Automātiska temperatūras kontrole elektriskajās krāsnīs

Elektriskās pretestības krāsnīs vairumā gadījumu tiek izmantots vienkāršākais temperatūras regulēšanas veids - divu pozīciju vadība, kurā vadības sistēmas izpildelementam - kontaktoram ir tikai divas gala pozīcijas: «ieslēgts» un «izslēgts». .

Ieslēgtā stāvoklī krāsns temperatūra paaugstinās, jo tās jauda vienmēr tiek izvēlēta ar rezervi, un atbilstošā līdzsvara temperatūra ievērojami pārsniedz tās darba temperatūru. Izslēdzot, cepeškrāsns temperatūra samazinās eksponenciāli.

Idealizētam gadījumam, kad regulatora-krāsns sistēmā nav dinamiskas aizkaves, ieslēgšanas-izslēgšanas kontrollera darbība ir parādīta attēlā. 1, kurā augšējā daļā ir norādīta krāsns temperatūras atkarība no laika, bet apakšējā daļā - attiecīgās jaudas izmaiņas.

Rīsi. 1. Idealizēta divu pozīciju temperatūras regulatora darbības shēma

Krāsnij uzkarstot, tās jauda sākumā būs nemainīga un vienāda ar nominālo, tāpēc tās temperatūra paaugstināsies līdz punktam 1, sasniedzot vērtību Tbutt + ∆t1. Šajā brīdī regulators darbosies, kontaktors izslēgs krāsni un tā jauda samazināsies līdz nullei. Rezultātā krāsns temperatūra sāks pazemināties pa līkni 1-2, līdz tiks sasniegta mirušās zonas apakšējā robeža. Šajā brīdī krāsns atkal ieslēgsies, un tās temperatūra atkal sāks paaugstināties.

Tādējādi krāsns temperatūras regulēšanas process pēc divu pozīciju principa sastāv no tās maiņas pa zāģa līkni ap iestatīto vērtību intervālos +∆t1, -∆t1, ko nosaka regulatora mirušā zona.

Krāsns vidējā jauda ir atkarīga no tās ieslēgšanas un izslēgšanas stāvokļa laika intervālu attiecības. Krāsnim uzsilstot un uzlādējoties, krāsns apkures līkne kļūs stāvāka un krāsns dzesēšanas līkne būs plakanāka, līdz ar to samazināsies cikla periodu attiecība un līdz ar to samazināsies arī vidējā jauda Pav.

Ar divu pozīciju vadību cepeškrāsns vidējā jauda vienmēr tiek pielāgota jaudai, kas nepieciešama nemainīgas temperatūras uzturēšanai. Mūsdienu termostatu mirušo zonu var padarīt ļoti mazu un novest līdz 0,1-0,2 ° C. Tomēr faktiskās krāsns temperatūras svārstības var būt daudzkārt lielākas regulatora-krāsns sistēmas dinamiskās aizkaves dēļ.

Galvenais šīs aizkaves avots ir termopāra sensora inerce, it īpaši, ja tas ir aprīkots ar diviem aizsargapvalkiem, keramiku un metālu.Jo lielāka šī aizkave, jo vairāk sildītāja temperatūras svārstības pārsniedz regulatora strupjoslu. Turklāt šo svārstību amplitūdas ir ļoti atkarīgas no krāsns jaudas pārpalikuma. Jo vairāk krāsns pārslēgšanas jauda pārsniedz vidējo jaudu, jo lielākas ir šīs svārstības.

Mūsdienu automātisko potenciometru jutība ir ļoti augsta un var atbilst visām prasībām. Gluži pretēji, sensora inerce ir liela. Tātad standarta termopārim porcelāna uzgalī ar aizsargpārsegu aizkave ir aptuveni 20-60 s.Tāpēc gadījumos, kad temperatūras svārstības nav pieļaujamas, kā sensori tiek izmantoti neaizsargāti termopāri ar atvērtu galu. Tomēr tas ne vienmēr ir iespējams sensora iespējamu mehānisku bojājumu, kā arī noplūdes strāvu dēļ caur termopāri ierīcēs, izraisot to darbības traucējumus.

