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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
Der zweite Wind des Kühlschranks. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Handbuch für Elektriker Kompressions- und Adsorptionskühlschränke scheitern häufig daran, dass ihre elektromechanischen Relais oder Leistungsschalter auf Basis von Bimetallplatten ausfallen. Die ersten dienen zum Starten von Synchron-Elektromotoren, die das Kompressionssystem des Kühlschranks bedienen, und die zweiten bilden die Grundlage für Systeme zur Überwachung und Aufrechterhaltung der Temperatur von Gefrierschränken auf einem bestimmten Niveau [1]. Der Grund für den Ausfall beider Geräte ist ein Durchbrennen oder eine mechanische Beschädigung der Federkontakte dieser Geräte. Besonders das Ego gilt für veraltete Kühlschrankmodelle. Und oft kann man beobachten, dass aufgrund einer unbedeutenden, aber schwer zu reparierenden Panne (mangels Ersatzgeräten) noch durchaus gebrauchsfähige Geräte weggeworfen werden. Das Material versucht, solche Fehlfunktionen in Haushaltsgeräten zu beseitigen. Es ist bekannt, dass es heute durchaus möglich ist, das veraltete Schema zum Starten von Asynchron-Elektromotoren durch ein Startrelais mit Kondensatorschaltung zu ersetzen. Es gibt keine mechanischen Kontakte darin [2]. Folgendes lässt sich über das Temperaturregelgerät im Gefrierschrank sagen. Da der Kühlschrank in einer Wohnung funktioniert, in der die Temperatur das ganze Jahr über in relativ stabilen, komfortablen Grenzen gehalten wird (mithilfe von Klimaanlagen, Zentralheizung usw.), dann ist unter diesen Bedingungen der Temperaturunterschied zwischen der Umgebung der Wohnung und dem Gefrierschrank ( ein einwandfrei funktionierender Kühlschrank) bleibt nahezu unverändert. Das Temperaturregelsystem eines solchen Kühlschranks „füttert“ den Gefrierschrank nur mit stabilen Kälteportionen, die dem Abfluss in die Raumluft entsprechen. Um die Temperatur auf dem gewünschten Niveau zu halten, ist es daher überhaupt nicht notwendig, Temperaturänderungen zu überwachen, aber es reicht aus, die Größe der Kälteportionen zu bestimmen. Dies kann indirekt erfolgen, indem die Zeitintervalle zwischen dem Einschalten und dem Stoppen des Kompressors des Kühlschranks berechnet werden, in denen das Temperaturregelsystem ordnungsgemäß funktioniert. Dann erreichen wir in einem Kühlschrank mit fehlerhafter Wärmeregelung nach Ablauf bestimmter und konstanter Betriebsintervalle und Ausfallzeiten des Kompressors eine ziemlich stabile Temperatur im Gefrierschrank und in seinem Innenvolumen. Dies eröffnet die Möglichkeit, eine Zeitschaltung aufzubauen, die ohne elektromechanische Kontakte die Intervalle für das Ein- und Ausschalten des Kompressormotors bildet. Nach diesen Grundsätzen wurde der in der Abbildung gezeigte Stromkreis aufgebaut, nach dem der ZIL-Moskau-Kühlschrank modernisiert wurde – er wurde 1956 hergestellt und funktioniert heute einwandfrei, obwohl er vor der Änderung aus den oben genannten Gründen ausfiel. Das Schema funktioniert wie folgt. Der Hauptoszillator auf den Mikroschaltungen DD2.2, DD2.3 erzeugt Taktimpulse nahe der „Mäander“-Form in zwei Formationsmodi (der analoge MOS-Schlüssel DD3 wird zum Umschalten von einem Modus in einen anderen verwendet). Im ersten Modus werden Impulse mit einer konstanten Wiederholungsperiode von etwa 0,6 s (im geschlossenen Zustand des MOS-Schlüssels als Teil von DD3) und im zweiten Modus mit einer einstellbaren Wiederholungsperiode von 0,6 bis 0,8 s (im Offener Zustand des gleichen