Принцип действия системы подогрева пола

Принцип действия системы автоматического подогрева пола в комнате поясняет принципиальная схема, представленная на рис. 6. Эта система обеспечивает так называемое двухпозиционное регулирование температуры. Это означает, что в процессе ее работы нагревательный кабель может находиться в одном из двух состояний: подключен к сети или отключен от нее.

После включения автоматического выключателя QF напряжение питания подается к трехфазному выключателю SA1. После замыкания его контактов и нажатия кнопки SB1 начинает протекать ток по катушке магнитного пускателя КМ. Пускатель срабатывает, замыкаются его силовые контакты (КМ: 1) и подается напряжение питания к нагревательному кабелю, три секции которого соединены «в звезду». Одновременно замыкается блокирующий контакт пускателя (КМ: 2) и блокирует контакты кнопки SB1, после чего ее можно отпустить.

Рис. 6. Принципиальная электрическая схема системы подогрева полов.

Начинается процесс разогрева пола в комнате. Его можно прекратить, если нажать кнопку SB2, так как она разрывает электрическую цепь, питающую током катушку пускателя КМ. В результате пускатель переходит в исходное положение, а его силовые контакты КМ: 1 размыкаются и отключают нагревательный кабель от питающего напряжения. Прекращается нагрев пола, и он медленно остывает, отдавая тепло воздуху в комнате. Этот процесс будет длиться до тех пор, пока будет снова нажата кнопка SB1. Далее все повторяется, т.е. процесс нагрева пола и его остывание контролируется человеком и осуществляется последовательным нажатием кнопок SB1 и SB2. Такой режим управления называется полуавтоматическим (ручным).

Систему подогрева пола можно перевести в автоматический режим, при котором нет необходимости нажимать кнопки. Для этого нужно переключатель SA2 перевести в положение 2 (нижнее по схеме). В этом режиме нагревательный кабель будет периодически подключаться к питающему напряжению или отключаться от него, в зависимости от степени разогрева датчика температуры (см. рис. 1). Его внутреннее электрическое сопротивление зависит от нагрева датчика. Оно показано на рис. 6 в виде резистора R_ип, включенного в состав мостика сопротивлений R_ип, R1, R2, R_з. Здесь величина R_з – внутреннее сопротивление задающего элемента. Оно зависит от значения заданной температуры, установленной на шкале задатчика.

Источником питания (БП) для мостика служат детали: понижающий трансформатор TV, диодный мостик VД1 – VД4 и конденсатор С. Трансформатор позволяет получить низкое напряжение ~U2, оно выпрямляется диодами и заряжает конденсатор С. В результате, на конденсаторе возникает постоянное напряжение, используемое в мостике сопротивлений, работающем в функции блока сравнения (БС).

Значения электрических сопротивлений R_ип, R1, R2, R_з выбраны таким образом, что при равенстве фактической и заданной температур воздуха в комнате мостик сопротивлений находится в так называемом сбалансированном состоянии. В это время напряжения, возникающие в точках А и Б мостика, равны по величине, и разница этих напряжений, т.е. U_вых, равна нулю.

Если температуры заданная и фактическая не равны, то и U_вых не равно нулю. Величина этого напряжения тем больше, чем больше разница заданной и фактической температур. Напряжение U_вых подведено к командному устройству (КУ), состоящему из диода VД5 и электромагнитного реле KV1. При возрастании разницы заданной и фактической температур воздуха в комнате напряжение U_вых, увеличиваясь, достигает значения, при котором срабатывает электромагнитное реле KV1. Это напряжение называют порогом срабатывания реле.

В результате срабатывания замыкаются контакты KV1: 1 и в катушку электромагнитного реле KV2 поступает ток с конденсатора С блока питания. Реле KV2 срабатывает. Его контакт KV2: 1 переключается в верхнее по схеме положение и включает сигнальную лампочку HL1 красного цвета. На пульте управления рядом с нею имеется надпись «Нагрев». Одновременно с включением этой лампочки выключается лампочка HL2 зеленого цвета с надписью рядом с ней «Остывание». Контакт KV2: 2 реле KV2 замыкается, и поэтому катушка магнитного пускателя КМ запитывается током от сети. Срабатывает пускатель КМ, замыкаются его силовые контакты КМ: 1 и нагревательный кабель НК подключается к сети. Начинается нагрев пола. Одновременно нагревается датчик температуры, изменяется его внутреннее сопротивление R_ип, поэтому мостик сопротивлений R_ип, R1, R2, R_з постепенно приходит в сбалансированное состояние. Напряжение U_вых уменьшается и в определенный момент реле KV1 командного устройства возвращается в исходное положение. Его контакт KV1: 1 снова размыкается и обесточивает катушку реле KV2. Это реле также переходит в исходное положение и его переключающий контакт KV2: 1 переходит в нижнее по схеме положение, выключая сигнальную лампочку HL1 красного цвета. Одновременно с этим размыкается контакт KV2: 2 и поэтому магнитный пускатель КМ переходит в исходное состояние. Его силовые контакты КМ: 1 размыкаются и отключают нагревательный кабель от питающего напряжения. Закончился цикл остывания и нагрева. В дальнейшем циклы повторяются автоматически, следуя один за другим. Так работает система подогрева пола в комнате в автоматическом режиме. Все, что нужно для работы системы – установить нужную температуру, повернув ручку задатчика.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какова задача системы подогрева пола?

2. Каковы преимущества системы подогрева пола в сравнении с традиционной системой отопления?

3. Как и где монтируются в комнате элементы системы подогрева?

4. Опишите физические процессы, возникающие в комнате при подключении нагревательного кабеля к сети и после его отключения.

5. Из каких функциональных блоков состоит система подогрева пола? Назовите функции каждого блока.

6. Пользуясь принципиальной схемой, расскажите, как осуществляется подключение нагревательного кабеля к питающему напряжению и его отключение.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бородин, И.Ф. Автоматизация технологических процессов / И.Ф. Бородин. М.: Агропромиздат, 2005. 270 с.

2. Ганкин, М.З. Комплексная автоматизация и АСУТП водохозяйственных систем: учебник / М.З. Ганкин. М.: Агропромиздат, 1991. 431 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………………...3

1. Устройство системы электрообогрева пола……………………………………….….3

2. Функциональная схема системы регулирования температуры воздуха в комнате 6

3. Принцип действия системы подогрева пола………………………………………….7

Контрольные вопросы…………………………………………………………………...10

Литература………………………………………………………………………………..10