Ir iespējams panākt jaudas rezerves samazinājumu, ja krāsns netiek ieslēgta un izslēgta, bet tiek pārslēgta no vienas jaudas pakāpes uz otru, un augstākajai pakāpei jābūt tikai nedaudz lielākai par krāsns patērēto jaudu, un zemāks - ne daudz mazāk. Šajā gadījumā krāsns apkures un dzesēšanas līknes būs ļoti plakanas un temperatūra gandrīz nepārsniegs ierīces mirušo zonu.

Lai veiktu šādu pārslēgšanos no vienas jaudas pakāpes uz otru, ir jāspēj vienmērīgi vai pakāpeniski regulēt krāsns jaudu. Šādu regulēšanu var veikt šādos veidos:

1) krāsns sildītāju pārslēgšana, piemēram, no "trijstūra" uz "zvaigzni".Šāds ļoti aptuvens regulējums ir saistīts ar temperatūras vienmērības pārkāpumu un tiek izmantots tikai mājsaimniecības elektriskās apkures ierīcēs,

2) sērijveida savienojums ar krāsni ar regulējamu aktīvo vai reaktīvo pretestību. Šī metode ir saistīta ar ļoti lieliem enerģijas zudumiem vai iekārtas jaudas koeficienta samazināšanos,

3) krāsns darbināšana caur regulēšanas transformatoru vai autotransformatoru ar krāsns komutāciju dažādos sprieguma līmeņos. Šeit regulēšana ir arī pakāpeniska un salīdzinoši rupja, jo barošanas spriegums tiek regulēts, un krāsns jauda ir proporcionāla šī sprieguma kvadrātam. Turklāt ir papildu zudumi (transformatorā) un jaudas koeficienta samazināšanās,

4) fāzes vadība ar pusvadītāju ierīcēm. Šajā gadījumā krāsni darbina tiristori, kuru pārslēgšanas leņķi maina vadības sistēma. Tādā veidā ir iespējams iegūt vienmērīgu krāsns jaudas kontroli plašā diapazonā, gandrīz bez papildu zudumiem, izmantojot nepārtrauktas kontroles metodes - proporcionāli, integrāli, proporcionāli-integrāli. Saskaņā ar šīm metodēm katram laika momentam ir jāizpilda atbilstība starp krāsns absorbēto jaudu un krāsnī atbrīvoto jaudu.

Visefektīvākā no visām temperatūras kontroles metodēm elektriskajās krāsnīs ir impulsu regulēšana ar tiristoru regulatoriem.

Krāsns jaudas impulsu kontroles process ir parādīts attēlā. 2. Tiristoru darba frekvence tiek izvēlēta atkarībā no elektriskās pretestības krāsns termiskās inerces.

Rīsi. 2.Tiristoru impulsu temperatūras regulators elektriskās pretestības krāsns

Ir trīs galvenās sirdsdarbības regulēšanas metodes:

— impulsa kontrole pie pārslēgšanas frekvences — ek = 2ev (kur ek ir barošanas tīkla strāvas frekvence) ar tiristora aizdedzes momenta maiņu sauc par fāzes impulsu vai fāzi (līknes 1),

— iespējama impulsu regulēšana ar paaugstinātu pārslēgšanas frekvenci

— impulsu regulēšana ar samazinātu pārslēgšanas frekvenci (3. līknes).

Izmantojot impulsu vadību, ir iespējams panākt vienmērīgu jaudas vadību plašā diapazonā bez papildu zudumiem, nodrošinot atbilstību patērētajai krāsnim un strāvas padevei no tīkla.

Rīsi. 3. Nepārtrauktā temperatūras regulatora pieslēguma shēma

Ķēdes galvenie elementi: BT — tiristoru bloks, kas sastāv no 6 tiristoriem, kas savienoti pa diviem paralēli katrā krāsns fāzē, BET — tiristoru vadības bloks, ģenerē signālu tiristoru vadības elektrodiem, PTC — siltuma regulēšanas ierīce, saņem signāls no temperatūras sensora, apstrādā un izvada neatbilstību NO, PE — potenciometra elementā, ir slīdnis, ko ED pārvieto ar mehānisko transmisiju, atkarībā no DT signāla, DT — temperatūras sensors (termopāra), ISN — stabilizēts līdzstrāvas sprieguma avots, KL — lineārais kontaktors, VA1, VA2 — automātiskie slēdži, lai aizsargātu ķēdes no īssavienojumiem.