Регулятор температуры Советский патент 1993 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к устройствам для регулирования температуры с применением мощных трехфазных электронагревателей и может быть применено в различных отраслях промышленности, где используются электронагревательные установки.

Цель изобретения - повышение точности поддержания температуры и надежности.

Благодаря введению генератора, содержащего одновибратор по питанию и мультивибратор, регулятор позволяет включить нагреватели на полное напряжение сети при разогреве, после достижения заданной температуры регулятор работает в режиме поддержания температуры, подавая на нагреватели любую пониженную мощность, величину которой устанавливают регулировочным резистором, При достижении температуры много нагреватели полностью отключаются. Это повышает точность поддержания температуры.

С помощью предлагаемого регулятора можно управлять нагревателями как малой мощности, так и мощными, так как предложенная схема бесконтактного коммутатора трехфазных цепей отличается простотой получения мощного импульса для управления тиристорами. Кроме того, благодаря тому, что на управляющие электроды тиристоров сигнал управления подается с опережением на 60 электрических градусов силовой волны, при разогреве на нагреватели поступает полная, без отсечки, мощность, что важно для быстрого выхода на режим работы печи.

Включение силовых тиристоров и диодов коммутатора после нагревателей, исключает протекание через тиристоры токов коротких замыканий и токов замыканий нагревателей между собой и на землю и защищает тиристоры от выхода из строя. Все это повышает надежность регулятора.

Предложенная схема регулятора позволит реализовать точные, надежные, дешевые и компактные устоойства термостатирования для управления трехфазными нагревателями как малой мощности , так и мощными.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема регулятора температуры; на фиг.2 - временные диаграммы напряжений на нагревателях в режиме разогрева печи; на фиг.З - временные диаграммы напряжений на выходе генератора импульсов и нагревателях в режиме поддержания температуры. Регулятор температуры содержит датчик 1 температуры, подключенный к трехпо- зиционному регулятору 2 с выходными контактами Мало 3, Мною 4. бесконтактный коммутатор 5 трехфазных цепей, который через трехфазный нагреватель 6 подключен к сети, и генератор импульсов 7, выполненный на таймере 8, пари этом пороговый вход и вход запуска таймера 8 объединены и через зарядный конденсатор 9 соединены с минусовой шиной источника питания 10. К выводу цепи разряда таймера 8 подключены одним выводом первый резистор 11, соединенный вторым выводом с плюсовым выводом таймера 8, и цепочка из последовательно соединенных первого развязывающего диода 12, регулировочного резистора 13, второго развязывающего диода

5 14 и второго резистора 15. Переключающий конгактЗ Мало трехпозиционного регулятора 2 соединен с пороговым входом таймера 8, размыкающий - со средним выводом регулировочного резистора 13, замыкаю0 щци - через третий резистор 16с плюсовым вы водом и выводом сброса таймера 8, Через размыкающий контакт 4 Много трехпози- уионного регулятора 2 плюсовой вывод таймера 8 подключен к источнику питания 10.

5 Между плюсовым выводом и выходом таймера 8 подключены светоизлучатели оптро- нов 17, 18, 19 бесконтактного коммутатора 5, соединенные в последовательную цепь, выводы которой являются выводами управ0 ляющего входа бесконтактного коммутатора 5, трехфазных цепей, содержащего встречно-параллельно соединенные тиристор 20,21, 22 и диод 23, 24, 25 в каждой коммутируемой фазе, трехфазный транс5 форматор 26, три or раничивающих резистора 27, 28, 29 и три оптрона 17, 18. 19. Первичные обмотки трансформатора 26 соединены в звезду, а их начала подключены к выводам соответствующих фаз, концы вто0 ричных обмоток трехфазного трансформатора 26 через фотоприемники оптронов 17, 18, 19 и ограничивающие резисторы 27, 28, 29 соединены в фазе А с управляющим электродом тиристора 22 фазы С, в фазе В - с

5 управляющим электродом тиристора 20 фазы А, в фазе С - с управляющим электродом тиристора 21 фазы В. Одни соответствующие выводы тиристоров 20, 21, 22 соединены с выводами трехфазного нагревателя б,

0 а другие соответствующие выводы тиристоров 20, 21, 22 объединены и подключены к объединенным началам вторичных обмоток трехфазного трансформатора 26.

