Многозонная резистивная нагревательная установка Советский патент 1992 года по МПК H05B1/02 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электротермии, и предназначено для использования в системах регулирования температуры группы одно- зонных печей или многозонной печи сопротивления.

Известно устройство для регулирования температуры нескольких печей, в котором каждая печь или зона многозонной печи подключается к сети переменного напряжения через контактор, управляемый регулятором температуры.

Недостатком известного устройства является низкая точность регулирования температуры, пульсирующий характер

нагрузки, создаваемый печью на питающую сеть, что снижает эффективность использования оборудования, КПД и коэффициент мощности.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является многозонная резистивная нагревательная установка, содержащая тиристорные регуляторы мощности по числу зон с блоками фазоимпульсного управления и регулирования на входе, источник переменного напряжения, и в каждой зоне компаратор, связанный выходами с входами блока регулирования и одним входом - с датчиком

VJ VJ

о

00 00

температуры этой зоны, и блок задания температуры той же зоны.

Цель изобретения - повышение КПД и коэффициента мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в известную многозонную резистивную нагревательную установку, содержащую источник питания, к которому- нагреватели каждой зоны подключены через тиристор- ный регулятор мощности с блоками фазоим- пульсного управления и регулирования, последний из которых входами соединен с выходом компаратора, подключенного одним входом к выходу датчика температуры этой же зоны, и блок задания температуры той же зоны, согласно изобретению введены последовательно соединенные блок син- хронизации, делитель частоты и распределитель импульсов, а для каждой зоны - ключ, подключенный выходом к второму входу компаратора соответствующей зоны, сигнальным входом - к выходу блока задания температуры этой же зоны, управляющим входом - к соответствующему выходу распределителя импульсов, а блок синхронизации подключен входом к источнику питания.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений и токов в нагревателях устройства.

Устройство содержит тиристорные регуляторы мощности 1, включающие в себя блоки тиристоров 2 и импульсно-фазового управления 3. Число регуляторов мощности 1 равно числу зон многозонной резистив- ной установки, каждая печь или зона печи 4 снабжена датчиком 5 температуры. Для автоматического регулирования температуры в печи 4 установлены регулирующий блок 6, компаратор (элемент сравнения) 7, блок задания температуры 8 и ключ 9. Число каждого из указанных функциональных элементов в устройстве равно числу печей или зон одной печи. Общими для устройства в целом являются блок синхронизации 10, делитель частоты 11 и распределитель импульсов 12.

Блок синхронизации 10 подключен входом к сети переменного напряжения. Если система питания многофазная, как показано на фиг. 1, то блок синхронизации подключается к одной фазе (в общем случае любой). Выход блока синхронизации 10 подключен к входу делителя частоты 11, аыход которого соединен с входом распределителя импульсов 12. Каждая печь или зона многозонной печи подключена к сети переменного напряжения через блок тиристоров 2, входы которого соединены с выходами блока 3 фазоимпульсного управления, в свою очередь соединенного входом с выходом регулирующего блока 6. Датчик 5 температуры печи соединен с первым входом компаратора 7,

второй вход которого через ключ 9 связан с выходом блока задания температуры 8. Выход компаратора 7 соединен с входом регулирующего блока 6. Управляющий вход ключа 9 подключен к соответствующему выходу распределителя импульсов 12.

Устройство работает следующим образом.

За счет введения блока синхронизации 10, делителя частоты 11, распределителя

импульсов 12 и ключей 9 в каждом регуляторе 1 осуществляется разделение во времени включения регуляторов. На фиг. 2 приведены временные диаграммы напряжения сети и напряжений на двух печах: Uni и Un2. Распределитель импульсов 12, воздействуя выходными сигналами на ключи 9, запрещает или разрешает работу отдельных регуляторов 1. Поскольку переключение распределителя импульсов 12 синхронизировано с

напряжением сети Uc, то можно обеспечить беспаузное включение нагрузок, когда в питающей сети практически не будет перерывов тока. Для питающей сети такое поочередное включение нагрузок означает

снижение максимальной потребляемой мощности. Распределитель импульсов по существу осуществляет дополнительное широтно-импульсное регулирование, разрешая регулятору 1 работать в течение относительного времени включения . При этом для поддержания заданной температуры регулятор 1 автоматически за счет обратной связи по температуре в течение г будет работать при а 0, поскольку только при этом условии будет обеспечиваться введение в печь требуемой мощности и поддержание заданной температуры. Таким об- разом, введение дополнительной широтно-и.мпульсной модуляции уменьшаетугол регулирования до значений, близких нулю, при которых искажения кривой напряжения минимальны. Для сохранения работоспособности системы автоматического регулирования температуры печи должно

выполняться условие т Оср/уг , где Оср - средний угол регулирования, соответствующий введению в печь в непрерывном режиме средней мощности, равной мощности потерь.

В паузах, соответствующих отключенному состоянию регулятора 1 первой печи (Uni на фиг. 2), распределитель импульсов включает регулятор 1 второй печи (КП2 на фиг. 2) и т.д. Таким образом, обеспечивается

равномерная нагрузка питающей сети без перерывов тока при минимальном угле регулирования тиристоров.

С помощью распределителя импульсов 12 может быть установлена любая относи- тельная продолжительность включения регуляторов 1 в пределах 1/N r(N-1)/N, где N - число печей или зон многозонной печи. Действие дополнительной широтно- импульсной модуляции в предлагаемом ус- тройстве эквивалентно ступенчатому регулированию напряжения сети с помощью дополнительного регулируемого трансформатора. При этом значительно снижаются искажения на нагрузке и тока в сети.

Формула изобретения Многозонная резистивная нагревательная установка, содержащая источник питания, к которому нагреватели каждой зоны

подключены через тиристорный регулятор мощности с блоками фазоимпульсного управления и регулирования, последний из которых входами соединен с выходом компаратора, подключенного одним входом к выходу датчика температуры этой же зоны, и блок задания температуры той же зоны, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и коэффициента мощности, в установку введены последовательно соединенные блок синхронизации, делитель частоты и распределитель импульсов, а для каждой зоны - ключ, подключенный выходом к второму входу компаратора соответствующей зоны, сигнальным входом - к выходу блока задания температуры этой же зоны, управляющим входом - к соответствующему выходу распределителя импульсов, а блок синхронизации подключен входом к источнику питания.

Использование: системы регулирования температуры в резистивных электропечах. Сущность изобретения: к источнику питания подключены в каждой зоне через тири- сторный регулятор мощности с блоками фа- зоимпульсногоуправления и регулирования нагреватели данной зоны. Блок регулирования соединен с выходом компаратора, к входу которого подсоединен- датчик температуры. В установку введены блок задания температуры каждой зоны, последо- вательносоединенныеблок синхронизации,делитель частоты и распределитель импульсов. Для каждой зоны установлен ключ. Он соединен с входом соответствующего компаратора, сигнальный вход которого подключен к выходу блока задания температуры, управляющий вход- к выходу распределителя импульсов, а блок синхронизации соединен с источником питания. 2 ил.

го

Фиг.1

V.

Фиг. 2