Устройство для регулирования температуры

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ739496 Союз Советски иСоциапистическикРеспублик(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОТЕМПЕРАТУРЫ И 1Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано, :например в системах автоматическогорегулирования температуры установок сэлектрообогревом, предназначенных дйяпроведения различных технологических процессов.Известно устройство для программного регулирования температуры, в котором в качестве регулирующего органаприменен т ансформатор или автотранс- тформатор Я .Однако это устройство не позволяетс требуемой точностью и экономичностью управлять мощными электронагревателями еНаиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, седержащее датчик температуры, подключенный ко входу, блока управления, пороговыеэлементы, подключенные к релейномураспределителю, через контакты которого первые секции нагревателя подключе ны к источнику питания, и регулируемыйисточник питания 12 .Недостатком известного устройства .является низкая точность. Этот недостаток обусловлен тем, что однозначнаяпропорциональная зависимость между выходным сигналом регулятора температуры, входящим в состав устройства, и мощностью электронагревателя можетбыть нарушена вследствие различныхпричин (изменение сопротивления электро-нагревателя, выход из строя отдельныхэлементов электронагревателя, изменение напряжения сети); регулируемый источник питания (трансформатор, тнристорный регулятор и т.д ) имеет нелинейную статическую характеристику, в связи с этим непинейна и зависимость между выходным сигналом регулятора температуры и мощностью секционированного электронагревателя; в процессе работы устройства, с помощью релейного распределителя, коммутируют не только си ловые цепи,. но и цепи управления. Эги" недостатки приводят к .падению точности регулирования температуры и уменьшают надежность устройства.Целью изобретения является повыше-ние точности устройства.5Поставленная цель достигается тем,что в него введены первый датчик нагрузки и последовательно соединенныевторой датчик нагрузки, сумматор, регулятор, нагрузки, второй вход которогоподключен к первому датчику нагрузки,второй вход сумматора подключен к вы-.ходу блока управления, входй пороговыхэлементов соединены с выходом сумма" тора;" а вьасод регулятора нагрузкй"йодключен ко входу регулируемого источника питания, к выходу которого подключены вторые секции нагревателя.На чертеже изображена функциональнаясхема устройства,20Устройство для регулировайия температуры содержит датчик 1 температуры,подключенный ко входу блока 2 управле-ния, пороговые элементы 3 и 4, подключенные к релейному распределителю 5, 25через контакты которого первые секции6-8 нагревателя подключены к источнику 9 питания, регулируемый источник 10 .питания, первый датчик 11 нагрузки,последовательно соединенные второй дат- ЗОчик 12 нагрузки, сумматор 13, регулятор 14 нагрузки, второй вход которогоподключен к первому датчику 11 нагрузки, второй вход сумматора 13 подключенк выходу блока 2 управления, входы пороговых элементов 3 и 4 соединены свыходом сумматора 13, а выход регулятора 14 нагрузки подключен ко входурегулируемого источника 10 питания,к выходу которого подключенавторая 40секция 15, нагревателя. Ксаичество первых секций нагревателя может быть различным и мощности их могут составлятьразличную долю полной мощности всегосекционированного нагревателя. В рассмат риваемом примере полная мощность электронагревателя 500 кВт. Мощность вто-.рой секции 15200 кВт, мощность каждой иэ первых секций 6-8 - по 100 кВт.Устройство построено на серийно выпускаемых промьшшенных приборах. В ка-.