Регулятор температуры электропечи сопротивления

Регулятор температуры электропечи сопротивления, содержащий задатчик температуры 7, соединенный выходом с суммирующим входом элемента сравнения 6, подключенного выходом через регулирующее устройство 5 с информационным входом регулятора напряжения 2. Выход регулятора напряжения 2 соединен с нагревателями электропечи сопротивления 1, снабженной датчиком температуры 8, связанным выходом с вычитающим входом элемента сравнения 6, причем силовой вход регулятора напряжения 2 подключен к источнику питания переменного тока 3, Между источником питания 3 и силовым входом регулятора 2 дополнительно введен датчик тока 4, подключенный через пороговый элемент 10 к первому входу сумматора 9, соединенного своим выходом с вычитающим входом элемента сравнения 6, причем второй вход сумматора соединен с выходом датчика температуры 8.

Кроме того, датчик тока 4 выполнен в виде трансформаторов тока 11 с первичными обмотками, включенными между источником питания 3 и силовым входом регулятора напряжения 2, и вторичными обмотками, подключенными к выпрямителю 12, связанному своим выходом с входом порогового элемента 10.

1 илл.

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, в частности к устройствам для управления температурным режимом электрической печи сопротивления.

Известен регулятор температуры печи сопротивления содержащий задатчик температуры, соединенный выходом с суммирующим входом элемента сравнения, подключенного выходом через регулирующее устройство с информационным входом регулятора напряжения, выход которого соединен с нагревателями электропечи сопротивления, снабженной датчиком температуры, связанным выходом с вычитающим входом элемента сравнения (Электрооборудование и автоматика электротермических установок: /Справочник/ Альтгаузен А.П. и др.; Под ред. А.П.Альтгаузена и др. - М.: Энергия, 1978, с.104-105).

Недостатком данного устройства является отсутствие контроля за током, протекающим по нагревателю. Известно, что при изменении температуры в нагревателях, выполненных из тугоплавких металлов и их соединений, в широких пределах изменяется сопротивление (увеличивается с ростом температуры). Поэтому при включении "холодной" печи ток, протекающий через нагреватели, будет превышать номинальный, в ряде случаев в 10 раз и более. Это приводит к необходимости увеличивать установленную мощность регулятора напряжения, что увеличивает его стоимость. Кроме того, резкие колебания тока уменьшают срок службы нагревателей.

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в снижении установленной мощности регулятора напряжения и повышении срока службы нагревателей электропечи сопротивления, путем введения канала ограничения тока.

Поставленная задача решается тем, что в известное устройство, содержащее задатчик температуры, соединенный выходом с суммирующим входом элемента сравнения, подключенного выходом через регулирующее устройство с информационным входом регулятора напряжения, выход которого соединен с нагревателями электропечи сопротивления, снабженной датчиком температуры, связанным выходом с вычитающим входом элемента сравнения, силовой вход регулятора напряжения подключен к источнику питания переменного тока, согласно полезной модели, введены сумматор и датчик тока, включенный между источником питания и силовым входом регулятора напряжения, и подключенный через пороговый элемент к первому входу сумматора, соединенного своим выходом с вычитающим входом элемента сравнения, причем второй вход сумматора соединен с выходом датчика температуры.

Кроме того, датчик тока в предлагаемом устройстве может быть выполнен в виде трансформаторов тока с первичными обмотками, включенными между источником питания и силовым входом регулятора напряжения, и вторичными обмотками, подключенными к выпрямителю, связанному своим выходом с входом порогового элемента.

На чертеже представлена функциональная схема регулятора температуры электропечи сопротивления.

Устройство для управления электропечью сопротивления 1 состоит из регулятора напряжения 2, подключенного силовым входом к источнику питания 3 через датчик тока 4. Информационный вход регулятора напряжения 2 через регулирующее устройство 5 подключен к выходу элемента сравнения 6, суммирующий вход которого подключен к выходу задатчика температуры 7. Электропечь сопротивления 1 снабжена датчиком температуры 8, выход которого соединен со вторым входом сумматора 9, подключенного первым входом к выходу порогового элемента 10, соединенного своим входом с выходом датчика тока 4. Выход сумматора 9 подключен к вычитающему входу элемента сравнения 6.

Кроме того, в устройстве датчик тока 4 может быть выполнен в виде трансформаторов тока 11, первичные обмотки которых включены между источником питания 3 и силовым входом регулятора напряжения 2, а вторичные обмотки подключены к входу выпрямителя 12, выход которого соединен с входом порогового элемента 10.

Устройство работает следующим образом.

С помощью задатчика температуры 7 формируется (ручным или автоматическим способом) заданное значение регулируемой температуры ₃. Данный сигнал ₃ поступает на элемент сравнения 2, где сравнивается с сигналом пропорциональным температуре , измеряемой с объекта управления 1 (нагреватели электрической печи сопротивления) датчиком температуры 8. Регулирующее устройство 5 в зависимости от значения =₃- и знака его отклонения формирует регулирующее воздействие на исполнительное устройство (регулятор напряжения 2), которое непосредственно воздействует на объект управления 1.

В сравнении с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает более плавный режим выхода объекта управления 1 на заданную температуру. Это обеспечивается за счет подачи дополнительной обратной связи по току, снимаемой с датчика тока 4, через сумматор 9, на элемент сравнения 6. Данная обратная связь работает только на начальном этапе разогрева объекта управления 1, когда ток I, протекающий по нагревателям, больше номинального I_ном. При выходе печи на номинальную температуру, ток печи становится меньше номинального (II_ном) и обратная связь по току отключается пороговым элементом 10.

Предлагаемая структура регулятора температуры, при которой сигнал ограничения тока смешивается с сигналом обратной связи по температуре, вызвана тем обстоятельством, что в современных промышленных регуляторах температуры задатчик температуры 7, элемент сравнения 6 и регулирующее устройство 5 реализуются в виде функционально законченного устройства - программируемого контроллера. Поэтому ввести отрицательную обратную связь по току непосредственно в элемент сравнения 6 (как это обычно делается) невозможно. Введение в предлагаемом устройстве отрицательной обратной связи по току совместно с сигналом обратной связи по температуре позволяет преодолеть указанные трудности.

1. Регулятор температуры электропечи сопротивления, содержащий задатчик температуры, соединенный выходом с суммирующим входом элемента сравнения, подключенного выходом через регулирующее устройство с информационным входом регулятора напряжения, выход которого соединен с нагревателями электропечи сопротивления, снабженной датчиком температуры, связанным выходом с вычитающим входом элемента сравнения, причем силовой вход регулятора напряжения подключен к источнику питания переменного тока, отличающийся тем, что введен датчик тока, включенный между источником питания и силовым входом регулятора напряжения и подключенный через пороговый элемент к первому входу сумматора, соединенного своим выходом с вычитающим входом элемента сравнения, причем второй вход сумматора соединен с выходом датчика температуры.

2. Регулятор температуры по п.1, отличающийся тем, что датчик тока выполнен в виде трансформаторов тока с первичными обмотками, включенными между источником питания и силовым входом регулятора напряжения, и вторичными обмотками, подключенными к выпрямителю, связанному своим выходом с входом порогового элемента.