по типу поляризованного реле, т.е. с потреблением энергии только в момент переключения. Дальнейшая фиксация состояния клапана производится встроенными постоянными магнитами. Для переключения клапана по команде термостата холодильника необходим электронный блок управления (ЭБУ), формирующий короткие импульсы необходимой полярности в момент переключения термостата.

Известна схема применения электроклапана в двухкамерном холодильнике с ЭБУ фирмы «DANFOSS (см. информационный каталог фирмы «DANFOSS, сентябрь 1989 года, стр.3). Работает ЭБУ с электроклапаном в схеме холодильника следующим образом. Термостат в холодильной камере может запускать и останавливать компрессор в зависимости от требования к температуре в этой камере. При включении холодильника и температуре в холодильной камере выше заданной электроклапан открыт и соединяет испарители холодильной и морозильной камер последовательно. При достижении заданного температурного режима в холодильной камере контакт термостата переключается и ЭБУ формирует напряжение нужной полярности на переключение электроклапана, переводя его в другое состояние, при котором направление потока хладагента от компрессора переключается

на испаритель морозильной камеры, минуя испаритель холодильной камеры.

Известна простейшая схема ЭБУ фирмы «AWECO (см. информационный каталог фирмы «AWECO, 20.07.2001г,, стр.4), содержащая диодный формирователь положения контакта термостата St° и электроклапана и электроклапан. Она так же не обеспечивает энергосберегающего режима работы электроклапана, так как напряжение на катушку клапана подается постоянно необходимой полярности.

Известен ЭБУ фирмы «Bitron (см. www.bitron-ind.com), совмещенный в одном корпусе с электроклапаном. Он содержит микроконтроллер, блок питания, входной диодно-резисторный формирователь положения контакта термостата и электроклапана, симистор и электроклапан с встроенными постоянными магнитами фиксации. Входной диодно-резисторный формирователь подключен ко входным портам микроконтроллера и состоит из двух цепей из последовательно включенных диода и резистора, причем диоды в них включены встречно, чтобы пропускать полуволны разной полярности в зависимости от состояния переключающего контакта термостата. При включении ЭБУ в сеть микроконтроллер по программе производит опрос формирователя о необходимом положении электроклапана. Информация о необходимом положении заключается в полярности однополупериодных импульсов, формируемых двумя диодами и в зависимости от положения переключающего контакта терморегулятора холодильной камеры. Полученная информация используется микроконтроллером для вычисления времени запуска симистора в соответствующие полупериоды сетевого напряжения и на общее время 80-100 мс. В результате на катушку электроклапана подается 4-6 полуволн сетевого напряжения соответствующей полярности, приводящие к переключению электроклапана, чем и достигается энергосбережение. В дальнейшем клапан удерживается в нужном положении постоянными магнитами на корпусе клапана практически не потребляя электроэнергии, работает потребляющий незначительный ток только микроконтроллер.

Педостатком такой схемы ЭБУ является высокая его сложность из-за применения микроконтроллера, который необходимо программировать, вводить в схему блок питания микроконтроллера. В результате снижается надежность работы ЭБУ и увеличивается цена устройства в целом. При любой неисправности микроконтроллера устройство оказывается полностью неработоспособным. В ремонте это вызывает необходимость замены, как правило, микроконтроллера.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому энергосберегающему блоку управления электромагнитным вентилем является схема ЭБУ по изобретению Задающий контур для электромагнитного клапана (Япония (JP)A, заявка №1-250685, 05.10.1989г.), содержащая формирователь положения переключающего

контакта, последовательно соединенные конденсатор, блок питания и электроклапан. В этой схеме контур из конденсатора, источника питания и электроклапана работает в режиме зарядки или разрядки в моменты изменения состояния переключающего контакта, обеспечивая экономичное использование электроэнергии. Ток зарядки-разрядки является током переключения электроклапана.

Недостатком такой схемы является высокая сложность ЭБУ изза применения схемы формирования положения переключающего контакта на дискретных элементах, наличия блока питания для формирователя и конденсатора большой емкости. Кроме того, емкость конденсатора и его габариты должны быть довольно значительными, так как катушка электроклапана питается от источника напрямую через конденсатор, а ток переключения электроклапана может составлять 0,1ч-1Аибольще.

