Устройство для регулирования температуры вращающейся детали Советский патент 1979 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к области регулирования температуры враплающихся тел, преимущественно вытяжных обогреваемых цилиндров машин для производства химических нитей. Оно может найти применение для регулирования и измерения температуры других врашаюшихся объектов, например роторов электрических машин, сушилок барабанного типа, вращаюшихся обжиговых печей.

Известно устройство для регулирования температуры врашаюшихся тел 1. Недостаточная точность работы такого устройства обусловлена тем, что оно содержит мостовую схему, требующую питания от высокочастотных генераторов напряжения переменного тока со стабильными параметрами. Полезный сигнал датчиков температуры в устройстве проходит через измерительные усилители и измерительные приборы, которые подвержены температурному, временному дрейфу и другим помехам.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство 2 для регулирования температуры вращающейся детали, содержащее связанные с вращающейся деталью датчик температуры, задатчик температуры, вращающийся трансформатор и измерительный мост, входная диагональ которого связана с высокочастотным генератором, а выходная - со входом фазочувствительного выпрямителя, к выходу которого подключен исполнительный элемент.

Такое устройство не обеспечивает высокой точности измерения и регулирования температуры, так как при нестабильности частоты и амплитуды напряжения высокочастот-ного генератора на выходе устройства появляется ошибка измерения. Дополнительные погрешности измерения обусловлены температурным и временным дрейфом измерительных усилителей. В результате при одной и той же фактической температуре цилиндра показания измерительного прибора или вы5ходной сигнал измерительного усилителя отличаются на некоторую величину, определяющую погрешность устройства. Это не позволяет использовать такие устройства в машинах совмещенного процесса формования и вытягивания синтетических нитей. Кроме

0 того,- в этом устройстве нелинейная зависимость выходного сигнала от температуры цилиндра существенно затрудняет градуировку прибора и требует для каждого уст

i ««3saa 5S 5tt.iii - r Sr M«ai i«ift43fc3SfcS t

ройства индивидуальной тарировки, т. е. затрудняет и удорожает его изготовление.

Наличие двух вращающихся трансформа торов усложняет конструкцию устройства.

Целью изобретения является повыщение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что предложенное устройство содержит неподвижный трансформатор, первичная обмотка которого включена в одно плечо измерительного моста, в смежное плечо которого включена первичная обмотка вращающегося трансформатора, а вторичные обмотки неподвижного и вращающегося трансформаторов подключены соответственно к задатчику и датчику температуры.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит вращающуюся обогреваемую деталь ,- цилиндр (на чертеже не показан), в теле которого установлен датчик температуры 1, выполненный в виде платинового термометра сопротивления, подключенный ко вторичной обмотке 2 вращающегося трансформатора 3. Задатчик температуры, выполненный в виде постоянного 4 и переменного 5 резисторов, подключен ко вторичной обмотке 6 неподвижного трансформатора 7, идентичного по всем электромагнитным параметрам трансформатору 3. Пербичные обмотки трансформаторов 3 и 7 включены в смежные плечи измерительного моста 8, в противоположные плечи которого включены одинаковые постоянные резисторы 9 и 10. К входной диагонали моста, 8 (точки «а, «б) подключен высокочастотный генератор 11, а к выходной диагонали.(точки «8, «г) - вход фазочувствительного выпрямителя 12. Выход последнего подключен ко входу исполнительного элемента 13, состоящего из тиристорного регулятора мощности 14, нагруженного на обмотку индукционного нагревателя 15.

Устройство работает следующим образом.

