Automaattinen lämpötilansäätö sähköuuneissa

Sähkövastuksen uuneissa käytetään useimmissa tapauksissa yksinkertaisinta lämpötilan säätöä - kaksiasentoista ohjausta, jossa ohjausjärjestelmän toimeenpaneva elementti - kontaktorilla on vain kaksi pääteasentoa: «on» ja «off» .

On-tilassa uunin lämpötila nousee, koska sen teho valitaan aina marginaalilla ja vastaava vakaan tilan lämpötila ylittää merkittävästi sen käyttölämpötilan. Kun se sammutetaan, uunin lämpötila laskee eksponentiaalisesti.

Ihanteellisessa tapauksessa, jossa säädin-uunijärjestelmässä ei ole dynaamista viivettä, on-off-ohjaimen toiminta on esitetty kuvassa. 1, jossa yläosassa on annettu uunin lämpötilan riippuvuus ajasta ja alaosassa vastaava tehon muutos.

Riisi. 1. Idealisoitu kaksiasentoisen lämpötilansäätimen toimintakaavio

Uunin lämmetessä sen teho on alussa vakio ja yhtä suuri kuin nimellisteho, joten sen lämpötila nousee pisteeseen 1, kun se saavuttaa arvon Tbutt + ∆t1. Tässä vaiheessa säädin toimii, kontaktori sammuttaa uunin ja sen teho laskee nollaan. Tämän seurauksena uunin lämpötila alkaa laskea käyrällä 1-2, kunnes kuolleen alueen alaraja saavutetaan. Tässä vaiheessa uuni käynnistyy uudelleen ja sen lämpötila alkaa taas nousta.

Näin ollen uunin lämpötilan säätelyprosessi kahden asennon periaatteella koostuu sen muuttamisesta sahauskäyrää pitkin asetetun arvon ympärillä säätimen kuolleen alueen määrittämillä väleillä +∆t1, -∆t1.

Uunin keskimääräinen teho riippuu sen päälle- ja sammutustilan aikavälien suhteesta. Uunin lämmetessä ja latautuessa uunin lämmityskäyrä jyrtyy ja uunin jäähtymiskäyrä tasaistuu, jolloin kiertojaksosuhde pienenee ja siten myös keskiteho Pav laskee.

Kaksiasentoisella ohjauksella uunin keskimääräistä tehoa säädetään aina tehoon, joka tarvitaan tasaisen lämpötilan ylläpitämiseen. Nykyaikaisten termostaattien kuollut alue voidaan tehdä hyvin pieneksi ja tuoda 0,1-0,2 °C:seen. Todelliset uunin lämpötilan vaihtelut voivat kuitenkin olla monta kertaa suurempia säädin-uunijärjestelmän dynaamisen viiveen vuoksi.

Tämän viiveen päälähde on termoelementin anturin inertia, varsinkin jos se on varustettu kahdella suojakuorella, keraamisella ja metallilla.Mitä suurempi tämä viive, sitä enemmän lämmittimen lämpötilan vaihtelut ylittävät säätimen kuolleen alueen. Lisäksi näiden värähtelyjen amplitudit ovat erittäin riippuvaisia ​​uunin ylitehosta. Mitä enemmän uunin kytkentäteho ylittää keskimääräisen tehon, sitä suurempia nämä vaihtelut ovat.

Nykyaikaisten automaattisten potentiometrien herkkyys on erittäin korkea ja voi täyttää kaikki vaatimukset. Päinvastoin, anturin inertia on suuri. Siten posliinikärjessä, jossa on suojakansi, vakiotermoparissa on noin 20-60 s viive. Sen vuoksi tapauksissa, joissa lämpötilan vaihtelut eivät ole hyväksyttäviä, antureina käytetään suojaamattomia avoimia termopareja. Tämä ei kuitenkaan aina ole mahdollista anturin mahdollisten mekaanisten vaurioiden sekä laitteiden lämpöparin läpi kulkevien vuotovirtojen vuoksi, mikä aiheuttaa niiden toimintahäiriöitä.

