EE05857B1 - Meetod ja seade positiivse temperatuurisõltuvusega koormuse juhtimiseks - Google Patents

Abstract

Leiutis võimaldab PTC-ga koormustakistuste kvaliteetset juhtimist minimaalsete kuludega kogu töötemperatuurivahemiku ulatuses, kasutades koos koormusega automaatseid kaitseseadmeid, mis on arvestatud koormuse nimitööreþiimi voolule. Koormuse tööiga pikeneb. Käiduohutus tõuseb. Käidu üldmaksumus väheneb. Optimaalne energiatõhus juhtimine põhineb koormustakistuse stabiliseerimisel sihttemperatuuril ja tarbitava võimsuse adaptiivsel piiramisel soojendussüsteemi soojuskadude tasemel. Automaatse kaitseseadme termo- ja elektromagnetilise vabasti väärrakendumise tagamiseks on matemaatiliselt täpselt rakendatud koormuse faasilist ja poolperioodilist juhtimismeetodit. Meetodid on ühendatud vastastikuste üleminekutega arvutatavate kriteeriumide alusel sujuvaks käivitamiseks ning järgnevaks nutikaks juhtimiseks.

Description

 TEHNIKAVALDKOND

[0001] Käesolev leiutis käsitleb peamiselt meetodit positiivse temperatuurisõltuvusega (PTC) koormuse juhtimiseks, mis ühendatakse elektriahela automaatsete kaitseseadmete kaudu. Leiutist saab kasutada näiteks isereguleeruvate küttekaablite või PTC keraamilisest materjalist küttekehade juhtimisel küttekeha ja küttekeha ahelasse paigaldatud automaatsete kaitseseadmete stabiilse töörežiimi tagamiseks. Leiutis käsitleb ka vastavat meetodit ellu rakendavat seadet.

[0002] Sõltuvalt PTC-ga koormuse temperatuurirežiimidest võib tarbitav vool laias vahemikus kõikuda. Süsteemi ohutu töö tagamiseks paigaldatakse kaitseseadmed nagu kaitsmed, automaatlülitid, kaitselülitid, diferentsiaalsed automaatlülitid jms. Käesolev leiutis lubab kasutada kaitseseadmeid, mis on arvestatud PTC-ga koormuse nimivoolule, nende väärrakendumiseta kogu temperatuurivahemikus ja koormuse töö suvalisel hetkel.

[0003] Soojendussüsteemid, mis sisaldavad küttekehana PTC-ga koormust, suudavad tagada kaitse ülekuumenemise eest enesepiiramise teel. Paljude soojendussüsteemide kasutamisel on nõutav temperatuuri reguleerimine või temperatuuri hoidmine enesepiiramistasemest oluliselt madalamal. Käesolev leiutis võimaldab väga lihtsal viisil hoida alal küttekeha nõutavat temperatuuri ja säästa energiat.

TEHNIKA TASE

[0004] Voolu järsu hüppe piiramiseks külma PTC-ga koormuse sisselülitamisel, vastavalt madala takistuse juures, kasutatakse NTC-termistoreid, mis ühendatakse koormusega jadas, näiteks nagu kirjeldatud allikates KR1020180004438 või EP1450582. Teised lahendused näevad ette täiendava passiivse koormuse nagu takisti, dioodi, induktiivsuse jadaühenduse teatud ajaks, näiteks nagu kirjeldatud allikas EP348I 146. Samas ei võimalda niisugused lahendused PTC-ga koormuse sisselülitamist nimitasemete lähedaste voolutugevuste korral. Lisaks tuleb iga koormuse tüübi jaoks valida vastav piirav element.

[0005] Süsteemid PTC-ga koormustakistuse alusel näevad ette füüsiliste parameetrite nagu võimsuse, temperatuuri, valgustuse jne. reguleerimist Kõige lihtsamal juhul kasutatakse kommutatsiooniseadet, mis lülitab koormuse sisse või välja olenevalt füüsilist parameetrit kontrolliva anduri olekust. Niisugustel süsteemidel on hüsterees ja need ei võimalda teostada täppisreguleerimist. Lisaks toovad mitmekordsed, pidevalt korduvad PTC-ga koormustakistuse sisselülitustsüklid kaasa taolise koormuse kiirendatud degradeerumise ja enneaegse rivist väljamineku.

[0006] Koormuse juhtimiseks laiades töötemperatuuride ja voolude vahemikes on kasutusel faasiline meetod, mis näeb ette koormuse sisselülitamist toitepinge teatud faasis, näiteks nagu kirjeldatud allikas US6037757, poolperioodiline meetod, mis näeb ette toitepinge sisselülitatud ja väljalülitatud poolperioodide suhte muutmist, näiteks nagu kirjeldatud allikas JP2002050450, nagu ka kombineeritud juhtimismeetodid, mis ühitavad faasilist ja poolperioodilist meetodit, näiteks nagu kirjeldatud allikas JP2006164615.

[0007] Teada on lahendus PTC-ga koormustakistuse maksimaalselt kiireks käivitamiseks faasilise meetodi alusel, mis võtab arvesse kaitsme voolu efektiivväärtuse aeg-vool-tunnusjoone, mis on välja toodud allikas EP3478024.

[0008] Paljude variantide raames PTC-ga koormustakistuse kasutamiseks, näiteks külmumis- ja jäätumiskaitsesüsteemides, ei piisa üksnes kontrollitud käivitusest, vaid nõutav on kontroll ning juhtimine küttekeha kõigil tööetappidel. See on tingitud asjaolust, et PTC-ga küttekeha võib vahetult kokku puutuda soojuskandjaga, mis suudab töö teatud hetkel tagastada küttekeha takistusekäivitusolekusse. Samuti kasutatakse mõningates PTC-gä koormustakistuse toiteahelas rakendamise variantides automaatlüliteid elektromagnetilise vabastiga, mis näeb lisaks voolu efektiivväärtuse aeg-vooltunnusjoonele ette voolu lubatava hetkväärtuse.

[0009] Elektriahelate kaitseks, mis hõlmavad PTC-ga koormustakistuset ei saa kasutada kaitseseadmeid, mis on mõeldud voolu jaoks, mis on lähedane PTC-ga koormustakistuse nimivoolule püsivas töörežiimis. Kõige kriitilisem on PTC-ga koormustakistuse sisselülitamise hetk madalal temperatuuril, kui tarbitav vool ületab nimivoolu mitmekordselt. Kaitseseadmete kasutamine, mis on arvestatud suurimale võimalikule tarbitavale voolule, vähendab süsteemi ohutust. See võib kaasa tuua süttimise. Kaitseseamete voolu nimiväärtuste ebaõige valik langevas suunas põhjustab väärrakendumisi ja soojendussüsteemi töökindluse langust.

[0010] Mõningates PTC-ga koormustakistuse tüüpides, näiteks isereguleeruvas küttekaablis, leiab suurte voolukõikumiste korral aset kontakti ja tööelemendi (polümeerse juhtiva maatriksi) degradatsioon. Võimalikud on paiksed ülekuumenemised ja küttekeha põhielemendi lagunemine kaarlahenduse tõttu elektrit juhtivate osakeste vahel (tavaliselt süsinikust) polümeermaatriksis, nagu kirjeldatud allikas US20140103938.

[0011] Tehnika tasemes pole kooskõlastatud automaatsete kaitseseadmete tunnusjooni ja PTC-ga koormustakistuse hetkeseisundit selle optimaalseks sujuvaks soojenemiseks ning tarbitava voolu piiramiseks kooskõlas automaatsete kaitseseadmete mittelineaarsete tunnusjoontega koormuse kogu töövahemikus ja töö kõigil etappidel. Koormuste rühma juhtimisel oli vältimatu keerukate, hajutatud tehniliste seadmete kasutamine ja nende koostalitlus üldise voolutarbimise piiramiseks toitevõrgus käivitamisel.

[0012] PTC-ga koormustakistusel, mida kasutatakse soojendussüsteemides, on enesepiiramistemperatuuri omatunnusjoon. Enamiku soojendussüsteemide kasutusviiside korral on nõutav temperatuuri hoidmine PTC-ga koormustakistuse enesepiiramistemperatuurist madalamal. Kasutatavad tüüplahendused temperatuuri alalhoidmiseks toovad kaasa liigse energiatarbimise ainult süsteemi soojuskadude otsese kompenseerimise puudumise tõttu.

Lisaks sellele ei kooskõlastatud tehnika senises tasemes võimsuse vähendamise ja temperatuuri alalhoidmise meetodeid automaatsete kaitseseadmete tunnusjoontega.

[0013] Tehnika senises tasemes olid eeltoodutele sarnanevate probleemide lahendamiseks vajalikud keerukad ja kallid seadmed või seadmesüsteemid. Pole olemas lihtsat, universaalset seadet majanduslikult mõistliku hinnaga, mis lahendaks korraga kõik ülalkirjeldatud probleemid.

LEIUTISE OLEMUS

[0014] Loetletud probleemide lahendamiseks kasutatakse leiutises faasilist, poolperioodilist ja kombineeritud (faasilis-poolperioodilist) meetodit koormuse juhtimiseks. Poolperioodilise meetodi all peetakse silmas koormuse juhtimist, mille korral toitevõrgu poollained ühendatakse koormusega ja koormusest lahti toitepinge nullpunktist läbimineku hetkel. Faasilise juhtimismeetodi all peetakse silmas kolme varianti. Esimese variandi korral lülitatakse koormus sisse toitepinge teatud faasinurga juures igas

poolperioodis ja välja toitepinge nullpunktist läbiminekul. Teise variandi korral lülitatakse koormus sisse toitepinge nullpunktist läbiminekul igas poolperioodis ja välja toitepinge teatud faasinurga juures. Kolmas variant kujutab endast esimese ja teise variandi kombinatsiooni, kus välja- ja sisselülituse faasinurgad on peegelpildis (sümmeetrilised) 90° suhtes. Käesolevas kirjelduses tuuakse välja esimesel variandil põhinev lahendus, mis on majanduslikult kõige otstarbekohasem, kuid millel on mõningaid puudusi häiringute emissiooniga seoses. Samas hõlmab käesolev leiutis faasilise juhtimise ükskõik millise variandi kasutamist. Kombineeritud juhtimismeetodi all peetakse silmas koormuse sisseja väljalülitamist suvalise faasinurga juures vabalt valitud poolperioodides.

[0015] Automaatsetel kaitseseadmetel on tavaliselt kaks põhimehhanismi, mis rakenduvad ahelas tarbitava voolu eri väärtuste ületamisel. Elektromagnetiline vabasti rakendub voolu hetkväärtuse ületamisel. Termovabasti rakendub tarbitava voolu efektiivväärtuse ületamisel ajaühiku jooksul, kooskõlas aeg-vool-omatunnusjoonega. Meetodi elluviimiseks mõeldud automaatse kaitseseadme tunnusjoonte alusel määratakse suurim lubatav voolu hetkväärtus 1'amgia suurim lubatav voolu efektiivväärtus mis on konstantne või ajast sõltuv.

[0016] Tarbitav vool sõltub otseselt koormuse takistusest, mistõttu nende kahe parameetri, l'amg ja l'n, tõhusaks kontrolliks ning sisselülitatud olekut eraldi režiimina vaatlemata võib tinglikult välja tuua PTC-ga koormustakistuste kolm vahemikku-RL', RL " ja RL'''. RL' korral on domineerivaks teguriks elektromagnetilise vabasti rakendumiskaitse. RL'' korral on domineerivaks teguriks termovabasti rakendumiskaitse. Vahemik RL''' sisaldab koormuse nimitakistuse väärtust. Igaühele neist vahemikest vastab oma töörežiim. Kehtiva takistustevahemiku ja koormuse juhtimise tarvilike parameetrite määramiseks on nõutav koormuse tarbitava voolu kehtiva hetkväärtuse Iamg mõõtmine ning voolu efektiivväärtuse In arvutamine.

