Резистивная нагревательная установка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 4808 51) 4 Н 05 В 1/02 ТЕНИ У ЬР гп ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ПИСАНИЕ ИЗОАВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕ(71) Чувашский государственный университет им. И.Н, Ульянова (72) А.В. Абрамов, В.М. Яров, А.Б. Шеин и Н.И. Атаманюк (53) 621.365.41 (088.8)(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к нагревательным установкам с импульсными регуляторами температуры, Целью изобретения является улучшение энергетических показателей и повышениенадежности работы установки. Нагревательная установка содержит печь 1с резистивным нагревателем, подключеннымк сети через трансформатор(Т) 2. На первичной стороне Т 2 установлен тиристорный переключатель3 с блоком управления 4. В печи установлен датчик температуры 5,подключенный к входу электронного импульсного регулятора температуры 6.В установку введен формировательвременных интервалов 7. Он состоитиз импульсного датчика Фазы 8 экстремального значения напряжениясети, который вырабатывает короткие ,импульсы в заданные моменты временииз трехвходового блока 9 фазирования моментов начала и конца интервалов включенного состояния, которыйформирует дополнительный импульс включения, и управляемого электронного ключа 10, через который связаны регулятор температуры 6 и блок . управления 4. Блок 9 содержит четыре элемента 3 И-НЕ, два КБ-триггера, один Т-триггер, два Формирователя импульсов по фронту входного сигнала, одновибратор и элемент НЕ. Блок 9 фазирования начала и конца интервала включенного состояния и формирования дополнительного импульса включения формирует угол задержки момента включения переключателя 3 в первом периоде каждого интервала включенного состояния поочередно величиной 90 и 270 эл.град 1248082а после окончания интервала включенного состояния кратковременно повторно включает переключатель 3 с задержкой момента повторного включения на 90 эл.градотносительно последнего момента перехода напряжения питающей сети через нуль на интервале включенного состояния. Использование формирователя временных интервалов 7 повышает надеж- ность установки и ее энергетические показатели, поскольку устраняет выбросы тока намагничивания при включении Т 2, так как перед включением сердечник Т 2 размагничен и переходные процессы при включении отсутствуют. 4 ил.Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в электропечах сопротивления,снабженных импульсными регуляторами температуры.Целью изобретения является улучшение энергетических показателей печи и повышение надежности в работе путем снижения бросков тока намагничивания печного трансформатора.На фиг.1 приведена Функциональная схема электропечи,ф на Фиг.2 - принципиальная схема блока Фазирования моментов начала и конца интервала включенного состояния тиристорного переключателя, на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы", на фиг.5 - схема импульсного датчика Фазы экстремального значения напряжения сети.Резистивная нагревательная установка содержит электропечь 1 сопротивления, печной трансформатор 2, тиристорный переключатель 3, блок управления 4, датчик 5 температуры, электронный импульсный регулятор 6 температуры, формирователь 7 временных интервалов, состоящий из им- пульсного датчика 8 фазы экстремального значения напряжения сети, вырабатывающего короткие импульсы в моменты времени, соответствующие Фазе сетевого напряжения 90 и 270 эл.град., блока 9 Фазирования моментов начала и конца интервалавключенного состояния Формирующегодополнительный импульс включения,иуправляемого электронного ключа 10.5 Блок 9 Фазирования моментов начала и конца интервала включенногосостояния имеет трехвходовые элементы ЗИ-ДЕ 11-14, элемент НЕ 15,КЯ-триггеры 16, 17, Т-триггер 181 ОЭформирователи 19 и 20 импульсов поФронту входного сигнала, одновибратор 21 и двухвходовый элемент И-НЕ 22.15Импульсный датчик 8 фазы экстремального значения напряжения сетисодержит двухполупериодный выпрямительный мост.23, резисторы 2432, стабилитрон 33, диоды 34, 35 и36, конденсатор 37, однопереходныйтранзистор 38, транзистор 39, преобразователь 40 низкого логического уровня в высокий, инверторы41-45, логические элементы И-НЕ 46и 47. На представленных диаграммах напряжений (Фиг.З и 4) напряжения на элементах схемы имеют индекс этоЗ го элемента, так Ц, - напряжениена элементе 21.Установка работает следующимобразом,(см,фиг.З) ; ле . окончания интервала включен- электронный импульсный ег лятй РегУлнтор ного состояния кратковременйо 6 температуры выдает сигнал нР ур щ ет сигнал на повторно включает тиристорный пере- включение тиристо ных пе ер 1 х переключате- ключатель 3 с задержкой момента повлей 3, а на выходе блока 9 фазиро- торного включения на 90 эл. град. вания моментов начала и к5ала и конца относительно последнего момента интервала включенного сенного состояния этот перехода напряжения питающей сети сигнал появляется в моментмомент поступ- через нуль на интервале включенноления на его вход первого импульса го состояния (моменты С , С, ). с фазовым углом 90 эл.