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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE
Le second souffle du réfrigérateur. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Manuel de l'électricien Les réfrigérateurs à compression et à adsorption tombent souvent en panne en raison de la défaillance de leurs relais électromécaniques ou de leurs disjoncteurs à plaques bimétalliques. Les premiers d'entre eux servent à démarrer les moteurs électriques synchrones qui desservent le système de compression du réfrigérateur, et les seconds constituent la base des systèmes de surveillance et de maintien de la température des congélateurs à un niveau donné [1]. La raison de la défaillance des deux est un grillage ou une sorte de dommage mécanique des contacts à ressort de ces appareils. Cela est particulièrement vrai pour les modèles de réfrigérateurs obsolètes. Et on voit souvent comment, en raison d'une panne insignifiante mais difficile à réparer (en raison du manque d'appareils de rechange), des appareils encore tout à fait utilisables sont jetés. Le matériau tente d'éliminer ce type de dysfonctionnement des appareils électroménagers. On sait qu'aujourd'hui, le circuit obsolète de démarrage de moteurs électriques asynchrones utilisant un relais de démarrage peut être complètement remplacé par un circuit à condensateur. Il n'y a aucun contact mécanique dedans [2]. Ce qui suit peut être dit à propos du dispositif de contrôle de la température dans le congélateur. Puisque le réfrigérateur fonctionne dans un appartement où la température est maintenue toute l'année dans des limites de confort assez stables (grâce à des systèmes de climatisation, de chauffage central, etc.), alors dans ces conditions la différence de température entre l'environnement de l'appartement et le congélateur ( un réfrigérateur fonctionnant correctement) reste quasiment inchangé . Le système de contrôle de la température d'un tel réfrigérateur « alimente » uniquement le congélateur avec des portions stables de froid égales au débit sortant dans l'air de la pièce. Par conséquent, pour maintenir la température au niveau souhaité, vous n'avez pas du tout besoin de surveiller les changements de température, mais plutôt de déterminer la taille des portions de froid. Cela peut être fait indirectement en calculant les intervalles de temps entre la mise en marche et l'arrêt du compresseur d'un réfrigérateur dans lequel le système de contrôle de la température fonctionne correctement. Ensuite, dans un réfrigérateur dont le contrôle de température est défaillant, en maintenant des intervalles de fonctionnement et un temps d'inactivité du compresseur certains et constants, nous obtiendrons une température assez stable dans le compartiment congélateur et son volume interne. Cela ouvre la possibilité de construire un circuit de minuterie qui forme des intervalles pour allumer et éteindre le moteur du compresseur sans contacts électromécaniques. Le circuit électrique représenté sur la figure a été construit selon ces principes, selon lesquels le réfrigérateur ZIL-Moscou a été modernisé - fabriqué en 1956 et fonctionne aujourd'hui parfaitement, bien qu'avant la modification, il soit tombé en panne pour les raisons mentionnées ci-dessus. Le schéma fonctionne comme suit. L'oscillateur maître sur les microcircuits DD2.2, DD2.3 produit des impulsions d'horloge proches de la forme « onde carrée » dans deux modes de génération (le commutateur MOS analogique DD3 est utilisé pour assurer le passage d'un mode à l'autre). Dans le premier mode, les impulsions sont générées avec une période de répétition constante d'environ 0,6 s (à l'état fermé du commutateur MOS faisant partie du DD3), et dans le second - avec une période de répétition réglable de 0,6 à 0,8 s (dans le état ouvert du même interrupteur). Le réglage est assuré par le potentiomètre R5. Dans les deux cas, les impulsions sont générées à des niveaux proches du niveau de tension d'alimentation (de 0 V à 10 V). Dans ce cas, le niveau log.1 à l'entrée de commande DD3 (broche 15) correspond au premier mode de formation, et au log. 0 - seconde. La raison pour laquelle ces deux modes sont nécessaires apparaîtra clairement dans la discussion suivante. À partir de l'une des sorties de l'oscillateur maître (broche 2 DD2.2), les impulsions générées sont fournies à l'entrée du compteur binaire sur la puce DD1, et il divise ces impulsions avec des coefficients de 2 à 16 384 dans la plage de 14. morceaux. De plus, chaque chiffre a sa propre sortie séparée (sauf le 2ème et le 3ème), à partir de laquelle les impulsions peuvent être supprimées à des périodes de 1.2 s (à la broche 9 du chiffre le moins significatif) à 3,6 heures (à la broche 3 du chiffre le plus significatif). chiffre). Chaque