Automaatne temperatuuri reguleerimine elektriahjudes

Elektritakistusahjudes kasutatakse enamikul juhtudel kõige lihtsamat temperatuuri reguleerimise tüüpi - kaheasendilist juhtimist, milles juhtimissüsteemi täitevelemendil - kontaktoril on ainult kaks lõppasendit: "sees" ja "väljas". .

Sisselülitatud olekus ahju temperatuur tõuseb, kuna selle võimsus valitakse alati varuga ja vastav püsitemperatuur ületab oluliselt selle töötemperatuuri. Väljalülitamisel langeb ahju temperatuur plahvatuslikult.

Ideaalsel juhul, kui kontroller-ahju süsteemis puudub dünaamiline viivitus, on sisse-välja kontrolleri töö näidatud joonisel fig. 1, mille ülemises osas on antud ahju temperatuuri sõltuvus ajast ja alumises osas vastav selle võimsuse muutus.

Riis. 1. Idealiseeritud kahepositsioonilise temperatuuriregulaatori tööskeem

Kui ahi soojeneb, on selle võimsus alguses konstantne ja võrdne nimivõimsusega, nii et selle temperatuur tõuseb punktini 1, kui see saavutab väärtuse Tbutt + ∆t1. Sel hetkel hakkab regulaator tööle, kontaktor lülitab ahju välja ja selle võimsus langeb nullini. Selle tulemusena hakkab ahju temperatuur piki kõverat 1-2 langema, kuni saavutatakse surnud tsooni alumine piir. Sel hetkel lülitub ahi uuesti sisse ja selle temperatuur hakkab uuesti tõusma.

Seega seisneb ahju temperatuuri reguleerimise protsess kahe asendi põhimõttel selle muutumises piki saekõverat ümber seatud väärtuse intervallides +∆t1, -∆t1, mis on määratud kontrolleri surnud tsooniga.

Ahju keskmine võimsus sõltub selle sisse- ja väljalülitamise ajavahemike suhtest. Ahju kuumenedes ja laadides muutub ahju küttekõver järsemaks ja ahju jahutuskõver laugemaks, mistõttu tsükliperioodi suhe väheneb ja seetõttu langeb ka keskmine võimsus Pav.

Kahe asendi juhtimisega reguleeritakse ahju keskmist võimsust kogu aeg võimsusele, mis on vajalik püsiva temperatuuri hoidmiseks. Kaasaegsete termostaatide surnud tsooni saab muuta väga väikeseks ja viia temperatuurini 0,1-0,2 ° C. Kuid tegelikud ahju temperatuuri kõikumised võivad kontroller-ahju süsteemi dünaamilise viivituse tõttu olla mitu korda suuremad.

Selle viivituse peamine allikas on termopaari anduri inerts, eriti kui see on varustatud kahe kaitsekestaga, keraamiline ja metall.Mida suurem on see viivitus, seda rohkem ületavad küttekeha temperatuurikõikumised kontrolleri surnud riba. Lisaks sellele sõltuvad nende võnkumiste amplituudid suurel määral ahju liigsest võimsusest. Mida rohkem ahju lülitusvõimsus ületab keskmist võimsust, seda suuremad on need kõikumised.

Kaasaegsete automaatsete potentsiomeetrite tundlikkus on väga kõrge ja suudab täita kõiki nõudeid. Vastupidi, anduri inerts on suur. Seega on standardse kaitsekattega portselanotsa termopaari viivitus umbes 20-60 s. Seetõttu kasutatakse anduritena juhtudel, kui temperatuuri kõikumine on lubamatu, kaitsmata avatud termopaare. Kuid see ei ole alati võimalik anduri võimalike mehaaniliste kahjustuste, samuti seadmetes olevate termopaari kaudu tekkivate lekkevoolude tõttu, mis põhjustavad nende talitlushäireid.