[0017] „REŽIIM I'' on koormuse juhtimiseks koormuse takistustevahemiku RL korral. Sellele režiimile on iseloomulikud madal takistus ja suur voolutarve, mille korral vähemalt poolperioodi keskel on võimalik elektromagnetilise vabasti rakendumine. Selles režiimis kasutatakse faasilist juhtimist, alustades 180° lähedasest sisselülitusfaasist ja sisselülitusfaasi iteratiivsest vähendamisest tasemele üle 120°, käsikäes koormuse soojenemise ja tarbitava voolu vähenemisega. Faasilise juhtimise korral võetakse

juhtimisperioodi vältel vastu üks poollaine faasinurgaga 0 kuni 180°, olenemata polaarsusest.

[0018] Elektromagnetilise vabasti rakendumise vältimiseks on selles režiimis kindlasti nõutav koormuse tarbitava voolu suurima hetkväärtuse Iamg piiramine faasinurga α reguleerimisega. Iamg piiratakse suurima lubatava voolu hetkväärtusega I'amg, mis määratakse automaatse kaitseseadme tunnusjoone alusel. Sealjuures, kui koormuse tarbitava voolu efektiiwäärtus In,ei ületa suurimat lubatavat voolu efektiivväärtust mis on määratud automaatse kaitseseadme tunnusjoone alusel, pole mingeid täiendavaid toiminguid tarvis. Kui In võib ületada seda piiratakse, suurendades täiendavalt faasinurka α. „REŽ IIMIS I'' viibimise ja juhtimise kriteeriume kiijeldab järgnev valem:

kus:

RL' -koormuse takistuste vahemik „REŽ IIMIS I'' ,

I' amg- määratud suurim lubatav voolu hetkväärtus,

I'n- määratud suurim lubatav voolu efektiivväärtus,

Iamg- voolu mõõdetud kehtiv hetkväärtus koormuses faasinurga a korral,

α - koormuse sisselülituse faasinurk (0 kuni 180°),

In - koormuse voolu efektiivväärtus, mis arvutatakse sõltuvalt faasinurga α teadaolevast väärtusest ja voolu koormuses mõõdetud kehtivast hetkväärtusest Iamg järgnevat valemit kasutades:

[0019] Koormuse töö käigus mõõdetakse pidevalt ja reguleeritakse faasinurga α muutmise teel koormuse tarbitava voolu suurimat hetkväärtust Iamg, nõnda, et selle suurim väärtus läheneks määratud Iamg-le, kuid ei ületaks seda. Niisamuti võrreldakse töö käigus pidevalt tarbitava voolu arvutuslikku kehtivat efektiivväärtust In määratud I'n-iga ja

vähendatakse seda vajadusel faasinurga a täiendava suurendamise teel. See reguleerimine „REŽ IIMIS I" sooritatakse kooskõlas valemiga:

kus:

Iamg (α)- Iamg muutmisfunktsioon sõltuvalt sisselülitusfaasist α,

sup (Iamg(α))~ funktsiooni Iamg (α) supreemum (väärtuse alumine ülemine raja).

[0020] Elektromagnetiliste häiringute taseme langetamiseks sooritatakse faasiline sisselülitamine järjestikku positiivses ja negatiivses poollaines. Häiringute edasiseks vähendamiseks on võimalikud poollainete vahelejätmised (kombineeritud meetod), milles leiab aset faasiline sisselülitamine või faasilise juhtimise teise variandi kasutamine (vt 0014). Elektromagnetiliste häiringute tase sõltub sisselülituse faasinurgast α, mistõttu viiakse üleminekukriteeriumi järgimisel läbi üleminek koormuse juhtimise „REŽ IIMI II" . Seda üleminekukriteeriumi kirjeldab järgnev valem:

[0021] „REŽ IIM II" on koormuse juhtimiseks koormuse takistuste vahemiku RL" korral. Seda režiimi iseloomustab koormuse niisugune takistus, mis ühelt poolt ei võimalda koormuse täielikku sisselülitamist poollainete vahelejätmiseta voolu efektiivväärtuse In ületamise tõttu võrdluses määratud I'n-iga, teiselt poolt ei ületa Im määratud I'amg-d ja puudub vajadus faasilise juhtimise järele.

[0022] Kaitseseadme termovabasti rakendumise vältimiseks piiratakse koormuse tarbitava voolu arvutuslikku efektiivväärtust In sisselülitatud ja väljalülitatud poollainete suhte piiramise teel tasemel alla I'n. Sealjuures kontrollitakse igas poolperioodis suurimat voolu hetkväärtust, mõõdetult α 90° juures, mis on võrdne voolu amplituudiväärtusega Im. See ei tohi ületada määratud I'amg-d. Reguleerimine „REŽ IIMIS II" sooritatakse kooskõlas valemiga

kus:

RL"-koormuse takistuste vahemik „REŽIIMIS II" ,

I'amg-määratud suurim lubatav voolu hetkväärtus,

I'n-määratud suurim lubatav voolu efektiivväärtus,

Im-voolu mõõdetud kehtiv amplituudiväärtus koormuses,

n- toitepinge sisselülitatud poolperioodide Non arvu suhe sisselülitatud Non ja väljalülitatud Noff poolperioodide summaga, kooskõlas valemiga:

In-koormuse voolu efektiiwäärtus, mis on seotud voolu kehtiva amplituudiväärtusega koormuses Im ja suhtega n järgneva valemiga:

[0023] Termovabasti parima töörežiimi jaoks automaatse kaitseseadme väärrakendumiste ärahoidmise eesmärgil jaotatakse sisselülitatud ja väljalülitatud poollained ajas kuni poollaine täpsusega. Moonutuste vähendamiseks toitevõrgus vahelduvad sisselülitatud positiivsed ja negatiivsed poollained. Poollainete vaheldumine on samuti vajalik selleks, et kõrvaldada negatiivsed galvaanilised toimed, mille tõttu tekib kontaktide korrosioon, ja magnetilised toimed ahela elementides ning koormuses, nagu moonutused mõõtevoolutrafodes ning jõutrafode südamike küllastus. „REŽ IIM II" töö käigus kontrollitakse pidevalt koormuse tarbitava voolu mõõdetavat suurimat amplituudiväärtust Im ja mõõdetava voolu arvutuslikku efektiivväärtust In. Sooritatakse suhte n reguleerimine kooskõlas valemiga

kus:

Im (n)- Im muutumise funktsioon sõltuvalt suhtest n,

raja).

[0024] Kui tarbitav vool suureneb niivõrd, et voolu koormuses mõõdetud kehtiv amplituudiväärtus Im võrdsustub suurima lubatava voolu hetkväärtusega I'amg, leiab aset üleminek „REŽ IIMI I". Kui tarbitav vool väheneb niivõrd, et täielik sisselülitus muutub võimalikuks, leiab aset üleminek „REŽ IIMI III" .

[0025] „REŽ IIM III" on koormuse juhtimiseks koormuse takistuste vahemiku RL''' korral, milles on võimalik koormuse täielik sisselülitamine määratud f amz ] z.tn ületamiseta. Seda juhtimisrežiimi kirjeldab järgnev valem:

(i25)

kus:

RL''' - koormuse takistuste vahemik „REŽ IIMIS III“ ,

I'amg- määratud suurim lubatav voolu hetkväärtus,

I'n- määratud suurim lubatav voolu efektiivväärtus,

Im-voolu mõõdetav kehtiv amplituudiväärtus koormuses,

In- Im alusel arvutatav koormuse voolu efektiivväärtus.

[0026] Juhtimine „REŽ IIMIS III" määratletakse käesoleva leiutise mõtte järgi kui „nimijuhtimine" . Vastavalt peetakse käesoleva kirjelduse kõigis kohtades, kus esineb mõiste „nimijuhtimine", silmas kirjeldatud juhtimist „REŽIIMIS III". „REŽIIMI III" töö käigus kontrollitakse pidevalt koormuse tarbitava voolu summat hetkväärtust Iamg, mis mõõdetakse α 90° juures ja on võrdne Im-ga, ning mõõdetava voolu arvutuslikku efektiivväärtust In. Juhul, kui tarbitava voolu efektiivväärtus In ületab määratud suurimat lubatavat voolu efektiivväärtust leiab aset üleminek „REŽ IIMI II" . Juhul, kui tarbitava voolu amplituudiväärtus Im ületab määratud suurimat lubatavat voolu hetkväärtust tamg, leiab aset üleminek „REŽ IIMI I".

[0027] Keerukad soojendussüsteemid hõlmavad suurt hulka üksikkoormusi, mille üheaegsel sisselülitamisel lisandub toitevõrgu märkimisväärsele ülekoormusele arvukate

elektromagnetiliste häiringute teke. Seda negatiivset mõju saab leevendada järgmise koormuse järjestikuse käivitamise teel eelneva käivitamise lõpuleviimise järel. Nimirežiimi täpse määratlemise alusel vastavatest kriteeriumidest lähtuvalt tekib võimalus koormuse täieliku soojenemise hetke kindlaksmääramiseks ja käivitusprotsessi lõpetamiseks. See annab võimaluse koormuste rühma juhtimiseks, kui rühmas on eelnevalt kindaks määratud käivitusjärjestus. Niisuguse käivitusmeetodi tulemusena langeb maksimaalselt toitevõrgu ülekoormus ja soojendussüsteemi poolt tervikuna tekitatud elektromagnetiliste häiringute hulk väheneb miinimumini, vajaduseta keeruliste kallihinnaliste juhtimissüsteemide kasutamise järele, ning lihtsustuvad projekteerimine ja koostetööd.

[0028] PTC-ga koormustakistust, mida kasutatakse soojendussüsteemides, iseloomustab takistuse sõltuvus temperatuurist ja enesepiiramistemperatuuri olemasolu. Praktikas piisab energiatarbimise vähendamiseks sellest, et taoline koormus soojeneks temperatuurini, mis on enesepiiramistemperatuurist oluliselt madalam. Niisugusel juhul väheneb lisaks energia kokkuhoiule oluliselt PTC-ga koormustakistuse töömaterjali degradeerimise kiirus. Käesolevas leiutises pakutakse välja juhtimismeetod, mis võimaldab piirata koormuse soojenemist määratud sihttemperatuuriga tP, Katseliselt või takistuse temperatuurisõltuvuse tunnusjoone järgi määratakse sihttemperatuuri tP jaoks kindlaks koormuse sihttakistus RP või voolu siht-amplituudiväärtus lP või tarbitav siht-hetkvõimsus PP. Eeltoodust tulenevalt pole koormuse temperatuuri kontrollimiseks nõutav selle mõõtmine. Teadaoleva toitepinge korral piisab voolu amplituudiväärtuse mõõtmisest. Täpsemaks juhtimiseks võib täiendavalt ära mõõta toitepinge.

