Нагревательная резистивная установка Советский патент 1984 года по МПК H05B1/02 

1095456

2. Установка по п. 1, о т л и ч а- метра использован датчик общей ю щ а я с я тем, что в качестве дат- мощности всех секций нагреватечика электротехнологического пара- лей.

1. НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ РЕЗИСТИВНАЯ УСТАНОВКА, содержащая по меньшей мере одну дискретно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к источнику питания преимущественно в виде регулируемого автотрансформатора, снабженного электроприводом и коммутирующими элементами изменения напряжения Больше и Меньше с саЗадание моблокирующимися реле на входах, одну плавно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к тому же источнику питания через силовой блок тиристорного преобразователя, снабженного формирователем импульсов с блоком регулирования, регулятор электротехнологического режима, к одному входу которого подключен задатчик, к другому - датчик электротехнологического параметра, а к выходу подсоединены разнополярные входы включения реле и вход блока регулирования тиристорного преобразователя, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности стабилизации и надежности работы при изменении ве(Л личины сопротивления секций нагревателей, выход блока регулирования тиристорного преобразователя подключен к входам реле через цепочки из фильтра и отсекающего диода. со ел ел 35

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации электротехнологического режима установок резистивного нагрева.

Известно устройство для стабилизации режима установки резистивного нагрева, содержащее секцию нагревателей, подключенную к сети через регулируемый автотрансформатор с электроприводом, датчик контролируемой величины, выход которого через электронный регулятор подключен к электроприводу .

Недостатком устройства является низкая надежность его электромеханической части, которая снижается по мере повышения статической точности регулятора и увеличения частоты включений электропривода.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является нагревательная резистивная установка, содержащая по меньшей мере одну дискретно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к источнику питания преимущественно в виде регулируемого автотрансформатора, снабженного электроприводом и коммутирующими элементами изменения напряжения Больше и Меньше с самоблокирующимися реле на входах, одну плавно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к тому же источнику питания через силовой блок тиристорного преобразователя, снабженного формирователем импульсов с блоком регулирования, регулятор электротехнологического режима, к одному входу которого подключен задатчик, к другси«гу - датчик электротехнологического режима, а к выходу подсоединены разнополярные входы включения реле и вход блока регулирования тиристорного преобразователя 2J.

Недостатком этих устройств явля ется необходимость пялит- я достаточно первой секции нагревателей, по крайней мере на 50% мощнее любой другой отключаемой секции.При нарушении этого условия трудно добиться устойчивой работы устройства в режимах минимальной и максимальной мощностей первой секции, поэтому приходится применять или мощный преобразователь и небольшое число коммутирующих элементов и других секций нагревателей, или маломощный преобразователь при очень большом числе коммутирующих элементов и других секций нагревателей.

Кроме того, при переключении дискретно регулируемых секций наиболее целесообразно находиться на середине возможностей плавно регулируемой секции, что уменьшает количество переключений дискретных секций, а следовательно, и надежность установки. При эксплуатации установки сопротивление нагревателей меняется, поэтому в известных установках с фиксированным соотношением мощностей секций нагревателей невозможно обеспечить постоянный выход на середину мощнос|ги плавно регулируемой секции, что снижает точность стабилизации режима.

Цель изобретения - повьшение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в нагревательной резистивной установке, содержащей по меньшей мере

