Нагревательная резистивная установка

 

1. НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ РЕЗИСТИВНАЯ УСТАНОВКА, содержащая по меньшей мере одну дискретно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к источнику питания преимущественно в виде регулируемого автотрансформатора , снабженного электроприводом и коммутирующими элементами изменения напряжения Больше и Меньше с саЗадание моблокирующимися реле на входах, одну плавно регулируемую секцию нагревателей , подключенную к тому же источнику питания через силовой блок тиристорного преобразователя, снабженного формирователем импульсов с блоком регулирования, регулятор электротехнологического режима, к одному входу которого подключен задатчик, к другому - датчик электротехнологического параметра, а к выходу подсоединены разнополярные входы включения реле и вход блока регулирования тиристорного преобразователя, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности стабилизации и надежности работы при изменении ве (Л личины сопротивления секций нагревателей , выход блока регулирования тиристорного преобразователя подключен к входам реле через цепочки из фильтра и отсекающего диода. со ел ел 35

09) (1И

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИМИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН зЫ Н 05 В 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3476983/24-07 (22) 03 08 82 (46) 30.05.84. Бюл. № 20 (72) С.П. Лохов, А.Н. Рыжков, Л.Ф. Файда и В.В. Евдокимов (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола и Южноуральский завод "Кристалл" (53) 621.365.41(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 299040, кл. Н 05 В 1/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 773967, кл. Н 05 В 1/02, 1980. (54)(57) 1. НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ РЕЗИСТИВНАЯ УСТАНОВКА, содержащая по меньшей мере одну дискретно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к источнику питания преимущественно в виде регулируемого автотрансформатора, снабженного электроприводом и коммутирующими элементами изменения напряжения "Больше" и "Меньше" с са" моблокирующимися реле на входах, одну плавно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к тому же источнику питания через силовой блок тиристорного преобразователя, снабженного формирователем импульсов с блоком регулирования, регулятор электротехнологического режима, к одному входу которого подключен задатчик, к другому — датчик электротехнологического параметра, а к выходу подсоединены разнополярные входы включения реле и вход блока регулирования тиристорного преобразователя, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности стабилизации и надежности работы при изменении величины сопротивления секций нагревателей, выход блока регулирования тиристорного преобразователя подключен к входам реле через цепочки из фильт- Я ра и отсекающего диода.

1095456

2. Установка по п. 1, о т л и ч а- метра использован датчик общей ю щ а я с я тем, что в качестве дат- мощности всех секций нагреватечика электротехнологического пара- лей.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано

1 для стабилизации электротехнологического режима установок резистивного нагрева.

Известно устройство для стабилизации режима установки резистивного нагрева, содержащее секцию нагревателей, подключенную к сети через регулируемый автотрансформатор с элект1 оприводом, датчик контролируемой величины, выход которого через электронный регулятор подключен к электроприводу (1) .

Недостатком устройства является низкая надежность его электромеханической части, которая снижается по мере повышения статической точности регулятора и увеличения частоты включений электропривода.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является нагревательная резистивная установка, соДержащая по меньшей мере одну дискретно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к источнику питания преимущественно в виде регулируемого автотрансформатора, снабженного электроприводом и коммутирующими элементами изменения напряжения

"Больше" и "Меньше" с самоблокирующимися реле на входах, одну плавно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к тому же источнику питания через силовой блок тиристорного преобразователя, снабженного формирователем импульсов с блоком регулирования, регулятор электротехнологического режима, к одному входу которого подключен задатчик, к другому — датчик электротехнологического режима, а к выходу подсоединены разнополярные входы включения реле и вход блока регулирования тиристорного преобразователя (2 .

Недостатком этих устройств является необходимость наличия постаточ15

ЗО

45 или маломощный преобразователь при очень большом числе коммутирующих элементов и других секций нагревателей.

Кроме того, при переключении дискретно регулируемых секций наиболее целесообразно находиться на середине возможностей плавно регулируемой секции, что уменьшает количество переключений дискретных секций, а следовательно, и надежность установки.

При эксплуатации установки сопротивление нагревателей меняется, поэтому в известных установках с фиксированным соотношением мощностей секций нагревателей невозможно обеспечить постоянный выход на середину мощности плавно регулируемой секции, что снижает точность стабилизации режима.

Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в нагревательной резистивной установке, содержащей по меньшей мере одну дискретно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к источнику питания преимущественно в виде регулируемого автотрансформатора, снабженного электроприводом и коммутирующими элементами изменения напряже. ния"Больше"и"Меньше"с самоблокирующимися реле на входах, одну плавно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к тому же источнику питания через силовой блок тиристорного преобразователя, снабженного формирователем импульсов с блоком регу2 но мощной первой секции нагревателей, по крайней мере íà 50Х мощнее любой другой отключаемой секции. При нарушении этого условия трудно добиться устойчивой работы устройства в режимах минимальной и максимальной мощностей первой секции, поэтому приходится применять или мощный преобразователь и небольшое число коммутирующих элеf0 ментов и других секций нагревателей, 1095456 лирования, регулятор электротехнологического режима, к одному входу которого подключен задатчик, к другомудатчик электротехнологического параметра, а к выходу подсоединены разнополярные входы включения реле и вход блока регулирования тиристорного преобразователя, выход блока регулирования тиристорного преобразователя подключен к входам отключения реле через цепочки из фильтра и отсекающего диода.

Кроме того, в качестве датчика электротехнологического параметра использован датчик общей мощности всех секций нагревателей.

На фиг. 1 приведена схема установки, на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие ее работу.

Нагревательная резистивная уста- 20 ковка включает печь сопротивления содержащую по меньшей мере одну секцию нагревателей 2, подключенную через регулируемый автотрансформатор

3 с электроприводом 4 и коммутирую- 25 щими элементами (контакторами) изменения напряжения "Больше" (Б) и

"Меньше" (М) 6 с самоблокирующимися реле соответственно 7 и 8 на входах, датчик контролируемого электротехнологического параметра 9 (на фиг.1 включен как датчик общей мощности), выход которого через блок электротехнологического режима, например электронный регулятор 10 (на фиг. 1 выполнен интегральным) подключен к

35 разнополярным входам включения 11 этих реле 7 и 8, в цепь другой секции нагревателей 12 включен тиристорный преобразователь переменного

40 напряжения с силовым блоком 13, формирователем импульсов 14 и блоком регулирования 15, при этом вход этого блока подключен к выходу электронного регулятора а выход подклюУ

45 чен к входу формирователя импульсов и через фильтры 16 и 17 и отсекающие диоды 18 и 19 к входам отключения 20 реле 7 и 8.

На фиг. 2 показаны диаграммы на- 50 пряжений в разных точках устройства — на выходе автотрансформатора 3, Ц вЂ” на выходе силового блока 13, на выходе датчика общей мощности 9, Uq — на выходе электронного ре-55 гулятора 10, 0 — на выходе блока регулирования 15, 0 — на выходе фильтра 16, U> — на выходе реле 7.

Режим установки 1 определяется общей мощностью всех секций нагревателей 2 и 12, при этом контролируемой величиной может быть температура в точке, давление внутри автоклава, общая мощность всех секций нагревателей, которая (фиг. 1) измеряется датчиком 9. При заданном напряжении на вторичной стороне автотрансформатора 3 с действующим значением 01 тиристорный преобразователь с силовым блоком 13 может сколь угодно плавно изменять общую мощность всех секций P от минимального значения P

4IIHII при отключенных тиристорах до максимального P . .при включенных:

h(O iver

02 р —" р = —" ° —" (1) мин. R 1 макс g Я

2 2 12 где R2 и R12 — сопротивления секций нагревателей 2 и 12.

Стабилизация мощности внутри диапазона - p> (2)

Aiyv.î м н

Осуществляется фазовым или пока занным на диаграмме 02 (фиг. 2) импульсным способом, что зависит только от схемы блока 15. При стабилизации мощности внутри указанного диапазона (2) импульсным способом (фиг. 1 и фиг. 2 слева до скачка напряжения. сети) разность напряжений задания и выхода датчика мощности 0 (фиг. 2) интегрируется электронным регулятором 10 и при достижении выходным напряжением U4 порогов регулирующего устройства 15 осуществляет включения — отключения тиристоров силового блока 13 (см. напряжение F2 ) напряжением на его выходе 0, Отношение времени включенного состояния

;1 8(фиг. 2) к периоду Т определяет скважность импульсного регулирования

1 У= - >0

Т (3) и глубину регулирования мощности

0„ (4)

Р= — y 2 12

Например, на фиг. 2 слева = 3/4.

Пока диапазона изменения мощности (1)-(4) секции нагревателей 12 хватает для стабилизации общей мощности электропривод 4 автотрансформатора 3 остается выключенным.

