1. Coperta elettrica standard
Questo è il tipo più semplice dicoperta elettrica(Struttura), dotato di interruttore di accensione direttamente collegato all'elemento riscaldante tramite fusibile. Manca il controllo della temperatura e offre scarsa sicurezza.
K: Interruttore BX: Fusibile RL: Filo riscaldante
2. Coperta elettrica-a temperatura regolabile: resistenza dell'elemento riscaldante regolabile
Due serie di identica-lunghezzafili riscaldanti sono disposti in parallelo all'interno del corpo della coperta. Un interruttore altera la loro connessione da serie a parallela, regolando così la potenza in uscita per la regolazione della temperatura. Questo tipo di coperta elettrica presenta quattro impostazioni: alta, media, bassa e spenta. Il rapporto di potenza per le impostazioni alta, media e bassa è 4:2:1. Le coperte elettriche a temperatura-regolabile presentano lo svantaggio di una distribuzione non uniforme del calore.
3. Coperta elettrica a temperatura-controllata con rettifica a semionda-a diodo
Basato su una coperta elettrica standard, questo modello-a temperatura controllata incorpora un diodo raddrizzatore in serie con l'interruttore per regolare la potenza erogata. La Figura 3 mostra lo schema elettrico per questo tipo di coperta elettrica.
Il diodo deve resistere a una tensione di 400 volt o superiore e a una corrente compresa tra 0,5 e 1,0 ampere. L'interruttore di controllo della temperatura in genere presenta una posizione di spegnimento, un'impostazione di temperatura alta-e un'impostazione di temperatura bassa-. Nell'impostazione dell'alta-temperatura, commuta K in cortocircuito-del diodo D. A questo punto, il filo riscaldante RL della coperta elettrica è collegato direttamente alla fonte di alimentazione senza passare attraverso il diodo D e l'energia consumata dalla coperta è la potenza nominale specificata nel progetto. Nell'impostazione a bassa-temperatura, il diodo D è collegato in serie al filo riscaldante RL alla fonte di alimentazione. In questo caso il diodo esegue una rettifica di semionda sulla corrente alternata sinusoidale. Il valore effettivo della tensione applicata al filo riscaldante dopo la rettifica è
Nella formula U rappresenta il valore effettivo della tensione di alimentazione. A questo punto la potenza consumata dalla coperta elettrica è
Nella formula, W rappresenta la potenza consumata dalla coperta elettrica prima della rettifica (potenza nominale) e R indica la resistenza del filo riscaldante.
Ad esempio, se la tensione di alimentazione è di 220 volt, la tensione effettiva dopo il raddrizzamento è di 156 volt e la coperta elettrica consuma metà della sua potenza nominale, il che significa che il rapporto di potenza tra le impostazioni di alta e bassa temperatura è 2:1.
Questo tipo di coperta elettrica consente un controllo della temperatura a due-fasi semplicemente aggiungendo un diodo e utilizzando un interruttore a tre-posizioni, rispetto a una coperta standard. La sua struttura e il processo di produzione sono più semplici di quelli delle coperte elettriche a temperatura-controllata che regolano la resistenza dell'elemento riscaldante. Fornisce una potenza paragonabile e fornisce un riscaldamento uniforme all'impostazione di bassa-temperatura. Tuttavia, quando la corrente alternata sinusoidale viene raddrizzata in una corrente raddrizzata a semi-onda tramite un diodo,-viene generata una componente non lineare-correnti armoniche di ordine superiore-. Ciò produce lievi interferenze in radiofrequenza che potrebbero influenzare le radio a modulazione di ampiezza (AM) vicine. L'aggiunta di un circuito di filtro passa-basso-può eliminare questa interferenza.
4. Coperta elettrica controllata dal condensatore-Temperatura di caduta di tensione-
Questo design si basa anche sulla coperta elettrica standard collegando uno o due condensatori in serie. La loro reattanza capacitiva riduce la tensione applicata all'elemento riscaldante, regolando così il consumo energetico della coperta. Vedere la Figura 4. I condensatori in genere vanno da 1 a 4 microfarad e devono resistere a tensioni superiori a 400 volt.
Una coperta elettrica con un condensatore in serie è dotata di un interruttore di controllo della temperatura a tre-posizioni. Nell'impostazione di alta-temperatura, l'interruttore K cortocircuita-il condensatore C. A questo punto, il filo riscaldante RL è collegato direttamente alla fonte di alimentazione e la coperta consuma la sua potenza nominale. L'impostazione della temperatura bassa- collega il condensatore C in serie con il filo riscaldante RL alla fonte di alimentazione. La reattanza capacitiva del condensatore agisce per "impedire" il flusso di corrente, riducendo così la corrente effettiva attraverso il filo riscaldante. Di conseguenza, il consumo energetico della coperta elettrica diminuisce. Reattanza capacitiva di un condensatore con capacità C:
Nella formula f rappresenta la frequenza di alimentazione.
Come mostrato dalla formula, quando la capacità C aumenta, la sua reattanza capacitiva diminuisce, facendo aumentare il valore efficace della corrente che scorre attraverso il filo riscaldante; al contrario, diminuisce. Per ottenere una maggiore differenza di potenza tra le impostazioni di alta-temperatura e bassa-temperatura di una coperta elettrica, è possibile selezionare un condensatore con capacità inferiore; viceversa si può scegliere un condensatore di capacità maggiore.
