Нагревательная резистивная установка

09) (11)З 1 Я) Н 05 В 1/02 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУ БЛИН ТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Челябинский политехническийинститут им. Ленинского комсомолаи Южноуральский завод "Кристалл"(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 299040, кл, Н 05 В 1/02, 1971.2. Авторское свидетельство СССРР 773967, кл. Н 05 В 1/02, 1980,(54)(57) 1. НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ РЕЗИСТИВНАЯ УСТАНОВКА, содержащая по меньшеймере одну дискретно регулируемуюсекцию нагревателей, подключенную кисточнику питания преимущественно ввиде регулируемого автотрансформатора, снабженного электроприводом икоммутирующими элементами изменениянапряжения "Больше" и "Меньше" с са" моблокирующимися реле на входах, однуплавно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к тому же источнику питания через силовой блок тиристорного преобразователя, снабженного формирователем импульсов с бло"ком регулирования, регулятор электротехнологического режима, к одномувходу которого подключен задатчик, кдругому - датчик электротехнологического параметра, а к выходу подсоединены разнополярные входы включенияреле и вход блока регулирования тиристорного преобразователя, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения точности стабилизации инадежности работы при изменении величины сопротивления секций нагревателей, выход блока регулирования тиристорного преобразователя подключенк входам реле через цепочки из фильтра и отсекающего диода.10954562. Установка по п. 1, о т л и ч а- метра использован датчик общей ю щ а я с я тем, что в качестве дат- мощности всех секций нагреватечика электротехнологического пара- лей.15 20 ЗО 35 40 45 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано1для стабилизации электротехнологичес.кого режима установок резистивногонагрева.Известно устройство для стабилизации режима установки резистивногонагрева, содержащее секцию нагревателей, подключенную к сети через регулируемый автотрансформатор с электоприводом, датчик контролируемойвеличины, выход которого через электронный регулятор подключен к электроприводу 1).Недостатком устройства являетсянизкая надежность его электромеханической части, которая снижается помере повышения статической точностирегулятора и увеличения частоты включений электропривода,Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности является нагревательная резистивная установка,соДержащая по меньшей мере одну дискретно регулируемую секцию нагревателей, подключенную к источнику питания преимущественно в виде регулируемого автотрансформатора, снабженного электроприводом и коммутирующими элементами изменения напряжения"Больше" и "Меньше" с самоблокирующимися реле на входах, одну плавнорегулируемую секцию нагревателей,подключенную к тому же источнику питания через силовой блок тиристорного преобразователя, снабженногоформирователем импульсов с блоком регулирования, регулятор электротехнологического режима, к одному входу которого подключен задатчик, кдругому - датчик электротехнологического режима, а к выходу подсоединены разнополярные входы включенияреле и вход блока регулирования тиристорного преобразователя 2.Недостатком этих устройств является необходимость наличия лостаточ 2но мощной первой секции нагревателей, по крайней мере на 507 мощнее любой другой отключаемой секции. При нарушении этого условия трудно добиться устойчивой работы устройства в режимах минимальной и максимальной мощностей первой секции, поэтому приходится применять или мощный преобразователь и небольшое число коммутирующих эле 10,ментов и других секций нагревателей,или маломощный преобразователь при очень большом числе коммутирующих элементов и других секций нагревателей.Кроме того, при переключении дискретно регулируемых секций наиболее целесообразно находиться на середине возможностей плавно регулируемой секции, что уменьшает количество переключений дискретных секций, а следовательно, и надежность установки.При эксплуатации установки сопротивление нагревателей меняется, поэтомув известных установках с фиксированным соотношением мощностей секцийнагревателей невозможно обеспечитьпостоянный выход на середину мощности плавно регулируемой секции, чтоснижает точность стабилизации режима.1Цель изобретения - повышение точности,Поставленная цель достигается тем,что в нагревательной резистивной установке, содержащей по меньшей мереодну дискретно регулируемую секциюнагревателей, подключенную к источнику питания преимущественно в видерегулируемого автотрансформатора,снабженного электроприводом и коммутирующими элементами изменения напряже.