一种可以改变电功率的碳纤维加热系统技术方案

一种可以改变电功率的碳纤维加热系统，涉及一种用于管道加热的碳纤维加热系统，特别涉及一种可以改变电功率的碳纤维加热系统。包括第一电容、第一电阻、第二二极管、第十一电容、第十二电容、第一运算放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、单向可控硅、隔离同相放大电路、碳纤维线缆、第四二极管。本实用新型专利技术达到了短时间大功率加热和长时间小功率保温的有益效果，同时也能节约耗电。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于管道加热的碳纤维加热系统，特别涉及一种可以改变电 功率的碳纤维加热系统。
技术介绍
在北方寒冷地区，安装太阳能热水器时，有一段水管会暴露在室外空气中，当气温 降到0度以下时，此水管会冻堵，所以，可以在此水管上敷设碳纤维加热线缆，然后包裹保 温层，这样一来，在冬季只需要让碳纤维线缆以较小的固定功率通电发热，就可以保证此水 管不会冻堵。根据上述应用，从保温的要求出发，此碳纤维线缆的加热功率一般较小，在长 期通电的状态下可以起到保温的作用。但在某些特殊情况下也使用不方便，例如，如果用户 家断电较长时间后，水管已经结冰了，此时如果开始给碳纤维线缆通电发热，则由于其加热 功率固定在某个较小的数值，所以此种情况下要化开水管中的冰，则需要很长时间，给用户 的使用带来很多不方便。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种新的发热与控制装置，在通电后的几分钟内，先以 较大的功率加热，由于功率大所以可以用较短的时间化开管道内的冰，然后，在几分钟的大 功率加热结束后，自动让该碳纤维线缆以较小的功率加热，达到保温的效果，同时也能节约 耗电。本技术的目的是这样实现的一种可以改变电功率的碳纤维加热系统，包括 第一电容与第一电阻，第一电容的一端接交流电源一端，另一端接第一电阻，第一电阻的另 一端接交流电源的另一端，第二二极管和第十一电容相互串联后并联在第一电阻的两端， 第二二极管和第十一电容的连接点连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端与第十二电容 串联，第十二电容的正极连接第一运算放大器的负相位输入端，第四电阻与第五电阻串联 后并联于第十一电容的两端，第四电阻与第五电阻的连接点连接第六电阻的一端和第一运 算放大器的正相位输入端，第六电阻的另一端连接第一运算放大器的输出端，第一运算放 大器的输出端与单向可控硅的控制端之间连接隔离同相放大电路，碳纤维线缆的一端与交 流电源一端连接，碳纤维线缆的另一端连接单向可控硅的正极，单向可控硅的负极接交流 电源的另一端，单向可控硅的正极连接第四二极管的负极，第四二极管的正极接交流电源 的另一端。本技术的有益效果是220V交流电压，通过第一电容Cl降压后，在第一电阻 Rl上产生一个较小的电压，此电压通过第二二极管D2半波整流，给第十一电容Cl 1充电，经 过第十一电容Cll的滤波，在第十一电容Cll上产生一个直流电压，供后续控制电路使用。 第一运算放大器ARl与周边元件构成正反馈的比较器，为描述方便，A代表第一运算放大器 ARl的负相位输入端，B代表第一运算放大器ARl的正相位输入端，C代表隔离同相放大电路 的负相位输入端，D代表隔离同相放大电路的正相位输入端。当接通220V电源后，第十一电容Cll上产生直流电压，此直流电压通过第二电阻R2，给第十二电容C12充电，假设第十二 电容C12的初始电压为0，因此，第十二电容C12的电压从0开始，逐步升高，由于第十二电 容C12与第一运算放大器ARl的A端相连，所以，A点的电压，也在逐步上升。第一运算放大 器ARl的B端电压，由第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6分压得到。在刚接通220V电 压后，A点电压从0逐步上升，此时，A点电压小于B点的电压，所以，第一运算放大器ARl输 出为高电平，此高电平经过隔离同相放大电路同相开环比较放大后，隔离同相放大电路仍 然输出高电平，此高电平电压给单向可控硅Ql提供了触发电流，所以，单向可控硅Ql导通。 在几分钟后，随着第十二电容C12充电，A点的电压升高到超过B点的电压，则第一运算放 大器ARl输出为低电平，此低电平经过隔离同相放大电路同相开环比较放大后，隔离同相 放大电路也输出低电平，此低电平电压无法触发单向可控硅Q1，所以，单向可控硅Ql关断。 因为碳纤维线缆具有一定的电阻率，所以可以看成是纯电阻负载，在本电路中，用 RLl电阻符号来表示碳纤维线缆。