Устройство для автоматического регулирования температуры Советский патент 1987 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к технике управления и может быть использовано для регу- лировапия температуры в объектах с электрическими нагревателями.

На фиг. 1 изображена часть принциниаль- ной схемы устройства, преобразующая позиционные сигналы задания «мало и «много в результирующий управляющий сигнал; на фиг. 2 - часть устройства, преобразующая результирующий управляющий сигнал в аналоговый сигнал напряжения заданной величины, подаваемый на электронагреватель.

Часть устройства, преобразующая позиционные сигналы, задания «мало и «много в результирующий управляющий сигнал, содержит переключатель I, сигнализатор 2 минимальной температуры и сигнализатор 3 максимальной температуры, измерительного или регулирующего прибора, одно- обмоточные реле 4-6, двухобмоточные реле и однообмоточное реле 11, содержащие замыкающие контакты 12-29.

Кроме того, эта часть устройства содержит конденсаторы 30-32 и резисторы 33--38.

Часть устройства, преобразующая результирующий управляющий сигнал в аналоговый сигнал напряжения заданной величины, содержит силовые тиристоры 39 и 40, диоды 41-49, конденсаторы 50 и 51, резисторы 52-59, переменные резисторы 60- 63, стабилитрон 64, пороговый элемент 65, маломощный тиристор 66, выключатель автоматический 67, предохранитель 68 и электронагреватель 69.

Автоматический выключатель 67 служит для подачи переменного напряжения нро- мыщленной частоты на силовую часть устройства, а также на цепи, формирующие управляющие сигналы и состоящие из силовых тиристоров 39 и 40, диодов 41-44, резисторов 52 и 53. Это же напряжение подается и на часть схемы, с помощью которой получают постоянное стабилизирован- 40 ния на электронагреватели.

По мере роста температ и приближения ее к задан происходит размыкание за.м мыкание размыкающего кон затора 2 минимальной те.мп зультате чего отключается реле 4 и включается одноо 5, отключается однообмоточн мыкая свой замыкаюп 1ий к этом силовые тиристоры 3 ваются.

ное напряжение - источник постоянного напряжения, и содержащую диоды 46-49, резистор 59, стабилитрон 64.

Постоянное стабилизированное напряжение используется для питания фазосдви- гающего узла схемы, содержащего переменные резисторы 61-63 и конденсатор 50. Это же напряжение подается на делитель, состоящий из резисторов 57 и 58.

Устройство работает следующим образом.

Переключатель 1 устанавливается во включенное состояние и при температуре в объекте ниже заданной происходит-замыкание замыкающего контакта сигнализатора минимальной температуры 2, при этом замыкающие контакты сигнализатора максималь45

50

По мере роста температуры в объекте и приближения ее к заданно.му значению происходит размыкание за.мыкающего и замыкание размыкающего контактов сигнализатора 2 минимальной те.мпературы, в результате чего отключается однообмоточное реле 4 и включается однообмоточное реле 5, отключается однообмоточное реле 11, размыкая свой замыкаюп 1ий контакт 29, при этом силовые тиристоры 39 и 40 закрываются.

Благодаря наличию резисторов 33, 35 и конденсаторов 30 и 31 в цепях отключающих обмоток двухобмоточных реле 7 и 8 обеспечивается время, необходимое для подготовки начальных условий для форминой температуры 3 разомкнуты, а размыка- 55 рования следующей (средней) ступени на- ющие контакты замкнуты. Происходит вклю- пряжения на электронагревателе 69.

Отключение однообмоточного реле 4 и включение однообмоточного реле 5 приводит

чение однообмоточного реле 4, и замыкаются его замыкающие контакты 12 и 13.