8 качестве трехпозиционного регулято5 ра 2 может быть использован потенциометр КСП-Зс с релейной приставкой на выходе.

Регулятор температуры работает следующим образом.

При подключении устройства к сети напряжение сети поступает на нргресатель 6

и первичные обмотки трансформатора 26 коммутатора 5. Сигнал с датчика 1 температуры поступает на трехпозиционный регулятор 2. Если температура, например, в печи меньше заданной, в трехпозиционном регуляторе 2 выходное реле, Много отключено, размыкающий контакт 4 этого реле замкнут, на генератор 7 импульсов подается питание с источника питания 10. Выходное реле 3 Мало включено, его замыкающий контакт 3 замкнут. Через этот контакт пороговый вход таймера 8 соединяется с первым входом генератора 7. таймер 8 подключается на режим одновибратора, управляемого по цепи питания. При включении питания конденсатор 9 разряжен, напряжение на пороговом входе близко к нулю, происходит запуск таймера 8. Через резистор 16 заряжается конденсатор 9. При достижении на пороговом входе таймера 8 напряжения величины .-2/3, где Упит. - напряжение источника питания, напряжение на выходе таймера 8 устанавливается близким к 0,1 в. Через светоизлучатели оптронов 17, 18, 19 протекает ток, отпираются фотоприемники, напряжение со вторичных обмоток трансформатора 26 подается на управляющие электроды тиристоров 20, 21, 22. При этом благодаря указанным соединениям начал и концов обмоток трансформатора 26 управление каждым тиристором осуществляется полуволиовой синусоиды, опережающей фазу напряжения на тиристоре на 60 электрических градусов (см.фиг.2), что обеспечивает подачу напряжения на нагреватели без отсечки, что важно для быстрого разогрева печи и выхода на режим поддержания температуры. То есть фаза А управляет фазой С, В-А, С-В. На диаграмме фиг.2 А.В.С. - напряжения фаз на нагревателях, Uya. Dye. Uyc - напряжения на управляющих электродах тиристоров этих фаз. При достижении в печи заданной температуры в трехпозиционном регуляторе 2 реле Мало отключается, переключается его контакт 3, пороговый вход таймера 8 подключается к второму входу генератора 7. Таймер 8 начинает работать в режиме мультивибратора, т.е. периодически происходит заряд конденсатора 9 до напряжения 2/3 Упит ., по цепи: плюсовая шина источника питания 10, резистор 11, диод 12 часть регулировочного резистора 13. первый вход генератора, размыкающий контакт 3 реле Мало, пороговый вход таймера 8, конденсатор 9, минусовая шина источника питания 10, и разряд конденсатора 9 до величины 1/3 Кпит, по цепи; минусовая шина источника питания 10. конденсатор 9, пороговый вход

таймера 8, размыкающий контакт 3 реле Мало, второй вход генератора 7, вторая часть регулировочного резистора 13. диод 14, резистор 15, вывод цепи разряда, пере- 5 ход транзистора для разряда, находящегося внутри таймера 8 и соединенного с минусовой шиной источники питания 10, Выход таймера 8 периодически переключается из закрытого состояния в открытое. Частота

0 переключений (см.фиг.За) постоянна и определяется величинами регулировочного резистора 13 и конденсатора 9, т.е. Т - const, иеых. - напряжение на выходе мультивибратора.

5 Скважность выходных импульсов мультивибратора, т.е. величины ti и t2 (фиг. За) можно изменять в диапазоне 0,01 - 99 % регулировочным резистором 13. Со скважностью выходных импульсов подключаются и

0 отключаются управляющие электроды тиристоров 20, 21, 22 подключая и отключая нагреватель 6 печи. На фиг. 36: А.В.С - напряжения фаз на нагревателе 6. На нагреватель 6 печи в среднем за период подается

5 пониженная мощность, величину которой легко можно изменить регулировочным резистором 13.

