Автоматический регулятор мощности нагрева Советский патент 1977 года по МПК G05F1/66 H05B3/00 

(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР МОВДОСГИ НАГРЕВА

Изобретение касается автоматических систем регулирования электрической мощности, в частаос: тн автоматичеосого регулирования мощности нагрева в камере высокого давления при производстве сверхтвердых материалов. ДЬя устойчивого протекания синтеза необходамо, чтобы температура в реакционной зоне камеры высокого давления не выходила за определенные гранищя, что, может быть достигнуто путем i автоматического регулирования мощности нагрева : реакционной зоиы на заданном уровне с требуемой степенью точности. Известны устройства, предназначенные для регулирования мощности нагрева в камерах высокого давления. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является регулятор, позволяюший производить автомаппеское регулирование мощносга нагрева в пределах 2-7 кВт с основной погрешностью . Он состсжт из усилителей магнитного н постоянного тока, блоков питания и защиты, трансформаторов пагрузочного и тока, и преобразователя мощности, содержащего два развязывающих трансформатора, подключенных первичными обмотками через подстроечные потенциометры один - к нгц-рузке, а другой - к резистору, включенному в, обмотку трансформатора тока. Вторичные обмотки развязьюающих трансформаторов подключены к выпрямителям со сглаживающими фильтрами, на выходе которых установлены логарифмируюцще ячейки, работающие по принципу кусочно-линейной аппроксимации. Вых6да 1 логарифмирующих ячеек соединены разнонккнными полюсами. Вькодным напряжением преобразователя мощности является сумма логарифмов двух напряжений, пропорциональных напря 5«нню на нагрузке и току в ней.Поскольку сумма логарифмов двух величин равна логарифму их произведения, выходное найряженне преобразователя мющноста нагрева пропорционально мощности нагрева. Известный регулятор работает по принципу замкнутой системы автоматического регулирования. Одаако вьШолнение схемы преобразователя мощности с использованием логарифмирующих ячеек имеет ряд существенных недостатков. К ним относмтся повышенная степень сложности регулятора при отиоштелыю невысокой точности регулирования. Кусочно-линейная аппрокотмяоия дает лишь

приближенные значения логарифмов величины, что существенно снижает точность регулирования. Сигнал на выходе преобразователя мощности имеет относительно малую величину, поэтому в регуляторе используют сложный усилитель. Кроме того, при массовом производстве оверхтвердых материалов применение такого .регулятора неэфф ктивно, поскольку в этом случае сопротивление нагрузки изменяется в узких пределах, не более чем в 1,5 раза, что позволяет заменять сложение логарифмов величин, соответствующих току в нагрузке и напряжению на ней, сложением самих этих величин.

Целью изобретения является упрощение регулятора.

Это достигается тем, что конец первичной обмотки трансформатора напряжения подключен к вьЕХОдному зажиму через резистор, зашунтированный вторичной обмоткой трансформатора тока включенной в противофазе с вторичной обмоткой силового трансформатора.

Функциональная схема автоматического регулятора мощности нагрева в камере высокого давления представлена lia чертеже.

Предложенный регулятор представляет собой стационарный прибор, устанавливаемый на пульте управления прессовой установки и подключаемый к ее электросхеме, состоящий из силового трансформатора 1, первичная обмотка которого соединена через магнитный усилитель 2 со входными зажимами, а вторичная обмотка - через трансформатор тока 3 с выходными зажимами, к которым подключено нагрузочное сопротивление 4. 1ервичная обмотка трансформатора напряжения 5 соеданена с выходными зажимами одним концом непосредственно, а другим - через резистор 6, зашунгированный вторичной обмоткой трансформатора тока 3. Вторичная обмотка трансформатора напряжения 5 соединена с усилителем FiocTOHHiioro тока 7, имеющим задатчик, через преобразовательный каскад 8. Последний представляет собой выпрямитель с интегрирующей ячейкой на выходе.

Выход усилителя постоянного тока связан с управляющей обмоткой магнитного усилителя. Блок заишты 9 предназначен для защиты силовых цепей регулятора от короткого замьпсания в нагрузке. Его вход связан с резистором, зашунтированным втори шой обмоткой трансформатора тока. Блок питания 10 предназначен для питания элементов электрической схемы регулятора постоянным током.

.Автоматический регулятор мощности нагрева в камере высокого давления устроен и работает по принципу замкнутой системы автоматического регулирования, отслеживаемым параметром в которой является электрическая мощность, подводимая к нагрузочному сопротивлению.

При подаче напряжения на нагрузку, представляющую собой графитовый нагреватель.

размещенный в реакционной зоне камерь- высокого давления, на нем выделяется некоторая мощность , что приводи г к нагреву реакционной зоны камеры. Вследствие того, что вторичная обмотка

трансформатора тока 3 соеданена со вторично1| обмоткой силового трансформатора 1 противо фазно, к первичной обмотке трансформатора напряжения 5 прикладывается напряжение, равное сумме напряжений на нагрузочном сопротивлении 4

И резисторе 6. Так как напряжение на нагрузке и напряжение на резисторе 6, прямо пропорциональное току в нагрузке, определены мощностью нагрева, и их сумма также определяется этой мощностью и пропорциональна ей, при условии, что изменение

значения нагрузочного сопротивления 4 не превыщает некоторой величины, определяемой допустимой заданной погрещностью автоматического регулирования мощности.

Из условия равенства напряжений на первичной

обмотке трансформатора напряжения 5 при поддержании постоянства мощности нагрева для значений нагрузочного сопротивления, равных граничным значениям диапазона его изменевдя, можно найти такое номинальное значение резистора 6, при котором погрещность автоматического регулирования мощности будет минимальной

где R - номинальное значение резистора 6;

К - кратность трансформатора тока, равная

отношению токов в первичной и вторичных обмотках;

rj Г2 - гршшчные значения диапазона изменения нагрузочного сопротивления 4.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора напряжения 5 поступает в преобразовательньш каскад 8, где вьшрямляется И интегрируется. Далее напряжение, представляющее собой действующее (тепловое) значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора напряжения, подается на вход усилителя постоянного тока, который управляет проводимостью магнитного усилителя 2. При изменении проводимости магнитного усилителя изменяется напряжение на первичной обмотке силового-трансформатора 1, что приводит

к изменению мощности в нагрузке. При отклонении этой мощности от заданного уровня, например при ее увеличении, напряжение на первичной обмотке трансформатора напряжения 5, а значит к на входе усилителя постоянного тока 7 возрастает. Это приводит к изменению выходного сигнала усилителя постоянного тока, что вызывает уменьшение проводимости магш тного усилителя и снижение мощности нагрева до заданного уровня.

Таким образом происходит автоматическое

регулирование мощности нагрева реакционной в камере высокого давления.

Формула изобретения

Автоматический регулятор мощности нагрева, напри1дер, в камере высокого давления, содержаищи силовой трансформатор, первичная обмотка которого соединена со входными зажимами через магнитный усилитель, а вторичная обмотка через трансформатор тока связана с выходными зажимами, один из которых нодключен к одному концу первичной обмотки трансформатора напряжения, другой связан с другим концом последней, а его втортчная обмотка через преобразовательнхой

каскад соединена с усилителем постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью его упрощения, другой конец первичной обмотки трансформатора напряжения подключен ко второму выходному зажиму через режстор, зашунтированный вторичной обмоткой трансформатора тока, включенной в противофазе со, вторичной обмоткой силового трансформатора.

Z2Q6

8

10

IT