0

Подается питание на отключающую обмотку двухобмоточного реле 7, но она сразу не формирует необходимый магнитный поток, а происходит это с задержкой, время которой определяется резистором 33 и конденсатором 30, после заряда которого для напряжения питания списывается магнитный поток, формируемый включающей обмоткой этого же реле. Размыкаются замыкающие контакты 18-20 двухобмоточного реле 7., снимается питание с отключающей обмотки двухобмоточного реле 10 и его за.мыкаю- щий контакт 28 замыкается, после чего включается однообмоточное реле 11, которое замыкает свой замыкающий контакт 29. Происходит заряд конденсатора 50 по RC-цепи, использующей переменный резистор 61, при этом переменные резисторы 62 и 63 щунти- рованы замыкающи.ми контактами 24 и 27 соответственно двухобмоточных реле 8 и 9. Время заряда конденсатора 50 по указанной цепочке минимально, что обеспечит такой угол открывания силовых тиристоров 39 и 40, при котором будет сформировано первое заданное значение напряжения и, соответственно, мощности, снимаемой с электронагревателя 69. Напряжение заряженного конденсатора 50 сравнивается с по.мо- щью порогового элемента 65 с заданным, которое поступает на него с делителя, образованного резисторами 57 и 58. При их равенстве пороговый элемент 65 формирует на своем выходе сигнал управления, который открывает маломопд,ный тиристор 66 при разряде конденсатора 50, в результате чего происходит периодическое в каждый полупериод зависящее от полярности переменного напряжения формирование управляющих сигналов то на одном резисторе 52, то на другом резисторе 53. Сигналы, поступаюи ие с этих резисторов 52, 53, открывают то один силовой тиристор 39, то другой силовой тиристор 40, подавая первую (наибольщую) заданную величину напряже0

5

0

5

ния на электронагреватели.

По мере роста температуры в объекте и приближения ее к заданно.му значению происходит размыкание за.мыкающего и замыкание размыкающего контактов сигнализатора 2 минимальной те.мпературы, в результате чего отключается однообмоточное реле 4 и включается однообмоточное реле 5, отключается однообмоточное реле 11, размыкая свой замыкаюп 1ий контакт 29, при том силовые тиристоры 39 и 40 закрываются.

Благодаря наличию резисторов 33, 35 и конденсаторов 30 и 31 в цепях отключающих обмоток двухобмоточных реле 7 и 8 обеспечивается время, необходимое для подготовки начальных условий для формирования следующей (средней) ступени на- пряжения на электронагревателе 69.

, к тому, что теряет питание отключающая обмотка двухобмоточного реле 7 и получает питание отключающая обмотка двухобмоточного реле 8.

При дальнейшем росте температуры в объекте происходит размыкание размыкающего и замыкание замыкающего контакта сигнализатора максимальной температуры 3, в результате чего отключается однообмоточное реле 5 и включается однообмоточное реле 6, отключается одно- обмоточное реле 11, размыкая свой замыкающий контакт 29. Силовые тиристоры 39 и 40 закрываются. Отключение однообмо- точного реле 5 и включение однообмоточ- ного реле 6 приводит к тому, что теряет питание отключающая обмотка двухобмоточного реле 8 и получает питание отключающая обмотка двухобмот(1чного реле 9.

В результате переменные резисторы 61 и 62 щунтируются контактами соответственно

мыкающий контакты сигнализатора минимальной температуры, замыкающий и размыкающий контакты сигнализатора максимальной температуры, отличающееся тем, что, с целью повыщения качества работы устройства и увеличения срока службы электронагревателя, дополнительно введены источник постоянного напряжения, четыре одно обмоточных реле с замыкающими Контактами, четыре двухобмоточных реле с вклю10 чающей и отключающей обмотками и замыкающими контактами, второй силовой тиристор, семь диодов, стабилитрон, три переменных резистора, пороговый элемент, четыре конденсатора, девять резисторов и одно.с- полюсный выключатель, причем обмотка первого однообмоточного реле подключена к источнику постоянного напряжения последовательно через замыкающие контакты сигнализатора минимальной температуры и однополюсный выключатель, обмотка второго

20 и 24 и заряд конденсатора 50 осущест- 20 однообмоточного реле подключена к ис- вляется через переменный резистор 63, обеспечивающий наибольщее время заряда конденсатора 50 и, следовательно, наименьщий угол открытия тиристоров. Таким образом, на нагревате.те обеспечена минимальная заданная ступень мощности.

