Автоматический регулятор мощности нагрева

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИДЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОИ 555392 (6!) Дополнительное к авт. саид-ву (22} ЗаЯвлано 26.07.74 (21) 2048143/07 с присоединением заявки №

{23) Приоритет (43) Опубликовано 25.04.77. бюллетень № 15 (4б) Дата опубликования описания 2806.77 (51) М. Кл.>

G 05 F 1/66//

//Н 05 В 3/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621,3.078(088.8) (72) Авторы изобретения

Н. Н. Сирота, М. А. Козловский, Г. Г й1катуло и Н. Н. Струков

Институт физики твердого тела и полупроводников АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54} АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ НАГРЕВА

Изобретение касается автоматических систем . регулирования электрической мощности, в частнос: ти автоматического- регулирования мощности наг- рева в камере высокого давления при производстве сверхтвердых материалов.

Дпя устойчивого протекания синтеза необходимо, чтобы температура в реакционной зоне камеры высокого давгения не выходила за определенные границы, что, может быть достигнуто путем

; автоматического регулирования мощности нагрева

; реакционной зоны на заданном уровне с требуемой степенью точности.

Известны устройства, предназначенные для регулирования мощности нагрева в камерах высокого давления. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является регулятор, позволяющий производить автоматическое регулирование мощности нагрева в пределах 2 — 7 кВт с основной погрешностью 1,5%. Он состоит из усилителей магнитного и постоянного ToKR, блоков питания и защиты, трансформаторов нагрузочного и тока, и преобразователя мощности, содержащего два развязывающих трансформатора, подключенных первичными обмотками через подстроечные потенциометры один — к нагрузке, а другой — к

2 резистору, включенному в, обмотку трансформатора тока, Вторичные обмотки развязывающих трансформаторов подключены к выпрямителям со сглаживающими фильтрами, на выходе которых установлены логарифмирующне ячейки, работающие пэ принципу кусочно-линейной аппроксимации. Выходы логарифмирующих ячеек соединены разноньюнными полюсами. Выходным напряжением преобразователя мощности является сумма логарифмов двух напряжений, пропорциональных напряжению на нагрузке и току в ней. Поскольку сумма логарифмов двух величин равна логарифму их произведения, выходное на*ряжение преобразователя мощности нагрева пропорционально мощности нагрева.

Известный регулятор работает по принципу замкнутой системы автоматического регулирования.

Олнако выйолнение схемы преобразователя мощности с использованием логарифмирующих ячеек имеет ряд существенных недостатков. К ним относится повышенная степень сложности регулятора нрн относительно невысокой точности регулирования.

Кусочно-линейная аппроксимация дает лишь

555392

t0 приближенные значения логарифмов величины, что существенно снижает точность регулирования.

Сигнал на выходе преобразователя мощности имеет относительно малую величину, поэтому в регуляторе используют сложный усилитель. Кроме того, при массовом производстве сверхтвердых материалов применение такого регулятора неэфф ктивно, поскольку в этом случае сопротивление нагрузки изменяется в узких пределах, не более чем в 1,5 раза, что позволяет заменять сложение логарифмов величин, соответствующих току в нагрузке и напряжению на ней, сложением самих этих величин.

Целью изобретения является упрощение регулятора.

Это достигается тем, что конец первичной обмотки трансформатора напряжения подключен к выходному зажиму через резистор, зашунтированный вторичной обмоткой трансформатора тока включенной в противофазе с вторичной обмоткой силового трансформатора.

Функциональная схема автоматического регулятора мощности нагрева в камере высокого давления представлена на чертеже.

Предложенный регулятор представляет собой стац;оиарный прибор, устанавливаемый на пульте управления прессовой установки и подключаемый к ее электросхеме, состоящий из силового трансформатора 1, первичная обмотка которого соединена через магнитный усилитель 2 со входными зажимами, а вторичная обмотка — через трансформатор тока 3 с выходными зажимами, к которым подключено нагрузочное сопротивление 4.