[0029] Koormuse töö „REŽ IIMIS III" võib lisaks 100% sisselülitusele kasutust leida täiendav juhtimine, mille korral arvutatakse välja või muudetakse iteratiivselt koormuse toitepinge sisselülitatud poolperioodide arvu suhet n sisselülitatud ja väljalülitatud poolperioodide summaga, suvaliselt määratavate koormuse takistuse RP või koormuse voolu amplituudiväärtuse IP või koormuse tarbitava hetkvõimsuse PP sihtväärtuste saavutamiseks, vastavalt valemile

(124),

kus:

n- toitepinge sisselülitatud poolperioodide arvu suhe sisselülitatud ja väljalülitatud poolperioodide summaga,

RP-koormuse määratud takistus sihttemperatuuril tP,

RL- koormuse takistus, mis sõltub suhtest n ja on saadud selle reguleerimise teel,

IP - voolu määratud amplituudväärtus sihttemperatuuril tP,

IL- voolu amplituudväärtus, mis sõltub suhtest n ja on saadud selle reguleerimise teel,

PP-määratud tarbitav hetkvõimsus sihttemperatuuril tP,

PL- tarbitav hetkvõimsus, mis sõltub suhtest n ja on saadud selle reguleerimise teel.

[0030] Tavaliselt on soojuskaod süsteemis Phl, milles koormus töötab, tundmatu ja muutlik suurus, mis sõltub paljudest teguritest. Soojenduse optimaalne juhtimine eeldab soojuskadude täpset kompenseerimist. Kuivõrd soojuskadude võimsuse täpne väärtus pole teada, määravad selle reeglina kaudselt kindlaks temperatuuriandurid. Mõõtepunktide arvu ja mõõtmiste täpsuse piirangute tõttu tarbitakse soojendussüsteemi töö vältel üleliigselt võimsust. Käesolevas leiutises pakutakse välja soojuskadude kompenseerimine PTC-ga küttekeha füüsiliste tunnusjoonte ja temperatuuri seose põhjal. Tekib võimalus soojuskadude kompenseerimiseks piisava täpsusega vastavalt teadaolevale või sihttemperatuuri jaoks katseliselt leitud küttekeha tunnusjoonele. Paradoksaalne on asjaolu, et koormuse tarbitava võimsuse vähendamiseks tuleb vähendada seost n, mille tõttu suureneb voolu amplituudväärtus Im vastavalt valemile 21. Seega tuleb poolperioodilise juhtimismeetodi korral koormuse tarbitava keskmise võimsuse vähendamiseks suurendada voolu amplituudväärtust Im, tulenevalt koormuse temperatuuri langemisest ja takistuse vastavast vähenemisest. Niisuguse juhtimise tulemusena kompenseeritakse soojuskaod süsteemis Phl, milles koormus töötab, võrdsustades koormuse tarbitava võimsuse soojuskadude võimsusega süsteemis Phl, kooskõlas võrranditega

(41),

kus:

Phl- soojuskadude võimsus süsteemis,

Um- toitepinge teadaolev või mõõdetav amplituudväärtus,

n - toitepinge sisselülitatud poolperioodide arvu suhe sisselülitatud ja väljalülitatud poolperioodide summaga,

RL- koormuse takistus, mis sõltub suhtest n ja on saadud selle reguleerimise teel,

IL- koormuse voolu amplituudväärtus, mis sõltub suhtest n ja on saadud selle reguleerimise teel,

PL- koormuse tarbitav hetkvõimsus, mis sõltub suhtest n ja on saadud selle reguleerimise teel.

[0031] Käesolev koormuse juhtimise meetod muutub võimalikuks seoses süsteemi, milles koormus töötab, temperatuuri muutumise inertsiga, või koormuse enese inertsiga, kuivõrd temperatuur on seotud elektrivoolu tööga. Elektrivoolu töö all peetakse silmas võimsust ajaühiku kohta (energia). Seega võib koormuse olemasolul, mis pideva sisselülitatuse korral sooritab suurema süsteemi soojuskadude toetamiseks vajaliku töö, alati piirata tarbitavat võimsust ajavahemikul, et võrdsustada soojuskaod ja elektrivoolu töö, kasutades koormuse takistuse stabiliseerimist vajalikul temperatuuril võrdsuse kriteeriumina. Selle meetodi kasutamine on võimalik soojendussüsteemides, mille temperatuuri muutumise inerts on oluliselt suurem vahelduvvooluvõrgu koormust toitvast sagedusest.

[0032] Koormuse juhtimise meetodit küttekeha sihttemperatuuri saavutamiseks kasutatakse eraldi või kombineeritakse juhtimismeetodiga, mis kontrollib voolu piiramist eespool kirjeldatud automaatsete kaitseseadmete tunnusjoonte alusel. Niisugune kombinatsioon võimaldab kõige tõhusamalt juhtida PTC-ga koormustakistust kogu temperatuurivahemikus koos automaatsete kaitseseadmete kasutamisega.

[0033] Kõik eespool kirjeldatud koormuse juhtimise meetodid on teostatud ühes seadmes. See seade koosneb vähemalt mikrokontrollerimoodulist koos säilmäluga, toiteplokist, mis hõlmab pooljuht-juhtimiselementi ja liidest, vooluandurist ja toitepinge nullpunktist läbimineku andurist. Koosseisu võib täiendavalt kuuluda pingeandur toitepinge täpseks mõõtmiseks. Mikrokontrolleri mällu salvestatakse konstandid ja sätted, sellised nagu: suurim lubatav voolu hetkväärtus I'amg, suurim lubatav voolu efektiivväärtus

In', koormuse sihttakistus RP,voolu sihtamplituudiväärtus IP, tarbitav siht-hetkvõimsus PP, toitepinge amplituudiväärtus Um.

[0034] Mikrokontrollerimooduli funktsionaalsete plokkide, nagu analoogdigitaalmuundur, ALU, komparaator, diskreetsed sisend-väljundpordid, taimerid, programmeeritav pingevõimendi, säilmälu, muutmälu ja taktgeneraator, koostalitlus juhtimissõlmega on seadistatud niisugusel viisil, et viia täide vähemalt järgnevad funktsioonid: toitepinge sinusoidi nullpunktist läbimineku hetke kindlaksmääramine, ajalise viite moodustamine sisselülitusnurga α täpseks määramiseks, sisselülitussignaali edastamine pooljuht-juhtimiselemendile SCE, tarbitava voolu hetkväärtuse Iamg mõõtmine, voolu efektiivväärtuse In ja voolu amplituudiväärtuse Im arvutamine kooskõlas valemitega 402,21,31, nõutava koormuse juhtimise režiimi kindlaksmääramine kooskõlas valemitega 117, 122, 125, juhtimisrežiimide vaheliste vastastikuste üleminekute kriteeriumide arvutamine, nõutava faasi α kindlaksmääramine koormuse sisselülitamiseks kooskõlas valemiga 12, käivituse lubamise signaali olemasolu kindlaksmääramine rühmasisselülituse korral, käivituse lõpetamise signaali väljastamine rühmasisselülituse korral, toitepinge sisselülitatud poolperioodide arvu nõutava suhte n sisselülitatud ja väljalülitatud poolperioodide summaga arvutamine või iteratiivne kindlaksmääramine kooskõlas valemiga 503 või, täiendava säästliku juhtimise jaoks, kooskõlas võrranditega 41, mis on ümberkirjutatavad kujul:

'

Seadet kirjeldatakse üksikasjalikumalt leiutise eelistatud teostusvariandi all.

[0035] Käesolev leiutis võimaldab PTC-ga koormustakistuste töötemperatuuride laias vahemikus kasutada automaatseid kaitsevahendeid, mis on arvestatud nimivoolu jaoks. See tõstab oluliselt niisuguse koormusega ahelate ohutust ja töökindlust, vähendab jõukaableid mõjutavaid tippkoormusi ning kõrvaldab toitepinge langused käivitamisel. See lihtsustab oluliselt PTC-ga koormustakistusel põhinevate süsteemide paigaldamist ja kasutamist.

[0036] Elektrit juhtival polümeermaatriksil põhineva isereguleeruva kaabli koormusena kasutamisel võimaldab käesolev leiutis pikendada kaabli tööiga kaablis kulgevate negatiivsete protsesside kõrvaldamise kaudu, mis kutsuvad esile selle degradeerumise, nagu voolu juhtivate soonte paikne ülekuumenemine tugevate voolude ja elektrokeemiliste mõjude tõttu maatriksi elektriliste ühenduste asukohtades ja elektrit juhtivas polümeermaatriksis endas, piirates järske temperatuurilangusi ning vastavalt ka oksüdatsiooniprotsesse elektrit juhtiva polümeermaatriksi struktuuris.

[0037] Seoses käesoleva leiutise elluviimise lihtsusega avaneb võimalus nii üksiku koormuse kui ka PTC-ga koormustakistuste rühma tõhusa ja ohutu kasutamise maksumuse oluliseks vähendamiseks spetsiaalsete ning kallihinnaliste juhtimis- ja kaitsesüsteemide kasutamiseta, küttesüsteemide kaalu- ja suurusomaduste parendamiseks.

[0038] Täiendava juhtimismeetodi „REŽ IIMIS III" kasutamisel võimaldab käesolev leiutis soojendussüsteemides elektrienergiat säästa. Suurim sääst (üle 80%) saavutatakse juhul, kui soojendussüsteemi sihttemperatuur saab olla oluliselt madalam koormuse enesepiiramistemperatuurist, samas kui ümbritseva keskkonna temperatuur on sihttemperatuuri lähedane. Temperatuurianduri kasutamisel võib hinnata koormuse degradeerumise astet statsionaarsetes soojendussüsteemides pikaajalise kasutamise korral, koormuse kehtiva takistuse võrdlemise teel takistusega kasutusea alguses sama temperatuuri juures.

ILLUSTRATSIOONIDE LOETELU

[0039]

Joonis 1a on seadme lihtsustatud talitlusskeem.

Joonis 1b on takistuse sõltuvuse temperatuurist (tööajast) tinglik skeem.

Joonis 1c on käesoleva leiutise meetodi järgi juhitava koormuse voolu tinglik skeem. Joonis 2 on leiutise meetodeid ellu viiva seadme töö lihtsustatud algoritm.

Joonis 3 on koormuse voolu tinglikud skeemid „REŽ IIMIS I" ja „REŽ IIMIS II" .

Joonis 4 on koormuse voolu skeemid faasimeetodil töö korral „REŽ IIMIS I".

Joonis 5 on koormuse voolu skeemid töö korral „REŽ IIMIS II".

Joonis 6 on koormuse voolu skeemid töö korral „REŽ IIMIS III" 100% sisselülitusega.

Joonis 7 on koormuse voolu skeemid töö korral „REŽ IIMIS III" täiendava juhtimisega.

Joonised 8a-8e on täiendava juhtimise „REŽ IIMIS III" säästlikkuse graafiline selgitus.

Joonis 8a kujutab koormuse voolu muutumist „REŽ IIMIS III" 100% sisselülituse korral.

Joonis 8b kujutab koormuse voolu muutumist „REŽ IIMIS III" täiendava juhtimise ja võimsuse piiramisega koos voolu amplituudivaärtuse alalhoidmisega Iml juures.

Joonis 8c on koormuse amplituudivoolu temperatuurisõltuvuse graafik.

Joonis 8d on voolu efektiivväärtuse sõltuvuse graafik soojuskadude kompenseerimiseks.

Joonis 8e on koormuse võimsuse ja soojuskadude võimsuse graafikute võrdlus.

Joonis 9a on koormuse skemaatiline kujutis, mida ümbritseb ühtlaselt ühesuguse paksusega soojusisolatsioon ühetaolise soojusjuhtivuse koefitsiendiga.

Joonis 9b on soojuskadude sõltuvuse koormuse temperatuurist tinglik kõver. Näidatud on erijuhtum, kus taon alla 0°C. Ülevaatlikkuse huvides kasutatakse temperatuuri väljendamiseks valemites Celsiuse kraade.

Joonistel 10a-10f on toodud skeemid koormuse voolu ühesuguse efektiiwäärtusega ja vastavad koormuse temperatuuri skeemid koormuse „REŽ IIMIS III" täiendava juhtimisega eri juhtimisvariantide jaoks.

