Устройство для регулирования температуры Советский патент 1980 года по МПК G05D23/19 

. , . ; . Изобретение сзггносится к приборостроению и может быть использовано, например в систек1ах автократического регулирования температуры установок с электрообогревом, предназначениык для проведения различных технологических nptMeccoB. Известно устройство для программно го регулирования температуры, в котором в качестве регулирующего органа применен трансформатор или автотрансформатор ij. Однако это устройство не позволяет с требуемой точностью и экономичность управлять мощными электронагревателями. Наиболее, близким техническим решением к предлагаемому является устройст во для регулирования температуры, соде жащее датчик температуры, подключенны ко входу, блока управления, пороговые элементы, подключенные к репейному распределителю, через контакты которого первые секции нагревателя подключи 2- ../ ны к источнику питания, и регулируемый источник питания 2. Недостатком известного устройства является низкая точность. Этот недоста ток обусловлен тем, что одпозначйая пропорциональная зависимость между вььходным сигналом регулятора температуры, входящим в состав устройЬтва, и мощностью электронагревателя может быть нарушена вследствие различных. причин (изменение сопротивления электро-; нагревателя, выход из строя отдельных / элементов электронагревателя, измене- ние напряжения сети) регулируемый источник питания (трансформатор, тиристорный регулятор и т.д.) имеет нелинейную статическую характеристику, в связи с этим нелинейна и зависимость между выходным сигналом регулятора-температуры и мощностью секционированного электронагревателя; в процессе работы устройства, с помощью релейного распределителя, коммутируют не только си-i ловые цепи,, но и цепи управления. Эти нёдбстатки приводят к падению точности регулирования температуры и уменьшают надежность устройства. Целью изобретения является побьииенИё точности устройства. Поставленная цепь достигается тем, что в него введены первый датчик нагрузки и последовательно соединенные второй датчик нагрузки, сумматор, регулятор, нагрузки, второй нход которого подключен к первому датчику нагрузки, второй вход Сумматора подключен к выходу блока управления, аходы пороговых элементов соединены с выходом су ммаTdpai и вьггсЬд регулятора нЙ руШ Шдключен ко входу регулируемого источника питания, к вьгходу которого подключены вторые секции нагревателя. На чертеже изображена функциональна схема устройства, Устройство для регулирования температуры- содержит датчик 1 температуры, подключенный ко аходу блока 2 управления, пороговые элементы 3 и 4, подключенные к релейнок распредеяителк 5, через контакты которого первые секции 6-8 нагреватели подключены к источнику 9 питания, регулируемый источник lO питания, первый датчик И нагрузки, последовательно соединенные второй датчик 12 нагрузки, сумматор 13, регулятор 14 нагрузки; второй аход которого подключен к первому датчику 11 нагрузки, второй аход сумматора 13 подключен к вьхходу блока 2 управления, входы пороговых элементов 3 и 4 соединены с выходом сумматора 13, а выход регулятора 14 нагрузки подключен ко входу регулируемого источника 10 питания, к выкоду которого подключена ётГорйй секция 15 . нагревателя. Количество первых секций нагревателя может быть различным и мощности их могут составлять различную долю полной мощности всего секционированного нагревателя. В рассма риваемом примере псзлная мощность элек тронагревателя 500 кВт, Мощность вто рой секции кВт, мощность каждой из первых секций 6-8 - по 100 кВт Устройство построено на серийно выпускаемых промьшшенных приборах. В ка честве блока 2 управления температуры применяют высокоточный изодромный регулятор температуры ВРТ-2, работаю ший в комплекте с термопарой, с аналоговым выходом от О до 5 мА, Суммато . 