Главная  Каскадные термоэлектрические источники 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ 29 ] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

ратурные возможности современных комбинированных каскадов приведены в § 7.3.

Расчет комбинированных схем сводится к расчету отдельных цепей и узлов параллельного и последовательного питания (гл. 3). Комбинирование схем последовательного и параллельного питания, не ограничиваясь одной из них, дает более широкие возможности конструирования каскадных холодильников.

ГЛАВА 6

РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА КАСКАДНОЙ БАТАРЕИ

Термоэлектрические батареи обладают исключительной тепловой маневренностью, мгновенно реагируя на изменение направления тока изменением температурной полярности спаев. Вследствие этого они являются идеальным исполнительным органом систем активной термостабилизации.

6.1. РЕВЕРСИРОВАНИЕ КАСКАДА

Преимущества термостатирования с использованием реверсивных термобатарей неоднократно подчеркивались многими авторами. Однако полный реверс за счет только изменения полярности подводимого напряжения для каскадных батарей неприемлем. Вследствие разбаланса мощностей в отдельных каскадах нарушаются условия теплового согласования, что приводит к чрезмерному выделению мощности в слабомощных каскадах. При этом количество тепла, генерируемого на рабочих спаях в режиме нагрева, значительно превосходит количество тепла, поглощаемого в режиме охлаждения.

Такое соотношение тепловых мощностей создает определенные трудности и при конструировании качественных регуляторов, так как происходит существенное перерегулирование и возрастают статические и динамические ошибки системы управления. Поэтому очевидна целесообразность уменьшения мощности каскадной батареи (а в ряде случаев и однокаскадной) при переклю-



чепш из режима охлаждения в режим нагрева. Следовательно, изменение рабочего тока должно сопровождаться многократным уменьшением его величины. С этой целью оказывается рациональным изменять не направления, а род питающего каскад тока [24], например реверсировать каскад на переменный ток.

Учитывая, что температуры спаев в установившемся процессе поддерживаются постоянными, количество теп-

-D>-

Охлаждение


Нагрев П

Охлаждение

-i>H

ТБ Мс

Охлаждение

Рис. 36. Схемы !реверсирования теплового режима каскадной батареи на постоянный (выпрямленный) ток (а), переменный ток (б) и подключение постоянного и переменного напряжений сети (в).

ла, выделяемое на рабочем спае в режиме питания (нагрева) переменным током,

Опер = 0,5/2д/?-(Г-Го), (6.1)

а количество тепла, выделяющегося на этом же спае при питании выпрямленным (постоянным) током,

Свып=е/дВДф + 0,5Яд/?-(Г-Го). (6.2)

Если при реверсировании действующее значение тока остается постоянным по величине, а изменяется только род тока, то

Свып-Спер = б/дГо Сф. (6.3)

Иными словами, даже не уменьшая рабочий ток, можно сократить количество генерируемого батареей тепла на величину теплоты Пельтье.

Электротермическое реверсированное устройство является реализацией схемы рис. 36,6. В отличие от



схемы рис. 36,а, где изменяется полярность тока, здесь достаточно одного переключателя П с одним коммутирующим контактом. В результате устройство упрощается: двухполюсный переключатель заменяется однополюсным, исключаются дополнительные витки первичной обмотки трансформатора, масса последнего уменьшается в несколько раз. При наличии сети постоянного и переменного тока реверсивное устройство включается согласно схеме рис. 36,в.

Выходная часть практического термоэлектрического устройства (ТЭУ) показана на рис. 37. Особенностью


Рис. 37. Схема управления термобатарей (нагрев при реверсе осуществляется переменным током).

схемы является ее простота, высокая надежность, большая коммутирующая способность, позволяющие управлять ТЭУ при помощи контактов поляризованного реле Р/, которое можно заменить бесконтактным переключающим устройством на транзисторах либо на маломощных переключающих устройствах. Схема (рис. 37) работает следующим образом.

Режим охлаждения ТЭУ обеспечивается тиристором Д5 и диодом Ц4 при замкнутом контакте реле Р1Я - П. При этом через термобатарею протекает пульсирующий ток, сглаживаемый дросселем Др до необходимой величины пульсаций. Дроссель Др служит также для предотвращения самовключения тиристоров Д1 и Д5 за счет большой скорости возрастания тока. Для этой цели служат цепочки C1R2 и C2R4, включенные параллельно Д1 и Д5. Режим нагрева обеспечивается тиристором Д1 и диодом Д4 при замкнутом контакте реле Я-Л.




1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ 29 ] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45