décharge suivante (par ordre croissant) double la période de répétition des impulsions. D'une importance pratique pour contrôler la période de fonctionnement d'un groupe frigorifique, modernisé selon le principe proposé, sont les impulsions uniquement des 11e et 12e chiffres (broches 1, 15), dont la fréquence est proche du rythme de fonctionnement d'un réfrigérateur avec un thermorep fonctionnel en régime permanent (de 20 à 40 minutes). La base de ce choix était l’observation du fonctionnement du réfrigérateur avant même sa détérioration. Ensuite, il a été remarqué que le relais thermique allumait le compresseur pendant environ 20 minutes et l'éteignait à peu près en même temps. De la broche 1 DD1 à travers l'onduleur tampon DD2.1, les impulsions ainsi sélectionnées sont envoyées au commutateur électronique du moteur-compresseur asynchrone. Ce commutateur est constitué d'un transistor VT1, fonctionnant en mode clé, et de deux optothyristors - U1 et U2. Lorsque le niveau d'état logique sur la broche. 1 DD1 (suite à l'opération du compteur) atteindra le journal. 0, puis à travers l'inverseur tampon DD2.1 et la résistance de limitation R1, il entre dans la base du transistor VT1 et l'ouvre. Dans cet état, le transistor a une très faible résistance entre le collecteur et l'émetteur (inférieure à 1 Ohm) et, ainsi, la borne inférieure de la résistance R2 du circuit est connectée au potentiel zéro. Un courant (environ 1 mA) commencera à circuler à travers les LED connectées en série dans les optothyristors U2 et U60 - et elles s'allumeront, et leur effet lumineux entraînera la commutation des structures de thyristors pnpn au sein de ces dispositifs à l'état ouvert. En raison du fait que ces structures de thyristors sont connectées dos à dos, comme une structure croissante. et les demi-cycles décroissants de la tension secteur accèdent aux enroulements du moteur électrique dans le cadre du compresseur - et il commence à fonctionner. Son enroulement de travail - directement et l'enroulement de démarrage - via le condensateur C1 sont connectés à un réseau 220 V. Dans le même temps, grâce aux paires optotroniques constituées de U1 et U2, la séparation du circuit de puissance et du circuit de commande est obtenue, ce qui est très favorable pour la sécurité électrique et la fiabilité du réfrigérateur. Le condensateur C1 permet de démarrer le moteur électrique asynchrone du groupe frigorifique en mode monophasé. De tels moteurs électriques contiennent généralement deux enroulements - de travail et de démarrage, décalés l'un par rapport à l'autre d'un certain angle. La capacité du condensateur nécessaire au démarrage peut être calculée à l'aide de la formule donnée dans le livre de I. Aliev pour ce type de configuration d'enroulement [2] : C (μF) \u1600d XNUMX In / Un où: Courant en phase du moteur, tension de phase non nominale. Même avant la panne du réfrigérateur, il était possible de mesurer son courant de phase (également appelé consommation de courant du réfrigérateur lorsque le compresseur fonctionne). La mesure a donné 1,6A. La tension de phase nominale est connue - 220 V. En substituant ces valeurs dans la formule, nous obtenons une valeur de capacité d'environ 12 μF. Pour assurer la fiabilité et la sécurité du fonctionnement de l'appareil, il est nécessaire qu'un condensateur d'une telle capacité dispose d'une réserve de tension de fonctionnement. Nous optons pour le condensateur K42-19-12 μF ± 10% 500 V, qui assure un décalage du courant dans l'enroulement de démarrage par rapport à l'enroulement de travail d'un angle d'environ 90°. Dans ce cas, le décalage des bobinages entraîne l'apparition de broches de puissance contenant du couple dans le champ magnétique du stator. Lorsqu'ils agissent sur le rotor, le moteur électrique démarre. Dans le même temps, la présence de ces lignes électriques crée un obstacle à l'enroulement de travail pour remplir sa fonction en pulsant des impulsions pour influencer la vapeur du rotor, maintenant ainsi la stabilité de sa vitesse. En conséquence, le champ magnétique agissant sur le rotor, lorsqu'il est ainsi activé, commence à contenir une composante réactive, conduisant au retour d'une partie de la puissance consommée par le moteur vers le réseau d'alimentation [2]. Cependant, en raison de la modération et de la charge constante sur l'arbre, ces pertes sont insignifiantes et la puissance restante du moteur électrique est tout à fait suffisante pour assurer le fonctionnement du compresseur. De plus, cela permet d'économiser de l'énergie - le réfrigérateur consomme moins d'énergie du réseau. Le courant de phase, qui a été mesuré après la mise à niveau du réfrigérateur, sera de 1.1 A. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'utiliser un navet de démarrage.