13 - это сумматор токовых сигналов ти па А-О4. В качестве регулятора 14 на739496грузки применяют регулятор КП2-УЗ с выходнь0л сигналом от О до 5 мА, У регулятора КП2-УЗ используют два токо вьпс ахода. Регулируемым источником 10 питания является тиристорный регулятор напряжения (РНТО).. При изменении сигнала управления от О до 5 мА мощность второй секции нагревателя 15, связанной с РНТО, изменяется от О до 200 кВт, Пороговые элементы 3 и 4 - это миллиамперметр Ml731 с блоком П1730, имеющий контактные труппы, срабатьюающие при достижении выходом сумматора 13 максимвяьнрго и минимального значений, соответствующих нулевой и минимальной (200 кВт) мощности второй секции нагревателя 15. В рассматриваемом приKtepe минимальное значение выходного сигнала сумматора 13, соответствующее нулевой мощности второй секциинагревателя 15 равно ОмА, а максимальное зна-. чение вьгходного сигнала сумматора 13, соответствующее максимальной мощностиj (200 кВт) второй секции нагреват еля равно 2 мА, Релейный распределитель 5 представляет собой группу рале и контакторов, р беСпечивающи.х п.оочередное, последова- . тельное включение и выключелие первБгс секций нагревателя при достижении второй секцией предельных значений мопь. ДОЙТИ. Коммутация первых секций происиходит по команде пороговых элементов 3 и 4. При достижении второй секцией предельного значения мощности. включа ется одна из первьгх секций, следующая из первых секций включается только при повторной команде после нового достиж,е- ния второй секцией предельного значения мощности. Аналогично происходит отключение секций. В качестве датчиков 11 и 12 нагрузки используют преобразователи мощности ЕГ с токовым выходным сигналом. Выходы датчиков 11 и 1,2 нагрузки и сумматора 13 согласуют так, чтобы .при изменении выхода блока 2 управления на весь диапазон от нуля до наибольшего значения (5мА) общая мощность нагревателя линейно изменялась бь1 От нуля до полной установленной величины {5ОО кВт), В рассматриваемом примере выходной сигнал датчиков 11 и 12 нагрузки связан с мощностью секций в соответствии с уравнением 3 0,01 Р, где 3 - выходной сигнал датчика нагрузки, мА; Р - мощность секции, кВт, В качестве датчиков 11 и 12 нагруз|Ки применяют не только измеритель мощ ности, но и измеритель силы тока. Устройство работает следующим образом.. При изменении величины рассоглабЬва ния между заданным значением темпёрй : туры и текущим значением, измеряемым датчиком 1 температуры, выход блока 2 управления непрерьшно изменяется от 0до 5 мА, что соответствует необходимости изменения мощности нагревателя от О до 500 кВт. При достижении сигна лом на выходе блока 2 управления 2 мА сигнал на выходе сумматора 13 достига 2 мА, Регулятор 14 нагрузки воздействием на регулйруемьШ источник 10 пита ния обеспечивает изменение мощности второй секции от О до 200 кВт при изменении выходного сигнала сум 1атора 13 от О до 2 мА, При достижении выходным сигналом сумматора 13 2 мА срабатьшает пороговый элемент 3 и релейный распределитель 5 подключает к источнику 9 питания секцию 7, На отри цатель ньвй аход сумматора 13 от второго датчика 12 нагрузки поступает сигнал 1мА (соответствующий мощности секции 2-100 кВт). Сигнал на выходе сумматора 13 принимает значение 1 мА, регулятор 14 нагрузки воздействием на регулируемый источник 10 Питания релейно уменьшает, мощность секции 15 от 2ОО кВт до 1ОО кВт, т.е. на величину мощности введенной секции. Дальнейшее увеличение выхода блока 2 управления от 2 до ЗмА приводит, к увеличению вькодного сигнала сумматора 13 с 1 до 2 мА и полной нагрузки второй секции 15, При повторном достижении вькодным сигналом сумматора. 13 2 мА (мощность секции 15 вновь равна 20О кВт) вновь срабатьшает пороговый элемент 3 и релейный распределитель 5 подключает к источнику 9 питания секцию 7. Выходной сигнал датчика 12 нагрузки становится равным 2 мА (суммарная мощность секций 7 и 8 200 кВт), выходной сигнал сумматора 13 вновь уменьшается на 1 мА, что соответствует уменьшению мощности секции 15 до 1ОО кВт. Аналогично при достижении выходом блока 2 управления 4 мА подключается секция 8 мощностью 100 кВт, а мощность секций 15 умень шается релейно на величину введенной мощности секции 8, Таким образом удается при изменении выходного сигнала блока 2 управления от О до 5 мА плавно изменять мощность всего секционированмощности первой секции, не вызывает , отклонения общей мощности,подводимой устройством в данный момент времени. ного нагревателя от О до 500 кВт, При уменьшении вькодного сигнала блока 2 t управления от S до . 