Устройство для регулирования температуры

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 739496

Союз Советски и

Социапистическик

Республик (SI ) Дополнительное к авт. свил-ву— (51)М. Кл.

6 05 D 23/19 (22) Заявлено 30.01.78 (21) 2574797/18-24 с присоединением заявки ¹

Веударотввиимй комитет

Э

СССР . ио девам изобретеиий и етирытий (23) ПриоритетОпубликовано 05,06.80, Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 10,06.80 (53) Уд K 621. 555..6(088.8) (72) Авторы изобретения

A. М Абрамов, В. A. Амплеев, Д. А. Б

Б. A. Верхорубов и М, А. Гуревич (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к приборостроению и может быть испсаьзовано, :например в системах автоматического регулирования температуры установок с электрообогревом, предназначенных дйя проведения различных технологических процессов.

Известно устройство для программного регулирования температуры, в котором в качестве регулирующего органа применен т ансформатор или автотрано1О форматор 1) .

Однако это устройство не позволяет с требуемой точностью и экономичностью управлять мошными электронагревателями е

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, седержашее датчик температуры, подключенный ко входу. блока управления, пороговые элементы, подключенные к релейному распределителю, через контакты которого первые секции нагревателя подключи»

2 ны к источнику питания, и регулируемый источник питания $2).

Недостатком известного устройства является низкая точность. Этот недостаток обусловлен тем, что одн пропорциональная зависимость между выходным cHpHBJIoM регулятора температуры, входящим в состав устройства, и мощностью электронагревателя может быть нарушена вследствие различных причин (изменение сопротивления электронагревателя, выход из строя отдельных элементов электронагревателя, изменение напряжения сети); регулируемый источник питания (трансформатор, тнристорный регулятор и т.д) имеет нелинейную статическую характеристику, в связи с этим непинейна и зависимость между выходным сигналом регулятора температуры и мощностью секционированного электронагревателя; в процессе работы устройства, с помощью релейного распределителя, коммутируют не только си ловые цепи,. но и цепи управления. Эти

3 739496 грузки применяют регулятор КП2-УЗ с выходным сигналом от 0 до 5 мА. У регулятора КП2-УЗ используют два токо вых входа. Регулируемым источником 10 питания является тиристорный регулятор напряжения (РНТО) .. При изменении сигнала управления от 0 до 5 мА мощность второй секции нагревателя 15, связанной с РН ГО, изменяется от 0 до 200кВт °

Пороговые элементы 3 и 4 - это миллиамперметр М1731 с блоком П1730, имеющий контактные группы, срабатывающие при достижении выходом сумматора

13 максимального и минимального значений, соответствующих нулевой и минимальной (200 кВт) мощности второй секции нагревателя 15. В рассматриваемом примере минимальное значение выходного сигнала сумматора 13, соответствующее нулевой мощности второй секции нагревателя 15 равно ОмА, а максимальное зна-, . чение вйходного сигнала сумматора 13, соответствующее максимальной мощности, (200 кВт) второй секции нагревателя равно 2мА. " недостатки приводят к .падению точнос« ти регулирования температуры и уменьшают надежность устройства.

Целью изобретения является повыше- ние точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в него введены первый датчик нагрузки и последовательно соединенные второй датчик нагрузки, сумматор, регулятор. нагрузки, второй вход которого подключен к первому датчику нагрузки, второй вход сумматора подключен к выходу блока управления, входй пороговых элементов соединены с выходом сумматора;- а вьасод регулятора нагрузкй" йодключен ко входу регулируемого источника питания, к выходу которого подключены вторые секции нагревателя. . На чертеже изображена функциональная схема устройства. 20

Устройство для регулировайия температуры содержит датчик 1 температуры,. подключенный ко входу блока 2 управле- ния, пороговые элементы 3 и 4, подключенные к релейному распределителю 5, 25 через контакты которого первые секции

6-8 нагревателя подключены к источнику 9 питания, регулируемый источник 10 . питания, первый датчик 11 нагрузки, последовательно соединенные второй дат- gg чик 12 нагрузки, сумматор 13, регулятор 14 нагрузки, второй вход которого подключен к первому датчику 11 нагрузки, второй вход сумматора 13 подключен к выходу блока 2 управления, входы пороговых элементов 3 и 4 соединены с выходом сумматора 13, а выход регулятора 14 нагрузки подключен ко входу регулируемого источника 10 питания, к выходу которого подключена* вторая 4р секция 15, нагревателя. Количество первых секций нагревателя может быть различным и мощности их могут составлять различную долю полной мощности всего секционированного нагревателя. В рассмат-45 риваемом примере полная мощность электронагревателя 500 кВт. Мощность вто-. рой секции 1S -200кВт, мощность каждой иэ первых секций 6-8 — по 100 кВт.

