Электротермическая установка

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик оп848945 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 181278 (21) 2697583/24-07 с присоединением заявки йо

<51)м. к.

F 27 D 19/00

Н 05 В 6./06

G 05 D 23/19

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 2307.81 Бюллетень ЙВ 27

Дата опубликования описания 230781 (53) УДК 621.365. .52(088.8) (72) Автор изобретения

А.1 ° CTORKHH (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнич институт им. И.И. Калинина (54) ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к электротехнологии и может быть использовано при проведении процессов нагрева в электротермических установках.

Известны электротермические уста-. новки, содержащие электрически связанные между. собой нагреватель, источник питания, регулятор и устройство сравнения, у которого первый вход подключен к выходу задатчика режима, а второй вход подключен или к выходу датчика мощности (напряжения, тока) нагревателя, илн к выходу датчика температуры нагреваемого изделия (1). 15

Однако установки, регулируемые сигналом от датчика мощности, не позволяют управлять непосредственно режимами нагрева и не обеспечивают повторяемости температуры нагрева, 20 так как контур обратной связи охватывает часть системы и, следовательно ослабляет влияние только тех возмущающих факторов, которые действуют внутри контура источника питаниянагревателя. Поэтому применение таких установок ограничивается режимами нагрева, близкими к квазистационным.

Установки,. регулируемые сигналом от датчика температуры изделия, также 30 используют в квазнстационарных режимах нагрева, так как при широком диапазоне регулируемых температур, с целью обеспечения требуемого качества процесса регулирования, не- обходимо применять достаточно сложные регуляторы, у которых параметры динамической настройки автоматически перестраиваются в зависимости от текущих переменных параметров нагреваемого иэделия.

Наиболее близкой к предлагаемой является электротермнческая установка, содержащая нагреватель, например, индуктор, подключенный к выходу источника питания, управляющий вход которого соединен с выходом исполнительного блока, подключенного входом к выходу блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчика режима, а второй связан с датчиками мощности и температуры (21.

Однако в случае регулирования нагрева в широком диапазоне температур в такой установке применяют достаточно сложные регуляторы, имеющие зависимые от текущих значений регулируемых температур параметры динамической настройки. При недостаточной информации о состоянии нагре848945

Поставленная цель достигается тем, 10 что датчик мощности, выполнен с дву-, мя включенными встречно-последовательно друг относительно друга выходами, один из которых соединен встречно-последовательно с. выходом датчика температуры и регулируемым делителем, например, реохордом, а укаэанная связь блока сравнения с датчиками мощности и температуры осуществлена с выхода делителя и второго выхода датчика мощности. 20

Кроме того, с целью автоматической коррекции динамической настройки системы, выход задатчика режима нагрева соединен с выходом регулируеМого делителя через блок регулирования.

На чертеже изображена структурная схема установки (вариант индукционного нагрева).

Установка содержит высокочастотный (ламповый генератор, тиристорный или электромашинный преобразователь частоты тока) источник 1 питания, нагреватель-индуктор 2, нагреваемое изделие 3, пирометр 4, датчйк 5. мощности нагревателя с двумя включенными встречно-последовательно выходами, реохорд б с блоком 7 регулирования, задатчик 8 режима наг. рева, блок 9 сравнения и исполнительный блок 10.

Установка работает следующим образом..

Сигнал с выхода A датчика 5 мощности образует сигнал основной обратной связи, из которого вычи- 4 тается перестраиваемый реохорд 6 сигнал дополнительной обратной связи, пропорциональный разности сигналов с выхода А1 датчика 5 мощности и с выхода пирометра 4. При этом результирующий сигнал обратной связи вводимый в контур регулирования через вход B блока 9 сравнения, пропорционален мощности нагревателя и скорректирован на величину, пропорциональную разности мощности нагпевателя и температуры нагреваемого изделия. На вход В> блока 9 сравнения поступает сигнал эадатчика

8 режима нагрева. Разностный сигнал с выхода блока 9 сравнения N поступает последовательно на исполнительный блок 10 и высокочастотный, источник 1 питания, который изме,ряет мощность индуктора 2 и темпера- турный режим нагрева иэделия 3, 65

4р где Кд — коэффициент передачи, и 2 — постоянные времени.

Перепишем выражение (1) с учетом (2) . Имеем

Чк® Ка ((ваемого объекта настройка параметров в таких регуляторах представляет определенные трудности и не обеспечивает требуемого качества процесса регулирования.