Первичная обмотка трансформатора напряжения 5 соединена с выходными зажимами одним концом непосредственно, а другим — через резистор б, зан уи гированный вторичной обмоткой трансформатора тока 3. Вторичная обмотка трансформатора напряжения 5 соединена с усилителем постоянного тока 7, имеющим задатчик, через преобразовательный каскад 8. Последний представляет собой выпрямитель с интегрирующей ячейкой на выходе.

Выход усилителя постоянного тока связан с управляющей обмоткой магнитного усилителя.

Блок зашиты 9 предназначен для защиты силовых цепей регулятора от короткого замыкания в нагрузке. Его вход связан с резистором, зашунтированным вторичной обмоткой трансформатора тока. Блок питания 10 предназначен для питания элементов электрической схемы регулятора постоянным током.

Автоматический регулятор мощности нагрева в камере высокого давления устроен и работает по принципу замкнутой системы автоматического регулирования, отслеживаемым параметром в которой является электрическая мощность, подводимая к нагрузочному сопротивлению.

При подаче чапряжения на нагрузку, представляющую собой графитовый нагреватель, размещенный в реакционной зоне камерг высокого давления, на нем выделяется некоторая мощность, что приводит к нагреву реакционной зоны камеры. Вследствие того, что вторичная обмотка трансформатора тока 3 соединена со вторичнов обмоткой силового трансформатора 1 противофазно, к первичной обмотке трансформатора напряжения 5 прикладывается напряжение, равное сумме напряжений на нагрузочном сопротивлении 4 и резисторе 6. Так как напряжение на нагрузке и напряжение на резисторе 6, прямо пропорциональное току в нагрузке, определены мощностью нагрева, и их сумма также определяется этой мощностью и пропорциональна ей, при условии, что изменение значения нагрузочного сопротивления 4 не нревышьет некоторой величины, определяемой допустимой заданной погрешностью автоматического регулирования мощности.

Из условия равенства напряжений на первичной обмотке трансформатора напряжения 5 при поддержании постоянства мощности нагрева для значений нагрузочного сопротивления, равных граничным значениям диапазона его изменения, можно найти такое номинальное значение резистора 6, при котором погрешность автоматического регулирования мощности будет минимальной

В=КЖ г2 где R — номинальное значение резистора 6;

К вЂ” кратность трансформатора тока, равная отношению токов в первичной и вторичных обмотках;

r г2 — граничные значения диапазона изменения нагрузочного сопротивления 4.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора напряжения 5 поступает в преобразовательный каскад 8, где выпрямляется и интегрируется.

Далее напряжение, представляющее собой действующее (тепловое) значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора напряжения, подается на вход усилителя постоянного тока, который управляет проводимостью магнитного усилителя 2. При изменении проводимости магнитного усилителя изменяется напряжение на первичной обмотке силового. трансформатора 1, что приводит к изменению мощности в нагрузке. При отклонении этой мощности от заданного уровня, например при ее увеличении, напряжение на первичной обмотке трансформатора напряжения 5, а значит и на входе усилителя постоянного тока 7 возрастает. Это приводит к изменению выходного сигнала усилителя постоянного тока, что вызывает уменьшение проводимости магнитного усилителя и снижение мощ. ности нагрева до заданного уровня.

Таким образом происходит автоматическое регулирование мощности нагрева реакционной зцны в камере высокого давления.

Формула изобретения

Автоматический регулятор мощности нагрева, .например, н камере высокого давления, содержа5553о"

Составитель И Гал"ева

Техред Н, Бабурка Корректор .И. Гокснч

Редактор Е. Кравцова

Тираж Подписное °

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Заказ 458/23

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 щий силовой трансформатор, первичная обмотка которого соединена со входными зажимами через магнитный усилитель, а вторичная обмотка через трансформатор тока связана с выходными зажимами, один из которых подключен к одному концу первичной обмотки трансформатора напряжения, другой связан с другим концом последней, а его вторичная обмотка через преобразовательный

6 каскад соединена с усилителем постоянного тока, о т лича юшийся тем, что, с целью его упрощения, другой конец первичной обмотки трансформатора напряжения подключен ко второму выходному зажиму через резистор, зашунтированный вторичной обьвткой трансформатора тока, включенной в противофазе со вторичной обмоткой силового трансформатора.