Когда диапазона (1)-(4) оказывается недостаточно для стабилизации контролируемой величины, тиристоры силового блока либо полностью

1095

5 отключаются (g = 0), либо полностью включаются (g = 1), как это показано на фиг. 2 после скачка напряжения сети. Если этого оказывается недостаточно для стабилизации на заданном уровне, напряжение 04 на выходе электронного регулятора 10 выходит за пределы порогов блока 15 и достигает

;порога включения реле 7 или 8, которые соответственно включают контак- 10 торы 5 или 6 вращения электропривода 4 в сторону увеличения или уменьшения напряжения на выходе автотрансформатора 3. Реле 7 и 8 за счет положительной обратной связи выполне- 15 ны самоблокирующимися или с гистерезисом и остаются включенными и после того, как напряжение 04 на выходе электронного регулятора из-за изменения напряжения автотрансформатора 20 достигнет порогов блока I5 и начнет" ся процесс импульсного регулирования напряжения 0 (фиг. 2 справа) .

Реле 7 включает катушку контактора

5 при достиженчи напряжением 04 по- 25 ложительного порога, потому что катушка подключена одним выводом к отрицательному напряжению -Е, а реле 8

4 включает катушку контактора б при достижении напряжением U4 отрицательного порога, потому что катушка подключена к +Е, Таким образом входы включения 11 — разнополярные. Отключение (разблокирование) реле 7 и 8 осуществляется через входы отключения 20., в цепи которых включены гораздо меньшие сопротивления, чем в цели входов включения 11. Напряжение

0< с выхода блока 15 фильтруется 46

Фильтрами 16 и 17 и через разнопо- 40 лярно включенные отсекающие диоды

18 и 19 подаются на входы отключения 20. Отключение происходит в момент времени, когда при работе и электропривода автотрансформатора и 4> тиристорного преобразователя напряжение U6 на выходе фильтра 16 (в примере на фиг. 2 справа) сменит знак и через диод 18 и вход отключения 20 отключит реле 7. Нуль напряжения на выходе фильтров 16 и 17 получается при нулевом среднем значении напряжения 05 на входе, а это соответствует величине (3) 0,5. Таким образом, отключение электропривода 4

55 автотрансформатора 3 происходит при работе тиристорного преобразователями примерно на середине регулировочной характеристики при I% - 0,5 (фиг. 2

456 Ь ! справа). Это является гарантией того что следующее включение электропривода автотрансформатора произойдет только при существенном изменении уровня стабилизируемой мощности на величину более чем половина мощности нагревателей секции 12

u „ Р 0,5 (5)

12 в любую сторону. При отключении элек-. тропривода автотрансформатора в момент работы преобразователя с / 0 или / †» 1 сколь угодно малое возмущение в соответствующую сторону привело бы к насыщению преобразователя (= 0 или = 1) и повторному включению электропривода, а это снижает надежность электромеханической части устройства.

Следует отметить, что выход на середину регулировочной характеристики секции 12 будет происходить при изменении сопротивления этой секции относительно сопротивлений секции 2.

Устройство (фиг. 1) можно наиболее эффективно применять в режимах стабилизации, а не, например, программного изменения контролируемой величины.

Так, если основным возмущением являются колебания напряжения сети 4,, то определив приращение общей мощ,ности из формулы (4) и приравняв его ,12 ьР=2 — ь0„i $ — 60,+ — Ь) =О (6)

1 2 t2 12 при 5 ) = g = О, 5

R 2=0,2БR2 ОЛ5 Р

U, 40, u„

40„ 4Ц, Соответственно установленная мощность нагревателей секций 2 и 12

P 4Р

a0„ (11 (8)

При нормальном для промышленных се Ь тей значении -у- = 1Е мощность нагревателей секции 12 и тиристорного преобразователя составляет 47. мощности нагревателей секции 2 и автотрансформатора 3.

Таким образом, при относительно небольшой мощности преобразователя и, соответственно, небольших затратах на него устройство может осуществлять стабилизацию режима установки резистивного нагрева астатически (при выполнении электронного регулятора 10 интегральным) и почти без включений электропривода автотрансформатора. Вредное воздействие

1095456

Скочдв, напряжеиия сельц

Составитель О. Турпак

Редактор Л. Авраменко Техред И.Тепер Корректор В. Синицкая

Тираж 783 Полписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ Çá39/45

Филиал ППП "Патент™, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 гармоник тока преобразователя на сеть получается минимальным из-за относительно небольшой мощности преобразователя. Предлагаемое устройство может аналогично работать и при выполнении тиристорного -преобразователя с фазовым способом регулирования, а также при контроле других параметров: температуры, давления внут5 ри автоклава и др.