ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ СО ЗВЕНОМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться для промышленных и иных нужд, где требуется точное поддержание температуры в эксплуатационных условиях.
Известен электронагреватель (ЭН), содержащий магнитопровод с первичной обмоткой и нагревательный элемент в виде вращающейся самоохлаждающейся вторичной обмотки, состоящей из короткозамкнутых стержней, установленных на подвижной опоре (ПМ№3674 МКИН05В 6/10, F24H 3/0 ).
Недостатком этого устройства является отсутствие возможности регулирования температуры электронагревателя, что ухудшает его потребительские качества.
Также известен электронагреватель, содержапщй сетевую обмотку, магнитопровод и нагревательный элемент, причем сетевая обмотка подключается к источнику питания через регулируемое добавочное сопротивление, например, емкостное, а нагревательный элемент выполнен в виде полого цилиндра с герметичным основанием (ПМ № 12316 МПК Н05В 6/10).
Недостатком этого устройства является ступенчатый, дискретный характер управления, причем возможность регулирования определяется количеством добавочных сопротивлений, например, емкостных, что снижает технико-экономические показатели устройства и при этом не обеспечивает плавного и точного регулирования рабочей температуры.
Наиболее близким по технЕгческой супщости к заявляемой полезной модели является электронагреватель, содержаший магнитопровод с расположенной на нем первичной обмоткой, подключаемой к сети переменного тока через встроенный регулятор частоты
напряжения, нитающего нервичную обмотку электронагревателя, и нагревательный элемент, выполненный в виде вращающейся самоохлаждающейся вторичной обмотки, состоящей из короткозамкнутых стержней, установленных на подвижной опоре (ПМ №7266 МКИН05ВЗ/06).
Недостатком этого устройства является нечувствительность электронагревателя к изменениям (колебаниям) эксплуатационных факторов, например, состояния нагреваемой среды и, как следствие, отсутствие возможности автоматического поддержания (регулирования) температуры с необходимой точностью.
Задачей заявляемой полезной модели является улучщение эксплуатационных свойств электронагревателя.
Технический результат, достигаемый в процессе рещения поставленной задачи, заключается в расширении функциональных возможностей и обеспечении автоматического поддержания (регулирования) температуры электронагревателя с необходимой точностью при заданном или случайном изменении состояния внешних или/и внутренних воздействующих факторов.
Это является следствием того, что электронагреватель представляет собой систему, включающую автоматическое устройство управления, обеспечивающее требуемый температурный режим.
Для этого электронагреватель выполняется в виде магнитопровода с расположенной на нем первичной (сетевойО обмоткой, нагревательного элемента в виде вращающейся самоохлаждающейся вторичной обмотки, состоящей из короткозамкнутых стержней, установленных на подвижной опоре, и системы измерения, связанной с устройством управления.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется рисунком.
ленный на подвижной опоре 3. Температзфа активной части электронагревателя контролируется датчиками, например, термосопротивлениями, входящими в систему измерений (СИ) 4, которая связана с устройством управления (УУ) 5, включающим два основных элемента: оптимальный нелинейный фильтр (ОНФ) 6 и детерминированный оптимальный регулятор (ДОР) 7, при этом устройство управления 5, например, плфровое устройство, компьютер, нейросеть и т.д., обеспечивает регулирование параметров первичной обмотки 1, образуя, таким образом, замкнутую саморегулируемую автоматическую систему.
Электронагреватель со звеном автоматического управления работает следуюпщм образом.
При подаче напряжения на первичную (сетевую) обмотку в результате электромагнитных взаимодействий возникает вращающий момент, приложенный к нагревательному элементу, установленному в подвижной опоре. Одновременно с этим, наведенная в стержнях вторичной обмотки ЭДС обуславливает выделение тепловых потерь, пропорциональных сопротивлению вторичной обмотки и квадрату протекающего по ней тока. При работе электронагревателя система измерения конггролирует внешние или/и внутренние параметры, определяющие температурный режим. К ним относятся, например, следующие:
X - вектор параметров состояния электронагревателя (температура, сопротивление, геометрические размеры, скорость, уровень пгума или вибрации и т.п.);
X - оценка параметров состояния электронагревателя;
W - вектор возмущений параметров электронагревателя, учет которых позволяет пол)ать требуемую точность параметров состояния;
анализируются устройством управлеиия;
V - вектор помех измерений, учитывающий неточности, погрешности и ошибки измерений;
U - вектор управлзпощих сигналов, например, напряжений.
При изменении температуры (параметра состояния х) система измерения фиксирует ее отклонение, учитывая при этом состояние векторов WHY, что позволяет обеспечить требуемый уровень точности регулирования, и передает эти данные в устройство управления на оптимальный нелинейный фильтр, который генерирует оценку изменения температуры (оценку параметра состояния X), которая используется для формирования сигналов управления U, например, напряжений, с помощью детерминированного оптимального регулятора ДОР. В целом, УУ формирует для электронагревателя входные сигналы U, минимизирующие (максимизирующие) заданный критерий качества системы, решая при этом две задачи:
-оценка отклика температуры (контролируемого параметра электронагревателя);
-построение алгоритма регулирования с использованием полученных оценок X.
Таким образом, система, состоящая из электронагревателя, устройств измерения и управления, обеспечивает автоматическое регулирование температуры с требуемой точностью при изменении внешних или/и внутренних параметров, что расширяет функциональные и эксплуатационные возможности электронагревателя.
ii2jo jm5