ния"Больше"и"Меньше"с самоблокирующимися реле на входах, одну плавнорегулируемую секцию нагревателей,подключенную к тому же источнику питания через силовой блок тиристорного преобразователя, снабженного формирователем импульсов с блоком регулирования, регулятор электротехнологческого режима, к одному входу которого подключен задатчик, к другому- датчик электротехнологического параметра, а к выходу подсоединены разнополярные входы включения реле и вход блока регулирования тиристорного преобразователя, выход блока регулирования тиристорного преобразователя подключен к входам отключения реле 10 через цепочки из фильтра и отсекающего диода.Кроме того, в качестве датчика электротехнологического параметра использован датчик общей мощности всех секций нагревателей.На фиг, 1 приведена схема установки, на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие ее работу.Нагревательная резистивная уста ковка включает печь сопротивления содержащую по меньшей мере одну секцию нагревателей 2, подключенную через регулируемый автотрансформатор 3 с электроприводом 4 и коммутирую щими элементами (контакторами) изменения напряжения "Больше" (Б) и "Меньше" (И) 6 с самоблокирующимися реле соответственно 7 и 8 на входах, датчик контролируемого электротехнологического параметра 9 (на фиг.1 включен как датчик общей мощности), выход которого через блок электро- технологического режима, например электронный регулятор 10 (на фиг, 1 выполнен интегральным) подключен к35 разнополярным входам включения 11 этих реле 7 и 8, в цепь другой секции нагревателей 12 включен тиристорный преобразователь переменного40 напряжения с силовым блоком 13, формирователем импульсов 14 и блоком регулирования 15, при этом вход этого блока подключен к выходу электронного регулятора а выход подклюУ45 чен к входу формирователя импульсов и через фильтры 16 и 17 и отсекающие диоды 18 и 19 к входам отключения 20 реле 7 и 8. На фиг. 2 показаны диаграммы напряжений в разных точках устройства- на выходе автотрансформатора 3,Ц - на выходе силового блока 13,на выходе датчика общей мощности 9, ц 4 - на выходе электронного ре гулятора 10, 05 - на выходе блока регулирования 15, 0 - на выходе фильтра 16, О 7 - на выходе реле 7,Режим установки 1 определяется общей мощностью всех секций нагревателей 2 и 12, при этом контролируемой величиной может быть температура в точке, давление внутри автоклава, общая мощность всех секций нагревателей, которая (фиг. 1) измеряется датчиком 9. При заданном напряжении на вторичной стороне автотрансформатора 3 с действующим значением 01 тиристорный преобразователь с силовым блоком 13 может сколь угодно плавно изменять общую мощность всех секций Р от минимального значения РМИН при отключенных тиристорах до максимального Р . при включенных:МОЮгОгР = -Р = - "+ - " (1)мин Р 1 макс о,2 г 1 г где 02 и 812 - сопротивления секцийнагревателей 2 и 12. Стабилизация мощности внутри диапазона Р Р Р (2): макомОсуществляется фазовым или пока занным на диаграмме 02 (фиг. 2) импульсным способом, что зависит только от схемы блока 15. При стабилизации мощности внутри указанного диапазона (2) импульсным способом (фиг. 1 и фиг. 2 слева до скачка напряжения. сети) разность напряжений задания и выхода датчика мощности О (фиг. 2) интегрируется электронным регулятором 10 и при достижении выходным напряжением 04 порогов регулирующего устройства 15 осуществляет включения - отключения тиристоров силового блока 13 (см, напряжение 12 ) напряжением на его выходе 0 , Отношение времени включенного состояния ;1 8(фиг. 2) к периоду Т определяет скважность импульсного регулирования1 У= -0Т(3) и глубину регулирования мощностиО О (4)Р= - у2Например, на фиг. 2 слева= 3/4. Пока диапазона изменения мощности (1)-(4) секции нагревателей 12 хватает для стабилизации общей мощности ьлектропривод 4 автотрансформатора 3 остается выключенным.