Электротермическая установка Советский патент 1981 года по МПК F27D19/00 H05B6/06 G05D23/19 

(54) ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

I Изобретение относится к электротехнологии и может быть использова,но при проведении процессов нагрева в электротермических установках. Известны электротермические уста новки, содержащие электрически связанные мезаду собой нагреватель, источник питания, регулятор и устройство сравнения, у которого первый вход подключен к выходу задатчика режима, а второй вход подключен или к выходу датчика мощности (напряжения, тока) нагревателя, или к выход датчика температуры нагреваемого изделия 1. Однако установки, регулируемые сигнале от датчика мощности, не по зволяют управлять непосредственно режимги и нагрева и не обеспечивают повторяемости температуры нагрева, так как контур обратной связи охватывает часть системы и, следователь но ослабляет влияние только тех воз мущающих факторов, которые действую внутри контура источника питания, нагревателя. Поэтому применение так установок ограничивается режимами нагрева, близкими к квазистационным Установки, регулируемые сигналом от датчика температуры изделия, также используют в квазистационарных режимах нахрева, так как при широком диапазоне регулируемых температур, с целью обеспечения требуемого качества процесса регулирования, необходимо применять достаточно сложные регуляторы, у которых параметры динамической настройки автоматически перестраиваются в зависимости от текущих переменных параметров нагреваемого изделия. Наиболее близкой к предлагаемой является электротермическая установка, содержащаяНагреватель, например, индуктор, подключенный к выходу источника питания, управляющий 1вход которого соединен с выходом исполнительного блока, подключенного входом к выхфду блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчика режима, а второй связан с датчиками мощности и температуры 2. Однако в случае регулирования нагрева в широком диапазоне температур в такой установке применяют достаточно сложные регуляторы, имеющие зависимые от текущих значений регулируемых температур паргметры динамической настройки. При недостаточной информации о состояиии нагреваемого объекта настройка параметров в таких регуляторах представляет определенные трудности и не обеспечивает требуемого качества процесса регулирования.

Цель изобретения - упрощение динамической настройки системы и улучшение качества процесса регулирования в широком диапазоне температур

Поставленная цель достигается те что датчик мощности, выполнен с дву мя включенными встречно-последовательно друг относительно друга выходами, один из которых соединен встречно-последовательно с. выходом датчика температуры и регулируемым делителем, например, реохордом, а указанная связь блока сравнения с датчиками мощности и температуры осуществлена с выхода делителя и второго выхода датчика мощности.

Кроме того, с целью автоматической коррекции динамической настройки системы, выход задатчика режима нагрева соединен с выходом регулируемого делителя через блок регулирования.

На чертеже изображена структурная схема установки (вариант индукционного нагрева).

Установка содержит высокочастотный (ламповый генератор, тиристорны или электромашинный преобразователь частоты тока) источник 1 питания, нагреватель-индуктор 2, нагреваемое изделие 3, пирометр 4, датчик 5мощностинагревателя с двумя включенными встречно-последовательно выходами, реохорд 6 с блоком 7 регулирования, задатчик 8 режима наг.рева, блок 9 сравнения и исполнительный блок 10.

Установка работает следующим образом.

Сигнал с выхода А датчика 5 мощности образует сигнал основной обратной связи, из которого вычитается перестраиваемый реохорд 6 сигнал дополнительной обратной связи, пропорциональный разности сигналов с выхода А датчика 5 мощности и с выхода пирометра 4. При этом результирующий сигнал обратной связи,, вводимый в контур регулирования через вход В блока 9 сравнения пропорционален мощности нагревателя и скорректирован на величину, пропорщональную разности мощности нагревателя и температуры нагреваемого изделия. На вход B,j блока 9 сравнения поступает сигнал задатчик В режима нагрева. Разностный сигнал с выхода блока 9 сравнения поступает последовательно на исполнтельный блок 10 и высокочастотный. источник 1 питания, который 1изме,ряет мощность индуктора 2 и температурный режим нагрева изделия 3.