Joonis 10a kujutab täiendavat juhtimist koos poollainete sisselülitusega toite nullpunktist läbiminekul.

Joonis 10b kujutab küttekeha temperatuuri kõrvalekallet juhtimisel vastavalt joonisele 10a.

Joonis 10c kujutab faasilist juhtimist koos sisselülitusega faasis 90° ja poollainete vahelejätmisega.

Joonis 10d kujutab küttekeha temperatuuri kõrvalekallet juhtimisel vastavalt joonisele 10c.

Joonis 10e kujutab faasilist juhtimist koos sisselülitusega optimaalses faasis ja poollainete vahelejätmisega.

Joonis 10f kujutab küttekeha temperatuuri kõrvalekallet juhtimisel vastavalt joonisele 10e.

Joonis 11 on seadme ühe võimaliku variandi üldine talitlusskeem.

Joonis 12 on seadme korpuse alumiiniumprofiili üks variant.

Joonis 13 kujutab seadme konstruktsiooni ja kooste eripärasid.

TEOSTUSNÄIDE

[0040] Käesoleva leiutise kohaste meetodite elluviimiseks kasutatakse seadet, mille lihtsustatud talitlusskeem on esitatud joonisel la. Koormus 108 lülitatakse sisse järjestikku vooluanduri 107 ja pooljuht-juhtimiselemendi (SCE) 106 vahel, ühendatakse automaatse kaitseseadme 102 kaudu vahelduvvoolu toiteallikaga 101. Mikrokontrollerimoodul koos nõutavate välisseadmetega 104 võtab vastu teabe koormuse 108 tarbitava voolu kohta vooluandurilt 107, juhib pooljuht-täiteelementi 106 liidese 105 kaudu ja saab nullpunkti läbimise andurilt 103 signaali toitepinge nullpunktist läbimineku kohta. Saadavaid andmeid kasutades viib mikrokontrollerimoodul koos nõutavate välisseadmetega 104, milles on teostatud algoritmile joonisel 2 sarnanev juhtimisalgoritm, täide koormuse juhtimise kooskõlas käesoleva leiutise meetoditega. Mikrokontrolleri välisseadmeteks võivad olla ükskõik millised joonisel 11 kujutatud andurid, mis on vajalikud kriteeriumide määramiseks „REŽ IIMIS III" täiendava juhtimisega, näiteks küttekeha või keskkonna temperatuuri andurid, valgusandurid jms.

[0041] Joonise 2 algoritmiga teostatav meetod hõlmab kolme koormuse juhtimise režiimi: „REŽ IIM I" faasilise juhtimisega, „REŽ IIM II" poolperioodilise juhtimisega, „REŽ IIM III" nimijuhtimisega (vt lõik 0026). Koormuse töörežiimide arv on tingitud automaatsete kaitseseadmete tunnusjoontest, mis sisaldavad kaht liiki vabasteid -elektromagnetilisi ja termilisi. PTC-koormuse takistus võib muutuda väga laiades piirides. Seetõttu tuleb koormuse automaatse kaitseseadme kaudu sisselülitamise võimaldamiseks koormuse takistuse madalate väärtuste juures kasutada faasilist juhtimist, vastasel juhul

rakendub elektromagnetiline vabasti või tuleb oluliselt tõsta automaatse kaitseseadme vooluvaru koefitsienti, mis muudab selle kasutamise mõttetuks. Kui koormuse takistus on veel piisavalt madal, kuid selle juures on tarbitava voolu amplituudiväärtus madalam elektromagnetilise vabasti rakendumise tunnusjoonest, võib kasutada poolperioodilist juhtimist. Poolperioodiline juhtimine poolperioodide sisselülitamisega toitepinge sinusoidi nullpunktist läbiminekul võimaldab juhtimist koormuse tarbitava voolu efektiivväärtusega ja sellest tulenevalt termovabasti mitterakendumise tingimuste tagamist. Need kaks režiimi, faasilise juhtimise ja poolperioodilise juhtimisega, võimaldavad valmistada koormust ette nimitöörežiimiks, mis kujutab endast koormuse kolmandat ja põhilist töörežiimi, kaitstes samas soojendussüsteemi automaatsete kaitseseadmete väärrakendumise eest. Koormuse ohutu, töökindla ja väärrakendumisteta töö tagamiseks nähakse ette üleminekute kriteeriumid töörežiimide vahel sõltuvalt koormuse takistuse seisundist.

[0042] Järgnevalt vaadeldakse üksikasjalikult käesolevas leiutises kirjeldatud meetodite elluviimist, tuginedes joonisel 2 toodud seadme tööalgoritmile.

[0043] Plokk ST1 joonisel 2. Eelnevalt sisestatakse seadmesse konstandid ja sätted nagu suurim lubatav voolu hetkväärtus I'amg, suurim lubatav voolu efektiivväärtus I'n, koormuse sihttakistus RP 126, voolu siht-amplituudiväärtus lP, tarbitav siht-hetkvõimsus PP, toitepinge amplituudiväärtus Um ja muud.

[0044] Plokk ST2 joonisel 2. Töö „REŽ IIMIS I" faasilise juhtimisega. Faasinurga sisselülituse täpsuse tõstmiseks viiakse enne faasilise juhtimise käivitamist läbi sünkroniseerimine toitevõrgu sagedusega. See kaitseb koormuse ohtliku eksikombel sisselülituse eest häiringute tõttu ja nullpunkti anduri väärrakendumise eest faasinurkadel, mille korral koormusse suunatakse lubamatult suur vool. Viibimiseks „REŽ IIMIS I" peavad täidetud olema joonisel 3 kujutatud kaks tingimust. Esiteks muudetakse α-d iteratiivselt ja diskreetselt nõnda, et faasinurgasa mõõdetav voolu hetkväärtus Iamg läheneks funktsiooni Iamg(α.) supreemumile (väärtuse alumisele ülemisele rajale), mis võrdub tarbitava voolu määratud suurima lubatava hetkväärtusega. Teiseks, kooskõlas valemiga 302 ei tohi koormuse tarbitav vool faasilise reguleerimise korral ümberarvestatuna efektiivväärtusele ühe poolperioodi kohta ületada määratud suurimat lubatavat voolu efektiivväärtust I'n. Koormuse tarbitava voolu efektiivväärtuse kindlaksmääramiseks ühe poolperioodi kohta kasutatakse joonisel 4 näidatud valemit 402. Faasinurgas α sisselülitamisel mõõdetud voolu hetkväärtuse lamg põhjal arvutatakse välja In ja võrreldakse

I'n-ga. Võrdluse tulemus peab vastama tingimusele, mis on esitatud valemis 300. Niisugusel viisil, koormuse algsel sisselülitamisel nurkadel α, mis on lähedased 180°-le, võib saavutada valemitega 300 ja 303 kirjeldatud tingimuste rahuldamise.

[0045] Plokk ST3 joonisel 2. „REŽ IIMI II" ülemineku tingimuste kontrollimine. Algoritmi töö korral plokis ST2 leiab aset koormuse järk-järguline soojenemine, takistuse tõus ja sellest tulenev voolutarbimise langus, nagu näidatud joonisel 4. Kui koormuse takistus tõuseb niivõrd, et koormuse tarbitava voolu arvutuslik amplituudiväärtus ei ületa (I’amg -ΔIl), teisisõnu täidetakse kriteerium vastavalt valemile 304 joonisel 3, muutub võimalikuks üleminek „REŽ IIMI II“.Minimaalne voolu juurdekasv ΔIl on vajalik tegeliku seadme õigeks toimimiseks, millel on voolu mõõtmise lõplik viga, s.t. pideva ülemineku „REŽ IIMI I“ ja „REŽ IIMI II“ vahel piirtingimuste kõrvaldamiseks.

[0046] Faasilise juhtimise kasutamine toob kaasa elektromagnetiliste häiringute kõrge taseme. Häiringute tase kui selline sõltub faasinurgast sisselülituse hetkest ja koormuse takistusest. Mida lähemal on nurk 90°-le ja mida madalam takistus, seda kõrgem on häiringute tase. Seetõttu peab faasilise reguleerimise kasutamine „REŽ IIMIS I“ olema minimaalne ja põhjendatud tulenevalt sellest, et poolperioodilise juhtimise kasutamine on võimatu automaatse kaitseseadme elektromagnetilise vabasti tunnusjoone tõttu. Nõnda peab üleminek „REŽ IIMI II“ leidma aset kohe pärast koormuse takistuse tõusu tasemele, mille juures tarbitava voolu amplituudiväärtus langeb madalamale elektromagnetilise vabasti rakendumise tunnusjoonest.

[0047] Häiringute vähendamiseks viiakse sisse reguleerimine sisselülituse faasinurgaga kindlaks määratud etteantava diskreediga, mille väärtusele nurk reguleerimisel muudetakse, nagu selgub jooniselt 4. Niisugusel viisil tekib reguleerimisel reaalsetes tingimustes koos mõõtmisvigadega nurga pidev kohandamine ehk värin ( jitter) diskreedi suuruse suhtes, mis omakorda vähendab veelgi elektromagnetilisi häiringuid.

[0048] Elektromagnetiliste häiringute taseme edasiseks langetamiseks võib sisse viia täiendava koefitsiendi, mis piirab tarbitava voolu hetkväärtust rohkem kui elektromagnetilise vabasti tunnusjoon. Ühelt poolt langetab see elektromagnetiliste häiringute taset, teisalt aga pikendab „REŽ IIMIS I“ viibimise aega. Tabelis 1, mis põhineb valemite 13, 302, 303 järgi leitud arvutuslikel väärtustel, on esitatud minimaalsete sisselülitusnurkade väärtused, mille edasine vähendamine pole otstarbekohane tulenevalt termo- ja elektromagnetilise vabasti tunnusjoontest eri automaatlülitite korral vastavalt

standardile nagu IEC 60898. Tabelist selgub, et automaatlülititüüpide „C“ ja „D“ korral on võimalik täiendava, langetava koefitsiendi kasutuselevõtmine suurima lubatava voolu hetkväärtuse määramiseks. Nõnda viiakse koormuse soojendamine läbi samadel faasinurkadel, kuid voolu väiksemate hetkväärtuste juures sisselülitamisel, mis langetab elektromagnetiliste häiringute taset.

Tabel 1

[0049]Plokk ST4 joonisel 2. Töö REŽ IIMIS II“ poolperioodilise juhtimisega. Selles režiimis viibimiseks tuleb järgida kaht " tingimust. Esiteks peab koormuse poolt perioodi T 502 vältel tarbitava voolu efektiivväärtus, mis moodustub toitepinge sisselülitatud Non ja väljalülitatud Noff poolperioodide arvust, lähenema funktsiooni In (n) supreemumile, mis võrdub määratud suurima lubatava voolu efektiivväärtusega I’n, kooskõlas valemiga 503 joonisel 5. See saavutatakse n reguleerimise teel T 502 määratud täpsusega Teiseks peab koormuse tarbitava voolu amplituudiväärtus mõõdetuna faasinurgas 90° olema väiksem määratud suurimast lubatavast voolu hetkväärtusest I’amg. Määratud suurima lubatava voolu hetkväärtuse ramg ületamise kontroll ja arvestus kooskõlas valemiga 503 leiab aset igas poolperioodis.

