Automatinis temperatūros reguliavimas elektrinėse orkaitėse

Elektrinėse varžos krosnyse daugeliu atvejų naudojamas paprasčiausias temperatūros valdymo tipas - dviejų padėčių valdymas, kuriame valdymo sistemos vykdomasis elementas - kontaktorius turi tik dvi galines padėtis: „įjungta“ ir „išjungta“. .

Įjungtoje būsenoje krosnies temperatūra pakyla, nes jos galia visada parenkama su atsarga, o atitinkama pastovi temperatūra gerokai viršija jos darbinę temperatūrą. Išjungus orkaitės temperatūra eksponentiškai sumažėja.

Idealiu atveju, kai valdiklio-krosnies sistemoje nėra dinaminio vėlavimo, įjungimo-išjungimo valdiklio veikimas parodytas Fig. 1, kuriame viršutinėje dalyje nurodyta krosnies temperatūros priklausomybė nuo laiko, o apatinėje – atitinkamas jos galios pokytis.

Ryžiai. 1. Idealizuota dviejų padėčių temperatūros reguliatoriaus veikimo schema

Kai krosnis įkaista, jos galia pradžioje bus pastovi ir lygi vardinei, todėl jos temperatūra pakils iki taško 1, kai pasieks reikšmę Tbutt + ∆t1. Šiuo metu reguliatorius veiks, kontaktorius išjungs krosnį ir jo galia nukris iki nulio. Dėl to krosnies temperatūra pradės mažėti išilgai 1-2 kreivės, kol bus pasiekta apatinė negyvos zonos riba. Šiuo metu krosnis vėl įsijungs ir jos temperatūra vėl pradės kilti.

Taigi, krosnies temperatūros reguliavimo procesas pagal dviejų padėčių principą susideda iš jos keitimo išilgai pjūklo kreivės aplink nustatytą vertę intervalais +∆t1, -∆t1, nustatytais reguliatoriaus negyvosios zonos.

Vidutinė krosnies galia priklauso nuo jos įjungimo ir išjungimo laiko intervalų santykio. Krosnei šylant ir įsikraunant, krosnies šildymo kreivė taps statesnė, o krosnies aušinimo kreivė – plokštesnė, todėl ciklo periodo santykis sumažės, todėl mažės ir vidutinė galia Pav.

Naudojant dviejų padėčių valdymą, vidutinė orkaitės galia visą laiką reguliuojama iki galios, reikalingos pastoviai temperatūrai palaikyti. Šiuolaikinių termostatų negyvoji zona gali būti labai maža ir padidinta iki 0,1-0,2 ° C. Tačiau tikrieji krosnies temperatūros svyravimai gali būti daug kartų didesni dėl valdiklio-krosnies sistemos dinaminio vėlavimo.

Pagrindinis šio uždelsimo šaltinis yra termoporos jutiklio inercija, ypač jei jame yra du apsauginiai apvalkalai, keraminiai ir metaliniai.Kuo didesnis šis delsimas, tuo labiau šildytuvo temperatūros svyravimai viršija valdiklio aklavietę. Be to, šių svyravimų amplitudės labai priklauso nuo krosnies galios pertekliaus. Kuo daugiau krosnies perjungimo galia viršija vidutinę galią, tuo šie svyravimai yra didesni.

Šiuolaikinių automatinių potenciometrų jautrumas yra labai didelis ir gali atitikti bet kokius reikalavimus. Priešingai, jutiklio inercija yra didelė. Taigi standartinė termopora porcelianiniame antgalyje su apsauginiu dangteliu turi apie 20-60 s uždelsimą.Todėl tais atvejais, kai temperatūros svyravimai yra nepriimtini, kaip jutikliai naudojami neapsaugoti atviro galo termoporos. Tačiau tai ne visada įmanoma dėl galimų mechaninių jutiklio pažeidimų, taip pat nuotėkio srovių per prietaisuose esančią termoporą, dėl kurios jie sugenda.