Устройство построено на серийно выпускаемых промьшшенных приборах.В ка- : честве блока 2 управления температуры применяют высокоточный изодромный регулятор температуры ВРТ-2, работаю- щий в комплекте с термопарой, с аналоговым выходом от 0 до 5 MA. Сумматор, 13 - это сумматор токовых сигналов ти- . па А-04. В качестве регулятора 14 наРелейный распредапитель 5 представляет собой группу реле и контакторов,. обеспечивающих поочередное, последовательное включение и выключение первых секций нагревателя при достижении второй секцией предельных значений мощ-. йости. Коммутация первых секций проис.ходит пе команде пороговых элементов

3 и 4. При достижении второй секцией предельного значения мощности включается одна из первых секций, следующая из первых секций включается только при повторной команде после нового достикСения второй секцией предельного значения мощности. Аналогично происходит отключение секций. В качестве датчиков 11 и

12 нагрузки используют преобразователи мощности E-728 с токовым выход ным сигналом. Выходы датчиков 11 и

12 нагрузки и сумматора 13 согласуют так, чтобы при изменении выхода блока 2 управления на весь диапазон от нуля до наибольшего значения (5мА) общая мощность нагревателя линейно йзменялась бы от нуля до полной установленной величины (500 кВт). В рассматриваемом примере выходной сигнал датчиков 11 и

12 нагрузки связан с мощностью секций в соответствии с уравнением3=0,01 Р, где .3 — выходной сигнал датчика нагрузки, мА; Р— мощность секции, кВт.

В качестве датчиков 11 и 12 нагруэ»

9Q 6 ного нагревателя от О до 500 кИт, При уменьшении выходного сигнала блока 2 управления от 5 до . 3 мА выходйой сигнап сумматора 13 уменьшается от

2 до О мА (мощность секции 15 изменяется от 200 до О кВт). При уменьшении выходного сигнала сумматора 13 до нуля срабатывает пороговый элемент

4, репейный распределитель 5 отключает секцию 8 от электросети, выходной сигнал датчика 12 нагрузки уменьшается иа 1 мА, а выходной сигнал сумматора

13 возрастает с О до 1 мА (регулятор

14 нагрузки воздействием на регулируемый источник 10 питания устанавливает мощность секции 15, равной 100 кВт.

При уменьшении выходного сигнайа блока

2 управления еше на 1 мА происходит отключение секции 7 и изменение мощности регулируемой секции 15 на величину мощности секции 7. Дальнейшее уменьшение сигнала блока 2 управления аналогичным образом приводит к попному (до О) снижению суммарной мощности нагреватМя. Таким образом, несмотря на то, что с помощью регулируемого источника питания плавно изменяют мощ- ность всегда лишь одйой секции 15, уда ется при изменении сигнала блока 2 управления от нуля до максимума и обратно, плавно. в соответствии с выбранным законом изменять мощность всего нагревателя. Предпагаемое устройство позволяет реализовать однозначную линейную зависимость между выходным сигналом блока 2 управления и полной мощностью нагревателя. Допустим, что в момент, когда введена мощность одной из первых секций и часть мощности второй, общая мощность нагревателя под действием любых причин (изменение сопротивления электронагревателя, выход .из. строя отдельных элементов электронагревателя, изменение напряжения сети и т.д.) уменьшится на 10%. Это соответствует уменьшению мощности первой секции на 10 кВт, а мощности второй на 20 кИт. Сигнал на выходе второго датчика 12 нагрузки уменьшится на 0,1 мА, соответственно на 0,1 мА увеличится сигнал на выходе сумматора

13. Это приведет к увеличению мощности второй секции 15 на 10 кВт. Следовательно, отклонение мощности .первой секции не вызывает отклонения обшей мощности первой секции, не вызывает отклонения обшей мощности, подводимой устройством в данный момент времени.