[0050] Suhte n kindlaksmääramise järel valemi 503 põhjal joonisel 5 määratakse kindlaks sisselülitatavate ja väljalülitatavate poollainete järgnevus perioodi T 502 korral. Sisselülitamine viiakse läbi toitepinge nullpunktist läbimineku hetkel. Ühendatavate poollainete ühtlane jaotus viiakse läbi Bresenhami modifitseeritud täisarvulise algoritmi alusel. Täiendavaks tingimuseks on sisselülitatud poollainete märgipõhise järgnevuse nõue. Kui sisse lülitati positiivne poollaine, lülitatakse järgmisena kindlasti sisse negatiivne poollaine, ja kui sisse lülitati negatiivne poollaine, lülitatakse järgmisena kindlasti sisse

positiivne poollaine. Niisugune sisselülitusmeetod tagab minimaalsed harmoonilised moonutused toitevõrgus ja kõrvaldab kahjulikud galvaanilised ning magnetilised toimed elektriahela elementides.

[0051] Plokk ST5 joonisel 2. „REŽ IIMI I“ ülemineku tingimuste kontrollimine. Kui mingil põhjusel leiab „REŽ IIMI II“ töö ajal aset koormuse takistuse langus ja tarbitav vool kasvab niivõrd, et täidetud saab valemiga 305 joonisel 3 kirjeldatud kriteerium, leiab aset üleminek „REŽ IIMI I“ . Minimaalne voolu juurdekasv ΔI2 on vajalik tegeliku seadme algoritmi õigeks toimimiseks, millel on voolu mõõtmise lõplik viga, s.t. pideva ülemineku REŽ IIMI II“ ja „REŽ IIMI I“ vahel piirtingimuste kõrvaldamiseks.

" [0052] Plokk ST6 joonisel 2. REŽ IIMI III“ ülemineku tingimuste kontrollimine. Kui koormus soojeneb „REŽ IIMIS II“ " niivõrd, et puuduvad väljalülituse poolperioodid N0ff ja n võrdub ühega, leiab aset üleminek „REŽ IIMI III“ . Käesoleva leiutise juhtimismeetodite praktikas elluviimiseks on võimalikud muudki „REŽ IIMI III“ ülemineku kriteeriumid, ühe teostusvariandina näiteks määratud temperatuuri saavutamisel, mis määratakse kindlaks täiendava temperatuurianduri abil.

[0053] Plokk ST7 joonisel 2. Töö „REŽ IIMIS III“ . See režiim on koormuse põhiliseks töörežiimiks ja näeb ette kaks teostusvarianti. Esimene variant-koormuse 100% sisselülitus, nagu näidatud joonisel 6. Selle variandi korral võrdub n ühega ega muutu ajas, kui ei leia aset üleminekut teistesse töörežiimidesse. Sisselülituse selles teostusvariandis muutuvad voolu amplituudiväärtus ja voolu efektiivväärtus võrdeliselt koormuse takistusega.

[0054] Plokk ST8 joonisel 2. „REŽIIMIS III“ täiendava juhtimise lubamise kontrollimine. Loa olemasolu või puudumine määratakse plokis ST1.

[0055] Plokk ST9 joonisel 2. Töö „REŽ IIMIS III“ täiendava poolperioodilise juhtimise ja faasilis-poolperioodilise juhtimisega. See on töö „REŽ IIMIS III“ teine variant, mida kujutatakse joonisel 7. Koormuse sisselülituse selle variandi korral nähakse ette n juhtimine täiendava kriteeriumi alusel. Täiendavaks kriteeriumiks võib olla näiteks koormuse takistus, koormuse temperatuur, koormuse soojendatava keskkonna või eseme temperatuur, valgustatus, kui koormus kujutab endast valgusallikat, või muud samased kriteeriumid. See variant põhineb voolu amplituudiväärtuse muutumise võimalusel vahemikus ülemineku kriteeriumide ja koormuse takistuse languste n vähenemisel vahel.

[0056] „REŽ IIM III“ täiendava juhtimisega koormuse takistuse stabiliseerumise juures, vastavalt valemile 124, võimaldab saavutada elektrienergia olulise säästu juhtudel, kus koormuse 108 soojendatavas süsteemis piisab temperatuuri tP 805 alalhoidmisest, mis on madalam koormuse enesepiiramistemperatuurist tm 806, nagu seda kujutatakse joonisel 8e.

[0057] Plokk ST10 joonisel 2. Töö "REŽ IIMIS III“ jätkuvuse tingimuse kontrollimine viiakse läbi igas poolperioodis. Koormuse takistuse seisundi jõulisel muutumisel seoses näiteks kiire jahenemisega täitub tingimus, mida kirjeldab valem 602 joonisel 6 ning joonisel 7. Lõpeb töö „REŽ IIMIS III“ ja leiab aset üleminek „REŽ IIMI II“ või „REŽ IIMI I“ olenevalt tingimuse täitumisest plokis ST11.

[0058] Plokk ST11 joonisel 2. „REŽ IIMI I“ ülemineku tingimuste kontrollimine. Kui koormuse takistuse seisund on järsult muutunud, näiteks lühise tõttu koormuses, niisugusel määral, et täidetud saab valemiga 603 joonisel 6 ning joonisel 7 kirjeldatud tingimus, leiab aset üleminek „REŽ IIMI I“ .

[0059]Juhtimismeetodi„REŽ IIMIS III“ täiendava juhtimisega ja koormuse takistuse stabiliseerimisega selgitus ühes energia säästmise võimaluse selgitusega on esitatud joonistel 8a-8e ning joonistel 9a-9b.

[0060] Üldiselt on igal süsteemil, kus koormus toimib küttekehana, temperatuurist ja muudest teguritest sõltuv soojuskadude võimsus, mille korral süsteemi temperatuuri hoitakse ühel tasemel. Tegeliku süsteemi soojuskadude võimsusegraafik on esitatav kõvera kujul. Piiramatu arv soojuskadude võimsusekõveraid on esitatud joonise 9b graafikul alaga 905. Ühe ja sama süsteemi korral võib soojuskadude võimsuse kõver muutuda seoses paljude teguritega lisaks temperatuurile, muuhulgas seoses ajaga.

[0061] Energia säästmise meetodi täiendava juhtimisega näitlikustamise ja arusaadavuse huvides vaadeldakse üksikjuhtu, kus soojendatav koormus 908 on ümbritsetud ühetaolise soojusjuhtivusega 909 soojusisolatsiooni 907 ühtlase kihiga 910, joonis 9a. Ühtlane on ka temperatuur soojusisolatsiooni välispinnal 902. Niisugusel juhul kujutab soojuskadude võimsuse sõltuvus koormuse soojendustemperatuurist 906 endast sirget arvutusvalemiga 901, nagu graafikult selgub. Graafikul on täiendavalt tähistatud nihete väärtused telgedel 902 ja 904, nagu ka kaldenurk 903. Tähelepanu pööratakse asjaolule, et käesoleva leiutise meetod toimib ka kõigil muudel, keerukamatel tegelike

süsteemide variantidel, kuid leiutise sisu selgitamise lihtsuse huvides kasutatakse lihtsat üksikjuhtumit.

[0062] Jooniste rühm 8a-8e kujutab voolude võrdlusskeeme „REŽ IIMIS III“ 100% sisselülituse ja täiendava juhtimise korral koormuse pideva takistuse alalhoidmisega, mis vastab koormuse tunnusjoone põhjal temperatuurile tP 805. Joonisel 8a on kujutatud voolu „REŽ IIMIS III“ 100% sisselülituse korral. Näha on voolu langus hetkeni, mil leitakse tasakaalupunkt soojuskadude võimsuse ja soojendatava koormuse võimsuse vahel. See protsess on tingitud koormuse takistuse ja temperatuuri positiivsest temperatuurisõltuvusest. Tasakaalupunkt saabub joonisel 8e kujutatud temperatuuril tm 806. Joonisel 8b on kujutatud voolu skeem „REŽ IIMIS III“ täiendava juhtimisega koos takistuse ja vastavalt ka koormuse temperatuuri stabiliseerimisega.

[0063] Sihttemperatuuri tP 805 valimisel, mis on väiksem tasakaalupunkti tm (806) temperatuurist, on soojuskadude võimsus väiksem. See on seotud soojusülekandeprotsessi erisustega, mille üksikjuht on esitatud joonisel 9b valemis 901. Nõnda on kõigis süsteemides, kus saab kasutada süsteemi temperatuuri, mis on madalam enesepiiramistemperatuurist tasakaalupunktis tm 806, võimalik energia säästmine. Selleks tuleb koormuse temperatuur stabiliseerida tasemel tP 805, juhtides koormusse voolu efektiivväärtuse In3, nagu selgub jooniselt 8d. Kuivõrd koormuse takistus sõltub temperatuurist, on temperatuuri tP 805 jaoks olemas kindlaksmääratud koormuse takistuse väärtus kooskõlas koormuse tunnusjoonega. Takistus on võrdelises seoses koormuse tarbitava vooluga. Seetõttu saab koormuse tarbitava voolu põhjal määrata koormuse takistuse, nagu selgub jooniselt 8c.

[0064] Voolu ja pinge mõõtmise saab läbi viia suhteliselt lühikese ajavahemiku jooksul võrdluses poolega toitevõrgu lainest. Koormuse soojenemine on seotud elektrivoolu tööga, s.t mitte üksnes võimsuse, vaid ka ajaga. Nõnda võib koormuse soojenduse läbi viia võimsuse keskmise väärtusega, mida koormus tarbib teatud ajavahemiku jooksul T 502. Koormuse sisse- ja väljalülitamise teel kindlaks määratud ajavahemikel saab vähendada koormuse tarbitavat keskmist võimsust PI-lt 808 võimsuseni P3 804. Arvutuslikud suhted on esitatud valemites 801 ja 1005 (valemi 1005 jaoks arvutatakse Im vastavalt valemile 301).

[0065] Koormuse tarbitava võimsuse keskmistamisel tekivad hetkvõimsuse kõrge ja madala väärtuse perioodid. Koormuse temperatuur hakkab muutuma vastavalt tarbitava

võimsuse hetkväärtusele sõltuvalt omasoojusmahtuvusest. Mida väiksem on koormuse soojusmahtuvus ja suuremad tarbitava hetkvõimsuse kõikumised, seda suurem on koormuse temperatuuride erinevus. Joonised 10a-10f kujutavad kolme näidet, ülevaatlikkuse huvides on kasutatud koormust madala omasoojusmahtuvusega. Joonistel 10a, 10c, 10e on näidatud ühesugune efektiivvool, mida koormus tarbib, sealjuures on jooniste 10b, 10d, 10f graafikutelt näha, et koormuse temperatuuri kõikumised vähenevad.

[0066] Temperatuurikõikumiste vähendamiseks võib kasutada joonistel 10a-10f näidatud juhtimisvariante. Joonis 10a kujutab täiendava juhtimise kasutamist koos poollainete sisselülitamisega toite nullpunktist läbiminekul. Sealjuures ilmnevad koormuse temperatuuri Δt1 maksimaalsed kõikumised, n 501 ja 1005 suurendamise ning koormuse tarbitava hetkvõimsuse väärtuste erinevuse vähendamise teel saab langetada koormuse temperatuuri kõikumisi. See saavutatakse poolperioodilise ja faasilise juhtimise ühitamise teel. Joonisel 10c kujutatakse taolist ühitatud juhtimist 90°-ga võrduva sisselülitusfaasiga α. Sealjuures ilmneb joonisel 10d koormuse temperatuuri kõikumise langus tasemeni Δt 2. Faasi sisselülitusnurga α suurendamine 90°-lt 180° lähedale võimaldab n 501, 1005 suurendamist. Erinevate P1 808 ja Р3 804 korral tekib piiramatul arvul kombinatsioone n 501, 1005 ja a, iseäranis arvestades faasilise meetodi eri teostus variante, nagu kirjeldatud 0014 all. Näiteks vähendab sisselülitusfaasi muutmine optimaalse väärtuseni, nagu näidatud joonisel 10d ja joonisel 10e, veelgi enam koormuse temperatuuri kõikumist tasemeni Δt3. Praktilises kasutuses valitakse välja suhe, mis tagab optimaalse suhte koormuse temperatuuri kõikumiste ja elektromagnetiliste häirete emissiooni taseme vahel igal konkreetsel juhul.