如果单向可控硅Ql关断，则220V电压只能通过碳纤维线缆RL1、第四二极管D4形 成回路，此时，交流电源的电流是单向导通，通过碳纤维线缆RLl的电流小，所以碳纤维线 缆的发热功率小；如果单向可控硅Ql导通，则220V电压通过碳纤维线缆RL1、单向可控硅 Q1、第四二极管D4形成回路，此时，通过碳纤维线缆RLl的电流大，所以碳纤维线缆的发热 功率大。本技术达到了短时间大功率加热和长时间小功率保温的有益效果，同时也能 节约耗电。为了保护第一电阻Rl不产生过大的热量温度，第一电阻Rl的两端并联第一二极 管D1。为了使第十二电容C12在电路断电后能快速放电，第十二电容C12的正极连接第 三二极管D3的正极，第三二极管D3的负极连接第十一电容Cll的正极。为防止隔离同相放大电路给单向可控硅Ql的触发电流过大，隔离同相放大电路 的输出端与单向可控硅Ql的控制端之间连接第九限流电阻R9。为减少此电路产生不必要的谐波干扰，单向可控硅Ql的两端并联第十电阻R10。R3是一个具有负温度系数的NTC热敏电阻，其作用是感受周围空气环境的温度， 如果在夏天，周围环境温度较高，则NTC热敏电阻R3的电阻值很小，所以，如果本电路通电 220V后，第十二电容C12的充电速度很快，所以，单向可控硅Ql的导通时间很短，从而节约 了不必要的加热耗电量。反之，如果在气温很低的寒冷冬天，周围环境温度低，则NTC热敏 电阻R3的电阻值变大，所以，如果本电路通电220V后，第十二电容C12的充电速度缓慢，所 以，单向可控硅Ql的导通维持时间加长，从而在碳纤维线缆上产生较大的加热功率来满足 水管化冰和保温的效果。附图说明图1为本技术的一种结构示意图。图2为本技术的另一种结构示意图。具体实施方式如图1，一种可以改变电功率的碳纤维加热系统，包括电容Cl与电阻R1，电容Cl的一端接交流电源一端，另一端接电阻R1，电阻Rl的另一端接交流电源的另一端，二极管 D2和电容Cll相互串联后并联在电阻Rl的两端，二极管D2和电容Cll的连接点连接电阻 R2的一端，电阻R2的另一端与电容C12串联，电容C12的正极连接运算放大器ARl的负相 位输入端，电阻R4与电阻R5串联后并联于电容Cll的两端，电阻R4与电阻R5的连接点连 接电阻R6的一端和运算放大器ARl的正相位输入端，电阻R6的另一端连接运算放大器ARl 的输出端，运算放大器ARl的输出端连接运算放大器AR2的正相位输入端，运算放大器AR2 的输出端连接单向可控硅Ql的控制端，碳纤维线缆RLl的一端与电源一端连接，碳纤维线 缆RLl的另一端连接单向可控硅Ql的正极，单向可控硅Ql的负极接交流电源的另一端，单 向可控硅Ql的正极连接二极管D4的负极，二极管D4的正极接交流电源的另一端。 为增加可靠性，再加入一个与二极管D4串联的二极管D5。电阻Rl的两端并联二极管Dl。电容C12的正极连接二极管D3的正极，二极管D3的负极连接电容Cll的正极。在电容Cll的正极与交流电源的另一端之间连接电阻R7与电阻R8，电阻R7与电 阻R8相互串联，电阻R7与电阻R8的接点连接运算放大器AR2的负相位输入端，使AR2与 R7、R8组成开环同相比较器。运算放大器AR2的输出端与单向可控硅Ql的控制端之间连接限流电阻R9。单向可控硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可以改变电功率的碳纤维加热系统，其特征在于：包括第一电容与第一电阻，第一电容的一端接交流电源一端，另一端接第一电阻，第一电阻的另一端接交流电源的另一端，第二二极管和第十一电容相互串联后并联在第一电阻的两端，第二二极管和第十一电容的连接点连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端与第十二电容串联，第十二电容的正极连接第一运算放大器的负相位输入端，第四电阻与第五电阻串联后并联于第十一电容的两端，第四电阻与第五电阻的连接点连接第六电阻的一端和第一运算放大器的正相位输入端，第六电阻的另一端连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的输出端与单向可控硅的控制端之间连接隔离同相放大电路，碳纤维线缆的一端与交流电源一端连接，碳纤维线缆的另一端连接单向可控硅的正极，单向可控硅的负极接交流电源的另一端，单向可控硅的正极连接第四二极管的负极，第四二极管的正极接交流电源的另一端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱生宏，
申请(专利权)人：钱生宏，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]