Võimsuse reservi on võimalik vähendada, kui ahju ei lülitata sisse ja välja, vaid lülitatakse ühelt võimsusastmelt teisele ning kõrgem aste peaks olema ainult veidi suurem kui ahju tarbitav võimsus ja madalam - mitte palju vähem. Sel juhul on ahju kütte- ja jahutuskõverad väga tasased ning temperatuur ei ületa peaaegu seadme surnud tsooni.

Sellise ühelt võimsusastmelt teisele ülemineku tegemiseks on vaja ahju võimsust sujuvalt või astmeliselt reguleerida. Sellist reguleerimist saab läbi viia järgmistel viisidel:

1) ahjuküttekehade lülitamine, näiteks "kolmnurgast" "täheks".Selline väga karm reguleerimine on seotud temperatuuri ühtluse rikkumisega ja seda kasutatakse ainult kodumajapidamises kasutatavates elektrikütteseadmetes,

2) jadaühendus ahjuga reguleeritava aktiiv- või reaktiivtakistusega. Seda meetodit seostatakse väga suurte energiakadude või paigaldise võimsusteguri vähenemisega,

3) ahju toide läbi reguleertrafo või ahjulülitusega autotrafo erinevatel pingetasemetel. Siin on reguleerimine ka astmeline ja suhteliselt jäme, kuna reguleeritakse toitepinget ja ahju võimsus on võrdeline selle pinge ruuduga. Lisaks on täiendavad kaod (trafos) ja võimsusteguri vähenemine,

4) faasijuhtimine pooljuhtseadmetega. Sel juhul saavad ahju toite türistorid, mille lülitusnurka muudab juhtimissüsteem. Sel viisil on võimalik saavutada ahju võimsuse sujuv juhtimine laias vahemikus, peaaegu ilma täiendavate kadudeta, kasutades pidevaid juhtimismeetodeid - proportsionaalne, integraalne, proportsionaalne-integraal. Vastavalt nendele meetoditele peab iga ajahetke kohta olema täidetud vastavus ahju neeldunud võimsuse ja ahjus vabaneva võimsuse vahel.

Kõigist elektriahjude temperatuuri reguleerimise meetoditest on kõige tõhusam impulsi reguleerimine türistori regulaatoritega.

Ahju võimsuse impulsi juhtimisprotsess on näidatud joonisel fig. 2. Türistorite töösagedus valitakse sõltuvalt elektritakistusahju soojusinertsist.

Riis. 2.Türistori impulsstemperatuuri regulaatori elektriline takistusahi

Südame löögisageduse reguleerimiseks on kolm peamist meetodit:

— impulsi juhtimine lülitussagedusel — ek = 2ev (kus ek on toitevõrgu voolu sagedus) türistori süütemomendi muutumisega nimetatakse faasiimpulsiks või faasiks (kõverad 1),

— võimalik impulsi reguleerimine suurenenud lülitussagedusega

— impulsi reguleerimine vähendatud lülitussagedusega (kõverad 3).

Impulssjuhtimise kaudu on võimalik saavutada sujuv võimsuse reguleerimine laias vahemikus ilma lisakadudeta, tagades vastavuse tarbitavale ahjule ja võrgust toiteallikale.

Riis. 3. Pideva temperatuuriregulaatori ühendusskeem

Skeemi põhielemendid: BT — türistori plokk, mis koosneb 6 türistorist, mis on ahju igas faasis ühendatud kaks paralleelselt, AGA — türistori juhtplokk, genereerib signaali türistori juhtelektroodidele, PTC — soojusjuhtimisseade, võtab vastu signaal temperatuuriandurilt, töötleb ja väljastab lahknevuse NO-s, PE — potentsiomeetri element, omab liugurit, mida liigutab ED mehaanilise ülekandega, olenevalt DT signaalist, DT — temperatuuriandur (termopaar), ISN — stabiliseeritud alalispinge allikas, KL — lineaarne kontaktor, VA1, VA2 — automaatsed lülitid ahelate kaitsmiseks lühise eest.