[0067] Käesoleva leiutise kohasel seadmel, mis viib ellu eespool kirjeldatud meetodid koormuse juhtimiseks takistuse positiivse temperatuurisõltuvusega, on rida konstruktsioonilisi eripärasid, mis langetavad omahinda, tõstavad tehnoloogilisust ja käiduomadusi ning laiendavad kasutusvaldkondi. Seade koosneb elektroonikamoodulist, mis on pandud kokku trükkplaadil ja paigaldatud alumiiniumkorpusse, mis toimib samal ajal soojusärastina, kaablisisenditest või läbiviigumuhvidest, mille kaudu elektroonikamooduliga ühendatakse toide, koormus, andurid ning lisaseadmed. Korpuse külge kinnituvad klambrid seadme paigaldamiseks. Seadme eri teostusvariantides sooritatakse välised ühendused trükkplaadile paigaldatud klemmiliistude või korpusest

väljuvate kaablite või liitmike kaudu. Elektroonikamoodul korpuse sees valatakse soojust juhtiva ühendi sisse.

[0068] Enamiku positiivse temperatuuriomadustega koormuste, mida kasutatakse küttekehadena, võimsus on kuni 2 kW (toitepinge korral 230 V ringis). Pooljuhtjuhtimiselemendina on seadme jaoks valitud sümistor, mis tagab õige võimsuse nimitöörežiimis. Töö jumes sellisel võimsusel peab sümistorist lähtuv soojusenergia hajuma jahutusradiaatori kaudu, mis võimaldab vältida sümistori ülekuumenemist. Seetõttu on seadme alumiiniumisulamist korpus ühtlasi radiaator, mis juhib soojuse sümistorist eemale ja hoiab ära selle ülekuumenemise. Pooljuht-juhtimiselemendina võivad kasutust leida eri skeemid bipolaarsetel, IGBT- ja väljatransistoritel dioodidega, mis võimaldavad nii koormuse sisselülitamist kui ka väljalülitamist toitepinge suvalise faasinurga juures. Samas toovad niisugused lahendused kaasa seadme keerukamaks ja kallimaks muutumise.

[0069] PTC-ga küttekehi kasutatakse sageli plahvatusohtlikel aladel. Plahvatusohutuks teostuseks tuleb tagada korpuse pinnatemperatuuri piiramine, näiteks tsooni T6 korral tasemel alla 85 °C. Plahvatuskaitse liigist olenevalt kasutatakse erinevaid kaitseabinõusid. Koipuse kuju ja suuruse määramisel arvestatakse temperatuuride piiramise nõuet ning plahvatuskaitse tagamise võimalust läbistamatu kesta abil. Korpuse kuju üks variant on esitatud joonisel 12.

[0070] Korpus on valmistatud soojust juhtivast sulamist, valmistusmeetodiks võib olla näiteks survevalu või ekstrusioon. Survevalukorpuse kuju on kohandatud tavapärase lüliti või pistikupesa paigaldamiseks standardsesse asukohta. Täpsemalt vaadeldakse alumiiniumprofiilist korpust. Joonise 12 alumiiniumprofiilist korpuse kuju on kohandatud treitöötluse mugavuse huvides. Nurgad ribide 1205 vahel on arvestatud võimaldama automaatset fikseerimist tööpingi spindliga. Korpuse keskel on soontega ava 1202 elektroonikamooduli trükkplaadi 1303 mahutamiseks. Aluspind 1204 võimaldab fikseerida sümistori 1305 soojusärastusosa. Alusmaterjali paksus on kohandatud klambri paigalduse võimaldamiseks DIN-siini jaoks. Tasapind ülaosas on vajalik optilise läätse keermele vastava paksuse tagamiseks.

[0071] Ava korpuse keskel on mõeldud sisekeerme M20 moodustamise mugavuse jaoks. Ava ümbritseva materjali paksus on mõeldud väliskeerme M22 moodustamise mugavuse huvides korpuse jääkseina piisava vastupidavuse juures (sise- ja väliskeeret samaaegselt ei kasutata). Niisugusel viisil tagatakse ava ühel küljel elektroonikamooduli

ühendus toitevõrguga ja ava teisel küljel ühendus koormusega. Keermele võivad olla paigaldatud standardsed kaablisisendid või üleminekumuhvid. Korpuse radiaalribide 1205 vahele paremal ja vasakul on moodustatud sooned klambrite kinnitamiseks 1203. Korpuse ülaosas on tasapinnad kujade pealekandmiseks 1201. Korpuse alumise osa külge saab kinnitada klambri paigaldamiseks DIN-siinile.

[0072] Klambrid võivad olla valmistatud lehtmetallist ja kohandatud seadme pinna külge kinnitamise eri viisidega. Klambritele on paigutatud elemendid maanduse ühendamiseks. Elementide elektriline ühendamine korpuse ja skeemiga viiakse läbi klambri alumiiniumkorpuse soonte külge kinnitamise elementide kaudu.

[0073] Elektroonikamooduli konstruktsioonilahendus on projekteeritud korpuse maksimaalse temperatuuri piiramiseks ja SCE temperatuuri kontrolliks. Mikrokontroller 1304 sisseehitatud temperatuurianduriga on soojust juhtiva materjali 1306 kaudu surutud sümistori 1305 pinna vastu, mis on omakorda surutud soojust juhtiva materjali 1306 kaudu korpuse vastu. Plaadi 1303 teisel pool, mikrokontrolleri 1304 vastas, paikneb indikaator 1302. Kogu konstruktsioon surutakse enne ühendi sisse valamist kinni keermeühenduse kaudu indikaatori läätsega 1301, nagu näidatud joonisel 13.

[0074] Seadme töörežiimide näitamine on läbi mõeldud loogilise mõistetavuse lihtsuse huvides. Kasutatakse tajumise ja tähenduse poolest harjumuspäraseid värve: punane, kollane, roheline. Punane = probleem; kollane = ootus; roheline = tavapärased töörežiimid. Mida kõrgem on vilkumise sagedus, seda rohkem tähelepanu seade vajab.

[0075] Lisaks leiutise meetodite elluviimisele on seadet täiendatud lisafunktsioonidega: koormuse lühise kontroll; koormuse katkestuse ja degradeerumise kontroll; lihtne liides väliseks juhtimiseks ühe sisend- ja nulljuhtme kaudu; võimalus digiandmete edastamiseks ühe sisend- ja nulljuhtme kaudu; võimalus seadme siseseadistuste programmeerimiseks ühe sisend- ja nulljuhtme kaudu; võimalus seadme siseseadistuste muutmiseks ühendust võrguga katkestamata, vahetult plahvatusohtlikus tsoonis magneti abil; sümistori ülekuumenemise kontroll.

[0076] Lühise kontroll viiakse läbi faasilisel juhtimisel 180° lähedase a-ga. Õigesti töötavas ahelas peab lühise korral rakenduma automaatne kaitseseade. Kui seda ei juhtu ja koormuse sisselülitamisel 180° lähedase a-ga ületab vool seadmes seadistatud lühisvoolu

väärtust, katkestab seade ühenduse koormusega ja lülitab sisse lühise näidu. Seadme digiväljundi kaudu, kui see on kasutusel teabe saamiseks, edastatakse ka teade lühisekohta.

[0077] Ahela katkestuse ja koormuse degradeerumise kontroll viiakse läbi koormuse tarbitava voolu mõõtmise teel faasis 90°. Kui mõõdetud väärtus on väiksem seadmes seadistatud katkestuse või degradeerumise väärtusest, lülitab seade sisse katkestuse näidu. Samuti edastatakse teade katkestuse või degradeerumise kohta seadme digiväljundi kaudu.

[0078] Võimalus seadmete kokkuühendamiseks iseseisvasse puulaadsesse struktuuri teostatakse seadme täiendava sisendi ühendamise teel eelneva seadme väljundiga. Niisuguse seadmete ühendamise teel korraldatakse suure arvu eraldi koormuste juhtimine paralleel-jada-sõltuvaks käivitamiseks ning juhtimiseks. Seade väljastab signaali väljundisse „REZIIMI III“ sisenemise tingimusel. Kui seadme sisend on ühendatud eelneva seadme väljundiga, ootab seade signaali sisendile ja alustab üksnes pärast seda tööd „REŽ IIMIS I“ . Signaali seadme väljundist võib edastada mitmele järgnevale sisendile. Niisugusel viisil moodustub seadmete suvaline puulaadne võrgustruktuur koormuste rühma sujuvaks käivitamiseks ja optimaalseks juhtimiseks.

[0079] Juhtimiseks väliselt seadmelt, näiteks termoregulaatorilt või termostaadilt, on seadmes teostatud välise juhtimise liides ühe sisendi ja nulljuhtme kaudu. Sellise juhtimise korral, kui sisendjuhe on ühendatud nulljuhtmega, töötab seade tavarežiimis, kui sisend on nulljuhtmest lahti ühendatud, viibib seade ooterežiimis koos vastava näiduga.

[0080] Seadmes on teostatud liides digiandmete edastamiseks ühe väljundi ja nulljuhtme kaudu. Selle liidese kaudu saab edastada digiandmeid seadme seisundi kohta, näiteks sümistori temperatuur, tarbitav vool, välistemperatuur, seadme kehtiv töörežiim jne.

[0081] Seadme siseseadistusi saab programmeerida ja muuta sisendliidese vahendusel ühe sisendi ning nulljuhtme kaudu. Näiteks on võimalik järgnevate seadistuste muutmine: sihttemperatuur, suurim lubatav koormuse voolu hetkväärtus, suurim lubatav koormuse voolu efektiivväärtus, lühisvool, katkestus- ja degradeerumisvool, töö „REŽ IIMIS III“ jne.

[0082] Seadme siseseadistusi saab programmeerida ja muuta vahetult plahvatusohtlikus tsoonis toitevõrgust lahtiühendamiseta, magneti abil. Magneti lähendamisel seadme korpusele siseneb seade siseseadistuste muutmise menüüsse ja näitab

seadistuse numbri punaste vilkumistega ning seadistuse väärtuse roheliste vilkumistega. Kui lähendada magnet väärtuse näitamise ajal, järgneb sellele kolm punast vilkumist, kolm rohelist vilkumist, kolm kollast vilkumist, paus ja kogu tsükli kordus kolmest punasest vilkumisest alates. Kui eemaldada magnet punaste vilkumiste ajal, algab järgmise muudetava seadistuse näitamine, esmalt punased vilkumised muudetava seadistuse arvu väljendamiseks, seejärel rohelised vilkumised kooskõlas muudetava seadistuse väärtusega. Kui magnet eemaldatakse kolme rohelise vilkumise ajal, suureneb kehtiva muudetava seadistuse väärtus, kui magnet eemaldatakse kolme kollase vilkumise ajal, väheneb kehtiva muudetava seadistuse väärtus. Kui magnet eemaldatakse pausi ajal, leiab aset väljumine seadistusrežiimist.

