Бесконечный переключатель

, Бесконечный переключатель симмерстат , регулятор энергии или бесконечный контроллер — это тип переключателя , который позволяет регулировать выходную мощность нагревательного элемента электроплиты. Его называют «бесконечным», потому что его средний выход бесступенчато варьируется, а не ограничивается несколькими переключаемыми уровнями. В нем используется проводящее соединение биметаллических полосок между клеммами, которое разъединяется при повышении температуры. Когда ток проходит через биметаллическое соединение, оно нагревается и деформируется, разрывая соединение и отключая питание. Через некоторое время биметалл остынет и снова подключится. Бесконечные переключатели изменяют среднюю мощность, подаваемую на устройство, часто переключаясь между состояниями включения и выключения. ^[1] Их можно использовать в ситуациях, которые не чувствительны к таким изменениям, например, в резистивных нагревательных элементах в электрических плитах и печах .

История

Первый переключатель, работающий по этому принципу, был изобретен Честером И. Холлом из General Electric Company , патент на который был подан в 1921 году и одобрен в 1924 году. Как и в современном бесконечном переключателе, в изобретении Холла использовалась биметаллическая полоса, нагреваемая постоянным током. ток, чтобы разорвать соединение через определенный период времени. Он также использовал вращающийся кулачок, прикрепленный к ручке для управления продолжительностью. Однако, в отличие от своих преемников, изобретение Холла не имело возможности самовозврата и могло работать только в течение одного цикла, после чего можно было нажать кнопку ручного сброса. Согласно патенту, предполагаемое использование заключалось в контроле времени облучения в медицинской рентгенографии . ^[2]

Сам бесконечный переключатель был описан в патенте 1975 года Джорджа Ф. Эскера-младшего и Отто Дж. Казинса из компании Harper Wyman. Этот переключатель автоматически сбрасывался по мере охлаждения биметаллической полосы, обеспечивая цикл калиброванного открытия и закрытия. Он также имел световой индикатор, который продолжал гореть до тех пор, пока ручка не находилась в закрытом положении. Этот переключатель был разработан для использования в электрических плитах. ^[3]

Технические детали

Поворотное ручное управление поворачивает вал, который соединен внутри бесконечного переключателя с кулачком и толкателем. В выключенном положении оба соединения силовой линии прерываются. Во всех включенных положениях ручные контакты соединяют одну из клемм линии с клеммой контрольной лампы и одну из клемм управляемого нагревательного элемента. В положении максимального нагрева кулачковый толкатель прилагает достаточное усилие, чтобы циклические контакты всегда оставались закрытыми. В других положениях толкатель кулачка прилагает меньшую силу, позволяя циклическим контактам вращаться. Первоначально велосипедные контакты замыкаются во всех положениях, и постоянный магнит притягивает их, чтобы они оставались закрытыми. Один из двух циклических контактов подает питание на управляемый нагревательный элемент, а другой - на очень маленький электрический нагревательный элемент, прикрепленный к биметаллической полоске . Сила нагретой биметаллической полосы увеличивается по мере повышения ее температуры, пока не преодолеет совокупную силу кулачкового толкателя, ненагретой биметаллической полосы, которая компенсирует температуру окружающей среды, и постоянного магнита, позволяющего размыкать циклические контакты, что прерывает подачу электрического тока на оба нагревателя. элементы. И биметаллическая полоса, и «горелка» начинают остывать. В конечном итоге нагретая биметаллическая полоса перестанет иметь достаточную силу, чтобы преодолевать силу толкателя кулачка и ненагретой биметаллической полосы. Когда контакты приближаются друг к другу, постоянный магнит притягивает контактный луч, быстро замыкая контакты, и цикл повторяется. ^[4]

Контроль за приготовлением пищи в домашних условиях обычно имеет значение 5% по времени при минимальной настройке. Органы управления для коммерческого приготовления пищи обычно имеют 22,5% времени при минимальной настройке. Элементы управления нагревательными лотками, печами и другими приложениями могут иметь более высокие минимальные настройки, чтобы обеспечить точный контроль в диапазоне, полезном для приложения. ^{[ нужна ссылка ]}