честве блока 2 управления температурыприменяют высокоточный изодромныйрегулятор температуры ВРТ, работаю-щий в комплекте с термопарой, с аналоговым выходом от 0 до 5 МА. Сумматор, 13 - это сумматор токовых сигналов ти-па А. В качестве регулятора 14 на 96грузки применяют регулятор КП 2-УЗ с выходным сигналом от О до 5 мА. У регулятора КП 2-УЗ используют два токо вых входа. Регулируемым источником 10 питания является тиристорный регулятор напряжения (РНТО)При изменении сигнала управления от 0 до 5 МА мощность второй секции нагревателя 1 5, связанной с РНГО, изменяется от 0 до 200 кВтПороговые элементы 3 и 4 - это миллиамперметр М 1731 с блоком П 1730, имеющий контактные группы, срабатывающие при достижении выходом сумматора13 максимального и минимального значений, соответствующих нулевой и минимальной (200 кВт) мощности второй секциинагревателя 15. В рассматриваемом примере минимальное значение выходногосигнала сумматора 13, соответствующеенулевой мощности второй секции нагревателя 15 равно ОмА, а максимальное зна-, . чение вь 1 ходного сигнала сумматора 13, соответствующее максимальной мощности,(200 кВт) второй секции нагревателя равно 2 мА. Релейный распредапитель 5 представляет собой группу реле и контакторов, обеспечивающих поочередное, последовательное включение и выключение первых секций нагревателя при достижении второй секцией предельных значений мощ-. йости. Коммутация первых секций проис.ходит пе команде пороговых элементов 3 и 4. При достижении второй секцией предельного значения мощности включается одна из первых секций, следующая из первых секций включается тсаько при повторной команде после нового достижения второй секцией предельного значения мощности. Аналогично происходит отключение секций. В качестве датчиков 11 и 12 нагрузки используют преобразователи мощности Ес токовым выходным сигналом, Выходы датчиков 11 и 12 нагрузки и сумматора 13 согласуют так, чтобы при изменении выхода блока 2 управления на весь диапазон от нуля до наибольшего значения (5 мА) общая мощность нагревателя линейно изменялась бы от нуля до псаной установленной величины (500 кВт). В рассматриваемом примере выходной сигнал датчиков 11 и 12 нагрузки связан с мощностью секций в соответствии с уравнением Э= 0,01 Р, где ,3 - выходной сигнал датчика нагрузки, мА; Р - мощность секции, кВт.В качестве датчиков 11 и 12 нагруэ96 6ного нагревателя от 0 до 500 кИт, Приуменьшении выходного сигнала блока 2управления от 5 до . 3 мА выходнойсигнал сумматора 13 уменьшается от2 до 0 мА (мощность секции 15 изменяется от 200 до 0 кВт). При уменьшении выходного сигнала сумматора 13до нуля срабатывает пороговый элемент4, репейный распределитель 5 отключаетсекцию 8 от электросети, выходной сит- пал датчика 12 нагрузки уменьшаетсяиа 1 мА, а выходной сигнал сумматора13 возрастает сО до 1 мА (регулятор14 нагрузки воздействием на регулируемый источник 10 питания устанавливаетмощность секции 15, равной 100 кВт.При уменьшении выходного сигнайа блока2 управления еше на 1 мА происходитотключение секции 7 и изменение мощности регулируемой секции 15 на величину мощности секции 7. Дальнейшееуменьшение сигнала блока 2 управленияаналогичным образом приводит кполному (до 0) снижению суммарной мощности нагреватмя. Таким образом, несмотряна то, что с помощью регулируемого источника питания плавно изменяют мощ-ность всегда лишь одйой секции 15, удается при изменении сигнала блока 2управления от нуля до максимума и обратно, плавно. в соответствии с выбранным законом изменять мощность всегонагревателя. Предлагаемое устройствопозвбляет реализовать однозначную линейную зависимость между выходнымсигналом блока 2 управления и полноймощностью нагревателя. Допустим, чтов момент, когда введена мощность однойиз первых секций и часть мощности второй, общая мощность нагревателя поддействием любых причин (изменение сопротивления электронагревателя, выход.из строя отдельных элементов электронагревателя, изменение напряжения сети и т.