[0083] Sümistori ülekuumenemist kontrollitakse mikrokontrolleri sisseehitatud anduriga, mis on soojust juhtiva materjali kaudu otse sümistori vastu surutud. Kriitilise temperatuuriväärtuse saavutamisel lülitab mikrokontroller koormuse välja, annab märku ülekuumenemisest ja ootab sümistori jahtumist. Andmed sümistori ülekuumenemise ja koormuse väljalülitamise kohta edastatakse digiväljundi kaudu. Kui sümistor jahtub seadmes määratud temperatuurini, lülitab seade koormuse sisse kooskõlas leiutises kirjeldatud meetodiga, alustades režiimist, mis vastab koormuse seisundile sisselülitamise hetkel.

SÜMBOLITE SELGITUS

101 Vahelduvvooluallikas

102 Automaatne kaitseseade (automaatlüliti või kombineeritud kaitselüliti)

103 Toitepinge sinusoidi 0-st läbimineku andur

104 Mikrokontrollerimoodul vajalike välisseadmetega

105 SCE sisselülitusliides

106 SCE-pooljuht-juhtimiselement, näiteks sümistor, eri polaarsusega transistorite ja dioodide koost, tahkisrelee jne

107 Vooluandur

108 positiivse temperatuurisõltuvusega koormustakistus

109 Määratud suurim lubatav voolu hetkväärtus, mille korral ei rakendu automaatse kaitseseadme 102 elektromagnetiline vabasti. Põhineb automaatse kaitseseadme 102 tunnusjoonel

110 Määratud suurim lubatav voolu efektiivväärtus, mille korral ei rakendu automaatse kaitseseadme 102 termovabasti. Põhineb automaatse kaitseseadme 102 tunnusjoonel

111 PTC-ga koormustakistuse 108 takistuse tähistussümbol

112 Koormustakistuse 108 tarbitava voolu efektiivväärtuse tähistussümbol

113 Koormustakistuse 108 tarbitava voolu hetkväärtuse tähistussümbol

114 Voolu amplituudiväärtuse tähistussümbol

115 „REŽ IIM I“. Joonisel 1b ja joonisel 1c näidatakse graafikutel vertikaalteljel kõik selle režiimiga seonduv

116 Koormuse takistuse sõltuvuse ajast (temperatuurist) tinglik skeem

117 Valem juhtimise jaoks ja "REŽ IIMIS I“ viibimise tingimused

118 Võimalus üleminekuks „REŽ IIMI I" ja „REŽ IIMI II“ vahel kriteeriumide alusel

119 Võimalus üleminekuks „REŽ IIMI I" ja „REŽ IIMI III“ vahel kriteeriumide alusel 120 „REŽ IIM II“ . Joonisel 1b ja joonisel 1c näidatakse graafikutel vertikaalteljel kõik selle režiimiga seonduv

122 Valem juhtimise jaoks ja „REŽ IIMIS II“ viibimise tingimused

123 Võimalus üleminekuks „REŽ IIMI II“ ja „REŽ IIMI III“ vahel kriteeriumide alusel

124 Valem juhtimise jaoks ja „REŽ IIMIS III“ täiendava juhtimisega viibimise tingimused

125 Valem juhtimise jaoks ja „REŽ IIMIS III“ viibimise tingimused 100% sisselülitusega

126 Koormuse sihttakistus „REŽ IIMIS III“ täiendava juhtimisega

127 „REŽ IIM III“ . Joonisel 1b ja joonisel 1c näidatakse graafikutel vertikaalteljel kõik selle režiimiga seonduv

129 Koormuse 108 tarbitava voolu tähistussümbol

130 Koormuse 108 tarbitava voolu tinglik skeem

131 Koormuse 108 „REŽ IIMIS III“ 100% sisselülitusega tarbitava voolu tinglik skeem

132 Koormuse 108 „REŽ IIMIS III“ täiendava juhtimisega tarbitava voolu tinglik skeem

301 Valem koormuse 108 „REŽ IIMIS I“ faasilise juhtimisega tarbitava voolu võimaliku amplituudväärtuse arvutamiseks

302 Piiramise tingimuse ja voolu efektiivväärtuse „REŽ IIMIS I“ faasilise juhtimise korral arvutamise valem. Integreerimine, nagu ka juhtimine sisselülitusnurga korral, toimub toitevõrgu poolel perioodil

303 Põhivalem faasilise juhtimise jaoks „REŽ IIMIS I“ . Faasinurka reguleeritakse nõnda, et voolu hetkväärtus sisselülitamise hetkel antud faasinurga juures läheneks altpoolt oma ülemisele piirangule, mis on võrdne määratud suurima lubatava voolu hetkväärtusega

304 „REŽ IIMISI I“ faasilise juhtimisega „REŽIIMI II“ poolperioodilise juhtimisega ülemineku kriteeriumi valem. Valem hõlmab voolu juurdekasvu ΔI1, mis on vajalik tegeliku seadme algoritmi õigeks toimimiseks, millel on voolu mõõtmise lõplik viga, s.t pideva ülemineku „REŽ IIMI I“ ja „REŽ IIMI II“ vahel piirtingimuste kõrvaldamiseks

305 „REŽ IIMIST II“ poolperioodilise juhtimisega „REŽ IIMI I“ faasilise juhtimisega ülemineku kriteeriumi valem. Valem hõlmab voolu juurdekasvu ΔI2, mis on vajalik tegeliku seadme algoritmi õigeks toimimiseks, millel on voolu mõõtmise lõplik viga, s.t pideva ülemineku „REŽ IIMI II“ ja „REŽ IIMI I“ vahel piirtingimuste kõrvaldamiseks. See valem on identne valemiga 603 „REŽ IIMIDEST II ja III“ „REŽ IIMI I“ ülemineku kriteeriumide võrdsuse tõttu

306 Voolu juurdekasvu sümbol, mis on vajalik tegeliku seadme algoritmi õigeks toimimiseks, millel on voolu mõõtmise lõplik viga, pideva ülemineku „REŽ IIMIDE I ja II“ vahel piirtingimuste kõrvaldamiseks

307 Voolu juurdekasvu sümbol, mis on vajalik tegeliku seadme algoritmi õigeks toimimiseks, millel on voolu mõõtmise lõplik viga, pideva ülemineku „REŽ IIMIDE II ja I“ ning „REŽ IIMIDE III ja I“ vahel piirtingimuste kõrvaldamiseks

401 Koormuse 108 tarbitava voolu hetkväärtuse piiramistingimuse valem, mille korral koormuse tarbitava voolu efektiivväärtus ei ületa määratud suurimat lubatavat voolu efektiivväärtust. s.t tingimus, mille korral koormuse sisselülitamine antud faasinurga juures piiramatu aja vältel ei too kaasa automaatse kaitseseadme 102 termovabasti rakendumist

402 Arvutusvalem koormuse 108 tarbitava voolu efektiivväärtuse 112 kindlaksmääramiseks voolu mõõdetud hetkväärtuse ja faasinurga põhjal sisselülitamise ajal

501 Valem n väärtuse kindlaksmääramiseks poolperioodilise juhtimise jaoks ükskõik millise vajaliku täpsusega

502 Valem perioodi kindlaksmääramiseks poolperioodilisel juhtimisel. Mida suurem on väärtus T, seda kõrgem juhtimise täpsus

503 Põhivalem poolperioodilise juhtimise jaoks „REŽ IIMIS II“ Sisselülitatud ja väljalülitatud poollainete suhet -muutujat n - reguleeritakse nõnda, et koormuse 108 tarbitava voolu efektiivväärtus läheneks altpoolt oma ülemisele piirangule, mis on võrdne määratud suurima lubatava voolu efektiivväärtusega 110

601 Võimalik „REŽ IIMI III“ ülemineku kriteerium. See kriteerium peab silmas koormuse 108 väljumist nimitöörežiimile.

602 „REŽ IIMIST III“ väljumise kriteerium, vähemalt „REŽIIMI II“

603 „REŽ IIMIST III“ „REŽ IIMI I“ faasilise juhtimisega ülemineku kriteeriumi valem. Valem hõlmab voolu juurdekasvu ΔI2, mis on vajalik tegeliku seadme algoritmi õigeks toimimiseks, millel on voolu mõõtmise lõplik viga, s.t pideva ülemineku režiimide vahel piirtingimuste kõrvaldamiseks. See valem on identne

valemiga 305 „REŽ IIMIDEST II ja III“ „REŽ IIMI I“ ülemineku kriteeriumide võrdsuse tõttu

701 „REŽIIMIS III“ koormuse 108 täiendava juhtimisega viibimise põhitingimuse valem

801 Valem väärtuse n kindlaksmääramiseks poolperioodilise juhtimise jaoks „REŽ IIMIS III“ täiendava juhtimisega

802 Valem võimsuse säästu „REŽ IIMIS III“ täiendava juhtimisega arvutamiseks võrdluses 100% sisselülitusega, süsteemi samade töötingimuste juures, millel töötab koormus, koormuse temperatuuripiirangut arvestades

803 Säästetud võimsuse tähistussümbol

804 Süsteemi jaoks, milles töötab koormus, temperatuuri sihttemperatuuri tP tasemel hoidmiseks vajaliku võimsuse tähistussümbol

805 Sihttemperatuuri tähistussümbol

806 Temperatuuri tähistussümbol, mille juures saabub koormuse võimsuse, mis langeb takistuse temperatuuri tunnusjoone tõttu, ja soojuskadude võimsuse, mis tõuseb temperatuuri tõusu tõttu, tasakaalusuhe

807 Tasakaaluseisundi võimsuse tähistussümbol, mille juures on võrdsed koormuse võimsus, mis langeb takistuse temperatuuri tunnusjoone tõttu, ja soojuskadude võimsus, mis tõuseb temperatuuri tõusu tõttu

808 Võimsuse tähistussümbol, mida koormus tarbib 100% sisselülituse korral sihttemperatuuril

809 Koormuse 108 poolt 100% sisselülituse korral tarbitava võimsuse temperatuurisõltuvuse tinglik skeem

810 Süsteemi ja koormuse tasakaalupunkt, mille juures on võrdsed koormuse võimsus, mis langeb takistuse temperatuuri tunnusjoone tõttu, ja soojuskadude võimsus, mis tõuseb temperatuuri tõusu tõttu

811 Soojuskadude võimsuse süsteemis, kus töötab koormus, temperatuurisõltuvuse tinglik skeem. Võetud erijuhtumi jaoks joonisel 9b leiutise olemusest arusaamise lihtsustamise huvides

812 Voolu efektiivväärtuse tähistussümbol, mida koormus tarbib süsteemi soojuskadude kompenseerimiseks temperatuuril tP

813 Voolu efektiivväärtuse tähistussümbol, mida tarbib tasakaaluseisundis viibiv koormus temperatuuril tm

814 Koormuse voolu efektiivväärtuse sõltuvuse temperatuurist, mis on vajalik võimsuse eraldamiseks koormusel, mis on võrdne soojuskadude võimsusega süsteemis, kus koormus töötab, tinglik skeem

815 Tasakaaluseisundis koormuse 108 temperatuuril tm poolt tarbitava voolu amplituudväärtuse tähistussümbol

816 Voolu amplituudväärtuse tähistussümbol, mida koormus poolperioodilise juhtimisega tarbib koormuse sihttemperatuuri tP alalhoidmiseks