Технической задачей полезной модели является упрощение устройства энергосберегающего блока управления электромагнитным вентилем и исключение энергопотребления после переключения клапана электромагнитного вентиля.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом энергосберегающем блоке управления электромагнитным вентилем, содержащем входной формирователь положения переключающего контакта термостата, конденсатор, формирующий на выходе короткие импульсы управления электромагнитным вентилем со встроенными постоянными магнитами фиксации положения электроклапана, подача на электромагнитный вентиль импульса напряжения необходимой полярности и длительности осуществляется в момент переключения контакта термостата и прекращается до следующего момента его переключения конденсатором, включённым последовательно в цепь с входным формирователем положения контакта термостата, состоящим из последовательно включенных встречно-параллельных двух диодов и резистора, и управляющим электродом симистора, в анодную цепь которого последовательно с источником питания включён электромагнитный вентиль.

Устройство энергосберегающего блока управления электромагнитным вентилем показано схематично на чертеже.

Энергосберегающий блок управления состоит из последовательно включённых входного формирователя 1 положения переключающего контакта термостата St, конденсатора 2, симистора 3 и расположен он в составе холодильника между термостатом Sf и электроклапаном 4 электромагнитного вентиля.

При включении ЭБУ в сеть через диоды (VD1, VD2) формирователя 1 происходит заряд конденсатора 2 импульсами отрицательной или положительной полярности в зависимости от состояния переключающего контакта термостата St°. Величина емкости конденсатора 2 выбирается такой, чтобы заряд происходил за время нескольких полупериодов сетевого напряжения. Импульсы тока через конденсатор 2 проходят также через управляющий электрод симистора 3 и вызывают его запуск в соответствующие полупериоды сетевого напряжения. Электроклапан 4 электромагнитного вентиля переключается и остается в таком положении. По мере заряда конденсатора 2 ток заряда убывает и становится недостаточным для дальнейшего запуска симистора 3. Симистор 3 закрывается, ток через него прекращается, конденсатор 2 заряжается до амплитудного напряжения сети, ток через него также прекращается. Электросхема остается в таком положении, не потребляя тока. Дальнейшее положение электроклапана 4 фиксируется встроенными постоянными магнитами (SN и NS). Подбор необходимого числа полупериодов производится выбором величины емкости конденсатора 2 и балластного резистора R1, входящего в формирователь 1. В данной схеме использовалась катушка электроклапана сопротивлением 1600 Ом, резистор R1 - величиной в пределах 39-75 кОм., конденсатор С1 - типа К73-17-630В-ОДмкФ.

При изменении положения контакта термостата St происходит перезаряд конденсатора 2 полуволнами напряжения другой полярности. Так как симистор 3 может запускаться и током отрицательной полярности, то он открывается и подаст на катушку электроклапана 4 уже напряжение другой полярности, вызывая переключение клапана электромагнитного вентиля в противоположное стабильное положение. Электросхема обесточивается до следующего изменения состояния контактов термостата St°.

Таким образом, достигается поставленная цель: схема содержит минимум деталей, обеспечивает энергосберегающий режим работы электроклапана, в ждущем режиме не потребляет энергии, не содержит ни одной микросхемы, емкость конденсатора составляет всего 0,1 мкФ.

На Орловском ЗАО«ОРЛЭКС изготовлена первая партия предлагаемого энергосберегающего блока управления электромагнитным вентилем для бытовых холодильников, который имеет высокие потребительские свойства и надёжность.

Claims (1)

1. Энергосберегающий блок управления электромагнитным вентилем, содержащий входной формирователь положения переключающего контакта термостата, конденсатор, формирующий на выходе короткие импульсы управления электромагнитным вентилем со встроенными постоянными магнитами фиксации положения электроклапана, отличающийся тем, что подача на электромагнитный вентиль импульса напряжения необходимой полярности и длительности осуществляется в момент переключения контакта термостата и прекращается до следующего момента его переключения конденсатором, включенным последовательно в цепь с входным формирователем положения контакта термостата, состоящим из последовательно включенных встречно-параллельных двух диодов и резистора, и управляющим электродом симистора, в анодную цепь которого последовательно с источником питания включен электромагнитный вентиль.