Резистивная нагревательная установка

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к на1 рева- . тельньт установкам с импульсными регуляторами температуры. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей и повышение надежности работы установки. Нагревательная установка содер жит печь 1 с резистинным нагревателем, подключенным к сети через трансформатор (Т) 2. На первичной стороне Т 2 установлен тиристорный переключатель . 3 с блоком управления 4. В печи установлен датчик температуры 5,подключенный к входу электронного импульсного регулятора температуры 6. В установку введен формирователь временных интервалов 7. Он состоит из импульсного датчика фазы 8 экстремального значения напряжения сети, ксэторый вырабатывает короткие ,импульсы в заданные моменты времени, из трехвходового блока 9 фазирования моментов начала и конца интервалов включенного состояния , который § (Л с 340/2201 IsD JSb (X) О сх ND

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1248082

А1 (51) 4 Н 05 В 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

h4

@hi

C)

Фф

-порги

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3807015/24-.07, (22) 30. 10. 84 (46) 30. 07. 86. Бюл. гг 28 (71) Чувашский государственный университет им. И.Н, Ульянова (72) А.В. Абрамов, В.M. Яров, А.Б. Шеин и Н.И. Атаманюк (53) 621.365.41 (088.8) (56) Электрооборудование .и автоматика электротермических установок.

Справочник. M. Энергия, 1978, с. 99-125.

Там же,с. 100 и 117. (54) РЕЗИСТИВНАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ, УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к нагревательным установкам с импульсными регуляторами температуры, Целью изоб..ретения является улучшение энергетических показателей и повышение надежности работы установки. Нагревательная установка содержит печь 1 с резистивным нагревателем, подключенным к сети через трансформатор (Т) 2. На первичной стороне Т 2 установлен тиристорный переключатель

3 с блоком управления 4. В печи установлен датчик температуры 5,подключенный к входу электронного импульсного регулятора температуры 6.

В установку введен формирователь временных интервалов 7. Он состоит из импульсного датчика фазы 8 экстремального значения напряжения сети, который вырабатывает короткие ,импульсы в заданные моменты времени, из трехвходового блока 9 фазирования моментов начала и конца интервалов включенного состояния, который формирует 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 RS-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

1 248082 а после окончания интервала включенного состояния кратковременно повторно включает переключатель 3 с задержкой момента повторного включения на 90 эл.град ° относительно 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 T. 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, 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 интервала включенного состояния формирующего

> дополнительный импульс включения,и управляемого электронного ключа 10.

5 Блок 9 фазирования моментов начала и конца интервала включенного состояния имеет трехвходовые элементы ЗИ-ДЕ 11-14, элемент HE 15, RS-триггеры 16, 17, T-триггер 18

1Î

Э формирователи 19 и 20 импульсов по фронту входного сигнала, одновибратор 21 и двухвходовый элемент -HE 22.

Импульсный датчик 8 фазы экстремального значения напряжения сети содержит двухполупериодный выпрямительный мост.23, резисторы 2432, стабилитрон 33, диоды 34, 35 и

36, конденсатор 37, однопереходный транзистор 38, транзистор 39, преобразователь 40 низкого логического уровня в высокий, инверторы

41-45, логические элементы И-НЕ 46 и 47.

На представленных диаграммах напряжений (фиг.3 и 4) напряжения на элементах схемы имеют индекс это3(ro элемента, так U« — напряжение на элементе 21.

Установка работает следующим образом.

4 . В момент времени t ((см.фиг.3) (см.фиг.3) ; ле . окончания интервала включенэлектронный импульсный ег лят у 1й регулятор ного состояния кратковременно

6 температуры выдает сигнал н

Р ур Ю ет сигнал на повторно включает тиристорный перевключение тиристо ных пе е р 1х переключате- ключатель 3 с задержкой момента повлей 3, а на выходе блока 9 фазиро- торного включения на 90 эл. град. вания моментов начала и к

5 ала и конца относительно последнего момента интервала включенного с енного состояния этот перехода напряжения питающей сети сигнал появляется в момент момент поступ- через нуль на интервале включенноления на его вход первого импульса ro состояния (моменты, „, ). с фазовым углом 90 эл.г а у 9 эл.град. с пер- 10 Блок 9 фазирования моментов навого выхода датчика 8 фа ь д д чи а 8 фазы напря- чала и конца интервала включенного жения. Уп авляемый эл р емый электронныи ключ состояния и формирования допол10 открывается и блок и лок управления 4 нительного импульса включения тиразрешает работ ти исто р р у иристорного пе- ристорного переключателя работает

