1. Standart Elektrikli Battaniye
Bu en basit türelektrikli battaniye(Yapı)Bir sigorta aracılığıyla doğrudan ısıtma elemanına bağlanan bir güç anahtarı içerir. Sıcaklık kontrolünden yoksundur ve zayıf güvenlik sunar.
K: Anahtar BX: Sigorta RL: Isıtma teli
2. Sıcaklık-Ayarlanabilir Elektrikli Battaniye: Ayarlanabilir Isıtma Elemanı Direnci
Aynı-uzunluğa sahip iki takımısıtma telleri battaniye gövdesi içerisinde paralel olarak düzenlenmiştir. Bir anahtar, bağlantıları seriden paralele değiştirir, böylece sıcaklık regülasyonu için güç çıkışını ayarlar. Bu tür elektrikli battaniyenin dört ayarı vardır: yüksek, orta, düşük ve kapalı. Yüksek, orta ve düşük ayarların güç oranı 4:2:1'dir. Sıcaklığı ayarlanabilir-elektrikli battaniyelerin eşit olmayan ısı dağılımı dezavantajı vardır.
3. Diyot Yarım-Dalga Düzeltmeli Sıcaklık-Kontrollü Elektrikli Battaniye
Standart bir elektrikli battaniyeyi temel alan bu sıcaklık-kontrollü model, güç çıkışını düzenlemek için anahtarla seri halinde bir doğrultucu diyot içerir. Şekil 3'te bu tip elektrikli battaniyenin bağlantı şeması gösterilmektedir.
Diyot, 400 volt veya daha yüksek bir gerilime ve 0,5 ila 1,0 amperlik bir akıma dayanmalıdır. Sıcaklık kontrol anahtarında genellikle kapalı konum, yüksek-sıcaklık ayarı ve düşük-sıcaklık ayarı bulunur. Yüksek-sıcaklık ayarında, anahtar K kısa-diyodu D devre yapar. Bu noktada elektrikli battaniyenin ısıtma kablosu RL, diyot D'den geçmeden doğrudan güç kaynağına bağlanır ve battaniyenin tükettiği güç, tasarımda belirtilen nominal güçtür. Düşük-sıcaklık ayarında D diyotu, ısıtma kablosu RL ile güç kaynağına seri olarak bağlanır. Burada diyot, sinüzoidal alternatif akım üzerinde yarım-dalga doğrultma işlemini gerçekleştirir. Düzeltmeden sonra ısıtma teline uygulanan voltajın etkin değeri
Formülde U, güç kaynağı voltajının efektif değerini temsil etmektedir. Bu noktada elektrikli battaniyenin tükettiği güç;
Formülde W, elektrikli battaniyenin düzeltmeden önce tükettiği gücü (nominal güç), R ise ısıtma telinin direncini temsil eder.
Örneğin, güç kaynağı voltajı 220 volt ise, düzeltmeden sonraki etkin voltaj 156 volt olur ve elektrikli battaniye nominal gücünün yarısını tüketir, bu da yüksek ve düşük sıcaklık ayarları arasındaki güç oranının 2:1 olduğu anlamına gelir.
Bu tür elektrikli battaniye, standart bir battaniyeye kıyasla yalnızca bir diyot ekleyerek ve üç-konumlu bir anahtar kullanarak iki-aşamalı sıcaklık kontrolü sağlar. Yapısı ve üretim süreci, ısıtma elemanı direncini ayarlayan sıcaklık-kontrollü elektrikli battaniyelere göre daha basittir. Karşılaştırılabilir güç çıkışı sağlar ve düşük-sıcaklık ayarında eşit ısıtma sağlar. Bununla birlikte, sinüzoidal alternatif akım, bir diyot-doğrusal olmayan bir bileşen-daha yüksek-düzeyde harmonik akımlar aracılığıyla yarım-dalga doğrultulmuş akıma doğrultulduğunda oluşturulur. Bu, yakındaki genlik modülasyonlu (AM) radyoları etkileyebilecek küçük radyo frekansı paraziti üretir. Alçak-geçişli bir filtre devresi eklemek bu girişimi ortadan kaldırabilir.
