Резистивная нагревательная установка Советский патент 1986 года по МПК H05B1/02 

ормирует дополнительный импульс включения, и управляемого электронного ключа 10, через который связаны регулятор температуры 6 и блок управления 4, Блок 9 содержит четыре элемента 3 И-НЕ, два RS-тригге- . ра, один Т-триггер, два формирователя импульсов по фронту входного сигнала, одновибратор и элемент НЕ. Блок 9 фазирования начала и конца интервала включенного состояния и формирования дополнительного импульса включения формирует угол задержки момента включения переключателя 3 в первом периоде каждого интервала включенного состояния поочередно величиной 90 и 270 эЛiГpaд.

1

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в электропечах сопротивления,снабженных импульсными регуляторами температуры.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей печи и повышение надежности в работе путем снижения бросков тока намагничивания печного трансформатора.

На фиг.1 приведена функциональна схема электропечи/ на фиг.2 принципиальная схема блока фазирования моментов начала и конца интервала включенного состояния тиристорного переключателяJ на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы ; на фиг.5 - схема импульсного датчика фазы экстремального значения напряжения сети.

Резистивная нагревательная установка содержит электропечь 1 сопротивления, печной трансформатор 2, тиристорный переключатель 3, блок управления 4, датчик 5 температуры, электронный импульсный регулятор 6 температуры, формирователь 7 временных интервалов, состоящий из им-i пульсного датчика 8 фазы экстремального значения напряжения сети, вьфабатывающего короткие импульсы в моменты времени, соответствующи фазе сетевого напряжения 90 и 270 эл.град., блока 9 фазирования

а после окончания интервала вклю- ченного состояния кратковременно повторно включает переключатель 3 с задержкой момента повторного включения на 90 эл.град, относительно последнего момента перехода напряжения питающей сети через нуль на интервале включенного состояния. Использование формирователя временных интервалов 7 повышает надежность установки и ее энергетические показатели, поскольку устраняет выбросы тока намагничивания при включении Т-2, так как перед включением сердечник Т 2 размагничен и переходные процессы при включении отсутствуют. 4 ил.

2

моментов начала и конца интервала включенного состояния формирующего

дополнительный импульс включения,и управляемого электронного ключа 10.

Блок 9 фазирования моментов начала и конца интервала включенного состояния имеет трехвходовые элементы ЗИ-НЕ 11-14, элемент НЕ 15, RS-триггеры 16, 17, Т-триггер 18, формирователи 19 и 20 импульсов по фронту входного сигнала, одновибратор 21 и двухвходовьй зле- - мент И-НЕ 22.

Импульсный датчик 8 фазы экстремального значения напряжения сети содержит двухполупериодный выпрямительный мост .23, резисторы 24- 32, стабилитрон 33, диоды 34, 35 и 36, конденсатор 37, однопереходньй транзистор 38, транзистор 39, преобразователь 40 низкого логического уровня в высокий, инверторы 41-45, логические элементы И-НЕ 46

« На представленных диаграммах на- пряжепкй (фиг.З и 4) напряжения на элементах схемы имеют индекс это- го элемента, так U - напряжение на элементе 21.

Установка работает следующим образом.

, в момент времени t, (см,фиг.3) электронньй импульсный регулятор 6 температуры вьщает сигнал на включение тиристорных переключателей 3, а на выходе блока 9 фазирования моментов начала и конца интервала включенного состояния этот сигнал появляетс5я в момент поступления на его вход первого импульса с фазовым углом 90 эл.град. с первого выхода датчика 8 фазы напря- жения. Управляемый электронный ключ 10 открывается и блок управления 4 разрешает работу тиристорного переключателя 3 с фазовым углом 90 эл.град. (момент t).

В момент времени tj электронный импульсный регулятор 6 температуры вьщает сигнал на выключение тиристорного переключателя 3, а блок 9 фазирования вьщает этот сигнал с задержкой на 180 эл.град. (момент

s

В момент tc

s

,g СО второго выхода датчика В на вход блока 9 поступает импульс с фазовым углом 90 эл.град. и на его выходе появляется кратковременный сигнал на включение тирис- торйого переключателя 3.

В момент времени tg на выходе электронного импульсного регулятора 6 температуры появляется сигнал, разрешающий работу тиристорного переключателя 3, а на выходе блока 9 этот сигнал появляется в момент времени t при поступлении импульса с первого выхода датчика 8 фазы экстре мального значения напряжения сети с фазовым углом 270 эл.град. В момент времени tg электронный импульсный регулятор 6 температуры вьщает сигнал, запрещающий работу тиристорного переключателя 3, а блок 9 фазирования задерживает этот сигнал до момента времени tу. После при- хода очередного импульса с фазовым углом 270 эл.град. (момент t ) на выходе блока 9 появляется кратковременный сигнал, разрешающий работу тиристорного переключателя 3.