Galima pasiekti galios rezervo sumažinimą, jei krosnis neįjungiama ir išjungiama, o perjungiama iš vienos galios pakopos į kitą, o aukštesnė pakopa turėtų būti tik šiek tiek didesnė už krosnies suvartojamą galią, o žemesnė – ne ką mažiau. Tokiu atveju krosnies šildymo ir vėsinimo kreivės bus labai plokščios ir temperatūra beveik neviršys įrenginio negyvosios zonos.

Norint atlikti tokį perjungimą iš vienos galios pakopos į kitą, reikia turėti galimybę sklandžiai arba pakopomis reguliuoti krosnies galią. Toks reguliavimas gali būti vykdomas šiais būdais:

1) krosnies šildytuvų perjungimas, pavyzdžiui, iš „trikampio“ į „žvaigždę“.Toks labai grubus reguliavimas yra susijęs su temperatūros vienodumo pažeidimu ir naudojamas tik buitiniuose elektriniuose šildymo prietaisuose,

2) nuoseklus jungimas su krosnele su reguliuojama aktyvia arba reaktyvia varža. Šis metodas yra susijęs su labai dideliais energijos nuostoliais arba įrenginio galios koeficiento sumažėjimu,

3) krosnies maitinimas per reguliavimo transformatorių arba autotransformatorių su krosnies perjungimu įvairiais įtampos lygiais. Čia reguliavimas taip pat yra laipsniškas ir gana grubus, nes reguliuojama maitinimo įtampa, o krosnies galia yra proporcinga šios įtampos kvadratui. Be to, atsiranda papildomų nuostolių (transformatoriuje) ir galios koeficiento sumažėjimo,

4) fazių valdymas puslaidininkiniais įtaisais. Šiuo atveju krosnis maitinama tiristoriais, kurių perjungimo kampą keičia valdymo sistema. Tokiu būdu galima gauti sklandų krosnies galios valdymą plačiame diapazone, beveik be papildomų nuostolių, naudojant nuolatinio valdymo būdus - proporcinį, integralinį, proporcinį-integralinį. Taikant šiuos metodus, kiekvieną laiko akimirką turi atitikti krosnyje sunaudotos galios ir krosnyje išleistos galios atitiktį.

Veiksmingiausias iš visų temperatūros reguliavimo būdų elektrinėse orkaitėse yra impulsinis reguliavimas tiristorių reguliatoriais.

Krosnies galios impulsų valdymo procesas parodytas fig. 2. Tiristorių darbo dažnis parenkamas priklausomai nuo elektrinės varžos krosnies šiluminės inercijos.

Ryžiai. 2.Tiristoriaus impulsų temperatūros reguliatorius elektrinės varžos krosnis

Yra trys pagrindiniai širdies ritmo reguliavimo būdai:

— impulsų valdymas esant perjungimo dažniui — ek = 2ev (kur ek yra maitinimo tinklo srovės dažnis), pasikeitus tiristoriaus uždegimo momentui, vadinamas faziniu impulsu arba faze (1 kreivės),

— galimas impulsų reguliavimas su padidintu perjungimo dažniu

— impulsų reguliavimas su sumažintu perjungimo dažniu (3 kreivės).

Impulsinio valdymo pagalba galima pasiekti sklandų galios valdymą plačiame diapazone be papildomų nuostolių, užtikrinant sunaudotos krosnies ir maitinimo iš tinklo atitiktį.

Ryžiai. 3. Nepertraukiamo temperatūros reguliatoriaus prijungimo schema

Pagrindiniai grandinės elementai: BT — tiristorių blokas, susidedantis iš 6 tiristorių, sujungtų po du lygiagrečiai kiekvienoje krosnies fazėje, BET — tiristoriaus valdymo blokas, generuoja signalą į tiristoriaus valdymo elektrodus, PTC — šilumos valdymo įtaisas, gauna a. signalas iš temperatūros jutiklio, apdoroja ir išveda neatitikimą NO, PE - potenciometro elementas, turi slankiklį, kurį perkelia ED su mechanine transmisija, priklausomai nuo DT signalo, DT - temperatūros jutiklis (termopora), ISN - stabilizuotas nuolatinės srovės įtampos šaltinis, KL — linijinis kontaktorius, VA1, VA2 — automatiniai jungikliai, apsaugantys grandines nuo trumpojo jungimo.