Система керування електричним нагрівачем за допомогою тиристорного ключа
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2025-1(95)-228-234Ключові слова:
тиристорний регулятор, система керування, електричний нагрівачАнотація
Експлуатація електричних нагрівачів є поширеним явищем у різних галузях – від обігріву приміщень до великих об’єктів із виробництва теплової енергії. Побудова системи керування електричними нагрівачами залежить від типу напруги, закону керування та потужності нагрівача. У роботі проаналізовано переваги й недоліки різних законів регулювання для керування нагрівачами малої та великої потужності. Аналіз джерел свідчить про активне використання електричних нагрівачів у багатьох сферах для забезпечення оптимального температурного режиму – у системах обігріву, виробничих і технологічних процесах, а також для підвищення комфорту та безпеки в побуті й промисловості. Для ефективної роботи таких систем необхідне впровадження енергоефективного керування.
Статтю присвячено побудові системи керування електричним нагрівачем із використанням тиристорного ключа. Подано методику розрахунку чисельного значення потужності, яку генерує нагрівач за один півперіод роботи тиристора. Розглянуто недоліки використання промислової мережі як джерела живлення, зокрема спотворення форми синусоїдального сигналу. Для подолання цих недоліків запропоновано здійснювати більше вимірів під час відкриття ключа з метою отримання дійсних значень напруги. Такий підхід рекомендовано застосовувати при розробці систем керування лінійними об’єктами з використанням методів прогнозування. Лінійний характер поведінки об’єкта дозволяє передбачити його реакцію на вплив нагрівального елемента протягом одного півперіоду, що забезпечує ефективне керування навіть потужним нагрівачем. Наведено результати розрахунку відносних похибок під час використання цифрового датчика температури DS18B20. У подальших дослідженнях планується впровадити отримані результати в існуючі системи керування електричними нагрівачами.
Посилання
Feyzioglu, A. (2023), «A Study on the Control System of Electric Water Heaters for Decarbonization», Energies, No. 16, pp. 1–12, doi: 10.3390/en16052439.
Fazenda, P., Veeramachaneni, K., Lima, P. and O’Reilly, U.-M. (2014), «Using Reinforcement Learning to Optimize Occupant Comfort and Energy Usage in HVAC Systems», Journal of Ambient Intelligence and Smart Environments, Vol. 1, pp. 1–16, doi: 10.3233/AIS-140288.
Gapon, A., Savitskiy, S. and Rudakova, N. (2011), «Mathematical model of the inertial object programmed control method», Electric Power Engineering & Control Systems 2011, Proc. of the 3rd Intern. conf. of young scientists (EPECS–2011), 24–26 November, Lviv Polytechnic National University, Lviv, pp. 112–115.
Savytskyi, S.M., Hapon, A.I., Kachanov, P.O., Yevseienko, O.M. and Vyskrebentsev, V.O. (2013), Patent na korysnu model 81276 Ukraina, MPK G05D 23/19 (2006.01) Sposib prohramnoho upravlinnia teplovym obiektom z zastosuvanniam shyrotnoimpulsnoi moduliatsii, zaiavnyk NTU «KhPI» (Ukraina), No. u 2013 00059.
Yoon, Y., Jeong, H. and Lee, K.-S. (2018), «Adaptive defrost methods for improving defrosting efficiency of household refrigerator», Energy Conversion and Management, Vol. 157, pp. 511–516, doi: 10.1016/j.enconman.2017.12.039.
Zhao, R., Wang, Z., Huang, D. et al. (2023), «Electric-heater defrosting performance of frost-free refrigerator-freezer and its improvement by step-reduction power», Applied Thermal Engineering, Vol. 226, pp. 1–10, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2023.120147.
Holovko, V., Kohanevich, V., Shikhailov, M. et al. (2022), «Unconventional Energy from an Electric Impulse Heater Combined with a Wind Turbine», Energies, Vol. 15, pp. 1–12, doi: 10.3390/en15238863.
Defend, R.O., Paraíso, P.R. and de Matos Jorge, L.M. (2015), «Modeling, simulation, and validation of an electric heater model operating in the transient regime», Engevista, Vol. 17, No. 3, pp. 421–432, doi: 10.22409/engevista.v17i3.665.
Brown, B.R. and Mahajan, S.M. (2021), «Circuit-Based Mathematical Model of an Arc Heater for Control System Development», IEEE Access, Vol. 9, pp. 143085–143092, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3121189.
Hosain, M.F., Paul, R. and Chaklader, S. (2014), «Design & Fabrication of a Microcontroller Based Digital Temperature Controller to Control Heater», National Conference on Photonics and Nanotechnology (NCPNT), 2 May, RUET, Rajshahi, Bangladesh, pp. 1–4.
Airij, A.G., Sudirman, R., Sheikh, U.U. et al. (2019), «Comparative Study on the Measurement of Human Thermal Activity», International Journal on Advanced Science Engineering Information Technology, Vol. 9, No. 6, pp. 2160–2165, doi: 10.18517/ijaseit.9.6.9958.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Олег Миколайович Євсеєнко, Анатолій Іванович Гапон
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
