Устройство для контроля мощности электропечи Советский патент 1982 года по МПК H05B1/02 G01R21/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОПЕЧИ

Изобретение относится к электротер мии и может быть применено для контро ля мощности нагревательной электропечи с чисто активным нагревателем при симметричном токе. Известно устройство для контроля мощности электропечи, содержащее датчик мощности на двух квадратичных преобразователях, два линейных преобразователя тока и напряжения и вариаторы коэффициента передачи, позволяющие учесть потери в короткой сети 1 . Это устройство из-за наличия двух квадратичных преобразователей сложно при применении к электропечам с чисто активным нагревателем при симметричном токе. Известно устройство, содерх ащее одноканальный датчик (преобразователь мощности на одном квадратичном преобразователе, два линейных преобразователя тока и напрях ения, электронный фазоинверсный каскад и электронный переключатель, управляемый от генератора низкой частоты 2. Это устройство из-за наличия электронного переключателя и генератора сложно. Наиболее близким техническим решением является устройство для контроля мощности электропечи, содерк{а.щее одноканальный датчик мощности на квадратичном преобразователе, шунт, сопротивление нагрузки и два линейный преобразователя напряк{ения и тока печи, например, в виде трансформатора напряжения и тока, к выходу одного из которых подключен выпрямитель 3 Недостатками устройства являются его низкая чувствительность из-за потери не менее 83% мощности полезного сигнала в балластных сопротивлениях, сложность настройки из-за необходимости точного согласования цепей двух вторичных полуобмоток трансформатора напряжения по коэффициенту

трансформации и сопротивлению, неуче потерь мощности в короткой сети электропечи.

Целью изобретения является повышение чувствительности, точность кон троля мощности печи и упрощение нас.тройки устройства.

Для достижения этой цели выпрямитель, выполнен в виде вентильного моста с шунтом на выходе, последовательно с которым включены выход второго линейного преобрааователя, со|Противление нагрузки и вход дополнительного вентильного моста, к выходу которого подсоединен-квадр.атичнь1й преобразователь.

.Кроме того, шунт может быть снабжён отводом, к которому подключен один из вентилей выпрямителя. .

Данное включение элементов устройства позволяет избавиться от балластных сопротивлений, что увеличивает чувствительность по мощности выхоного сигнала более чем в 5 раз; применение в первом выпрямителе мостово схемы вместо нулевой устраняет необходимость согласования двух дифференциально включенных цепей, что упрощает настройку устройства; выполнение шунта с отводом позволяет учесть потери мощности в короткой сети печи, что повышает точность контроля мощности в самой печи.

На фиг. 1 и 2 представлены два варианта устройства; на фиг. 3 вре менные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство состоит из одноканального датчика мощности на одном квадратичном преобразователе 1, двух линейных преобразователей напряжения и тока в виде трансформаторов напряжения 2 и тока 3, шунтов и 5, сопротивления нагрузки RH 6, выпрямителя 7, выполненного в виде рентильного моста с шунтом на выходе, последовательно с которым включены в одну цепь выход другого линейного преобразователя, дополнительный вентильный мост 8, с квадратичным преобразователем на выходе и сопротивление, нагрузки. На фиг. 1 шунт t выполнен с отводом 9, к которому подключен один из вентилей выпрямителя 7. Устройство включено, в щепь симметричного тока чисто активного нагр ватёля 10, причем в цепи могут быть большие (относительно) сопротивления

11, характеризующие потери в короткой сети.

Устройство работает следующим образом.

На фиг. 1 выпрям-итель 7 с шунтом k подключен к выходу трансформатора тока 3, и при отсутствии отвода 9 на шунте получается напряжение, пропорциональное модулю тока печи. На фиг. этот же выпрямитель подключен к выходу трансформатора напряжения 2, и на шунте получается напряжение, пропорциональное модулю напряжения печи Напряжение шунта k суммируется с напряжением выхода второго линейного преобразователя, т.е. на фиг.Т - с напряжением, пропорциональным напряжению печи, на фиг. 2..- пропорционалным току печи. На фиг. 3 а,б показаны примеры симметричных диаграмм напряжения и тока печи при чисто активном нагревателе 10, а на фиг. 3 в сплошной линией - диаграмма напряжен на шунте k. На фиг. Зг показана сумма напряжений шунта k и выхода другого линейного преобразователя. Для работы схемы принципиально важно, чтобы эта сумма имела противоположны знаки в различные полупериоды, как это показано на фиг. Зг. Для этого необходимо, чтобы напряжение на шунте Ц было в любой момент времени меньше модуля выходного напряжения другого линейного преобразователя. На фиг. Зд, показана диаграмма выходного тока сопротивления нагрузки 6, который пропорционален квадрату суммарного напряжения на фиг.Зг и повторяет его знак. Если U(a t) напряжение, пропорциональное напряжению нагревателя, i(cJt) - напряжение пропорциональное току нагревателя, то среднее значение выходного тока i за период 2п1 будет пропорционально средней мощности Р при условии симметрии тока и напряжения относительно оси абсцисс (т.е. при отсутствии четных гармоник):

I irbfc f ijrL Vif dcJt

() 0) +jnui4;la;t UiduJt -iJ uido/t p

При реактивной нагрузке при наличии в токе четных гармоник (при несимметрии тока), а также, когда наЯряжение шунта Ц превышает величину

модуля напряжения другого линейного преобразователя и суммарное напряжение на фиг. Зг не становится разнополярным в разные полупериоды, устройство работает с методической погрешностыр.

Весь средний ток протекает через сопротивление нагрузки 6 RH, отдавая ей мощность величиной 1 R, что более, чем в 5 раз превышает отдаваемую мощность известного устройства, где значительная часть мощности теряется в балластных сопротивлениях. Схемы фиг.1 и 2 симметричных для положительной и отрицательной полуволн тока уи напряжения, в том числе выходное сопротивление линейного преобразователя, подключенного к выпрямителю 7, одинаково влияют на разнополярные полуволны. Поэтому настройка нуля в устройстве вообще не требуется, существенно упрощается остальная настройка.

При подключении одного из вентилей выпрямителя 7 к отводу 9 шунта Л на фиг. 1 коэффициент передачи ли нейного преобразователя тока на эле1ментах 3, , 7 и 9 становится раз- . ным для полуволн тока противоположjHoro знака. На фиг. Зв штриховой линией показано уменьшение выходного «сигнала для положительной полуволны. При этом, как следует из выражения(1 выходной ток датчука I

1

К( - ( Pdu;t P-I ,

определяет мощность сети за вычетом члена, пропорционального квадрату дёй.действующего тока нагревателя 1ц. Здесь ЛК - разность коэффициентов передачи по току для разнозначных полуволн. Подбором величины ДК добиваются вычитания из выходного сигна ла (2) напряжения, пропорционального

1потерям в сопротивлениях короткой Сети 11 печи.

Применение предлагаемого устройства позволяет более чем в 5 раз повысить TO4HOctb контроля мощности, упрощает настройку устройства.

Формула изобретения

с целью повышения чувствительности, точности контроля мощности и упрощения настройки, выпрямитель выполнен в виде вентильного моста с указанным шунтом на выходе, последовательно с которым включены выход второго линейного преобразователя, сопротивление нагрузки и вход дополнительного вентильного моста, к выходу которого подсоединен квадратичный преобразователь,

Источники информации, принятые оо внимание при экспертизе

кл. Н 05 В 1/02, 1978..

UJ.f