Таким образом, блок 9 фазирования моментов начала и конца интервала включенного состояния и формирования дополнительного импульса включения формирует угол задержки момента включения тиристорного переключателя 3 в первом периоде каж- дого интервала включенного состояния поочередно величиной 90 и 270 эл.град (моменты tj, t), а пос

т

р12480821 ле

10

15

20

25

30

-

е-35 .

я 50 55

40

окончания интервала включенного состояния кратковременйо повторно включает тиристорный пере- ключ.атель 3 с задержкой момента повторного включения на 90 эл.град. относительно последнего момента перехода напряжения питающей сети через нуль на интервале включенного состояния (моменты t , t, ).

Блок 9 фазирования моментов начала и конца интервала включенного состояния и формирования дополнительного импульса включения тиристорного переключателя работает следующим образом.

Предположим, что с прямого выхода Т-триггера 18 уровень логической единицы поступает на третий вход первого и второго элементов ЗИ-НЕ 11 и 12, а с инверсного выхода уровень логического нуля - на третий вход третьего и четвертого элементов ЗИ-НЕ 13 и t4. В момент времени t, с выхода электронного импульсного регулятора 6 температуры высокий логический уровень поступает на второй вход первого и третьего элементов ЗИ-НЕ 11 и 13, а уровень логического нуля с выхода элемента НЕ 15 - на второй вход второ- iro и четвертого элементов ЗИ-НЕ 12 и 14. После прихода импульса с фазовым углом 90 эл.град. (момент t) первый элемент ЗИ-НЕ 11 устанавливает первый RS-триггер 16 в единичное- состояние,- с инверсного выхода которого уровень логического нуля поступает на вход первого формирователя 19 импульсов по фронту входного (сигнала и первьй вход элемента И-НЕ 22, с выхода которого высокий логический уровень разрешает работу тиристорного переключателя 3 с фазовым углом 90 эл.град.

В момент времени Ц -на выходе электронного импульсного регулятора 6 температуры появляется низкий логический уровень, а на выходе элемента НЕ 15 высокий логический уровень, и второй элемент ЗИ-НЕ 12 после прихода очередного импульса с фазовым углом 270 эл.град (момент t) возвращает первый RS-триггер 16 в исходное состояние, на инверсно м выходе которого устанавливается уровень логической единицы. Одновременно с этим первый фор- |мирьватель 19 импульсов по фронту |входного сигнала устанавливает

Т-триггер 18 и второй RS-триггер 17 в нулевое состояние, а на выходе элемента И-НЕ 22 появляется уровень логического нуля, который за- прещает работу тиристорного переключателя 3. После прихода очередного импульса с-фазовым углом 90 эл.град. (момент tg) четвертый элемент ЗИ-НЕ 14 возвращает второй RS-трйггер 17 в исходное состояние, а второй формирователь 20 импульсов по фронту входного сигнала запускает одновибратор 21, с выхода которого низкий логический уровень поступает на второй вход элемента И-НЕ 22, который разрешает работу тиристорного переключателя 3 с фазовым углом 90 эл.град. В момент времени tj на входах элемента И-НЕ 22 устанавливается высокий логический уровень, поступающий с выхода первого RS-тригге- ра 16 и выхода одновибратора 21. На вькоде элемента И-НЕ 22 .появляется уровень логического нуля, который запрещает работу тиристорного переключателя 3.

На следующем интервале включен- ного состояния (tg-t, ) блок 9 работает аналогичным образом, с той лишь разницей, что все изменения состояния элементов схемы будут происходить с фазовым углом 270 эл.гра Это объясняется тем, что Т-триггер перебрасывается в другое состояние в момент времени t.

Датчик 8 фазы экстремального значения напряжения сети работает следующим образом. Напряжение синхронизации поступает на входы выпрямительного моста 23 и формирователя прямоугольных импульсов на транзисторе 39, элементах НЕ 42 и 43, резисторах 28-32, диодах 35 и 36. После двухполупериодного выпрямления напряжения синхронизации мостом 23 пульсирующее напряжение с удвоенной частотой промышленности сети поступает на вход релаксационного генератора на однопереходном транзисторе 38, резисторах 24-27, стабилитроне 33 и конденсаторе 37. С базы однопереходного транзистора 38 короткие положительные импульсы с фа--м 90 и 270 эл.град. поступают на вход преобразователя 40 низкого уровня в высокий, с выхода которого импульсы через первый элемент НЕ 41

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

поступают на первый вход первого и Второго элементов И-НЕ 46 и 47.

Резистором 25 при необходимости можно осуществить подстройку фазы выходных импульсов датчика 8 фазы экстремального значения напряжения сети.