4. Kondansatör-Düşük Gerilim Sıcaklık-Kontrollü Elektrikli Battaniye
Bu tasarım aynı zamanda bir veya iki kapasitörün seri olarak bağlanmasıyla standart elektrikli battaniyeye de dayanmaktadır. Kapasitif reaktansları, ısıtma elemanına uygulanan voltajı azaltır, böylece battaniyenin güç tüketimini ayarlar. Bkz. Şekil 4. Kondansatörler tipik olarak 1 ila 4 mikrofarad aralığındadır ve 400 volt'u aşan gerilimlere dayanmalıdır.
Seri bağlı kapasitöre sahip bir elektrikli battaniye, üç-konumlu bir sıcaklık kontrol anahtarına sahiptir. Yüksek-sıcaklık ayarında, anahtar K, C kondansatörünü kısa devre yapar-. Bu noktada, ısıtma kablosu RL doğrudan güç kaynağına bağlanır ve battaniye, nominal gücünü tüketir. Düşük-sıcaklık ayarı, kapasitör C'yi ısıtma kablosu RL ile seri olarak güç kaynağına bağlar. Kapasitörün kapasitif reaktansı, akım akışını "engelleyerek" ısıtma teli boyunca etkili akımı azaltır. Sonuç olarak elektrikli battaniyenin güç tüketimi azalır. Kapasitans C olan bir kapasitörün kapasitif reaktansı:
Formülde f, güç kaynağı frekansını temsil eder.
Formülde gösterildiği gibi, C kapasitansı arttığında kapasitif reaktansı azalır, bu da ısıtma telinden akan akımın etkin değerinin artmasına neden olur; tam tersine azalır. Elektrikli battaniyenin yüksek-sıcaklık ve düşük-sıcaklık ayarları arasında daha büyük bir güç farkı elde etmek için daha küçük kapasiteli bir kapasitör seçilebilir; tersine, daha büyük kapasiteli bir kapasitör seçilebilir.
Bu elektrikli battaniyeyi kullanırken, kapasitörün şarj olmasını ve elektrik çarpmasını önlemek için güç kablosunu takmadan önce sıcaklık kontrol anahtarının yüksek-sıcaklık ayarına getirildiğinden emin olun.
Kapasitör-tabanlı voltaj-düşürücü-kontrollü elektrikli battaniyeler, yüksek-düzey harmonikler yaymaz ve radyolarda radyo frekansı girişimine neden olmaz. Bu, diyot yarım-dalga doğrultucu sıcaklığı-kontrollü elektrikli battaniyelere göre bir avantajı temsil eder. Ancak daha büyük boyutları, daha yüksek maliyetleri ve nispeten daha düşük güvenlikleri nedeniyle kapasitör-tabanlı tasarımlar aşamalı olarak kullanımdan kaldırılabilir.
5. Gerilim-Redüktörlü Trafo-Sıcaklık Bazlı-Kontrollü Emniyetli Elektrikli Battaniye
Bu sıcaklık-kontrollü elektrikli battaniye, 220-voltluk güç kaynağını 24 voltun altında güvenli bir voltaja dönüştürmek için-bir düşürücü transformatör kullanır. En dikkate değer özelliği olağanüstü güvenliktir. Ek olarak, düşük-voltajda çalışma, ısıtma elemanları olarak ısıya-dirençli polivinil klorür (PVC) yalıtımlı çok telli bakır esnek tellerin kullanılmasına olanak tanır ve bu da katlanmaya karşı üstün direnç sağlar. Ancak ilave bir transformatörün dahil edilmesi ürün maliyetini bir miktar artırır.