Кроме того, сигналом задатчика 8 режима нагрева осуществляют автоматическью коррекцию динамической настройки системы, воздействуя им на выходной сигнал реохорда 6 через блок 7 регулирования.

В предлагаемой установке регулирунлций сигнал пропорционален мощности нагревателя и скорректирован на величину, пропорциональную разности мощности нагревателя и темпе-/ ратуры нагреваемого объекта. Рассмотрим действие корректирующего сигнала. Для этого определим сигнал с выхода реохорда VK(S) при изменении скачком величины мощности нагревателя Рц(8). Имеем

), (1)

де Kg - коэффициент деления реохорда, перестраиваемый в пределах от О до 1J

К и коэффициенты передачи,соответственно, датчика мощности и датчика температуры (для упрощения пренебрегаем инерционностью датчиков по сравнению с термической инерционностью нагреваемого объекта);

Wo(S)

- передаточная функция нагреваемого объекта . Причем, что

,s+fXqs4i) (

где Ко - коэффициент передачи,т и

f 2 - постоянные времени. Перепишем выражение (1) с учетом (2). Имеем

r %-t-t;-r..si

(э; 9+-1к%5 J

Анализ полученного выражения для сигнала V|;(t) показывает, что оно описывает переходную характеристику HeKotoporo условного инерционного корректирующего звена второго порядка с введением производной. При

t О V-t (t)

т.е. коэффициент

КдК,

введения производной не зависит от инерционности нагреваемого объекта. а зависит от коэффициента К, который Можно перестраивать в широких пределах. При сигнал ) асимптотически приближается к. нулю. Характер изменения корректирукщего сигнала V (t) в те гение переходного процесса регулирования полностью определяется инерционностью нагреваемого объекта. Таким образом, пре лагаемая корректировка придаёт сист ме в целом новые динамические свойства. Настройка системы на заданный переходный процесс регулирования нагрева осуществляется только измен нием величины корректирукмцего сигнала посредством перестройки положения движка реохорда. При этом дей ствие корректирующего сигнала подоб но действию некоторого условного инерционного корректирующего звена с введением производной, причем коэффициент введения производной не зависит от инерционности нагреБаемого объекта, а зависит только о коэффициента деления реохорда. Так как характер изменения корректирующего сигна та в течение переходного, процесса регулирования полностью определяется инерционностью нагрева мого объекта, то становится возможным получить переходную характерист ку системы, соответствующую оптималь ному переходному процессу регулирования нагрева - отсутствие (или достаточно малое) перерегулирования при минимально возможном времени инерционного запаздывания. Оптималь.ная настройка системы частично инвариантна к переменным параметрам нагреваемого объекта и обеспечивает высокое качество ;процесса регулирования в широком диапазоне температур. Переходные характеристики систе мы, соответствующие или регулированию по мощности нагревателя, или регулированию по температуре нагреваемого объекта могут быть получены перемещением движка реохорда в крайние положения (соответственно левое и правое на схеме). Предлагаемое устройство упрощает динамическую настройку и повышает качествс5 регулирования температуры. Формула изобретения 1.Электротермическая установка, содержащая нагреватель, например,индуктор, подключенный к выходу источника питания, управляющий вход которого соединен с выходом исполнительного блока, подключенного входом к выходу блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчика режима, а второй связан с датчиками мощности и температуры, отличающаяся тем, что, с целью упрощения динамической настройки режима нагрева и улучшения качества процесса регулирования температуры, датчик мощности выполнен с двумя включенньвли встречно-последовательно друг относительно друга выходами, одиИ из которых соединен встречно-последовательно с выходом датчика температуры и регулируемым делителем, например, реохордом, а указанная связь блока Сравнения с датчиками мсицности и температуры осуществлена с выхода делителя и второго выхода датчика мощности. 2.Установка поп. 1, отличающаяся тем, что выход задатчика режима подключен к выходу регулируемого делителя через блок регулирования. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Страшун А.З. и Чернухин В.И. Программные рег.уляторы технологических процессов. Л., Энергия, 1973, с. 126-132. 2, Авторское свидетельство СССР 555958, кл. В 213 1/06, 1975.

J

I J