Системы электропитания и терморегулирования

Термоэлектрическая батарея может эффективно работать при питании ее только по­стоян­ным током соответствующих параметров. Следовательно, для получения постоянного тока от однофазной сети переменного тока в конструкции термоэлектриче­ского холодильника должно быть предусмотрено спе­циальное вы­прямительное устройство.

В выпрямителях термоэлектрических бытовых холодильников наибольшее применение получили полу­проводниковые вентили в виде германиевых и кремниевых диодов, которые имеют большую надеж­ность и долговечность, малые габариты и вес и являются при этом экономичными. Выпрямительные свойства вентилей, как известно, характе­ризуются коэффициентом выпрямления, предста­вляющим отношение прямого тока к обратному.

Выбор схемы выпрямительного устройства обу­славливается допустимой пульсацией по­стоянного тока. Качество выпрямительной схемы оценивается коэффициен­том пульса­ций, представляющим отношение максимальной ампли­туды выпрямленного напряжения к ее среднему значению. Для питания термоэлектрических батарей необходимо иметь схему, обеспечивающую наименьшее значение коэффициента пуль­сации. Поэтому в выпрямительных уст­ройствах термоэлектриче­ских холодильников применяют двухполупериодную схему с использо­ванием сглаживающих фильтров.

Двухполупериодная схема выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмотки трансформа­тора и применением сглаживающих фильтров приведена на рис. 45. Благодаря наличию двух венти­лей ток через термобатарею проходит каждый полупериод. В тот полупериод, когда переменный ток во вторичной обмотке трансформатора идет в направлении от точки А к точке О, выпрямленный ток к тер­мобатарее поступает от первого вентиля. Через второй вентиль ток проходить не может, так как потенциал его анода оказывается отрицательным по отношению к катоду. В следующий полупериод, когда переменный ток идет в на­правле­нии от точки Б к точке О, выпрямленный ток к термобатарее поступает от второго вентиля, а обратное напряжение возникает в первом вентиле. Коэффициент пульсации этого тока имеет еще значительную величину, равную примерно 0,7. Для снижения коэффициента пульсации обычно используют смешанные сглаживающие фильтры, состоящие из индуктивных и емкостных фильтров.

В наиболее распространен­ном Г- образном сглаживающем фильтре (рис. 45) индуктив­ный фильтр (дроссель) сглажи­вает диаграмму выпрямленного тока за счет изменения формы и длительности импульсов тока, а емкостный фильтр (конденса­тор) — за счет разрядки конденса­

тора на термобатарею в пери­оды между максимальными ампли­тудами пульсирующего тока.

Трансформатор схемы выпрямителя тока рассчитывают, исходя из получения оптимального на­пряже­ния на термоэлектрической батарее,

При этом сначала выбирают режим работы термобатареи во времени (непрерывный или циклич­ный). Так как время выхода термоэлектрических холодильников в стационарный температурный режим до­вольно значительно (1—5 ч), то с целью снижения расхода электроэнергии может быть выбран режим только неполной циклич­ности, как в абсорбционных холодильниках. В таком случае первич­ная обмотка трансфор­матора разделяется на две секции, Одна секция может быть рассчитана на питание термобатареи оптималь­ным напряжением, обеспечивающим работу в режиме максимальной холодо­производительности, а две секции — на работу в режиме максимальной экономичности. Режим макси­мальной холодопроизводительности включается автоматически, когда температура в ка­мере холо­дильника становится выше заданной терморе­гулятором. Автоматическое переключение на режим мак­симальной экономич­ности должно происходить в моменты достижения требуемой температуры охлаж­дения камеры.

Для питания малых термоэлектрических холодильников в ста­ционарных условиях мо­гут быть использованы упрощен­ные выпрямители, собранные по однополупериодной схеме. Автомобильные термоэлектрические холодильники питаются от аккумуляторов постоянного тока 6, 12, 24 В.

Система поддержания заданных температур в охлаждаемом объеме может быть автоматической и ручной. В последнем случае требуемая температура охлаждения уста­навливается ручным переключением мощности питания термоба­тареи. При этом может быть преду­смотрена возмож­ность переклю­чения холодильника с режима охлаждения на режим нагрева путем из­менения направления, протекающего через термобатарею тока.

Автоматическая система терморегулирования применяется при цикличной работе холодильника и со­стоит из терморегулятора, обеспечивающего включение и выключение одной из секций первич­ной обмотки трансформатора. При этом могут быть использованы те же терморегуляторы, кото­рые применяются в компрессионных и абсорбционных холодильниках.

Для автоматической защиты термоэлектрических батарей от аварийного перегрева применяют биметал­лические устройства защиты, которые устанавливают обычно на радиаторе горячих спаев. При повы­шении температуры радиатора до опасного уровня контакты защитного реле размыкаются, отключая холодиль­ник от сети.

Периодическое оттаивание снежного покрова, образующегося на стенке камеры, примыкаю­щей к холодным спаям термобатареи, в термоэлектрических холодильниках осуществляется с по­мощью ручного или автоматического переключения режима работы термо­батареи с охлаждения на на­грев. При этом используются все устройства управления, которые находят приме­нение в компрессионных и абсорбционных холодильниках.