817 Koormuse voolu amplituudväärtuse temperatuurisõltuvuse tinglik skeem

901 Valem soojuskadude võimsuse kindlaksmääramiseks lihtsa süsteemi korral joonisel 9a

902 Keskkonnatemperatuuri tähistussümbol. Soojuskadude võimsuse joone nihe abstsissteljel

903 Valem soojuskadude otsese võimsuse kaldenurga kindlaksmääramiseks

904 Soojuskadude võimsuse joone nihke ordinaatteljel valem

905 Tegelike süsteemide soojuskadude võimalike võimsuskõverate piiramatu arvu ala

906 Koormuse temperatuuri tähistussümbol

907 Koormust ümbritsev soojusisolatsioon ühtlase paksuse ja ühetaolise soojusjuhtivusega

908 Koormuse soojenev materjal

909 Soojusisolatsiooni soojusjuhtivuse koefitsient, tähistussümbol k

910 Soojusisolatsiooni ühtlane paksus soojendatava koormuse ümber, tähistussümbol l

911 Koormuse soojendatava materjali soojusisolatsiooniga kokkupuutepind, tähistussümbol s

1001 Sisselülitatud ja väljalülitatud poollainete suhe suvalise täpsusega „REŽ IIMI III“ jaoks täiendava juhtimisega, täielike poollainete sisselülitamisel toite nullpunktist läbiminekul

1002 Sisselülitatud ja väljalülitatud poollainete suhe suvalise täpsusega „REŽIIMI III“ jaoks täiendava juhtimisega, poollaine sisselülitamisel faasis α

1003 Sisselülitatud ja väljalülitatud poollainete suhe suvalise täpsusega „REŽ IIMI

III“ jaoks täiendava juhtimisega, poollaine sisselülitamisel faasis α ning elektromagnetiliste häiringute emissioonitaseme optimeerimisega tasakaaluga aja n vahel

1005 Valem sisselülitatud ja väljalülitatud poollainete suhte arvutamiseks suvalise täpsusega, faasilise juhtimise korral poollainete vahelejätmisega, n2 (1002) ning m (1003) jaoks, kui voolu efektiivväärtus on teada

1006 Koormuse temperatuuriväärtuse kõrvalekallete suhe

1007 Sisselülitatud ja väljalülitatud poollainete arvu suhe kolme eeltoodud juhu korral

1008 Koormuse maksimaalse ja minimaalse temperatuuri erinevus perioodi T vältel „REŽ IIMI III“ korral täiendava juhtimisega ning täielike poollainete sisselülitamisega toite nullpunktist läbiminekul

1009 Koormuse maksimaalse ja minimaalse temperatuuri erinevus perioodi T vältel „REŽ IIMI III“ korral täiendava juhtimisega ning poollaine sisselülitamisega faasis a n2 (1002) korral

1010 Koormuse maksimaalse ja minimaalse temperatuuri erinevus perioodi T vältel „REŽ IIMI III“ korral täiendava juhtimisega ning poollaine sisselülitamisega faasis a n3 (1003) korral

1101 Magnetvälja andur. Näiteks on võimalik keelreleede või Halli andurite kasutamine

1102 Töörežiimide indikaator. Indikaatorina võib kasutada kahe- või kolmevärvilisi valgusdioode või teabekuvamisnäidikuid

1103 Sisendliides. Koosneb skeemielementidest, mis tagavad sisendväljundite Us ja N kaudu saabuva teabe kättesaamise

1104 Jahutusradiaator, mis on samal ajal ka korpus või selle osa

1105 Väljundliides. Koosneb skeemielementidest, mis tagavad andmete edastamise väljundite Um ja N’ kaudu

1106 Seadme kahesuunaline väljund S, mis tagab digitaalse andmevahetuse väliste anduritega

1107 Välised andurid andmevahetuse digiliidesega

1108 Pingeandur

1201 Pinnad markeeringu ja nõutavate kirjade pealekandmiseks

1202 Sooned elektroonikamooduli trükkplaadi mahutamiseks korpuse sisse 1203 Sooned seadme korpuse kinnitamiseks klambrite külge

1204 Tasapind, mis on moodustatud ava sisse korpuses sümistori 1305 soojusärastuspinna mahutamiseks

1205 Seadme korpuse soojusärastusribid, mis on paigutatud ja arvestatud parima soojusärastuse saavutamiseks

1301 Optiliselt läbipaistev indikaatori lääts

1302 Indikaator

1303 Trükkplaat elektroonikakomponentidega

1304 Mikrokontroller

1305 Sümistor

1306 Soojust juhtiv materjal

Claims (4)

1. 1. Meetod positiivse temperatuurisõltuvusega koormuse juhtimiseks vahelduvvooluallikalt, mille korral koormuse vool on piiratud vabalt või automaatsete kaitseseadmete, mida kasutatakse ühes koormusega, tunnusjoonte alusel määratud suurima lubatava voolu hetkväärtuse I'amg ja suurima lubatava voolu efektiivväärtusega I'n, hõlmab koormuse faasilist ja poolperioodilist juhtimismeetodit, mida iseloomustab see, et määratakse kindlaks koormuse voolu hetkväärtus Iamg, arvutatakse koormuse voolu efektiivväärtus võrreldakse koormuse tarbitava voolu hetkväärtust Iamg määratud suurima lubatava voolu hetkväärtusega l'amg, võrreldakse koormuse tarbitava voolu efektiivväärtust In määratud suurima lubatava voolu efektiivväärtusega I'n, ning võrdluste tulemustest olenevalt viiakse läbi vastastikused üleminekud järgnevate juhtimisrežiimide vahel: faasiline juhtimine, koormuse takistuse vahemiku RL' korral, kui koormuse tarbitav suurim hetkvool Iamg peab kindlasti olema piiratud ja piiratakse määratud suurima lubatava voolu hetkväärtusega l'amg ning sealjuures ei ületa koormuse tarbitava voolu efektiivväärtus In määratud suurimat lubatavat voolu efektiivväärtust I'n või peab kindlasti olema piiratud ja piiratakse määratud suurimast lubatavast voolu efektiivväärtusest l'n madalamal tasemel, kooskõlas valemiga img[attributes={img-content=math, file=imgb0016.tif, wi=174, he=62, img-format=tif, sectionType=C, pgnum=0016, frnum=0001}; value=[]] poolperioodiline juhtimine, koormuse takistuse vahemiku RL'' korral, kui koormuse tarbitava voolu efektiivväärtus /„ peab kindlasti olema piiratud ja piiratakse määratud suurima lubatava voolu efektiivväärtusega fn ning sealjuures ei ületa koormuse tarbitava voolu suurim hetkväärtus Im määratud suurimat lubatavat voolu hetkväärtust l'amg, kooskõlas valemiga img[attributes={img-content=math, file=imgb0017.tif, wi=113, he=58, img-format=tif, sectionType=C, pgnum=0017, frnum=0001}; value=[]] nimijuhtimine koormuse takistuse vahemiku RL''' korral, kui tarbitav suurim voolu hetkväärtus Iamg ei ületa määratud suurimat lubatavat voolu hetkväärtust I'amg ning tarbitav voolu hetkväärtus In ei ületa määratud suurimat lubatavat voolu efektiivväartust kooskõlas valemiga img[attributes={img-content=math, file=imgb0018.tif, wi=121, he=44, img-format=tif, sectionType=C, pgnum=0018, frnum=0001}; value=[]] nimijuhtimise korral on võimalik täielik sisselülitus, faasiline juhtimismeetod, poolperioodiline juhtimismeetod või nende kombinatsioon.
2. 2. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1, mida iseloomustab see, et nimijuhtimise koormuse takistuse vahemiku RL''' korral määratakse lisaks sihttemperatuur tp, vastava sõltuvuse tunnusjoone põhjal määratakse kindlaks koormuse voolu siht-amplituudiväärtus IP või koormuse sihttakistus RP või koormuse tarbitav siht-hetkvõimsus PP ning vastavalt mõõdetakse ära koormuse tarbitav voolu amplituudiväärtus IL või koormuse kehtiv takistus RL või koormuse tarbitav hetkvõimsus PL, arvutatakse välja või muudetakse iteratiivselt koormuse toitepinge sisselülitatud poolperioodide arvu suhet n sisselülitatud ja väljalülitatud poolperioodide summaga koormuse takistuse RL reguleerimiseks võrdsuse saavutamiseni määratud sihtväärtusega RP või koormuse voolu amplituudväärtuse IL reguleerimiseks võrdsuse saavutamiseni määratud sihtväärtusega IP või koormuse tarbitava hetkvõimsuse PL reguleerimiseks võrdsuse saavutamiseni määratud sihtväärtusega PP, kooskõlas valemiga: img[attributes={img-content=math, file=imgb0019.tif, wi=92, he=76, img-format=tif, sectionType=C, pgnum=0019, frnum=0001}; value=[]] sealjuures kompenseeritakse soojuskaod süsteemis Phl, milles koormus töötab, võrdsustades koormuse tarbitava võimsuse soojuskadude võimsusega süsteemis Phl, kooskõlas võrranditega: img[attributes={img-content=math, file=imgb0020.tif, wi=126, he=107, img-format=tif, sectionType=C, pgnum=0020, frnum=0001}; value=[]] .
3. 3. Meetod vastavalt mis tahes nõudluspunktile 1 või 2, mida iseloomustab see, et määratletakse vabalt üksikute koormuste või koormuste rühmade sisselülitamise (käivitamise) järjestus ning iga järgnev koormus või koormuste rühm lülitatakse sisse üksnes pärast seda, kui eelnev koormus on siirdunud nimitöörežiimi koormuse takistuse vahemiku RL" korral.
4. 4. Seade positiivse temperatuurisõltuvusega koormuse juhtimiseks, nõudluspunktis 1-3 esitatud meetodi teostamiseks, on vahelduvvooluallika (101) toitega ja sisaldab mikrokontrollerimoodulit (104), mille säilmällu on salvestatud suurim lubatav voolu hetkväärtus Ilamg ja suurim lubatav voolu efektiivväärtus I'n, toiteplokki, mis sisaldab liidest (105) mis on ühendatud pooljuht-juhtimiselemendiga SCE (106) koormuse (108) ühendamiseks nõutavas faasis α, vooluandurit (107) koormuse (108) voolu amplituudiväärtuse Im ja voolu hetkväärtuse Iamg (113) mõõtmiseks, ning nulliandurit (103) toitevõrgu pinge nullpunktist läbimineku hetke kindlaksmääramiseks, mida iseloomustab see, et mikrokontrollerimoodul (104) hõlmab juhtimissõlme, mis on mõeldud omavahel seotud funktsioonide ühiseks täitmiseks: - voolu efektiivväärtuse In (112) ja voolu amplituudiväärtuse Im arvutamiseks koormuses (108) kooskõlas võrranditega: img[attributes={img-content=math, file=imgb0021.tif, wi=251, he=140, img-format=tif, sectionType=C, pgnum=0021, frnum=0001}; value=[]] koormuse (108) voolu amplituudiväärtuse Im võrdlemiseks määratud suurima lubatava voolu hetkväartusega famg (109), koormuse (108) voolu hetkväärtuse Iamg (113) võrdlemiseks määratud suurima lubatava voolu hetkväärtusega 1’amg (109), koormuse (108) voolu efektiivväärtuse In (112) võrdlemiseks määratud suurima lubatava voolu efektiivväärtusega I'n (110), koormuse (108) nõutava juhtimisrežiimi kindlaksmääramiseks kooskõlas valemitega: img[attributes={img-content=math, file=imgb0022.tif, wi=214, he=167, img-format=tif, sectionType=C, pgnum=0022, frnum=0001}; value=[]] koormuse (108) sisselülitamiseks nõutava faasi α iteratiivseks kindlaksmääramiseks, - koormusele (108) söödetava toitepinge sisselülitatud poolperioodide arvu nõutava suhte n sisselülitatud ja väljalülitatud poolperioodide summaga arvutamiseks ja iteratiivseks kindlaksmääramiseks kooskõlas võrranditega: img[attributes={img-content=math, file=imgb0023.tif, wi=116, he=100, img-format=tif, sectionType=C, pgnum=0023, frnum=0001}; value=[]]