Система автоматического регулирования температуры

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i) 962881

Союз Советски к

Соцналнстнческнк

Республик (6!) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 06.11.79 (21) 2840106/18-24 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 30. 09. 82. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 30 .09. 82 (5! )М. Кл .

6 05 0 23/19

Вкударстаанный комнтет

СССР пп делам нэобретеннй н открытнй (53) УДК 621.gag. .6(088.8) 8. - Е:,"- „воловье)в

" "- "" Жм р

Бйь, У,,Т)

P. Л. Воскобойников, Г. А. Ованесьян и Е. А. Фабрикант (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУР6!

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и может быть применено в тех областях, где необходимо обеспечить управление нагревательными элементами большой мощности.

Известны изодромные регуляторы, которые в системах переменного тока строятся на основе электромеханических интегрирующих приводов. В изодромном регуляторе для преобразования угла поворота выходного вала интегрирующего привода в напряжение, меняющееся по амплитуде, устанавливают

15 линейные вращающиеся трансформаторы (ЛВТ). Затем суммируют сигналы интегрального канала и прямой связи в виде напряжений, меняющихся по амплитуде. В таких системах сигнал рассог-2о ласования на выходе датчика в установившемся режиме равен нулю (1 ).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является си2 стема автоматического регулирования,. температуры (2 ).

Системы регулирования температуры. такого типа имеют ряд недостатков.

Во-первых, для работы широтно-импульс ных преобразователей необходимо сигналы переменного тока преобразовать в постоянный ток с учетом фазы с последующей фильтрацией. Во-вторых, в известных схемах шйротно-импульсных преобразователей ширина импульса увеличивается с увеличением сигнала от

0 до 180о. Однако для управления ти- ристором необходимо, чтобы управляющий импульс при увеличении сигнала изменялся от 180 до Oo,÷òî требует значительного усложнения широтно-импчльсного преобразователя.

Цель изобретения - повышение точности системы.

Поставленная цель достиГается теМ, что в систему автоматического регуль рования температуры,,содержащую последовательно соединенные датчик, уси3 . 96288 литель прямой связи, сумматор, формирователь импульсов, тиристорный усилитель мощности и нагревательный элемент, а также интегрирующий привод, входом подключенный к датчику, введен электромеханический фазовращатель, вход которого связан с выходом интегрирующего привода, а выход — со вторым входом сумматора.

На фиг. 1 изображена блок-схема системы автоматического регулирования температуры; на фиг. 2,а,б,в векторные диаграммы напряжений на выходе интегрального канала Uä, усилителя прямой связи L „ и сумматора U g

) эпюры напряжений на выходе формирователя импульсов U „ и на нагрузке

Он для различных случаев фазовых сдвигов результирующего вектора управляющих напряжений 0 относительно на- о пряжения сети V<.

Система регулирования температуры (фиг. 1) содержит датчик 1 амплитудно-модулированного сигнала, усилитель прямой связи 2, интегрирующий привод .3, электромеханический фаэовращатель 4, сумматор 5, формирователь 6 импульсов, тиристорный усилитель 7 мощности .и нагревательный элемент 8.

Система регулирования температуры работает следующим образом.

Сигнал рассогласования с датчика 1 амплитудно-модулированного сигнала поступает на входы усилителя прямой связи 2 и интегрирующего привода 3.

С выхода фазовращателя 4, кинематичес ки связанного с интегрирующим приводом, на вход сумматора 5 поступает изменяющееся по фазе напряжение неао сущей частоты постоянной амплитуды.

На другой вход сумматора 5 поступает изменяющееся по амплитуде напряжение с выхода усилителя прямой связи. Та-, ким .образом (фиг. 2), в системе осуществляется суммирование изменяющего „45 ся по фазе напряжения Оп интегрального канала с изменяющимся по амплитуде напряжением Оп канала прямой связи.

Результирующее напряжение V поступает на вход формирователя 6 импульсов. 5В

Формирователь 6 (например, триггер преобразует результирующее напряжение

О в последовательность постоянных по амплитуде и длительности управляющих импульсов О фи (фиг. 2), несущей частоты, фазовый сдвиг которых относительно напряжения питания тиристоров усипителя 7 мощности изменяется

1 ф вместе с фазовым сдвигом результирующего напряжения U .

Приход переднего фронта импульса на управляющий электрод тиристора вызывает- его уверенное отпирание в этот момент, независимо от разброса параметров тиристоров.

Таким образом, фазовый сдвиг результирующего напряжения определяет продолжительность открытого состояния тиристоров и, соответственно, уровень мощности в нагрузке. Нагрузкой тиристорного усилителя мощности является нагревательный элемент 8, который изменяет температуру объекта до заданной.

Рассмотрим более подробно схему управления тиристорами.

Пусть в исходном состоянии, при котором температура объекта соответствует заданному значению, фазовращатель 4 установлен таким образом, что напряжение на его выходе сдвинуто по фазе относительно напряжения питания тиристоров усилителя мощности на 90о (фиг. 2а). При отсутствии сигнала рассогласования на входе системы напряжение на выходе усилителя пря мой связи отсутствует и фазовый сдвиг результирующего нагряжения .0 определяется только фазовым сдвигом напряжения U„ на выходе фазовращателя 4.

В этом случае (фиг. 2а) тиристоры усилителя мощности открыты половину периода, т. е. в нагрузке выделяется часть максимальной мощности.

При изменении температуры и объекта относительно заданной t > на выходе системы регулирования появляется сигнал рассогласования, который вызывает вращение вала интегрирующего привода 3 и, соответственно, поворот фазовращателя 4 в ограниченном диапазоне углов, фазовый сдвиг напряжения U> на выходе фазовращателя при этом будет меняться. относительно начального фазового сдвига в диапазоне

0-180О. Кроме того, при появлении рассогласования напряжение с выхода усилителя прямой связи поступает на вход сумматора 5 и дополнительно изменяет фазовый сдвиг в соответствии со знаком расстройки.

На фиг. 2б и 2в показано, как при одном и том же положении фазовращателя (напряжение U ) сигнал прямой связи, изменяющийся по амплитуде и находящийся в фазе (или противофазе) с напряжением сети„ управляет фазовым

5 9628 сдвигом напряжения U в зависимости от знака рассогласования. Одновременно изменяется фазовый сдвиг импульсов U >, и изменяются напряжение U и мощность в нагрузке. 5

Таким образом, введение фазовращателя и интегральный канал, а также формирователя импульсов позволяет максимально упростить схему управления тиристорами, обеспечив их работу В в наиболее выгодном режиме. Сочетание в введенном сумматоре фазового управления в интегральном канале с амплитудным управлением в канале прямой связи обеспечивает в предлагаемой системе высокую динамическую и статическую точность регулирования температуры.

Формула изобретения

Смстема автоматического регулиро- zo вания температуры, содержащая последовательно соединенные датчик, усилитель прямой связи, сумматор, формирователь импульсов, тиристорный усилитель мощности и нагревательный элемент, а также интегрирующий привод, входом подключенный к датчику, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, она содержит электромеханический фазовращатель, вход которого связан с выходом интегрирующего привода, а выход — с вторым входом сумматора.

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе

1. Бесекерский В. А.,Попов Е. Il.

Теория систем автоматического регулирования. М., "Наука". 1966, с. 328330.

2. Певзнер В. В. Прецизионные регуляторы температуры. И., "Энергия"

1973, с. 25-27 (прототип).

962881

Составитель С ° Стрелецкий

Редактор В. Пилипенко Техред С.Мигунова Корректор С. Шекмар

Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7510/66 филиал Dflll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4