Avtomatska regulacija temperature v električnih pečicah

V elektrouporovnih pečeh se v večini primerov uporablja najenostavnejša vrsta regulacije temperature - dvopozicijska regulacija, pri kateri ima izvršilni element krmilnega sistema - kontaktor samo dva končna položaja: "vklopljeno" in "izklopljeno". .

V vključenem stanju se temperatura peči dvigne, ker je njena moč vedno izbrana z rezervo, ustrezna stacionarna temperatura pa znatno presega njeno delovno temperaturo. Ko je izklopljena, se temperatura pečice eksponentno zniža.

Za idealiziran primer, ko v sistemu krmilnik-peč ni dinamične zakasnitve, je delovanje krmilnika za vklop in izklop prikazano na sliki 1. 1, v katerem je v zgornjem delu podana odvisnost temperature peči od časa, v spodnjem pa ustrezna sprememba njene moči.

riž. 1. Idealizirana shema delovanja dvopoložajnega regulatorja temperature

Ko se peč segreje, bo njena moč na začetku konstantna in enaka nazivni, zato bo njena temperatura narasla do točke 1, ko bo dosegla vrednost Tbutt + ∆t1. V tem trenutku bo regulator deloval, kontaktor bo izklopil peč in njegova moč bo padla na nič. Posledično se bo temperatura peči začela zniževati po krivulji 1-2, dokler ne bo dosežena spodnja meja mrtve cone. Na tej točki se bo peč znova vklopila in njena temperatura bo ponovno začela naraščati.

Tako je postopek regulacije temperature peči po principu dveh položajev sestavljen iz njenega spreminjanja vzdolž krivulje žage okoli nastavljene vrednosti v intervalih +∆t1, -∆t1, ki jih določa mrtva cona krmilnika.

Povprečna moč peči je odvisna od razmerja časovnih intervalov njenega vklopljenega in izklopljenega stanja. Ko se peč segreva in polni, bo krivulja ogrevanja peči postala strmejša, krivulja hlajenja peči pa bo bolj položna, zato se bo razmerje cikličnih dob zmanjšalo in zato bo padla tudi povprečna moč Pav.

Z dvostopenjskim upravljanjem se povprečna moč pečice ves čas prilagaja moči, ki je potrebna za vzdrževanje konstantne temperature. Mrtva cona sodobnih termostatov je lahko zelo majhna in dosežena na 0,1-0,2 ° C. Vendar pa so lahko dejanska nihanja temperature peči večkrat večja zaradi dinamične zakasnitve v sistemu krmilnik-peč.

Glavni vir te zakasnitve je vztrajnost senzorja termočlena, zlasti če je opremljen z dvema zaščitnima lupinama, keramičnim in kovinskim.Večja kot je ta zakasnitev, bolj temperaturna nihanja grelnika presegajo mrtvi pas krmilnika. Poleg tega so amplitude teh nihanj močno odvisne od presežne moči peči. Bolj ko preklopna moč peči presega povprečno moč, večja so ta nihanja.

Občutljivost sodobnih avtomatskih potenciometrov je zelo visoka in lahko izpolni vse zahteve. Nasprotno, vztrajnost senzorja je velika. Tako ima standardni termočlen v porcelanski konici z zaščitnim pokrovom zakasnitev približno 20-60 s. Zato se v primerih, ko so temperaturna nihanja nesprejemljiva, kot senzorji uporabljajo nezaščiteni odprti termoelementi. Vendar to ni vedno mogoče zaradi možnih mehanskih poškodb senzorja, pa tudi zaradi uhajanja tokov skozi termoelemente v napravah, ki povzročajo njihovo okvaro.

Zmanjšanje rezerve moči je možno doseči, če se peč ne prižiga in izklaplja, ampak se preklaplja z ene stopnje moči na drugo, pri čemer naj bo višja stopnja le malo večja od moči, ki jo porabi peč, in nižje - ne veliko manj. V tem primeru bodo krivulje ogrevanja in hlajenja peči zelo ravne in temperatura skorajda ne bo presegla mrtve cone naprave.

Za tak preklop z ene stopnje moči na drugo je potrebno moč peči prilagajati gladko ali stopenjsko. Takšna ureditev se lahko izvaja na naslednje načine:

1) preklop grelnikov peči, na primer, iz "trikotnika" v "zvezdo".Takšna zelo groba regulacija je povezana s kršitvijo enakomernosti temperature in se uporablja samo v gospodinjskih električnih grelnih napravah,

2) serijsko povezavo s pečjo z nastavljivo aktivno ali reaktivno upornostjo. Ta metoda je povezana z zelo velikimi izgubami energije ali zmanjšanjem faktorja moči naprave,

3) napajanje peči preko regulacijskega transformatorja ali avtotransformatorja s preklapljanjem peči na različnih nivojih napetosti. Tudi tu je regulacija stopenjska in razmeroma groba, saj je napajalna napetost regulirana, moč peči pa je sorazmerna kvadratu te napetosti. Poleg tega so dodatne izgube (v transformatorju) in zmanjšanje faktorja moči,

4) fazno krmiljenje s polprevodniškimi napravami. V tem primeru peč napajajo tiristorji, katerih preklopni kot spreminja krmilni sistem. Na ta način je mogoče doseči gladko regulacijo moči peči v širokem razponu, skoraj brez dodatnih izgub, z uporabo zveznih metod regulacije - proporcionalno, integralno, proporcionalno-integralno. V skladu s temi metodami mora biti za vsak trenutek časa izpolnjeno ujemanje med močjo, ki jo absorbira peč, in močjo, sproščeno v peči.

Najučinkovitejša od vseh metod nadzora temperature v električnih pečicah je impulzna regulacija s tiristorskimi regulatorji.

Postopek krmiljenja impulzov moči peči je prikazan na sl. 2. Delovna frekvenca tiristorjev je izbrana glede na toplotno vztrajnost električne uporovne peči.

riž. 2.Električna uporovna peč s tiristorskim impulznim regulatorjem temperature

Obstajajo trije glavni načini uravnavanja srčnega utripa:

— krmiljenje impulza pri preklopni frekvenci — ek = 2ev (kjer je ek frekvenca toka napajalnega omrežja) s spremembo trenutka vžiga tiristorja se imenuje fazni impulz ali faza (krivulje 1),

— možna je impulzna regulacija s povečano preklopno frekvenco

— impulzna regulacija z zmanjšano preklopno frekvenco (krivulje 3).

S pulzno regulacijo je mogoče doseči nemoteno regulacijo moči v širokem razponu brez dodatnih izgub, kar zagotavlja skladnost s porabljeno pečjo in napajanjem iz omrežja.

riž. 3. Priključna shema kontinuiranega temperaturnega regulatorja

Glavni elementi vezja: BT — tiristorski blok, sestavljen iz 6 tiristorjev, povezanih po dva vzporedno v vsaki fazi peči, A — tiristorski krmilni blok, ustvarja signal tiristorskim krmilnim elektrodam, PTC — naprava za nadzor toplote, sprejema signal iz temperaturnega senzorja, obdela in oddaja neskladje v NO, PE — potenciometerski element, ima drsnik, ki ga premika ED z mehanskim prenosom, odvisno od signala DT, DT — temperaturni senzor (termoelement), ISN — stabiliziran enosmerni napetostni vir, KL — linearni kontaktor, VA1, VA2 — avtomatska stikala za zaščito tokokrogov pred kratkimi stiki.