Если фактическая температура цилиндра отличается от заданной, то активное,сопротивление термометра I отличается от суммарного активного сопротивления резисторов 4 и 5. При этом в диагонали моста между точками «б и «г возникает напряжение, амплитуда которого и фаза зависят от величины разбаланса мостовой схемы, т. е. от разности сопротивлений термометра и задатчика. Фазочувствительный выпрямитель 12 выпрямляет это напряжение, интегрирует и усиливает его. Полярность и темп роста напряжения на выходе выпрямителя 12 определяются сигналом на его входе. Выходной сигнал выггрямителя 12 через регулятор мощности 14 воздействует на катушку нагревателя 15, увеличивая или уменьшая величину напряжения, подводимого к катущке. При этом в соответствии со знаком- управляющего сигнала входе регулятора 14 изменяется (увеличивается или уменьшается) тепловой поток Q, направленный от нагревателя 14 в тело цилиндра. При этом температура последнего, а вместе с ней и сопротивление термометра 1, начинают изменяться. Этот процесс длится до тех пор, пока сопротивление термометра не окажется равным сопротивлению задатчика. Поскольку оба трансформатора 3 и 7 идентичны по всем электромагнитным параметрам, то при равенстве активных сопротивлений во вторичных обмотках, полные сопротивления первичных обмоток также равны. Измерительный мост 8 при этом оказывается полностью сбалансированным. Напряжение в диагонали «г равно нулю. Сигнал на выходе выпрямителя 12 прекращает изменяться, а вместе с ним прекращает свое изменение и тепловой поток от нагревателя 15. При изменении, например, из-за колебания напряжения сети, величины теплового потока или температуры

0 цилиндра изменяется величина сопротивления термометра 1. Возникающее при этом различие в соиротивлениях термометра и задатчика температуры приводит к разбалансу измерительного моста и к подаче нового управляющего сигнала на регулятор 13. Последний изменяет подводимое к катущке нагревателя 15 напряжение. Цикл регулирования длится до тех пор, пока вновь не будет достигнуто равновесие измерительного мое та.

Таким образом, устройство находится в покое только в том случае, если активные сопротивления термометра сопротивления и задатчика температуры равны. Но при этом оказывается, что температура цилиндра однозначно определена резистором задатчика.

5 Очевидно, что на работу схемы не влияют колебания амплитуды и частоты напряжения высокочастотного генератора, так как эти колебания не могут наруи1ить баланс измерительного моста, смежные плечи которого имеют равные сопротивления.

Следовательно, предложенное устройство не требует для питания мостовой схемы генератора с высокостабильными параметрами. Это дает предложенному устройству существенные преимущества перед известными,

так как упрощает и удешевляет его конструкцию, обеспечивает высокую точность его работы.

Наличие в предложенном устройстве одного двухобмоточного вращающегося трансформатора также упрощает и удешевляет конструкцию устройства.

Точность регулирования температуры в предложенном устройстве повыщена за счет включения задатчика температуры во вторичную обмотку неподвижного трансформатора, идентичного по электромагнитным пара метра.м вращающемуся, имеющему во вторичной обмотке термометр сопротивления, и за счет соединения первичных обмоток транс форматоров и постоянных резисторов в мос5товую схему, одна из диагоналей которой подключена ко входу фазочувствительного выпрямител.я. При этом температура цилиндра линейно зависит от сопротивления задатчика, в отличие от известных устройств. Предложенное устройство не требует при мейения (благодаря описанной схеме включения задатчика) измерительных усилителей дрейф которых мог бы отрицательно влиять на точность измерения. Изменение температуры окружающей среды также не может вызвать разбаланс мостовой схемы, так как плечи моста находятся в одинаковых температурных условиях, а постоянные резисторы и резисторы задатчика изготовлены из материала с очень малым температурным коэффициентом сопротивления, например из манганина. Формула изобретения Устройство для регулирования температуры вращающейся детали, содержащее свя61 занный с вращающейся деталью датчик температуры, задатчик температуры, вращающийся трансформатор, измерительный MOCf, входная диагональ которого связана с высокочастотным генератором, а выходная - со входом фазочувствительного выпрямителя, к выходу которого подключен исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с цельй повышения точности работы устройства, оно содержит неподвижный транформатор, первичная обмотка которого включена в одно плечо измерительного моста, в смежное плечо которого включена первичная обмотка вращающегося трансформатора, а вторичные обмотки неподвижного и вращающегося трансформаторов соединены соответственно с задатчиком и датчиком температуры. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 1816936, по Н кл. 74 В 8/04, 1974. 2.Патент ФРГ № 1223029, по Н кл. 42 г2 31/00, 1970.