Устройство для управления нагревом

 

Сееэ Севетсинк

Сецналнстнческнк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ЯЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— ( (22) Заявлено 1511.79 (2!) 2842078/18-24

Р К,„з

G 05 0 23/19 с присоединением заявки ЙУ—

Государствеииий комктет

СССР по аеаам изобрет ннй я откритнй (23) Приоритет

Опубликовано 300781. бюллетень Й9 28. (53) УДК621. 555..6, (088.8) Дата опубликования описания 300781 (72) Авторы изобретения (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОИ

Изобретение относится к программно-управляемым средствам и может .,быть использовано в качестве систем автоматического управления по заранее заданным програьиам процессами нагрева при теплопрочностных испытаниях систем автоматического управления технологическими процессами.

Известно программное устройство, содержащее термодатчик, регистрирующий начальное тепловое состояние, датчик, регистрирующий текущее тепловое состояние, задатчик, подключенные через элемент срзвнения к электрсмеханнческой следящей системе 15 и реле. На выходе следящей системы устройства-дополнительно установлен переьаанный резистор, которве подключен к реле постоянного тока, защунтированному конденсатором (1) ., - 20

Недостатками известного ряжения являются невозможность использования устройства в режиме изменения в ши« роком диапазоне нескольких параметров„; а также невозможность использования устройства в динамическом режимескорости нагрева 30-50 С/с.

Наиболее близкое к предлагаемому устройство, содержащее последователь; но соедннейные задатчик, сумматор, 30 регулирующий блок, а также последовательно соединенные регулятор мощ-. ности и исполнительный блок, а также последовательно соединенные датчик и измерительный преобразователь, выход которого соединен со вторыа входсм сумматора (2).

Недостатками известного реавния являются невозможность оптимального согласования мощности регулятора электрической мощности и исполнительного устройства -. нагревательной панели {в статическом режиме возможно, в динамическом - нет динамический режим - нагрев 30-50 C/ñ), а также нелинейная характеристика зависимости сопротивления от температуры нити накала. Краме того, тиристорный преобразователь не допускает более чем

2-х кратную перегрузку s течение

10 с.

Цель изобретения - поваааение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления нагревом содержит последовательно сое-, диненные. эадатчик и первые сумматор и регулируящий блок, последовательно соединенные регулятор мощности и исполнительный блок, а также последова8513&6

20

3S

4S

6S тельно соединенные датчик и измерительный преобразователь, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, последовательно соединенные второй сумматор, второй регулирукхций блок и инерционное звено, выход которого связан со входом регулятора мощности, а входы второго сумматора подключены к выходам первого регулирунщего блока и регулятора мощности, Формирование задающих устройством управляющих воздействий (сигнала 0 „), имещцих скорости изменения температуры в пределах 30-50 C/с, приводит к скачкообразному изменению переднего фронта i„4, импульса тока на выходе регулятора электрической мощности и нагрузки, превышающих номинальную величину в 8-9 раз. Этот скачок импульса тока приводит к срабатыванию устройства электронной защиты тиристоров и,цругих элементов от перегрузок, которое срабатывает при пороговом значении, равном 2-х кратному превышению пускового тока.

Ввецение элементов внутреннего корректирующего по току контура обеспечивает сглаживание переднего фронта „ импульса тока до 15%, что обуславливает надежную работу в процессе испытания при максимальных темпах нагрева (50 С/с) .

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства управления ° на фиг. 2

1 характеристики на выходе соответственно задатчика, второго регулирующего блока, инерционного звена и ток нагрузки.

Устройство управления нагревом содержит во внешнем контуре 1 последовательно соединенные эадатчик 2, первый сум»атор 3, первый регулирую щий блок 4, а также последовательно соединенные регулятор 5 мощности, исполнительный блок б, объект 7 испыт аний, датчик 8, измерительный преобразователь 9, соединенный отрицательной обратной связью 10 по температуре с первым сумматором 3, и вторичный прибор 11, соединенный с измерительным преобразователем 9.

Устройство управления нагревом снабжено внутренним корректирующим цо току контуром 12, состоящим иэ последовательно соединенных второго сужав»атора 13, второго регулирукщего блока 14, инерционного звена 15,. регулятора 5 мощности, соединенного отрицательной обратной связью 16 по току .со вторым сумматором 13, который входом связан с выходом первого регулирующего блока 4.

Устройство управления нагревом работает следующим образом.