Когда диапазона (1)-(4) оказывается недостаточно для стабилизации контролируемой величины, тиристоры силового блока либо полностью1095 5отключаются ( = 0), либо полностью включаются ( = 1), как это показано на фиг, 2 после скачка напряжения сети. Если этого оказывается недостаточно для стабилизации на заданном уровне, напряжение 04 на выходе электронного регулятора 10 выходит за пределы порогов блока 15 и достигает ;порога включения реле 7 или 8, которые соответственно включают контак торы 5 или 6 вращения электропривода 4 в сторону увеличения или уменьшения напряжения на выходе автотрансФорматора 3. Реле 7 и 8 за счет положительной обратной связи выполне ны самоблокирующимися или с гистерезисом и остаются включенными и после того, как напряжение 04 на выходе электронного регулятора из-за изменения напряжения автотрансформатора 20 достигнет порогов блока 15 и начнет" ся процесс импульсного регулирования напряжения 1 (фиг. 2 справа) . Реле 7 включает катушку контактора 5 при достиженчи напряжением 04 по ложительного порога, потому что катушка подключена одним выводом к отрицательному напряжению -Е, а реле 8 включает катушку контактора б при достижении напряжением 04 отрицательного порога, потому что катушка подключена к +Е, Таким образом входы включения 11 - разнополярные, Отключение (разблокирование) реле 7 и 8 осуществляется через входы отключения 20., в цепи которых включены гораздо меньшие сопротивления, чем в цели входов включения 11. Напряжение 0 с выхода блока 15 фильтруется Ц Фильтрами 16 и 17 и через разнопо лярно включенные отсекающие диоды 18 и 19 подаются на входы отключения 20. Отключение происходит в момент времени, когда при работе и электропривода автотрансформатора и 45 тиристорного преобразователя напряжение 06 на выходе Фильтра 16 (в примере на Фиг, 2 справа) сменит знак и через диод 18 и вход отключения 20 отключит реле 7. Нуль напряжения на выходе Фильтров 16 и 17 получается при нулевом среднем значении напряжения 0 на входе, а это соответствует величине (3) - 0,5. Таким образом, отключение электропривода 455 автотрансформатора 3 происходит при работе тиристорного преобразователя примерно на середине регулировочной характеристики при= 0,5 (Фиг, 2 456 Ьсправа), Это является гарантией того, что следующее включение электропривода автотрансформатора произойдет только при существенном изменении уровня стабилизируемой мощностина величину более чем половина мощности нагревателей секции 12О 2ЬРр 0,5 --(5)12в любую сторону. При отключении элек-.тропривода автотрансформатора в моментработы преобразователя сф 0или - 1 сколь угодно малое возмущение в соответствующую сторону привело бы к насыщению преобразователя(= 0 или= 1) и повторному включению электропривода, а это снижаетнадежность электромеханической частиустройства.Следует отметить, что выход на середину регулировочной характеристики секции 12 будет происходить при изменении сопротивления этой секцииотносительно сопротивлений секции 2.Устройство (Фиг. 1) можно наиболееэффективно применять в режимах стабилизации, а не, например, программного изменения контролируемой величины.Так, если основным возмущением являются колебания напряжения сети ьто определив приращение общей мощ,ности из Формулы (4) и приравняв егогБР=2 - ь 0+ - О+ - 6=0 (6)12 1 42 12при Ь= 1 =0,5Й 12=СЛБ, =ОЛ 5 РО, 40,2 40 7 ЬЦСоответственно установленная мощность нагревателей секций 2 и 12Р 4 РО42 2 01(8)При нормальном для промышленных се 4 Ьтей значении -0-,- = 1 Е мощность нагревателей секции 12 и тиристорного преобразователя составляет 47. мощностинагревателей секции 2 и автотрансформатора 3.Таким образом, при относительнонебольшой мощности преобразователяи, соответственно, небольших затратах на него устройство может осуществлять стабилизацию режима установки резистивного нагрева астатически (при выполнении электронногорегулятора 10 интегральным) и почтибез включений электропривода автотрансформатора. Вредное воздействие1095456 Скочср напряжеиия сетц Составитель О. ТурпакРедактор Л. Авраменко Техред И,Тепер Корректор В, Синицкая Заказ Зб 39/45 ог ний ауш Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектн гармоник тока преобразователя насеть получается минимальным из-за относительно небольшой мощности преобразователя. Предлагаемое устройство может аналогично работать и при Тираж 783 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 113035, Москва, Ж, выполнении тиристорного преобразователя с фазовым способом регулирования, а также при контроле других параметров: температуры, давления внут ри автоклава и др. ПОЛ 11 ИСНОРкомитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/5