После этого приостанавливается рост температуры в объекте. Уменьщение температуры приведет к необходимости увеличения напряжения на электронагревателе

25

точнику постоянного напряжения последовательно через размыкающие контакты сигнализатора минимальной температуры, однополюсный выключатель и замыкающие контакты сигнализатора максимальной температуры, обмотка третьего однообмоточного реле подключена к источнику постоянного напряжения последовательно через однополюсный выключатель и замыкающие контакты сигнализатора максимальной темпе69, что обеспечивается работой устройства ,Q ратуры, к источнику постоянного напряжев обратной последовательности.

Для того чтобы при включении маломощного тиристора 66 диоды 46 и 48 не оказывали щунтирующего влияния, на токи управления первого 39 и второго 40 силовых тиристоров, схема содержит пятый диод 45, второй конденсатор 51 и четвертый резистор 55, Благодаря второму конденсатору 51 ток управления маломощного тиристора 66 в момент включения не снижается несмотря на наличие четвертого резистора 55

При исиользовании электронагревателей различной мощности возникает необходимость изменения уровней напряжения на них, что обеспечивается регулировкой угла открывания первого 39 и второго 40 силовых тиристоров, которая выполняется с помощью второго 61, третьего 62 и четвертого 63 переменных резисторов.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования температуры, содержащее источник переменного напряжения, к которому через двухполюсный выключатель подключена цепь из последовательно включенных электронагревателя, первого силового тиристора и предохранителя, два диода, переменный резистор, конденсатор, маломощный тиристор, пять резисторов, замыкающий и разния подключены цепи из последовательно включенных отключающей обмотки первого двухобмоточного реле, первого резистора и замыкающих контактов первого однообмоточного реле, включающей обмотки вого двухобмоточного реле и второго резистора, отключающей обмотки второго двухобмоточного реле, третьего резистора и замыкающих контактов второго однообмоточного реле, включающей обмотки второго двухобмоточного реле и четвертого резисто40 ра, отключающей обмотки третьего двухобмоточного реле, пятого резистора и замыкающих контактов третьего однообмоточного реле, включающей обмотки третьего двухобмоточного реле и щестого резистора, отключающей обмотки четвертого двухобмоточного реле, замыкающих контактов первого, второго и третьего двухобмоточных реле, включающая обмотка четвертого двух- обмоточного реле подключена к источнику постоянного напряжения непосредственно, обмотка четвертого однообмоточного реле подключена к источнику постоянного напряжения последовательно через замыкающие контакты четвертого двухобмоточного реле и цепь из последовательно включенных замыкающих контактов второго однообмоточного, первого и третьего двухобмоточных реле, которая шунтирована цепью из последовательно соединенных замыкающих контактов первого однообмоточного и второго двух45

50

55

мыкающий контакты сигнализатора минимальной температуры, замыкающий и размыкающий контакты сигнализатора максимальной температуры, отличающееся тем, что, с целью повыщения качества работы устройства и увеличения срока службы электронагревателя, дополнительно введены источник постоянного напряжения, четыре одно обмоточных реле с замыкающими Контактами, четыре двухобмоточных реле с вклю0 чающей и отключающей обмотками и замыкающими контактами, второй силовой тиристор, семь диодов, стабилитрон, три переменных резистора, пороговый элемент, четыре конденсатора, девять резисторов и однос- полюсный выключатель, причем обмотка первого однообмоточного реле подключена к источнику постоянного напряжения последовательно через замыкающие контакты сигнализатора минимальной температуры и однополюсный выключатель, обмотка второго

0 однообмоточного реле подключена к ис-

однообмоточного реле подключена к ис-

точнику постоянного напряжения последовательно через размыкающие контакты сигнализатора минимальной температуры, однополюсный выключатель и замыкающие контакты сигнализатора максимальной температуры, обмотка третьего однообмоточного реле подключена к источнику постоянного напряжения последовательно через однополюсный выключатель и замыкающие контакты сигнализатора максимальной температуры, к источнику постоянного напряжения подключены цепи из последовательно включенных отключающей обмотки первого двухобмоточного реле, первого резистора и замыкающих контактов первого однообмоточного реле, включающей обмотки перс вого двухобмоточного реле и второго резистора, отключающей обмотки второго двухобмоточного реле, третьего резистора и замыкающих контактов второго однообмоточного реле, включающей обмотки второго двухобмоточного реле и четвертого резисто0 ра, отключающей обмотки третьего двухобмоточного реле, пятого резистора и замыкающих контактов третьего однообмоточного реле, включающей обмотки третьего двухобмоточного реле и щестого резистора, отключающей обмотки четвертого двухобмоточного реле, замыкающих контактов первого, второго и третьего двухобмоточных реле, включающая обмотка четвертого двух- обмоточного реле подключена к источнику постоянного напряжения непосредственно, обмотка четвертого однообмоточного реле подключена к источнику постоянного напряжения последовательно через замыкающие контакты четвертого двухобмоточного реле и цепь из последовательно включенных замыкающих контактов второго однообмоточного, первого и третьего двухобмоточных реле, которая шунтирована цепью из последовательно соединенных замыкающих контактов первого однообмоточного и второго двух5

