Аутоматска контрола температуре у електричним пећницама

У електричним отпорним пећима, у већини случајева, користи се најједноставнији тип контроле температуре - двоположајна контрола, у којој извршни елемент контролног система - контактор има само два крајња положаја: «укључено» и «искључено». .

У укљученом стању, температура пећи расте, јер се њена снага увек бира са маргином, а одговарајућа стабилна температура значајно премашује њену радну температуру. Када је искључена, температура пећнице се експоненцијално смањује.

За идеализовани случај где нема динамичког кашњења у систему контролер-пећ, рад он-офф контролера је приказан на Сл. 1, у којој је у горњем делу дата зависност температуре пећи од времена, а у доњем одговарајућа промена њене снаге.

Пиринач. 1. Идеализована шема рада двоположајног регулатора температуре

Када се пећ загреје, њена снага ће у почетку бити константна и једнака називној, па ће њена температура порасти до тачке 1 када достигне вредност Тбутт + ∆т1. У овом тренутку, регулатор ће радити, контактор ће искључити пећ и његова снага ће пасти на нулу. Као резултат, температура пећи ће почети да опада дуж криве 1-2 све док се не достигне доња граница мртве зоне. У овом тренутку, пећ ће се поново укључити и њена температура ће поново почети да расте.

Дакле, процес регулације температуре пећи по принципу два положаја састоји се у њеној промени дуж криве тестере око задате вредности у интервалима +∆т1, -∆т1 које одређује мртва зона регулатора.

Просечна снага пећи зависи од односа временских интервала њеног укљученог и искљученог стања. Како се пећ загрева и пуни, крива грејања пећи ће постати стрмија, а крива хлађења пећи равнија, тако да ће се однос периода циклуса смањити и стога ће просечна снага Пав такође пасти.

Са контролом у две позиције, просечна снага пећнице се у сваком тренутку прилагођава снази која је потребна за одржавање константне температуре. Мртва зона савремених термостата може бити веома мала и довести до 0,1-0,2 ° Ц. Међутим, стварне флуктуације температуре пећи могу бити много пута веће због динамичког кашњења у систему контролер-пећ.

Главни извор овог кашњења је инерција сензора термоелемента, посебно ако је опремљен са две заштитне шкољке, керамичке и металне.Што је ово кашњење веће, температурне флуктуације грејача више прелазе мртво подручје контролера. Поред тога, амплитуде ових осцилација у великој мери зависе од вишка снаге пећи. Што више прекидачка снага пећи прелази просечну снагу, то су ове флуктуације веће.

Осетљивост савремених аутоматских потенциометара је веома висока и може испунити било који захтев. Напротив, инерција сензора је велика. Дакле, стандардни термопар у порцеланском врху са заштитним поклопцем има кашњење од око 20-60 с. Стога, у случајевима када су температурне флуктуације неприхватљиве, као сензори се користе незаштићени термопарови отвореног краја. Међутим, то није увек могуће због могућих механичких оштећења сензора, као и струја цурења кроз термоелемент у уређајима, што доводи до њиховог квара.

Могуће је постићи смањење резерве снаге ако се пећ не укључује и не гаси, већ се пребацује са једног степена снаге на други, а виши степен треба да буде само нешто већи од снаге коју троши пећ, а ниже - не много мање. У овом случају, криве грејања и хлађења пећи ће бити веома равне и температура ће тешко премашити мртву зону уређаја.

Да би се извршио такав прелазак са једног степена снаге на други, потребно је моћи глатко или постепено подешавати снагу пећи. Таква регулација се може спровести на следеће начине:

1) пребацивање грејача пећи, на пример, са «троугла» на «звезду».Оваква врло груба регулација повезана је са кршењем уједначености температуре и користи се само у кућним електричним грејним апаратима,

2) серијски спој са пећи са подесивим активним или реактивним отпором. Овај метод је повезан са веома великим губицима енергије или смањењем фактора снаге инсталације,

3) напајање пећи преко регулационог трансформатора или аутотрансформатора са укључењем пећи на различитим нивоима напона. Овде је регулација такође степенаста и релативно груба, пошто је напон напајања регулисан, а снага пећи је пропорционална квадрату овог напона. Поред тога, постоје додатни губици (у трансформатору) и смањење фактора снаге,

4) фазна контрола са полупроводничким уређајима. У овом случају, пећ се напаја тиристорима, чији угао пребацивања мења контролни систем. На овај начин је могуће постићи глатку контролу снаге пећи у широком опсегу, готово без додатних губитака, коришћењем метода континуираног управљања - пропорционалног, интегралног, пропорционално-интегралног. У складу са овим методама, за сваки тренутак времена мора се испунити кореспонденција између снаге коју апсорбује пећ и снаге која се ослобађа у пећи.

Најефикаснији од свих метода контроле температуре у електричним пећницама је пулсна регулација помоћу тиристорских регулатора.

Процес пулсне контроле снаге пећи приказан је на Сл. 2. Радна фреквенција тиристора се бира у зависности од топлотне инерције пећи електричног отпора.

Пиринач. 2.Тиристорски импулсни температурни регулатор електричног отпора пећи

Постоје три главне методе регулације откуцаја срца:

— импулсно управљање на фреквенцији укључивања — ек = 2ев (где је ек фреквенција струје напојне мреже) са променом момента паљења тиристора назива се фазни импулс или фаза (криве 1),

— могућа је регулација импулса са повећаном фреквенцијом укључивања

— пулсна регулација са смањеном фреквенцијом укључивања (криве 3).

Путем пулсне контроле могуће је постићи глатку контролу снаге у широком опсегу без додатних губитака, обезбеђујући усклађеност са утрошеном пећи и напајањем из мреже.

Пиринач. 3. Шема прикључка континуираног регулатора температуре

Главни елементи кола: БТ — тиристорски блок који се састоји од 6 тиристора, повезаних два паралелно у свакој фази пећи, АЛИ — тиристорски контролни блок, генерише сигнал тиристорским контролним електродама, ПТЦ — уређај за контролу топлоте, прима сигнал са температурног сензора, обрађује и излази несклад у НО, ПЕ — потенциометарски елемент, има клизач који се помера ЕД са механичким преносом у зависности од ДТ сигнала, ДТ — температурни сензор (термопар), ИСН — стабилизовани извор једносмерног напона, КЛ — линеарни контактор, ВА1, ВА2 — аутоматски прекидачи за заштиту кола од кратких спојева.