г ау 9 эл.град, с пер О Блок 9 фазирования моментов навого выхода датчика 8 фа ьд д чи а 8 фазы напря-чала и конца интервала включенного жения. Уп авляемый элр емый электронныи ключ состояния и формирования допол открывается и блоки лок управления 4 нительного импульса включения тиразрешает работ ти истор р у иристорного пе- ристорного переключателя работает15р д ( Омент С 2). Предположим, что с прямого выВ момент времени С электронный хода Т-триггера 18 уровень логи- импульсный ег лятор улятор 6 температуры ческой единицы поступает на третий вьщает сигнал на выключена выключение тиристор- . вход первого и второго элементов ного переключателя 3, а блок 9 фа- . ЗИ-НЕ 11 и 12, а с инверсного вызирования вьщает этотщает этот сигнал с за- хода уровень логического нуля - на д Р л.град. (момент С ). третий вход третьего и четвертого держкой на 180 эл.г а . (ммомен С со второго выхода элементов ЗИ-НЕ 13 и Ф 4. В момент д ход блока 9 поступает времени С с выхода электронного датчика 8 на вхо лоимпульс с фазовым углом 90 эл.град, импульсного регулятора 6 температуи на его выходе появляется кратко- ры высокий логический уровень посту" временный сигнал на включение тирис- пает на второй вход первого и треть-торного переключателя 3. его элементов ЗИ-НЕ 11 и 13, а уроВ момент в емени С нР мени С 6 на выходе вень логического нуля с выхода элеэлектронного импульсного регулятора мента НЕ 15 - на второй вход второ температуры появляется сигнал, ,го и четвертого элементов ЗИ-НЕ 12 разрешающий работу тиристорного пе- и 14. После прихода импульса с фазореключателя 3, а на выходе блока 9 вым углом 90 эл.град. (момент С,) этот сигнал появляется в момент вре- первый элемент ЗИ-НЕ 11 устанавливает мени С при поступлении импульса с первый КБ-триггер 16 в единичное первого выхода датчика 8 фазы экстре-З 5 состояние," с инверсного выхода комального значения напряжения сети торого уровень логического нуля посс фазовымф углом 270 эл.град. В мо- тупает на вход первого формироватемент времени С электронный импульс- ля 19 импульсов по фронту входного ный регулятор 6 температуры вьщает сигнала и первый вход элемента И-НЕ сигнал, запрещающий работу тирис О 22, с выхода которого высокий логи- торного переключателя 3, а блок 9 ческий уровень разрешает работу тифаэирования задерживает этот сигнал ристорного переключателя 3 с фазодо момента времени Сз. После при- , . вым углом 90 эл.град. хода очередного импульса с фаэовым В момент времени С на выходез углам 270 эл.град. (момент С ) на 45 электронного импульсного регуляторавыходе блока 9 появляется кратковре температуры появляется низкий менный сигнал, разрешающий работу логический уровень, а на выходе тиристорного переключателя 3. элемента НЕ 15 высокий логическийТаким образом, блок 9 фазирования уровень, и второй элемент ЗИ-НЕ 12 моментов начала и конца интервала 50 после прихода Очередного импульса включенного состояния и Формиро- с фазовым углом 270 эл.град (мования дополнительного импульса мент С ) возвращает первый КЯ-тригвключения Формирует угол задержки гер 16 в исходное состояние наФ момента включения тиристорного пе- инверсном выходе которого устанавреключателя 3 в первом периоде каж ливается уровень логической единидого интервала включенного состоя- цы. Одновременно с этим первый форния поочередно величиной 90 и мирователь 19 импульсов по фронту 270 эл.град (моменты С С), а пос 1 входного сигнала устанавливает30 Т-триггер 18 и второй КБ-триггер 17 в нулевое состояние, а на выходе элемента И-НЕ 22 появляется уровень логического нуля, который запрещает работу тиристорного пере 5 ключателя 3. После прихода очередного импульса с фазовым углом 90 эл.град. (момент С) четвертый элемент ЗИ-НЕ 14 возвращает второй КБ-триггер 17 в исходное состояние, а второй формирователь 20 им" пульсов по фронту входного сигнала запускает одновибратор 21, с выхода которого низкий логический уровень поступает на второй вход элемента И-НЕ 22, который разрешает работу тиристорного переключателя 3 с фазовым углом 90 эл.град.1В момент временина входах элемента И-НЕ 22 устанавливается высокий логический уровень, поступающий с выхода первого КБ-триггера 16 и выхода одновибратора 21. На выходе элемента И-НЕ 22 появляется уровень логического нуля, который запрещает работу тиристорного переключателя 3.На следующем интервале включенного состояния (С - ) блок 9 работает аналогичным образом, с той лишь разницей, что все изменения состояния элементов схемы будут про-исходить с фазовым углом 270 эл.