одну дискретно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к источнику питания преимущественно в виде регулируемого автотрансформатора, снабженного элeктpoпpj вoдoм и коммутирующими элементами изменения напряжения Больше и Меньше с самоблокируюпщмися реле на входах, одну плавно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к тому же источнику питанин через силовой блок тиристорного преобразователя, снабженного формирователем импульсов с блоком регулирования, регулятор электротехноло- гнческого режима, к одному входу которого подключен задатчик, к другому датчик электротехнологического параметра, а к выходу подсоединены разнополярные входы включения реле и вход блока регулирования тиристорного преобразователя, выход блока регулирования тиристорного преобразователя подключен к входам отключения реле через цепочки из фильтра и отсекающего диода. Кроме того, в качестве датчика электротехнологического параметра использован датчик общей мощности всех секций нагревателей. На фиг. 1 приведена схема установки; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие ее работу. Нагревательная резистивная установка включает печь сопротивления 1, содержащую по меньшей мере одну секцию нагревателей 2, подключенную через регулируемый автотрансформатор 3 с электроприводом 4 и коммутирующими элементами (контакторами) изменения напряжения Больше (Б) и Меньше (М) 6 с самоблокирующимися реле соответственно 7 и 8 на входах датчик контролируемого электротехнологического параметра 9 (на фиг.1 включен как датчик общей мощности), вьгход которого через блок электротехнологического режима, например электронный регулятор 10 (на фиг. 1 выполнен интегральным) подключен к разнополярным входам включения 11 этих реле 7 и 8, в цепь другой секции нагревателей 12 включен тиристорный преобразователь переменного напряжения с силовым блоком 13, формирователем импульсов 14 и блоком регулирования 15, при этом вход этого блока подключен к выходу электронного регулятора, а выход подключен к входу формирователя импульсов и через фильтры 16.и 17 и отсекающие диоды 18 и 19 к входам отключения 20 реле 7 и 8. I На фиг. 2 показаны диаграммы напряжений в разных точках устройства и - на выходе автотрансформатора 3 0 - на выходе силового блока 13, У - на выходе датчика общей мощнос ти 9, и4 - на выходе электронного р гулятора 10, и5 - на выходе блока р гулирования 15, И - на выходе филь тра 16, и. - на выходе реле 7. Режим установки 1 определяется общей мощностью Bqex секций нагревателей 2 и 12, при этом контролируемой величиной может быть температура в точке, давление внутри автоклава, общая мощность всех секций нагревателей, которая (фиг. 1) измеряется датчиком 9. При заданном напряжении на вторичной стороне автотрансформатора 3 с действующим значением U тиристорный преобразователь с силовым блоком 13 может сколь угодно плавно изменять общую мощность всех секций Р от минимального значения Р, при.отключенных тиристорах до максимального Р„. при включенных: Р }., X, R (, ,2 1-2 где R2 1 сопротивления секций нагревателей 2 и 12. Стабилизация мощности внутри диапазона Р .р Р(2) .01ие - Осуществляется фазовым или показанным на диаграмме Ug (фиг. 2) импульсным способом, что зависит только от схемы блока 15. При стабилизации мощности внутри указанного диапазона (2) импульсным способом (фиг. 1 и фиг. 2 слева до скачка напряжения, сети) разность напряжений задания и выхода датчика мощности (фиг. 2) интегрируется электронным регулятором 10 и при достижении вы ходным напряжением U порогов регулирующего устройства 15 осуществляет включения - отключения тиристоров силового блока 13 (см. напряжение Uj ) напряжением на его выходе U- . Отношение времени включенного состояния (фиг. 2) к периоду Т определяет скважность импульсного регулирова1Т -(3) и глубину регулирования мощности ,Д т--0- +и 13 «2 Л2 Например, на фиг. 2 слева У 3/4. Пока диапазона изменения мощности (1)-(4) с.екции нагревателей 12 хватает для стабилизации общей мощности электропривод 4 автотрансформатора 3 остается выключенным. Когда диапазона (1)-(4) оказывается недостаточно для стабилизации контролируемой величины, тиристоры силового блока либо полностью.. 5 отключаются ( 0}, либо полностью включадатся (X 1), как это показане на фиг. 2 после скачка напряжения сети. Если этого оказывается недостаточно для стабилизации на заданном уровне, напряжение U4 на выходе элек тронного регулятора 10 выходит за пределы порогов блока 15 и достигает jnopora включения реле 7 или 8, которые соответственно включают контак торы 5 или 6 вращения электропривода 4 в сторону увеличения или уменьшения напряжения на выходе автотранс форматора 3. Реле 7 и 8 за счет положительной обратной связи выполнены самоблокирующимися или с гистерезисом и остаются включенными и пос ле того, как напряжение U на выходе электронного регулятора из-за нзменения напряжения автотрансформатора достигнет порогов блока 15 и начнется процесс импульсного регулирования напряжения Un (фиг. 2 справа). Реле 7 включает катушку контактора 5 при достижении напряжением U положительного порога, потому что катушка подключена одним выводом к отрицательному напряжению -Е, а реле 8 включает катушку контактора 6 при достижении напряжением U отрицательного порогаэ потому что катушка подключена к +Е. Таким образом входы включения 11 - разнополярные. Отключение (разблокирование) реле 7 и 8 осуществляется через входы отключения 20, в цепи которых включены гораздо меньшие сопротивления, чем в цепи входов включения 11. Напряжение DC с выхода блока 15 фильтруется il/ фильтрами 16 и 17 и через разнополярно включенные отсекающие диоды 18 и 19 подаются на входы отключения 20. Отключение происходит в момент времени, когда при работе и электропривода автотрансформатора и тиристорного преобразователя напряжение выходе фильтра 16 (в примере на фиг. 2 справа) сменит знак и через диод 18 и вход отключения 20 отк.гаочит реле 7. Нуль напряжения на выходе фильтров 16 и 17 получается при нулевом среднем значении напряжения и5 на входе, а это соответствует величине (3),5. Таким образом, отключение электропривода 4 автотрансформатора 3 происходит при работе тиристорного преобразователя примерно на середине регулировочной характеристики при (фиг, 2 56& |справа). Это является гарантией того, что следующее включение электропривода автотрансформатора произойдет только при существенном измене уровня стабилизируемой мощности на величину более чем половина мощности нагревателей секции 12 ДР 0,5 Пв любую сторону. При отключении электропривода автотрансформатора в моментработы преобразователя с или - 1 сколь угодно малое возмущение в соответствующую сторону привело бы к насыщению преобразователя ( /J О или 1) и повторному включению электропривода, а это снижает надежность электромеханической части устройства. Следует отметить, что выход на середину регулировочной характеристики секции 12 будет происходить при изменении сопротивления этой секции относительно сопротивлений секции 2. Устройство (фиг. 1) можно наиболее эффективно применять в режимах стабилизации, а не, например, программного изменения контролируемой величины. Так, если основным возмзпщением явля я колебания напряжения сети лО , то определив приращение общей мощ|Ности из формулы (4) и приравняв его .Р 2.и..у.и...ГО(6) при )j 0,5 и, uU R,2--0. .0,25RСоответственно установленная мощность нагревателей секций 2 и 12 P,,-4P,(8) При нормальном для промьшленных сеiUi , теи значении -,т- 1% мощность нагревателей секции 12 и тиристорного преобразователя составляет 4% мощнсУсти нагревателей секции 2 и автотрансформатора 3. Таким образом, при относительно небольшой мощности преобразователя и, соответственно, небольших затратах на него устройство может осуществлять стабилизацию режима установки резистивного нагрева астатически (при выполнении электронного регулятора 10 интегральным) и почти без включений электропривода автотрансформатора. Вредное воздействие

гармоник тока преобразователя на сеть получается минимальным из-за относительно небольшой мощности преобразователя. Предлагаемое устройство может аналогично работать и при 5 ри автоклава и др.

выполнении тиристорного преобразователя с фазовым способом регулирования, а также при контроле других параметров: температуры, давления внут