РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕКТРОПЕЧИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, в частности к устройствам для управления температурным режимом электрической печи сопротивления.
Известен регулятор температуры печи сопротивления содержащий задатчик температуры, соединенный выходом с суммирующим входом элемента сравнения, подключенного выходом через регулирующее устройство с информационным входом регулятора напряжения, выход которого соединен с нагревателями электропечи сопротивления, снабженной датчиком температуры, связанным выходом с вычитающим входом элемента сравнения (Электрооборудование и автоматика электротермических установок: /Справочник/ Альтгаузен А.П. и др.; Под ред. А.П.Альтгаузена и др. - М.: Энергия, 1978, с.104-105).
Недостатком данного устройства является отсутствие контроля за током, протекающим по нагревателю. Известно, что при изменении температуры в нагревателях, выполненных из тугоплавких металлов и их соединений, в широких пределах изменяется сопротивление (увеличивается с ростом температуры). Поэтому при включении "холодной" печи ток, протекающий через нагреватели, будет превышать номинальный, в ряде случаев в 10 раз и более. Это приводит к необходимости увеличивать установленную мощность регулятора напряжения, что увеличивает его стоимость. Кроме того, резкие колебания тока уменьшают срок службы нагревателей.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в снижении установленной мощности регулятора напряжения и повышении срока службы нагревателей электропечи сопротивления, путем введения канала ограничения тока.
Поставленная задача решается тем, что в известное устройство, содержащее задатчик температуры, соединенный выходом с суммирующим входом элемента сравнения, подключенного выходом через регулирующее устройство с информационным входом регулятора напряжения, выход которого соединен с нагревателями электропечи сопротивления, снабженной датчиком температуры, связанным выходом с вычитающим входом элемента сравнения, силовой вход регулятора напряжения подключен к источнику питания переменного тока, согласно полезной модели, введены сумматор и датчик тока, включенный между источником питания и силовым входом регулятора напряжения, и подключенный через пороговый элемент к первому входу сумматора, соединенного своим выходом с вычитающим входом элемента сравнения, причем второй вход сумматора соединен с выходом датчика температуры.
Кроме того, датчик тока в предлагаемом устройстве может быть выполнен в виде трансформаторов тока с первичными обмотками, включенными между источником питания и силовым входом регулятора напряжения, и вторичными обмотками, подключенными к выпрямителю, связанному своим выходом с входом порогового элемента.
На чертеже представлена функциональная схема регулятора температуры электропечи сопротивления.
Устройство для управления электропечью сопротивления 1 состоит из регулятора напряжения 2, подключенного силовым входом к источнику питания 3 через датчик тока 4. Информационный вход регулятора напряжения 2 через регулирующее устройство 5 подключен к выходу элемента сравнения 6, суммирующий вход которого подключен к выходу задатчика температуры 7. Электропечь сопротивления 1 снабжена датчиком температуры 8, выход которого соединен со вторым входом сумматора 9, подключенного первым входом к выходу порогового элемента 10, соединенного своим входом с выходом датчика тока 4. Выход сумматора 9 подключен к вычитающему входу элемента сравнения 6.
Кроме того, в устройстве датчик тока 4 может быть выполнен в виде трансформаторов тока 11, первичные обмотки которых включены между источником питания 3 и силовым входом регулятора напряжения 2, а вторичные обмотки подключены к входу выпрямителя 12, выход которого соединен с входом порогового элемента 10.
Устройство работает следующим образом.
3
3
3
С помощью задатчика температуры 7 формируется (ручным или автоматическим способом) заданное значение регулируемой температуры θ. Данный сигнал θ поступает на элемент сравнения 2, где сравнивается с сигналом пропорциональным температуре θ, измеряемой с объекта управления 1 (нагреватели электрической печи сопротивления) датчиком температуры 8. Регулирующее устройство 5 в зависимости от значения Δθ=θ-θ и знака его отклонения формирует регулирующее воздействие на исполнительное устройство (регулятор напряжения 2), которое непосредственно воздействует на объект управления 1.
ном
ном
В сравнении с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает более плавный режим выхода объекта управления 1 на заданную температуру. Это обеспечивается за счет подачи дополнительной обратной связи по току, снимаемой с датчика тока 4, через сумматор 9, на элемент сравнения 6. Данная обратная связь работает только на начальном этапе разогрева объекта управления 1, когда ток I, протекающий по нагревателям, больше номинального I. При выходе печи на номинальную температуру, ток печи становится меньше номинального (I≤I) и обратная связь по току отключается пороговым элементом 10.
Предлагаемая структура регулятора температуры, при которой сигнал ограничения тока смешивается с сигналом обратной связи по температуре, вызвана тем обстоятельством, что в современных промышленных регуляторах температуры задатчик температуры 7, элемент сравнения 6 и регулирующее устройство 5 реализуются в виде функционально законченного устройства - программируемого контроллера. Поэтому ввести отрицательную обратную связь по току непосредственно в элемент сравнения 6 (как это обычно делается) невозможно. Введение в предлагаемом устройстве отрицательной обратной связи по току совместно с сигналом обратной связи по температуре позволяет преодолеть указанные трудности.