Цель изобретения — упрощение динамической настройки системы и улучшение качества процесса регулирования в широком диапазоне температур.

Кроме того, сигналом задатчика

8 режима нагрева осуществляют автоматическую коррекцию динамической настройки системы, воздействуя им на выходной сигнал реохорда б через блок 7 регулирования.

B предлагаемой установке регулирующий сигнал пропорционален мощности нагревателя и скорректирован на величину, пропорциональную pasности мощности нагревателя и температуры нагреваемого объекта. Рассмотрим действие корректирующего сигнала. Для этого определим сигнал с выхода реохорда V„(S) при изменении скачком величины мощности нагревате- ля Рн(8) . Имеем где К вЂ” коэффициент деления реохорда, перестраиваемый в пределах от 0 до 1;

К и K — коэффициенты передачи,соответственно, датчика мощности и датчика температуры (для упрощения пренебрегаем инерционностью датчиков по сравнению с термической инерционностью нагреваемого объекта);

И (S) — передаточная функция нагреваемого объекта °

Причем, что где принято Kp=- КОÊã= К„

Применяя к выражению (3) обратное преобразование Лапласа, получим

Анализ полученного выражения для сигнала Vg(t) показывает, что оно описывает переходную характеристику некоторого условного инерционного корректирующего звена второго порядка с введением производной. При

Ф 0 Vg (t) КаК., т.е. коэффициент введения производной не еависит от инерционности нагреваемого объекта, 848945 а зависит от коэффициента Кд, который Можно перестраивать в шйроких пределах. При 1 i сигнал V„(t) асимптотически приближается к. нулю.

Характер изменения корректирующего сигнала Ч,(1) в течение переходного процесса регулирования полностью определяется инерционностью нагреваемого объекта. Таким образом, предлагаемая корректировка придает системе в целом новые динамические свой-. ства.

Настройка системы на заданный переходный процесс регулирования нагрева осуществляется только изменением величины корректирующего сигнала посредством перестройки положения движка реохорда. При этом действие корректирующего сигнала подобно действию некоторого условного инерционного корректирукацего звена с введением производной, причем 20 коэффициент введения производной не зависит от инерционности нагреваемого объекта, а зависит только от коэффициента деления реохорда. Так как характер изменения корректирую- 5 щего сигнала в течение переходного. процесса регулирования полностью определяется инерционностью нагреваемого объекта, то становится возможным получить переходную характеристи- Зр ку системы, соответствующую оптималькому переходному процессу регулиро-. вания нагрева — отсутствие (или достаточно малое) перерегулирования при минимально возможном времени инерционного запаздывания. ОптимальНая настройка системы частично инвариантна к переменным параметрам иагреваемого объекта и обеспечивает высокое качество процесса регулирования в широком диапазоне темпера- 40 тур. Переходные характеристики системы, соответствующие или регулирова .нию по мощности нагревателя, или регулированию по температуре нагреваемого объекта могут быть получены перемещением движка реохорда в крайние положения (соответственно левое и правое на схеме).

Предлагаемое устройство упрощает динамическую настройку и повышает качество регулирования температуры.

Формула изобретения

1. Электротермическая установка, содержащая нагреватель, например,индуктор, подключенный к выходу источ» ника питания, управляющий вход которого соединен с выходом исполнительного блока, подключенного.входом к выходу блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчика режима, а второй связан с датчиками мощности и температуры, о т л и ч а ю щ.а я с я тем, что, с целью упрощения динамической настройки режима нагрева и улучшения качества процесса регулирования температуры, датчик мощности, выполнен с двумя включенными встречно-последовательно друг относительно друга выходами, один иэ которых соединен встречно-последовательно с выходом датчика температуры и регулируемым делителем, например, реохордом, а указанная связь блока сравнения с датчиками мощности и температуры осуществлена с. выхода делителя и второго выхода датчика мощности.

2. Установка по п. 1, î z л ич а ю щ а я с я тем, что выход задатчика режима подключен к выходу регулируемого делителя через блок регулирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Страшун А.3. и Чернухин В.И.

Программные регуляторы технологических процессов. Л., Энергия, 1973, с. 126-132.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 555958, кл. В 21.) 1/Об, 1975.

848945

Тираж 658 Подписное

QHHglljf Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6070/50 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель О. Турпак

Редактор В. Еремеева Техред А.Ач Корректор С. Щомак