0

5

обмоточного реле и цепью из последовательно включенных замыкающих контактов третьего однообмоточного и второго двух- обмоточного реле, отключающие обмотки первого, второго и третьего двухобмоточ- ных реле шунтированы соответствующими конденсаторами, встречно-параллельно первому силовому тиристору подключен второй силовой тиристор, к аноду которого через седьмой резистор подключены управляюточного реле подключен к выходу порогового элемента, анод шестого диода соединен с анодами восьмого диода и стабилитрона, катод восьмого диода подключен к аноду второго силового тиристора и аноду девятого диода, соединенного своим катодом с катодом шестого диода, а через одиннадцатый резистор - с катодом стабилитрона, катод третьего диода через двенадцатый резистор, шунтированный четвертым конщий электрод первого силового тиристора 10 денсатором, соединен с анодом стабилитро- и катод первого диода, соединенного своимна, который через последовательно соедианодом с анодом второго диода, катодом маломощного тиристора и анодом третьего диода, катод второго диода подключен к управляющему электроду второго силового тиристора и через восьмой резистор - к ка- 15 тоду второго силового тиристора, к аноду четвертого диода, к катоду пятого диода и к аноду шестого диода, катод четвертого диода соединен с катодом седьмого диода и

через девятый резистор подключен к аноду 2о ния которых подключена к первому -входу маломощного тиристора, управляющий элек-порогового элемента, второй вход кототрод которого через десятый резистор сое-рого соединен с общей точкой соединения

динен с анодом третьего диода и через за-пятого конденсатора и первого переменмыкающие контакты четвертого однообмо-ного резистора.

ненные пятый конденсатор, первый, второй третий и четвертый переменные резисторы соединен с катодом стабилитрона, с первого по третий переменные резисторы шунтированы замыкающими контактами с третьего по первое двухобмоточные реле, соответственно стабилитрон шунтирован последовательно соединенными тринадцатым и четырнадцатым резисторами, общая точка соединеточного реле подключен к выходу порогового элемента, анод шестого диода соединен с анодами восьмого диода и стабилитрона, катод восьмого диода подключен к аноду второго силового тиристора и аноду девятого диода, соединенного своим катодом с катодом шестого диода, а через одиннадцатый резистор - с катодом стабилитрона, катод третьего диода через двенадцатый резистор, шунтированный четвертым конния которых подключена к первому -входу порогового элемента, второй вход котоненные пятый конденсатор, первый, второй, третий и четвертый переменные резисторы соединен с катодом стабилитрона, с первого по третий переменные резисторы шунтированы замыкающими контактами с третьего по первое двухобмоточные реле, соответственно стабилитрон шунтирован последовательно соединенными тринадцатым и четырнадцатым резисторами, общая точка соедине

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования температуры и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для автоматического регулирования температуры с помощью электронагревателей. He. ib изобретения - повышение качества регулирования и увеличение срока службы электронагревателей. Существо изобретения заключается в том, что трехпозиционная информация о температуре объекта регулирования преобразуется в изменение постоянной времени RC-контура, обеспечивающего соответствующее изменение фазы отпираю1цего сиг - нала для силовых тиристоров, дозируюнщх поступление мощности в электронагреватель, причем в процессе наладки устройства уровень мощности, соответствующей каждой позиции датчика температуры, подбирается из условий реальных возмущений на o6.j- екте с целью минимизации перепадов температуры на поверхности электронагревателя. 2 ил. СО at) сх at) Ot)

(+)т

фиг

иг.г