Если же темпера гура в печи достигает величины Много в трехпозиционном регу0 ляторе 2 включается выходное реле Много размыкается его контакт 4, снимал питание с таймера 8. Таймр 8 и светоизлучатели оп5 тронов 17, 18, 19 отключаются. Тиристоры 20, 21, 22 запираются. Ток через нагреватель 6 печи отсутствует.

Таким образом предлагаемая схема ре0 гулятора температуры позволяет повысить точность поддержания температуры и надежность.

Формула изобретения

1. Регулятор температуры, содержащий

5 датчик температуры, подключенный к трех- позиционному регулятору с выходными контактами Мало, Много, бесконтактный коммутатор трехфазной цепи, через который и трехфазный нагреватель подключен к

0 сети, отличающийся тем, что, с целью повышения точности поддержания температуры и надежности, в него введен генератор импульсов, выполненный в виде таймера, при этом пороговый вход и вход

5 запуска таймера объединены и через зарядный конденсатор соединены с минусовой шиной источника питания, к выводу цепи разряда таймера подключены одним выводом первый регистр, соединенный вторым выводом с пол юсовым выводом таймера, и цепочка из последовательно соединенных первого развязывающего диода, рогоулиро- вочного резистора, второго развязывающего диода и второго резистора, причем переключающий контакт Мало трехпозицион- ного регулятора соединен с пороговым входом таймера, размыкающий - со средним выводом регулировочного резистора, замыкающий через третий резистор-с плюсовым выводом и выводом сброса таймера, через размыкающий контакт Мало трехпо- зиционного регулятора плюсовой вывод таймера подключен к источнику питания, между плюсовым выводом и выходом таймера подключены выводы управляющего входа бесконтактного коммутатора трехфазных цепей.

2. Регулятор no n.l.o т л ичающийся тем, что, с целью повышения надежности, бесконтактный коммутатор трехфазных цепей содержит встречно-параллельно соеди- ненные тиристор и диод в каждой коммутируемой фазе три ограничивающих резистора, три оптрона и трехфазный

трансформатор, первичные обмотки которого соединены в звезду, а их начала подключены к выводам соответствующих фаз, концы вторичных обмоток трехфазного трансформатора через фотоприемники опт-. ронов и ограничивающие резисторы соединены в фазе А с управляющим электродом тиристора фазы С, в фазе В - с управляющим электродом тиристора фазы А, в фазе С - с управляющим электродом тиристора фазы В, одни соответствующие выводы тиристоров соединены с выводами нагревателей, а другие соответствующие выводы тиристоров объединены и Подключены к объединенным началам вторичных обмоток трехфазного трансформатора, све- тоизлучатели оптронов соединены в последовательную цепь, выводы которой являются выводами управляющего входа бесконтактного коммутатора.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для регулирования температуры с применением мощных трехфазных электронагревателей, и может быть применено в различных отраслях промышленности, где используются электронагревательные установки. Цель изобретения - повышение точности регулирования точности регулирования температуры и надежности регулятора. В регулятор, содержащий датчик 1 температуры, подключенный к трехпозиционному регулятору 2 с входными контактами Мало, Много 3, 4, бесконтактный коммутатор 5 трехфазных цепей, соединенный с трехфазным нагревателем 6, подключенным к сети, введены генератор 7 импульсов, причем генератор 7 выполнен на таймере, цепочка из последовательно соединенных первого развязывающего диода 12, регулировочного резистора-13, второго развязывающего Диода 14 и второго резистора 15. Кроме того, бесконтактный коммутатор трехфазных цепей содержит встречно-параллельно соединенные тиристоры 20,21, 22 и диоды 23,24, 24 в каждой коммутируемой фазе, три ограничивающих резистора 27. 28, 29. три опт- рона 17, 18, 19 и трехфазный трансформатор 26. Данный регулятор по- заоляет управлять нагревателями как малой мощности, так «мощными. Включение силовых тиристоров и диодов коммутатора после нагревателей исключает протекание через тиристоры токов коротких замыканий и токов замыканий нагревателей между собой и на землю, что повышает надежность работы. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. сл с со N3 VI О О 00

фиг 2