Les observations du fonctionnement de l'unité avant même sa panne, comme déjà indiqué, indiquent que l'état stable de réfrigération se produit à des intervalles approximativement égaux de 20 voies lorsque le compresseur est allumé et lorsqu'il est éteint. Cependant, lors de la modernisation, il a été constaté que ce mode fournissait un apport de froid suffisant, mais que le débit de froid était trop faible. En conséquence, le congélateur se recouvre assez rapidement (en 2 semaines) de glace forte, nécessitant un dégivrage. Par conséquent, tout en maintenant l'intervalle de fonctionnement spécifié du compresseur, il est devenu évident qu'il était nécessaire d'augmenter l'intervalle de 20 minutes lorsque le compresseur est arrêté. tout en offrant la possibilité d’ajuster le degré de cette augmentation. A cet effet, un oscillateur maître avec deux modes de génération d'impulsions a été construit. Le niveau log.0 avec la broche 1 DD1, comme indiqué ci-dessus, allume le compresseur. Il est fourni à la broche via l'onduleur DD2.1. 15 DD3, qui met l'interrupteur analogique inclus dans ce microcircuit dans un état fermé. Et l'oscillateur maître commence à produire des impulsions de durée minimale. fournissant un intervalle de fonctionnement du compresseur de 20 minutes. Une fois terminé, le niveau de l'état logique sur la broche 1 de DD1 change à l'opposé. De ce fait, le compresseur s'arrête et l'oscillateur maître passe en mode génération d'impulsions de durée variable. En changeant la position du curseur du potentiomètre R5, cette durée peut être ajustée, et l'intervalle d'arrêt du compresseur est ajusté en conséquence de 20 à. environ 33 minutes. En réglant cet intervalle, il est possible d'ajuster le niveau de température moyen dans le réfrigérateur. La LED VD1 faisant partie du circuit sert à indiquer l'état de l'interrupteur électronique qui contrôle le fonctionnement du moteur électrique. Cette LED s'allume lorsque le moteur est éteint et s'éteint lorsqu'il démarre. Le relais thermique K1 de type RT-10 sert à protéger contre d'éventuelles surcharges sur l'arbre du moteur électrique, ce qui, en principe, n'est pas exclu en cas d'urgence dans la cinématique du compresseur. La présence de ce relais viole le concept général de la modernisation proposée, qui vise à libérer le réfrigérateur de tous contacts mécaniques et à ressort. Cependant, comme ce relais est un élément présent de manière stable dans toutes les unités obsolètes et entre très rarement en action (ce qui maintient sa durée de vie très élevée), il a été décidé de le conserver. Cet élément est absent des réfrigérateurs à adsorption et ne peut donc pas être inclus dans le circuit modernisé. Toutes les pièces sont produites localement. Condensateur C2 type KM-6. La puissance nominale des résistances est de 0,125 W, à l'exception de la résistance R2 dont la puissance est de 0,25 W. La source de tension constante nécessaire pour alimenter les éléments électroniques du circuit (environ 10 V) est un adaptateur spécial. Il est utilisé comme adaptateur pour charger les batteries d'un téléphone mobile MOTOROLA, qui consomme environ 20 W d'énergie du réseau. Dans le cas où l'interrupteur électronique du moteur asynchrone du compresseur est allumé, la charge de courant sur l'adaptateur augmentera et la tension qu'il génère diminuera jusqu'à environ 6,5 V. Structurellement, le circuit est assemblé sur une carte textolite mesurant 60x60 mm, contenant un agencement de conducteurs imprimés pour le montage de composants électroniques lors de la conception de la maquette des schémas de circuits. Tous les éléments du circuit y sont installés, à l'exception du condensateur C1 et du relais thermique K1, qui, en raison de leur taille importante, sont installés sous le bas du réfrigérateur à proximité du groupe compresseur. La carte est comme le deuxième maillon de l'adaptateur MOTOROLA et y est reliée par de petits morceaux de fils (environ 10 cm), qui servent à fournir à la carte la tension générée par l'adaptateur et la tension du réseau. Les éléments placés sur la carte sont recouverts sur le dessus d'un couvercle en plastique, qui est fixé à la carte sur des supports à l'aide de vis M3. Le couvercle comporte également un trou pour la LED VD1 afin qu'elle dépasse de la surface du couvercle et soit visible de l'extérieur. Sur la face arrière de la carte (côté opposé sur lequel sont montés les éléments du schéma électrique), en plus des conducteurs de montage qui effectuent son câblage, se trouve également une prise électrique XT1 classique, qui est connectée à la sortie de l'interrupteur électronique qui contrôle le fonctionnement du moteur électrique et constitue un couvercle pour la face arrière de la carte. Une scie est insérée dans la prise du câble d'alimentation du réfrigérateur, connecté au condensateur C1 et aux bornes du moteur électrique du compresseur, qui relie tous les éléments du circuit en un seul tout. Le schéma ne nécessite aucun réglage. Si tous les composants du circuit sont en bon état de fonctionnement et que les connexions sont correctes, l'appareil et le réfrigérateur fonctionnent immédiatement à la mise sous tension. littérature
Auteur : O. Cherevan, Saint-Pétersbourg
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