3 мА выходной сигнал сумматора 13 уменьшается от 2 до О мА (мрщность секции 15 изменяется от 20О до О кВт). При уменьшении выходного сигнала сумматора 13 до нуля срабатьшает пороговый элемент 4, релейный распределитель 5 отключает секцию 8 от электросети, выходной сигнал датчика 12 нагрузки уменьшается на 1 мА, а выходной сигнал сумматора 13возрастает с О до 1 мА (регулятор 14нагрузки воздействием на регулируемый источник 1О питания устанавливает мощность секции 15, равной 100 кВт, При уменьшении выходного сигнала блока 2 управления ещё на 1 мА происходит отключе1т1е секции 7 и изменение мощности регулируемой секции 15 на величину мощности .секции 7. Дальнейшее уменьшение сигнала блока 2 управления аналогичным образом приводит кполному (до О) снижению суммарной мощное- ти нагревателя. Таким образом, несмотря на то, что с помощью регулируемого ис- точника питания плавно изменяют мощ ность всегда лишь одйой секции 15, уда ется при изменений сигнала блока 2 управления от нуля до максимума и обратно, плавно, в соответствии с выбранным: законом изменять мощность всего нагревателя. Предлагаемое устройство позволяет реализовать однозначную линейную Зависимость между выходным сигналом блока 2 управления и полной мощностью нагревателя. Допустим, что в момент, когда введена мощность одной из первых секций и часть мощйости вто- ; рой, общая мощность нагревателя под действием любьгх причин (изменение сопротивления электронагревателя, вьгход .из строя отдельных элементов электронагревателя, изменение напряжения се- ти и т.д) уменьшится на 10%. Это . соответствует уменьшению мощности первой секции на 10 кВт, а мощности второй на 2О кВт. Сигнал на выходе второго датчика 12 нагрузки уменьшится на 0,1 мА, соответств.енно на 0,1 мА величится сигнал на выходе сумматора 13, Это приведет к увеличению мощноси второй секции 15 на 10 кВт. Следоательно, отклонение мощности - первой екции не вызьюает отклонения общей Уменьшение мощности второй секции 15 на 1О% (2О кВт) устраняется регулятором 14 нагрузки который в результате изменения соотношения выходньгх сигналов сумматора 13 и второго датчика 12 нагрузки воздействует на регулируемый источник 10 питания. Таким образом, изобретение позволяет с высокой точностью и надежностью регулировать температуру установок с электрообогревом. Расчет экономического эффекта произведен на примере установок с электрообогревом для изготовления койпозиционнь1К издитий. из-за низкого качества регулирования температуры изделия, выпускаемые высшим сортом, составляют 50%. Применение предлагаемого устройства значительно повышает точность и надежность регулирования температуры, что позволяет увеличить долю изделий, выпускаемых высшим сортом, до 60%, Формула изобретения Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик температуры, подкл Ьче ный ко входу блока управления. пороговые элементы, .подключенные к рё-. лейному распределителю, через контакту которого первые секции нагревателя подключены к источнику питания, и регулируемый источник питания, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, в него введены первый датчик нагрузки и последовательно соединенные второй датчик нагрузки, сумматор, регулятор нагрузки, второй аход которого подключен к первому датчику нагрузки, второй вход сумматора подключен к выходу блока управления, входы пороговых элементов соединены с выходом сумматора, а выход регулятора нагрузки подключен ко входу регулируемого источника питания, к выхЬду которого подключены вторые секции нагревателя, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 158355, кл, Q 05D 23/19, I960. 2. Авторское свидетельство ССЪР по заявке № 2324804/18-24, кл. G 05 D 23/19, 19. О2.1976(прототип).