Важным вариантом управления является последовательный или чувствительный к току тип управления в отличие от параллельного или чувствительного к напряжению типа. Разница между типами заключается в том, подключается ли внутренний нагреватель внутри бесконечного переключателя последовательно с управляемым нагревательным элементом, то есть к одной клемме линии электропередачи и клемме управляемого нагревательного элемента, или он подключается к двум клеммам линии электропередачи. Предыдущее обсуждение двух циклических контактов предполагает параллельный или чувствительный к напряжению тип. Тип, чувствительный к току, компенсирует контроль температуры контролируемого нагревательного элемента, поскольку сопротивление никель-хромовых нагревательных элементов значительно меняется с температурой. В холодном состоянии нагревательный элемент имеет меньшее сопротивление и рассеивает больше энергии, чем в горячем состоянии. Это приводит к сокращению диапазона мощности, подаваемой чувствительным к напряжению типом, когда нагревательный элемент охлаждается, например, сосудом, содержащим воду. Тип, чувствительный к току, облегчает контроль скорости кипения кастрюли. Текущий чувствительный тип специфичен для номинальный ток контролируемого нагревательного элемента и не может использоваться для применений, которые позволяют изменять номинальную мощность нагревательного элемента для различных задач приготовления. ^{[ нужна ссылка ]}

Альтернативы и подобные устройства

Недостатки часто циклически повторяющихся механических контактов могут включать в себя эрозию контактов переключателя, если контакты двигаются медленно из-за конструкции или из-за загрязнения, так что энергия от электрической дуги между близко расположенными контактами успевает накопиться и перегреться или расплавить поверхность контакта. Использование контактов устройства при низком токе для управления реле для защиты контактов от термического повреждения приводит к быстрому выходу из строя, поскольку конденсированные летучие органические соединения , более известные как кухонный жир, накапливаются и изолируют контакты. Импульс радиочастотного шума, излучаемый любой электрической дугой, удерживается внутри металлического корпуса, необходимого для обеспечения безопасности конструкции в случае повреждения изоляции компонента или провода. Бесконечный механический контактный переключатель не подходит для резистивной нагрузки более 15 А при 240 В или 3,6 кВт. Контакты имеют уменьшенный срок службы при использовании для индуктивных нагрузок, таких как электродвигатели или индукционный нагрев . ^{[ нужна ссылка ]}

Бесконечный переключатель можно сравнить с устройством медленной широтно-импульсной модуляции , но различаются как рабочий цикл, так и частота цикла. Устройство также концептуально похоже на биметаллический переключающий термостат , за исключением того, что бесконечный переключатель реагирует на температуру своего внутреннего нагревателя как на модель температуры контролируемой «горелки», а не на непосредственное измерение температуры, которой управляют. ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Ссылки

^ FCS Electrical Workmanship L4 , Pearson, Южная Африка, 2009 г., ISBN 177025370X , стр. 96.
^ США, номер с истекшим сроком действия 1487515A , Честер И. Холл, «Термочувствительный переключатель», выпущен 18 марта 1924 г., передан компании General Electric Co.
^ США, номер с истекшим сроком действия 4052591A , Джордж Ф. Секера-младший и Отто Дж. Казинс, «Бесконечный переключатель и индикатор», выпущен 4 октября 1977 г., передано Harper Wyman Co.
^ «Вот как работает бесконечное управление «INF»» (PDF) . Appliance411.com . Роберт Шоу.

[1] FCS Electrical Workmanship L4 , Pearson, Южная Африка, 2009 г., ISBN 177025370X , стр. 96.

[2] США, номер с истекшим сроком действия 1487515A , Честер И. Холл, «Термочувствительный переключатель», выпущен 18 марта 1924 г., передан компании General Electric Co.

[3] США, номер с истекшим сроком действия 4052591A , Джордж Ф. Секера-младший и Отто Дж. Казинс, «Бесконечный переключатель и индикатор», выпущен 4 октября 1977 г., передано Harper Wyman Co.

[4] «Вот как работает бесконечное управление «INF»» (PDF) . Appliance411.com . Роберт Шоу.

[1]

[2]

[3]

[4]