Schlüssels). Die Einstellung erfolgt über das Potentiometer R5. In beiden Fällen werden Impulse mit Pegeln nahe dem Versorgungsspannungspegel (von 0 V bis 10 V) erzeugt. In diesem Fall entspricht der Pegel von log.1 am Steuereingang DD3 (Vyv. 15) dem ersten Bildungsmodus und dem Pegel von log. 0 - Sekunde. Warum diese beiden Regime notwendig sind, wird aus der folgenden Diskussion deutlich. Von einem der Ausgänge des Master-Oszillators (Pin 2 DD2.2) werden die erzeugten Impulse dem Eingang eines Binärzählers auf dem DD1-Chip zugeführt und dieser teilt diese Impulse mit Koeffizienten von 2 bis 16 im Bereich von 384 Bits. Darüber hinaus verfügt jede Ziffer über einen eigenen separaten Ausgang (außer der 14. und 2. Ziffer), von dem Impulse in Abständen von 3 s (am Ausgang 1.2 der unteren Ziffer) bis 9 Stunden (am Ausgang 3,6 der höchsten Ziffer) abgenommen werden können. . Jede weitere Entladung (in aufsteigender Reihenfolge) verdoppelt die Impulswiederholungsperiode. Von praktischer Bedeutung für die Steuerung der Betriebsdauer der nach dem vorgeschlagenen Prinzip modernisierten Kalteinheit sind Impulse nur ab der 3. und 11. Ziffer (vyv.12, 1), deren Frequenz nahe am Betriebsrhythmus liegt des Kühlschranks mit einem funktionsfähigen Thermorelais im eingeschwungenen Zustand (von 15 bis 20 Minuten). Der Grund für diese Wahl war die Beobachtung des Betriebs des Kühlschranks, noch bevor er sich verschlechterte. Dann wurde festgestellt, dass das Thermorelais den Kompressor für 40 Minuten einschaltete und ihn etwa zur gleichen Zeit ausschaltete. Von Pin 1 DD1 über den Pufferwechselrichter DD2.1 werden die so ausgewählten Impulse dem elektronischen Schalter des Asynchronmotor-Kompressors zugeführt. Dieser Schalter besteht aus einem Transistor VT1, der im Schlüsselmodus arbeitet, und zwei Optothyristoren – U1 und U2. Wenn der Pegel des logischen Zustands am Pin ist. 1 DD1 (als Ergebnis des Zählers) erreicht das Protokoll. 0, dann gelangt es über den Pufferinverter DD2.1 und den Begrenzungswiderstand R1 in die Basis des Transistors VT1 und öffnet ihn. In diesem Zustand hat der Transistor einen sehr geringen Widerstand zwischen Kollektor und Emitter (weniger als 1 Ohm) und somit liegt der untere Anschluss des Widerstands R2 im Stromkreis auf Nullpotential. Durch die in Reihe geschalteten LEDs in den Optothyristoren U1 und U2 beginnt ein Strom (ca. 60 mA) zu fließen – sie leuchten auf und ihre Lichteinwirkung führt dazu, dass pnpn-Thyristorstrukturen in diesen Geräten in den offenen Zustand geschaltet werden. Aufgrund der Tatsache, dass diese Thyristorstrukturen antiparallel geschaltet sind, erhöhen sich die Werte. So erhalten die abnehmenden Halbwellen der Netzspannung Zugriff auf die Wicklungen des Elektromotors als Teil des Kompressors – und dieser beginnt zu arbeiten. Seine Arbeitswicklung ist direkt und die Startwicklung über den Kondensator C1 mit dem 220-V-Netz verbunden. Gleichzeitig erfolgt aufgrund der Optokopplerpaare in der Zusammensetzung von U1 und U2 die Trennung des Stromkreises und der Es wird ein Steuerkreis erreicht, der sich sehr positiv auf die elektrische Sicherheit und Zuverlässigkeit des Kühlschranks auswirkt. Der Kondensator C1 dient zum einphasigen Starten des asynchronen Elektromotors der Kalteinheit. Solche Elektromotoren enthalten normalerweise zwei Wicklungen – Arbeits- und Anlaufwicklung –, die um einen bestimmten Winkel gegeneinander verschoben sind. Die zum Anlassen erforderliche Kapazität des Kondensators lässt sich mit der Formel aus dem Buch von I. Aliyev für diese Art der