Диод 35 устанавливает порог срабатывания формирователя прямоугольных импульсов близким к нулю, что повышает стабильность формирователя при скачкообразных изменениях напряжения сети. Диод 36 ограничивает прохождение отрицательных полуволн входного напряжения через резистор 32 на выход формирователя. Прямоугольные импульсы с выхода второго элемента НЕ 42 поступают на второй вход первого элемента 46 и на вход третьего элемента НЕ 43, с выхода которого - .на второй вход второго элемента И-НЕ 47. С выхода первого элемента И-НЕ 46 короткие импульсы с фазой 90 эл.град. поступают на вход первого элемента НЕ 44, а с выхода второго элемента И-НЕ 47 короткие импульсы с фазой 270 эл.град. - на вход второго элемента НЕ 45. .

Выходы первого и второго элемента НЕ 44 и 45 служат выходами датчика 8:.

В процессе.работы может возникнуть необходимость в подстройке фазы выходных импульсов датчика 8.

Использование нового блока - формирователя временных интервалов позволяет повысить надежность и энергетические показатели, так как при включении трансформаторной .нагрузки возникают выбросы тока намагничивания, которые могут вызьшать ошибочные срабатывания систем защиты, приводить к повьшенному нагреву I трансформатора, снижать коэффициент мощности питающей сети. (

В предлагаемом устройстве выбросы тока намагничивания отсутствуют, так как перед включением сердечник трансформатора размагничен, а включение производится в моменты времени 90 и 270 эл.град. Тогда переходный процесс при включении отсутствует. Следовательно, повьшается КДЦ установки, коэффициент мощности :и надежность работы.

Формула изобретения

Резистивная нагревательная установка, содержащая резистивный наг- реватель, подключенный к сети через печной трансформатор, на первичной стороне которого уста,новлен тирис- торный переключатель с блоком управления, вход которого- связан с выходом электронного импульсного регулятора температуры, к входу которого подключен датчик температуры в печи, отличающаяся тем, что, с целью улучшения энерге- тических показателей и повьшения надежности в работе путем снижения бросков тока намагничивания трансформатора, в нее введены электронньй ключ, через который осуществлена связь регулятора температуры с блоко управления, импульсный датчик фазы экстремального значения напряжения сети, два входа которого подключены к двум первьм входам треквходо- вого введенного блока фазирования моментов начала и конца интервала включенного состояния переключателя, содержащего четыре элемента ЗИ-НЕ, два RS-триггера, один Т-триггер, два формирователя импульсов по фрон- .ту входного сигнала, одновибратор и элемент НЕ, первым входом блока фазирования служат объединенные первые входы первого и четвертого элементов ЗИ-НЕ, вторым входом - объединенные первые входы второго и треть- его элементов ЗИ-НЕ, третьим входом, к которому подключен выход электронного регулятора температуры, - объединенные вторые входы первого и третьего элементов ЗИ-НЕ и вход элемента НЕ, выход которого подключен к вторым входам второго и четвертого элементов ЗИ-НЕ, выходы первого и третьего элементов ЗИ-НЕ соединены с S-входом первого RS-триггера, а выходы второго и четвертого элементов ЗИ-НЕ подключены к R-входу первого RS-триггера и S-входу второго RS-триггера, прямой выход которого через второй формирователь и одно- вибратор соединен с вторым входом И-НЕ, выход которого, служащий выходом блока фазирования, подключен к управляющему входу ключа, а .пер- вьм вход соединен с инверсным выходом первого RS-.триггера, связанного jчерез первый формирователь с R-входо второго RS-триггера и входом Т-триг- гера, прямой выход которого подключек к третьим входам первого и второго элементов ЗИ-НЕ, а инверсный выход - к третьим входам третьего и четвертого элементов ЗИ-НЕ.

фиг. 2

ТГ

Wt

и

IF

.

Я

Ucemu

иг.З

фиг, if

Jtf

фиг.5

Изобретение относится к электротехнике, в частности к на1 рева- . тельньт установкам с импульсными регуляторами температуры. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей и повышение надежности работы установки. Нагревательная установка содер жит печь 1 с резистинным нагревателем, подключенным к сети через трансформатор (Т) 2. На первичной стороне Т 2 установлен тиристорный переключатель . 3 с блоком управления 4. В печи установлен датчик температуры 5,подключенный к входу электронного импульсного регулятора температуры 6. В установку введен формирователь временных интервалов 7. Он состоит из импульсного датчика фазы 8 экстремального значения напряжения сети, ксэторый вырабатывает короткие ,импульсы в заданные моменты времени, из трехвходового блока 9 фазирования моментов начала и конца интервалов включенного состояния , который § (Л с 340/2201 IsD JSb (X) О сх ND