Tehoreservin pieneneminen on mahdollista, jos uunia ei käännetä päälle ja pois, vaan se kytketään tehoasteelta toiseen, ja korkeamman asteen tulisi olla vain hieman enemmän kuin uunin kuluttama teho, ja alempi - ei paljon vähemmän. Tässä tapauksessa uunin lämmitys- ja jäähdytyskäyrät ovat hyvin tasaiset ja lämpötila tuskin ylittää laitteen kuollutta aluetta.

Tällaisen vaihdon tekemiseksi tehovaiheesta toiseen on välttämätöntä pystyä säätämään uunin tehoa tasaisesti tai portaittain. Tällainen sääntely voidaan suorittaa seuraavilla tavoilla:

1) uuninlämmittimien vaihtaminen esimerkiksi "kolmiosta" "tähdeksi".Tällainen erittäin karkea säätö liittyy lämpötilan tasaisuuden rikkomiseen ja sitä käytetään vain kotitalouksien sähkölämmityslaitteissa,

2) sarjaliitäntä uuniin säädettävällä aktiivi- tai reaktiivisella resistanssilla. Tämä menetelmä liittyy erittäin suuriin energiahäviöihin tai laitoksen tehokertoimen pienenemiseen,

3) uunin syöttäminen säätömuuntajan tai automuuntajan kautta uunikytkennällä eri jännitetasoilla. Tässäkin säätö on porrastettu ja suhteellisen karkea, koska syöttöjännitettä säädetään ja uunin teho on verrannollinen tämän jännitteen neliöön. Lisäksi on lisähäviöitä (muuntajassa) ja tehokertoimen pieneneminen,

4) vaiheohjaus puolijohdelaitteilla. Tässä tapauksessa uuni saa virtaa tyristoreista, joiden kytkentäkulmaa muuttaa ohjausjärjestelmä. Tällä tavalla on mahdollista saada tasainen uunin tehon säätö laajalla alueella, melkein ilman lisähäviöitä, käyttämällä jatkuvia ohjausmenetelmiä - suhteellinen, integraalinen, suhteellinen-integraalinen. Näiden menetelmien mukaisesti jokaisella ajanhetkellä tulee uunin absorboiman tehon ja uunissa vapautuvan tehon välinen vastaavuus täyttyä.

Tehokkain kaikista sähköuunien lämpötilansäätömenetelmistä on pulssisäätö tyristorisäätimillä.

Uunin tehon pulssisäätöprosessi on esitetty kuvassa. 2. Tyristorien toimintataajuus valitaan sähkövastusuunin lämpöinertian mukaan.

Riisi. 2.Tyristoripulssilämpötilan säädin, sähkövastusuuni

Sykkeen säätelyyn on kolme päämenetelmää:

— pulssiohjaus kytkentätaajuudella — ek = 2ev (missä ek on syöttöverkon virran taajuus), kun tyristorin sytytyshetkeä muutetaan, kutsutaan vaihepulssiksi tai vaiheeksi (käyrät 1),

— pulssisäätö korotetulla kytkentätaajuudella on mahdollista

— pulssisäätö pienemmällä kytkentätaajuudella (käyrät 3).

Pulssiohjauksen avulla on mahdollista saavuttaa tasainen tehonsäätö laajalla alueella ilman lisähäviöitä, mikä varmistaa kulutetun uunin ja verkosta tulevan virransyötön noudattamisen.

Riisi. 3. Jatkuvan lämpötilansäätimen kytkentäkaavio

Piirin pääelementit: BT — tyristorilohko, joka koostuu 6 tyristorista, jotka on kytketty kaksi rinnan uunin jokaiseen vaiheeseen, MUTTA — tyristoriohjauslohko, tuottaa signaalin tyristorin ohjauselektrodeille, PTC — lämmönsäätölaite, vastaanottaa Lämpötila-anturin signaali, prosessoi ja tulostaa eron NO:ssa, PE — potentiometrielementissä, on ED:llä liikutettu liukusäädin mekaanisella voimansiirrolla riippuen DT-signaalista, DT — lämpötila-anturi (termopari), ISN — stabiloitu tasajännitelähde, KL — lineaarinen kontaktori, VA1, VA2 — automaattiset kytkimet suojaamaan virtapiirejä oikosululta.