Wicklungskonfiguration berechnen [2]: C (μF) \u1600d XNUMX In / Un wobei: In – Motorphasenstrom, Un – Nennphasenspannung. Noch vor dem Ausfall des Kühlschranks konnte dessen Phasenstrom gemessen werden (dies ist auch der Strom, den der Kühlschrank im Modus verbraucht, wenn der Kompressor läuft). Die Messung ergab 1,6A. Die Nennphasenspannung ist bekannt - 220 V. Wenn wir diese Werte in die Formel einsetzen, erhalten wir einen Kapazitätswert von etwa 12 Mikrofarad. Um Zuverlässigkeit und Sicherheit beim Betrieb des Geräts zu gewährleisten, ist es notwendig, dass ein Kondensator dieser Kapazität einen Spielraum für die Betriebsspannung hat. Wir stoppen die Auswahl am Kondensator K42-19-12 uF ± 10 % 500 V, der eine Stromverschiebung in der Startwicklung relativ zur Arbeitswicklung in einem Winkel von etwa 90 ° bewirkt. In diesem Fall führt die Verschiebung der Wicklungen dazu, dass im Magnetfeld des Stators drehmomenthaltige Stromleitungen auftreten. Wenn sie auf den Rotor einwirken, startet der Elektromotor. Gleichzeitig stellt das Vorhandensein dieser Kraftlinien ein Hindernis für die Arbeitswicklung dar, ihre Funktion zu erfüllen, indem sie mit pulsierenden Stößen auf den Rotor einwirkt und so die Stabilität seiner Umdrehungen aufrechterhält. Dadurch beginnt das auf den Rotor wirkende Magnetfeld mit diesem Einschluss eine reaktive Komponente zu enthalten, was zur Rückführung eines Teils der vom Motor verbrauchten Leistung in das Versorgungsnetz führt [2]. Aufgrund der Mäßigung und Invarianz der Belastung der Welle sind diese Verluste jedoch unbedeutend und der verbleibende Teil der Elektromotorleistung reicht völlig aus, um den Betrieb des Kompressors sicherzustellen. Das spart außerdem Strom – der Kühlschrank verbraucht weniger Strom aus dem Netz. Der Phasenstrom, der nach der Modernisierung des Kühlschranks gemessen wurde, beträgt 1.1 A. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, ein Anlaufrelais zu verwenden.
Beobachtungen des Betriebs des Geräts bereits vor seinem Ausfall zeigen, wie bereits erwähnt, dass der stationäre Kühlmodus darin in etwa gleichen 20-Wege-Intervallen auftritt, wenn der Kompressor ein- und ausgeschaltet ist. Bei der Modernisierung stellte sich jedoch heraus, dass dieser Modus zwar einen ausreichenden Kältezufluss ermöglicht, der Kälteabfluss jedoch zu gering ist. Dadurch wird der Gefrierschrank recht schnell (innerhalb von 2 Wochen) mit starkem Frost bedeckt und muss abgetaut werden. Daher wurde unter Beibehaltung des festgelegten Intervalls für den Betrieb des Kompressors die Notwendigkeit deutlich, das 20-Minuten-Intervall zu verlängern, wenn der Kompressor angehalten wird. Dabei kann der Grad dieser Erhöhung angepasst werden. Zu diesem Zweck wurde ein Master-Oszillator mit zwei Modi der Pulsbildung gebaut. Log.0-Ebene mit vyv.1 DD1, wie oben erwähnt, enthält den Kompressor. Es wird auch über den Inverter DD2.1 dem Pin zugeführt. 15 DD3, der den in dieser Mikroschaltung enthaltenen analogen Schlüssel in einen geschlossenen Zustand schaltet. Und der Master-Oszillator beginnt, Impulse minimaler Dauer zu erzeugen. Bereitstellung eines 20-minütigen Kompressorbetriebsintervalls. Nach Abschluss ändert sich der Pegel des logischen Zustands an Pin 1 DD1 ins Gegenteil. Dadurch stoppt der Kompressor und der Masteroszillator wechselt in den Modus zur Erzeugung von Impulsen variabler Dauer. Durch Ändern der Position des Potentiometer-Schiebers R5 wird diese Dauer angepasst und das Kompressor-Stoppintervall entsprechend von 20 bis angepasst. ca. 33 Minuten. Durch die Einstellung