15 р д. (омент ). Предположим, что с прямого выВ момент времени электронный хода T-триггера 18 уровень логиимпульсный er лято р улятор 6 температуры ческой единицы поступает на третий выдает сигнал на выключен а выключение тиристор- вход первого и второго элементов ного переключателя 3, а блок 9 фа- ЗИ-НЕ 11 и 12, а с инверсного вызирования выдает этот ьдает этот сигнал с за- хода уровень логического нуля — на д Р л.град. (момент t ). третий вход третьего и четвертого держкой на 180 эл.г а . (м момент со второго выхода элементов ЗИ-НЕ 13 и Ф4. В момент д ход блока 9 поступает времени t„ с выхода электронного датчика 8 на вхо ло импульс 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 t1 и 13, а уроВ момент в емени С н на Выходе вень логического нуля с выхода элеэлектронного импульсного регулятора мента НЕ 15 — на второй вход второ6 температуры появляется сигнал, ;го и четвертого элементов ЗИ-HE 12 разрешающий работу тиристорного пе- и 14. После прихода импульса с фазореключателя 3, а на выходе блока 9 вым углом 90 эл.град. (момент t,) этот сигнал появляется в момент вре- первый элемент ЗИ-НЕ 11 устанавливает мени при поступлении импульса с первый RS-триггер 16 в единичное. первого выхода датчика 8 фазы экстре-35 состояние," с инверсного выхода комального значения напряжения сети торого уровень логического нуля посс фазовым ф углом 270 эл.град. В мо- тупает на вход первого формироватемент времени t электронный импульс- ля 19 импульсов по фронту входного ный регулятор 6 температуры выдает сигнала и первый вход элемента И-HE сигнал, запрещающий работу тирис- 4О 22, с выхода которого высокий логиторного переключателя 3, а блок 9 ческий уровень разрешает работу тифаэирования задерживает этот сигнал ристорного переключателя 3 с фазодо момента времени t„, После при-, . вым углом 90 эл.град. хода очередного импульса с фаэовым В момент времени t на выходе з углам 270 эл. град. (момент t„) íà 45 электронного импульсного регулятора выходе блока 9 появляется кратковре- 6 температуры появляется низкий менный сигнал, разрешающий работу логический уровень, а на выходе тиристорного переключателя 3. элемента НЕ 15 высокий логический

Таким образом, блок 9 фазирования уровень, и второй элемент ЗИ-HE 12 моментов начала и конца интеРвала 5О после прихода очередного импульса включенного состояния и формиро- с фазовым углом 270 эл.град (мования дополнительного импульса мент С ) возвращает первый RS-тригвключения формирует угол задержки гер 16 в исходное состояние на

Э момента включения тиристорного пе- инверсном выходе которого устанавреключателя 3 в первом периоде каж- 55 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,, t ), а пос входного сигнала устанавливает

1248082

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 пере5 ключателя 3. После прихода очередного импульса с-фазовым углом

90 эл.град. (момент ts) четвертый элемент ЗИ-НЕ 14 возвращает второй

RS-триггер 17 в исходное состояние, а второй формирователь 20 импульсов 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.

В момент времени t на входах элемента И-НЕ 22 устанавливается высокий логический уровень, поступающий с выхода первого RS-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 (t - „ ) 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 времени

Датчик 8 фазы экстремального значения напряжения сети работает следующим образом. Напряжение синхронизации поступает на входы выпрямительного моста 23 и формирователя прямоугольных импульсов на транзисторе 39, элементах НЕ 42 и 43, резисторах 28-32, диодах 35 и 36. После двухполупериодного выпрямления

45 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 на первый вход первого и второго элементов И-HE 46 и 47.

Резистором 25 при необходимости можно осуществить подстройку фазы выходных импульсов датчика 8 Фазы экстремального значения напряжения сети.

Диод 35 устанавливает порог срабатывания формирователя прямоугольных импульсов близким к нулю, что повышает стабильность Формирователя при скачкообразных изменениях напряжения сети. Диод 36 ограничивает прохождение отрицательных полуволн входного напряжения через резистор 32 на выход формирователя.

Прямоугольные импульсы с выхода второго элемента НЕ 42 поступают на второй вход первого элемента 46 и на вход третьего элемента НЕ 43, с выхода которого — на второй вход второго элемента И-НЕ 47. С выхода первого элемента -HE 46 короткие импульсы с фазой 90 эл.град. поступают на вход первого элемента НЕ

44, а с выхода второго элемента И-НЕ 47 короткие импульсы с фазой 270 эл.град. — на вход второго элемента НЕ 45.

Выходы первого и второго элемента НЕ 44 и 45 служат выходами датчика 8.

В процессе. работы может возникнуть необходимость в подстройке фазы выходных импульсов датчика 8.

Использование нового блока — формирователя временных интервалов позволяет повысить надежность и энергетические показатели, так как при включении трансформаторной .нагрузки возникают выбросы тока намагничивания, которые могут вызывать ошибочные срабатывания систем защиты, приводить к повышенному нагреву ,трансформатора, снижать коэффициент мощности 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.

1248082

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 10 выходом электронного импульсного регулятора температуры, к входу котороГо подключен датчик температуры в печи, отличающаяся 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 2р связь регулятора температуры с блоком управления, импульсный датчик фазы экстремального значения напряжения сети, два входа которого подключены к двум первым входам трехвходо- 25 вого введенного блока фазирования моментов начала и конца интервала включенного состояния переключателя, содержащего четыре элемента ЗИ-НЕ, два RS-триггера, один Т-триггер, два формирователя импульсов по фронту входного сигнала, одновибратор и элемент НЕ, первым входом блока фазирования служат объединенные первые входы 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 3 -HE и вход элемента НЕ, выход которого подключен к вторым входам второго и четвертого элементов ЗИ-НЕ, выходы первого и третьего элементов ЗИ-НЕ соединены с S-входом первого Rs-триггера, а выходы второго и четвертого элементов ЗИ-НЕ подключены к R-входу первого RS-триггера и S-входу второго

RS-триггера, прямой выход которого через второй формирователь и одновибратор соединен с вторым входом

И-НЕ, выход которого, служащий выходом блока фазирования, подключен к управляющему входу ключа, а .первый вход соединен с инверсным выходом первого RS-триггера, связанного через первый фбрмирователь с R-входом второго RS-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 и четвертого элементов ЗИ-НЕ.

1248082

1248082

Составитель О. Турпак

Техред И.Гайдош Корректор А. Зимокосов Редактор M. Бандура

Заказ 4142/59

Тираж 765 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.

4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4