Управляющий сигнал Ug (фиг. 2), представляющий наперед заданную от времени функциональную зависимость, выработанный заданной програм»ой в эадатчике 2, поступает на вход первого сумматора 3, где происходит суммирование U+> с сигналом Uoo отрицательной обратной связи 10, пропорциональным основному регулирующему параматру " температуре. В первом регулирующем блоке 4 происходит усиление и функциональное преобразование сигнала ошибки 05 + U

o t обеспечив акицее необходимую степень устойчивости замкнутой системы регулирования температуры. С выхода первого регулирующего блока 4 сигнал управления 0> > поступает на вход второго сумматора 13, где происходит суммирование сигнала U „с функциональным преобразованным сигналом

0 отрицательной обратной связи

1 б, пропорциональным току нагруз ки регулятора 5 мощности. Во втором регулирующем блоке 14 происходит усиление и функциональное преобразование сигнала 0»> + Uoq ошибки по току, обе спечивающее необходимую степень устойчивости замкнутой системы регулирования тока нагрузки. С выхода второго регулирующего устройства сигнал 0» + Uo< управления поступает на инерционное звено 15, осуществляющее сглаживание переднего фронта сигнала ошибки. С выхода инерционноro звена 15 управляющий сигнал поступает на вход регулятора 5 мощности, который формирует в исполнительном блоке 6 (нагревательной панели) ток нагрузки, пропорциональный входному сигналу Uy> (фиг. 2в) . Исполнительный блок 6 преобразует подводимую к нему элек тричес кую мощност ь в лучистый тепловой поток с температурой в диапазоне 50-1100оС с погрешностью не более 1,5Ъ при максимальных темпах нагрева не более 50oC/с, который, воздействуя на объект 7 испытания, нагревает его до температуры, определяемой конкретной программой,заложенной в задатчик 2.

Сигнал UoO отрицательной обратной связи с выхода объекта 7 испытаний, .несущий информацию î его температуре, проходит датчик 8 регулируемого параметра, измерительный преобразователь 9, поступает на вход первого сумматора 3, образуя таким обP разом, замкнутый контур регулирования температуры объекта.

Формирование задатчиком 2 управляющих воздействий сигнала 0 „ имеющих скорости изменения температуры в пределах 30-50ОС/с, приводит к скачкообразному изменению управляющего сигнала 0 ц + 0 с на входе инерционного звена 15, которое преобразует его в экспоненциальное изменение

U>Ъ и t ö„ (фиг. 2в, фиг. 2r) .

Включение на входе регулятора 5 электрической мощности инерционного звена 15, реализованного в виде апериодического звена 1-ro порядка с

851386 постоянной времени о = 1, 2 с, обеспечивает снижение пускового тока с

800-900 до 150%. Тиристорный преобразователь не допускает более чем двухкратную перегрузку в течение 10 с.

Однако введение апериодического звена в контур регулирования температуры приведет к резкому ухудшению устойчивости замкнутого контура по температуре. Для устранения этого отрицательного эффекта инерционное звено 15 совместно с регулятором 5 мощности охв ачено функциональной отрицательной обратной связью по току.

Преимуществом предлагаемого устройства является возможность оптимального согласования мощности регулятора электрической мощности и исполнительного устройства. Это позволяет осуществлять теплопрочностные испытания с высокими темпами нагрева. Кроме того, преимуществом является защита 20 тиристоров по нагрузке, а также то, что при отсутствии инерционного звена нет необходимости завышать требования к тиристорам по току. Использование предлагаемого устройства поз- )5 воляет уменьшить габариты оборудования и производственного помещения, а также экономить электроэнергию.

Технико-экономическая эффективность от использования предлагаемого изобретения заключается в возможности проводить теплопрочностные испытания с высокими темпами (40-50бС/с/ нагрева. Испытания с такими темпами

:нагрева составляют 90% от всего времени процесса испытания.

Формула изобретения

Устройство для управления нагревом, содержащее последовательно соединенные задатчик и первые сумматор и регулирующий блок, последовательно соединенные регулятор мощности и исполнительный блок, а также последовательно соединенные датчик и измерительный преобразователь, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, о т л и.u а ю щ .ее с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит последовательно соединенные второй сумматор, второй регулирукщий блок и инерционное звено, выход которого связан со входом регулятора мощности, а входы второго сумматора подключены к выходам первого регулирунщего блока и регулятора мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 326555, кл. G 05 8 19/02, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

В 474797, кл. С 05 0 23/19, 1973 (прототип) .

851386. нар

Заказ 6356/68

Тирак 940 Подписное

ВНИИПИ Государствениога комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Птенцова

Редактор E. Спиридонова Техрец А. Савка Корректор С. шехмар