град. Это объясняется тем, что Т-триггер перебрасывается в другое состояние в момент времениДатчик 8 фазы экстремального значения напряжения сети работает следующим образом. Напряжение синхронизации поступает на входы выпрями- тельного моста 23 и формирователя прямоугольных импульсов на транзисторе 39, элементах НЕ 42 и 43, резисторах 28-32, диодах 35 и 36. После двухполупериодного выпрямления45 напряжения синхронизации мостом 23 пульсирующее напряжение с удвоенной частотой промьппленности сети поступает на вход релаксационного генератора на однопереходном транзисторе 38, резисторах 24-27, стабилитроне 33 и конденсаторе 37. С базы однопереходного транзистора 38 короткие положительные импульсы с фа -й 90 и 270 эл.град. поступают на вход преобразователя 40 низкого уровня в высокий, с выхода которого импульсы через первый элемент НЕ 41 поступают напервый вход первого ивторого элементов И-НЕ 46 и 47.1Резистором 25 при необходимостиможно осуществить подстройку фазывыходных импульсов датчика 8 фазыэкстремального значения напряжениясети.Диод 35 устанавливает порог срабатывания формирователя прямоугольных импульсов близким к нулю, чтоповышает стабильность формирователя при скачкообразных измененияхнапряжения сети. Диод 36 ограничивает прохождение отрицательных полуволн входного напряжения черезрезистор 32 на выход формирователя.Прямоугольные импульсы с выходавторого элемента НЕ 42 поступаютна второй вход первого элемента 46и на вход третьего элемента НЕ 43,с выхода которого - на второй входвторого элемента И-НЕ 47. С выходапервого элемента И-НЕ 46 короткиеимпульсы с фазой 90 эл.град. поступают на вход первого элемента НЕ44, а с выхода второго элемента И-НЕ 47 короткие импульсы с фазой 270 эл.град. - на вход второгоэлемента НЕ 45Выходы первого и второго элемента НЕ 44 и 45 служат выходамидатчика 8,В процессе. работы может возникнуть необходимость в подстройке фазы выходных импульсов датчика 8.Использование нового блока - формирователя временных интерваловпозволяет повысить надежность иэнергетические показатели, так какпри включении трансформаторной.нагрузки возникают выбросы тока намагничивания, которые могут вызыватьошибочные срабатывания систем защиты, приводить к повышенному нагреву,трансформатора, снижать коэффициентмощности питающей сети.В предлагаемом устройстве выбросы тока намагничивания отсутствуют, так как перед включением сердечник трансформатора размагничен, а включение производится в моменты времени 90 и 270 эл.град. Тогда переходный процесс при включении отсутствует. Следовательно, повышается КПД установки, коэффициент мощности и надежность работы.Формула из обре те ния Реэистивная нагревательная установка, содержащая резистивный нагреватель, подключенный к сети через . печной трансформатор, на первичной стороне которого установлен тиристорный переключатель с блоком управления, вход которого связан с 1 О выходом электронного импульсного регулятора температуры, к входу котороГо подключен датчик температуры в печи, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей и повышения надежности в работе путем снижения бросков тока намагничивания трансформатора, в нее введены электронный ключ, через который осуществлена 20 связь регулятора температуры с блоком управления, импульсный датчик фазы экстремального значения напряжения сети, два входа которого подключены к двум первым входам трехвходо вого введенного блока фазирования моментов начала и конца интервала включенного состояния переключателя, содержащего четыре элемента ЗИ-НЕ, два КЯ-триггера, один Т-триггер, эо два формирователя импульсов по фронту входного сигнала, одновибратор и элемент НЕ, первым входом блока фазирования служат объединенные первыевходы первого и четвертого элементов ЗИ-НЕ, вторым входом - объединенные первые входы второго и треть-его элементов ЗИ-НЕ, третьим входом,к которому подключен выход электронного регулятора температуры, - объединенные вторые входы первого и третьего элементов ЗИ-НЕ и вход элемента НЕ, выход которого подключен квторым входам второго и четвертогоэлементов ЗИ-НЕ, выходы первого итретьего элементов ЗИ-НЕ соединеныс Я-входом первого КЯ-триггера, авыходы второго и четвертого элемен"тов ЗИ-НЕ подключены к К-входу первого КЯ-триггера и Я-входу второгоКЯ-триггера, прямой выход которогочерез второй формирователь и одновибратор соединен с вторым входомИ-НЕ, выход которого, служащий выходом блока фазирования, подключенк управляющему входу ключа, а .первый вход соединен с инверсным выходом первого КЯ-триггера, связанногочерез первый формирователь с К-входомвторого КЯ-триггера и входом Т-триггера, прямой выход которого подключен к третьим входам первого и второго элементов ЗИ-НЕ, а инверсный выход - к третьим входам третьего ичетвертого элементов ЗИ-НЕ.1248082 Фт ф Ю.Р УВ,2и цл 011 Эг Фз Ць и ця Уц1248082 оставитель О. ехред И. Гайдо урпак Корректор А. Зим дактор М. Бан с каз 4142/59 Тираж 765 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, Ждписное та СССР ого комит ний и отк тииаб., д. 4 аушска изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,