5 7394 ки применяют не только измеритель мош- йости, но и измеритель силы тока.

Устройство работает следующим образом.

При изменении величины рассогласова ния между заданным значением темпера,: туры и текущим значением, измеряемым датчиком 1 температуры, выход блока 2 управления непрерывно изменяется от

0 до 5 мА, что соответствует необходи- 1о мости изменения мощности нагреватапя от О до 500 кВт. При достижении сигналом на выходе блока 2 управления 2 мА, сигнал на выходе сумматора 13 достигает

2 мА. Регулятор 14 нагрузки воздейст« вием на регулируемый источник 10 питания обеспечивает изменение мощности второй секции от 0 до 200 кВт при изменении выходного сигнала сумматора

13 от О до 2 мА. При достижении вы- 2о ходным сигналом сумматора 13 2 мА срабатывает пороговый элемент 3 и релейный распределитель 5 подключает к источнику 9 питания секцию 7. На отрицательный вход сумматора 13 от второ- 25 го датчика 12 нагрузки поступает сигнал

1 мА (соответствующий мощности секции 2-100 кВт). Сигнал на выходе сумматора 13 принимает значение 1 мА, регулятор 14 нагрузки воздействием на регу- 30 лируемый источник 10 питания релейно уменьшает мощность секции 1 5 от 200 кВт до 100 кВт, т. e. на величину мощности введенной секции. Дальнейшее увеличение выхода блока 2 управления от 2 до ЗмА приводит, к увеличению выходного сигнала сумматора 13 с 1 до 2 мА и полной нагрузки второй секции 15. При повторном- достижении выходным сигналом сумматора. 13 2 мА (мощность секции 15 М вновь равна 200 кВт) вновь срабатывает пороговый элемент 3 и релейный распределитель 5 подключает к источнику 9 питания секцию 7. Выходной сигнал датчика 12 нагрузки становится равным 2мА 45 (суммарная мощность секций 7 и 8

200 кВт), выходной сигнал сумматора

13 вновь уменьшается на 1 мА, что соответствует уменьшению мощности секции 15 до 100 кВт. Аналогично при до- so стижении выходом блока 2 управления

4 мА подключается секция 8 мощностью

100 кВт, а мощность секций 15 умень шается репейно на величину введенной мощности секции 8. Таким образом удает-M ся при изменении выходного сигнала бло- . ка 2 управления от О до 5 мА плавно изменять мощность всего секционирован

7 73

Уменьшение мошности второй секции 15 на 10% (20 кВт) устраняется регулятором 14 нагрузки, который в результате изменения соотношения выходных сигналов сумматора 13 и второго датчика12 нагрузки воздействует на регулируемый источник 10 питания. Таким образом, изобретение позволяет с высокой точностью и надежностью регулировать температуру установок с электрообогревом.

Расчет экономического эффекта произведен на примере установок с электрообогревом дпя изготовления композиционных изделий. Из-за низкого качества регулирования температуры иэделия, выпускаемые высшим сортом, составляют 50%.

Применение предлагаемого устройства значительно повышает точность и надежность регулирования температуры, что позволяет увеличить долю изделий, выпускаемых высшим сортом, до 60 . формула изобретения

Устройство дпя регулирования темпе, ратуры, содержащее датчик температуры, подключенный ко входу блока управления, 94 96 8 пороговые элементы, .подключенные к ре лейному распределителю, через контактМ которого первые секции нагревателя подключены к источнику питания, и регулируемый источник питания, о т л и» ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, в него введены первый датчик на- грузки и последовательно соединенные второй датчик нагрузки, сумматор, регулятор нагрузки, второй вход которого подключен к первому датчику нагрузки, второй вход сумматора подключен к вы- . ходу блока управления, входы пороговых элементов соединены с выходом сумма.тора, а выход регулятора нагрузки подключен ко входу регулируемого источника питания, к выходу которого подключены вторые секции нагревателя.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 158355 кл Q 05 О, 23/19

1960.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке K 2324804/18-.24, кл (л 05 0 23/19э 19. 02.1976 (прототип) .

ЦНИИПИ Заказ 3047/7 Тираж 956 Подписное

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