dieses Intervalls ist es möglich, das durchschnittliche Temperaturniveau im Kühlschrank anzupassen. Die VD1-LED als Teil des Stromkreises dient zur Anzeige des Zustands des elektronischen Schalters, der den Betrieb des Elektromotors steuert. Diese LED leuchtet, wenn der Motor ausgeschaltet ist, und erlischt, wenn der Motor eingeschaltet ist. Das Thermorelais K1 Typ RT-10 dient dem Schutz vor möglichen Überlastungen der Motorwelle, die im Notfall in der Kinematik des Kompressors grundsätzlich nicht ausgeschlossen sind. Das Vorhandensein dieses Relais verstößt gegen das Gesamtkonzept der vorgeschlagenen Modernisierung, das darauf abzielt, den Kühlschrank von allen mechanischen und federnden Kontakten zu befreien. Da dieses Relais jedoch in allen veralteten Geräten ein stabil vorhandener Bestandteil ist und äußerst selten in Aktion tritt (was seine Lebensdauer sehr hoch hält), wurde beschlossen, es beizubehalten. Dieses Element fehlt in Adsorptionskühlschränken und kann daher im modernisierten Kreislauf weggelassen werden. Alle Angaben zur heimischen Produktion. Kondensator C2 Typ KM-6. Die Nennleistung der Widerstände beträgt 0,125 W, mit Ausnahme des Widerstands R2, dessen Leistung 0,25 W beträgt. Ein spezieller Adapter dient als Quelle der konstanten Spannung, die zur Stromversorgung der Elektronik im Stromkreis erforderlich ist (ca. 10 V). Es dient als Adapter zum Laden von MOTOROLA-Handy-Akkus, der etwa 20 Watt Strom aus dem Netz verbraucht. Wenn der elektronische Schalter des Kompressor-Induktionsmotors eingeschaltet ist, erhöht sich die Strombelastung des Adapters und die von ihm erzeugte Spannung sinkt auf etwa 6,5 V. Strukturell ist die Schaltung auf einer Textolithplatte mit den Maßen 60x60 mm montiert, die die Verdrahtung von Leiterbahnen zur Montage elektronischer Komponenten im Layoutentwurf von Schaltplänen enthält. Darauf sind alle Elemente des Stromkreises installiert, mit Ausnahme des Kondensators C1 und des Thermorelais K1, die aufgrund ihrer beträchtlichen Größe unter dem Boden des Kühlschranks in der Nähe der Kompressoreinheit installiert sind. Die Platine ist sozusagen das zweite Glied des MOTOROLA-Adapters und mit diesem über kleine Drahtstücke (ca. 10 cm) verbunden, die dazu dienen, die Platine mit der vom Adapter erzeugten Spannung und der Netzspannung zu versorgen. Die auf der Platine platzierten Elemente werden von oben mit einer Kunststoffabdeckung abgedeckt, die mit M3-Schrauben auf Racks an der Platine befestigt wird. Der Deckel verfügt außerdem über ein Loch für die VD1-LED, sodass diese über die Oberfläche des Deckels hinausragt und von außen sichtbar ist. Auf der Rückseite der Platine (gegenüber der Seite, auf der die Elemente des Schaltplans montiert sind) befindet sich neben den Montageleitern, die die Verkabelung vornehmen, auch eine herkömmliche elektrische Buchse XT1, die an die angeschlossen wird Ausgang des elektronischen Schalters, der den Betrieb des Elektromotors steuert, und eine Abdeckung für die Rückseite der Platine. In die Steckdose wird eine Feile vom Stromkabel des Kühlschranks eingeführt, das mit dem Kondensator C1 und den Anschlüssen des Kompressor-Elektromotors verbunden ist, wodurch die Elemente des Stromkreises zu einem Ganzen verbunden werden. Das Schema erfordert keine Einstellungen. Wenn alle Komponenten des Stromkreises in Ordnung sind und die Anschlüsse korrekt sind, funktionieren das Gerät und der Kühlschrank sofort nach dem Einschalten. Literatur
Autor: O. Cherevan, St. Petersburg
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