Quando utilizzi questa coperta elettrica, assicurati che l'interruttore di controllo della temperatura sia impostato sulla temperatura alta-prima di collegare il cavo di alimentazione per evitare la carica dei condensatori ed evitare scosse elettriche.
Le coperte elettriche controllate da-tensione basata su{1}}riduzione della temperatura-non emettono armoniche di ordine elevato-e non causano interferenze in radiofrequenza alle radio. Ciò rappresenta un vantaggio rispetto alle coperte elettriche a temperatura controllata con raddrizzatore a semionda a diodo-. Tuttavia, a causa delle dimensioni maggiori, dei costi più elevati e della sicurezza relativamente inferiore, i progetti basati su condensatori- potrebbero essere gradualmente eliminati.
5. Voltaggio-Trasformatore di riduzione-Temperatura basata-Coperta elettrica di sicurezza controllata
Questa coperta elettrica a temperatura-controllata utilizza un trasformatore-down per convertire l'alimentazione da 220-volt in una tensione sicura inferiore a 24 volt. La sua caratteristica più notevole è la sicurezza eccezionale. Inoltre, il funzionamento a bassa-tensione consente l'uso di fili flessibili in rame multifilare isolati con polivinilcloruro (PVC) resistenti al calore-come elementi riscaldanti, con conseguente resistenza superiore alla piegatura. Tuttavia, l'inclusione di un trasformatore aggiuntivo aumenta leggermente il costo del prodotto.
K₁--Interruttore di alimentazione BX--Fusibile DL--Spia
K₂--Interruttore termostato RL--Elemento riscaldante elettrico
La regolazione della temperatura di questo prodotto si ottiene commutando l'interruttore di controllo della temperatura multi-posizione K₂. Poiché la coperta elettrica entra in contatto diretto con la pelle umana, è necessario adottare misure di isolamento adeguate anche se l'elemento riscaldante funziona a bassa tensione sicura e possiede un'adeguata resistenza isolante. Particolare attenzione deve essere posta nel garantire un corretto isolamento tra gli avvolgimenti primario e secondario del trasformatore. Inoltre la custodia del regolatore e l'avvolgimento secondario del trasformatore devono essere messi a terra. Inoltre è severamente vietato l'uso di autotrasformatori per la riduzione della tensione.
6. Coperta elettrica-a temperatura controllata con regolatore a tiristori bidirezionale
Le suddette coperte elettriche-a temperatura controllata sono tutte dotate di regolazione graduale della temperatura. Questo tipo di coperta incorpora un regolatore a tiristori bidirezionale su una coperta elettrica standard per regolare la tensione di alimentazione. Ciò consente una regolazione continua e continua della temperatura entro un intervallo specifico, come mostrato nella Figura 6.
Il regolatore a tiristori bidirezionale è costituito principalmente da un circuito di attivazione e da un tiristore bidirezionale. Il suo principio di funzionamento è il seguente: quando il tiristore bidirezionale T₁ è spento, il condensatore C₃ si carica tramite l'alimentazione tramite la resistenza di riscaldamento RL, il reattore L e il potenziometro W, nonché la resistenza R₃. Quando la tensione Uc₃ ai capi di C₃ raggiunge la tensione di soglia di accensione-del diodo bidirezionale T₂, T₂ si accende. Uc₃ fluisce poi attraverso T₂ per caricare C₃. Quando Uc₃ raggiunge la tensione di soglia di accensione-del diodo bidirezionale T₂, T₂ si accende, consentendo a Uc₃ di fluire attraverso T₂ verso C₃. potenziometro W e resistenza R₃. Quando la tensione Uc₃ ai capi di C₃ raggiunge la tensione di accensione-del diodo bidirezionale T₂, T₂ conduce. Uc₃ quindi attiva T₁ attraverso T₂, provocando l'attivazione di T₁. Questo energizza RL, generando calore e cortocircuitando-il circuito di attivazione. Quando la tensione CA attraversa lo zero nella direzione opposta, T₁ si spegne e C₃ inizia nuovamente a caricarsi, ripetendo il processo sopra descritto. Poiché il circuito di attivazione funziona in un circuito CA, i semi-cicli positivi e negativi della tensione CA generano rispettivamente un impulso positivo e un impulso negativo per attivare T₁, facendo sì che T₁ conduca simmetricamente una volta durante ogni semi-ciclo positivo e negativo. Riducendo la resistenza del potenziometro W si accelera la carica di C₃, riducendo il tempo necessario affinché Uc₃ raggiunga la tensione di soglia di accensione- di T₂. Ciò diminuisce l'angolo di controllo di T₁ e aumenta il suo angolo di conduzione, aumentando la tensione di uscita. Al contrario, l’aumento di W riduce la tensione di uscita, ottenendo la regolazione della tensione e consentendo una regolazione della potenza continua e continua per la coperta elettrica.
ND è la lampada al neon dell'indicatore di alimentazione. R₁ e R₃ sono resistori-limitatori di corrente. R₂ e C₂ formano il circuito di protezione del tiristore. L'induttore L e il condensatore C₁ costituiscono un filtro passa-basso-progettato principalmente per prevenire interferenze in radiofrequenza.