K₁--Güç anahtarı BX--Sigorta DL--Gösterge lambası
K₂--Termostat anahtarı RL--Elektrikli ısıtma elemanı
Bu ürünün sıcaklık ayarı, çok konumlu sıcaklık kontrol anahtarı K₂'nin değiştirilmesiyle gerçekleştirilir. Elektrikli battaniye doğrudan insan cildiyle temas ettiğinden, ısıtma elemanı güvenli bir düşük voltajda çalışsa ve yeterli yalıtım gücüne sahip olsa bile uygun yalıtım önlemlerinin alınması gerekir. Transformatörün primer ve sekonder sargıları arasında uygun izolasyonun sağlanmasına özellikle dikkat edilmelidir. Ayrıca kontrol ünitesi mahfazası ve transformatörün sekonder sargısı topraklanmalıdır. Ek olarak, voltaj düşürme amacıyla ototransformatörlerin kullanılması kesinlikle yasaktır.
6. Çift Yönlü Tristör Regülatörlü Sıcaklık-Kontrollü Elektrikli Battaniye
Yukarıda bahsedilen sıcaklık-kontrollü elektrikli battaniyelerin tümü, kademeli sıcaklık ayarı özelliğine sahiptir. Bu tip battaniye, güç kaynağı voltajını düzenlemek için standart bir elektrikli battaniyenin üzerinde çift yönlü bir tristör regülatörü içerir. Bu, Şekil 6'da gösterildiği gibi belirli bir aralıkta kademesiz, sürekli sıcaklık ayarına olanak sağlar.
Çift yönlü tristör regülatörü öncelikle bir tetikleme devresinden ve çift yönlü bir tristörden oluşur. Çalışma prensibi şu şekildedir: Çift yönlü tristör T₁ kapatıldığında, kapasitör C₃, ısıtma direnci RL, reaktör L ve potansiyometre W ve ayrıca direnç R₃ aracılığıyla güç kaynağı aracılığıyla şarj olur. C₃ boyunca Uc₃ voltajı, çift yönlü diyot T₂'nin açma-eşik voltajına ulaştığında, T₂ açılır. Uc₃ daha sonra C₃'yu yüklemek için T₂'den akar. Uc₃ çift yönlü diyot T₂'nin eşik voltajına ulaştığında, T₂ açılır ve Uc₃'nin T₂'den C₃'ya akmasına izin verir. potansiyometre W ve direnç R₃. C₃ üzerindeki Uc₃ voltajı çift yönlü diyot T₂'nin açılma voltajına ulaştığında, T₂ iletir. Uc₃ daha sonra T₁'den T₂'ye kadar T₁'yi tetikleyerek T₁'nin açılmasına neden olur. Bu, RL'ye enerji vererek ısı üretir ve{11}tetikleme devresinde kısa devre yaptırır. AC voltajı ters yönde sıfırı geçtiğinde T₁ kapanır ve C₃ yukarıdaki işlemi tekrarlayarak yeniden şarj olmaya başlar. Tetikleme devresi bir AC devresinde çalıştığı için, AC voltajının pozitif ve negatif yarım-döngüleri, T₁'yi tetiklemek için sırasıyla bir pozitif darbe ve bir negatif darbe üretir ve T₁'nin her pozitif ve negatif yarım-döngü sırasında bir kez simetrik olarak iletmesine neden olur. W potansiyometresinin direncinin azaltılması C₃ şarjını hızlandırır ve Uc₃'nun T₂'nin açılma eşik voltajına ulaşma süresini kısaltır. Bu, T₁'nin kontrol açısını azaltır ve iletim açısını artırarak çıkış voltajını yükseltir. Tersine, W'yi arttırmak çıkış voltajını azaltır, voltaj regülasyonu sağlar ve elektrikli battaniye için kademesiz, sürekli güç ayarına olanak sağlar.
ND güç göstergesi neon lambasıdır. R₁ ve R₃ akım-sınırlayıcı dirençlerdir. R₂ ve C₂ tristör koruma devresini oluşturur. İndüktör L ve kapasitör C₁, öncelikle radyo frekansı girişimini önlemek için tasarlanmış bir alçak-geçişli filtre oluşturur.