д.) уменьшится на 10%. Этосоответствует уменьшению мощности первой секции на 10 кВт, а мощности второй на 20 кИт. Сигнал на выходе второго датчика 12 нагрузки уменьшитсяна 0,1 мА, соответственно на О, 1 мАувеличится сигнал на выходе сумматора13, Это приведет к увеличению мощности второй секции 15 на 10 кВг. Следовательно, отклонение мощности первойсекции не вызывает отклонения общеймощности первой секции, не вызываетотклонения общей мошности,подводимойустройством в данный момент времени. 5 7394 Ки применяют не только измеритель мощ-йости, но и измеритель силы тока.Устройство работает следующим образом.При изменении величины рассогласова- ния между заданным значением темпера ,: туры и текущим значением, измеряемым датчиком 1 температуры, выход блока 2 управления непрерывно изменяется от 0 до 5 мА, что соответствует необходи О мости изменения мощности нагревателя от 0 до 500 кВт. При достижении сигналом на выходе блока 2 управления 2 мА, сигнал на выходе сумматора 13 достигает 2 мА, Регулятор 14 нагрузки воздейст 15 вием на регулируемый источник 10 питания обеспечивает изменение мощности второй секции от 0 до 200 кВт при изменении выходного сигнала сумматора 13 от 0 до 2 мА, При достижении вы о ходным сигналом сумматора 13 2 мА срабатывает пороговый элемент 3 и релейный распределитель 5 подключает к источнику 9 питания секцию 7. На отрицательный вход сумматора 13 от второ го датчика 12 нагрузки поступает сигнал 1 мА(соответствующий мощности секции 2-100 кВт). Сигнал на выходе сумматора 13 принимает значение 1 мА, регулятор 14 нагрузки воздействием на регу лируемый источник 10 питания релейно уменьшает мощность секции 15 от 200 кВт до 100 кВт, т.е. на величину мощности введенной секции. Дальнейшее увеличение выхода блока 2 управления от 2 до ЗмА приводит, к увеличению выходного сигнала сумматора 13 с 1 до 2 мА и полной нагрузки второй секции 15. При повторном достижении выходным сигналом суъ- матора, 13 2 мА (мощность секции 15 ФО вновь равна 200 кВт) вновь срабатывает пороговый элемент 3 и релейный распределитель 5 подключает к источнику 9 питания секцию 7. Выходной сигнал датчика 12 нагрузки становится равным 2 мА 45 (суммарная мощность секций 7 и 8 200 кВт), выходной сигнал сумматора 13 вновь уменьшается на 1 мА, что соответствует уменьшению мощности секции 15 до 100 кВт. Аналогично при до стижении выходом блока 2 управления 4 мА подключается секция 8 мощностью100 кВт, а мощность секций 15 умень шается репейно 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 секционированНИИП з 3047/7 Тираж 956 Подписно Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная 7 73 Уменьшение мощности второй секции 15 на 10% (20 кВт) устраняется регулятором 14 нагрузки, который в результате изменения соотношения выходных 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 электро- обогревом для изготовлениякомпозиционных изделий. Из-за низкого качества регулирования температуры иэделия, выпускаемые высшим сортом, составляют 50%. Применение предлагаемого устройства значительно повышает точность и надежностьрегулирования температуры, что позволяет увеличить долю изделий, выпускаемых высшим сортом, до 60%. формула изобретения Устройство для регулирования темпе. ратуры, содержащее датчик температуры, подключенный ко входу блока управления,9496 8пороговые элементы, .подключенные к релейному распределителю, через контактМкоторого первые секции нагревателяподключены к источнику питания, и регулируемый источник питания, о т л ич в ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, в него введены первый датчик на-грузки и последовательно соединенныевторой датчик нагрузки, сумматор регулятор нагрузки, второй вход которогоподключен к первому датчику нагрузки,второй вход сумматора подключен к вы- .ходу блока управления, входы пороговыхэлементов соединень 1 с выходом сумма.тора, а выход регулятора нагрузки подключен ко входу регулируемого источника питания, к выходу которого подключены вторые секции нагревателя.20 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР158355 кл (3 05 О 23/19,1960,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке2324804/18-.24,клф С 05 О 23/19 ф 19 е 02 е 1976