RU138554U1

RU138554U1 - ELECTRIC FURNACE CONTROL DEVICE RESISTIVE HEATING RESISTANCE

Info

Publication number: RU138554U1
Application number: RU2013153128/08U
Authority: RU
Inventors: Елена Владимировна Горячих; Елена Сергеевна Рязанова; Татьяна Юрьевна Рубцова
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-03-20

Abstract

Устройство для управления электрической печью резистивного нагрева, содержащее регулятор напряжения, подключенный входом к выходу элемента сравнения, а выходом к нагревателям печи, задатчик температуры, соединенный выходом с суммирующим входом элемента сравнения, вычитающий вход которого связан с выходом датчика температуры через суммирующее устройство, отличающееся тем, что введены пороговый элемент и блок вычисления температуры нагревателя, подключенный входом к выходу датчика температуры, а выходом через пороговый элемент ко второму входу суммирующего устройства, соединенного первым входом с выходом датчика температуры.A device for controlling an electric resistance heating furnace, comprising a voltage regulator connected by an input to the output of the comparison element, and by an output to the furnace heaters, a temperature controller connected by the output to the summing input of the comparison element, the subtracting input of which is connected to the output of the temperature sensor through the summing device, characterized in that a threshold element and a block for calculating the temperature of the heater are connected, connected by an input to the output of the temperature sensor, and by an output through the threshold element to the the first input of the summing device connected by the first input to the output of the temperature sensor.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, в частности, к устройствам для управления температурным режимом электрической печи сопротивления.The proposed solution relates to the field of electrical engineering, in particular, to devices for controlling the temperature of an electric resistance furnace.

Известен регулятор температуры электрической печи сопротивления, содержащий задатчик температуры, соединенный выходом с суммирующим входом элемента сравнения, связанного выходом с входом регулятора напряжения, выход которого соединен с нагревателями электропечи сопротивления, снабженной датчиком температуры, соединенного выходом с вычитающим входом элемента сравнения (Электрооборудование и автоматика электротермических установок: /Справочник/ Альтгаузен А.П. и др.; Под ред. А.П. Альтгаузена и др. - М.: Энергия, 1978, с. 104-105).A temperature regulator of an electric resistance furnace is known, comprising a temperature adjuster connected by an output to a summing input of a comparison element connected by an output to an input of a voltage regulator, the output of which is connected to heaters of a resistance electric furnace equipped with a temperature sensor connected by an output to a subtracting input of a comparison element (Electrical equipment and automation of electrothermal installations: / Handbook / Althausen A.P. et al .; Edited by A.P. Altgauzen et al. - Moscow: Energia, 1978, p. 104-105).

Недостатком данного устройства является то, что контролируется температура только в области печи, где установлен датчик температуры.The disadvantage of this device is that the temperature is controlled only in the area of the furnace where the temperature sensor is installed.

Также известно устройство для управления электрической печью резистивного нагрева, содержащее регулятор напряжения, подключенный входом к выходу элемента сравнения, а выходом к нагревателям печи, задатчик температуры, соединенный выходом с суммирующим входом элемента сравнения, вычитающий вход которого связан с выходом датчика температуры через суммирующее устройство (Патент на полезную модель №98602 МПК G05D 23/19).It is also known a device for controlling an electric resistance heating furnace, comprising a voltage regulator connected by an input to the output of the comparison element, and by an output to the furnace heaters, a temperature controller connected to the output with the summing input of the comparison element, the subtracting input of which is connected to the output of the temperature sensor through the summing device ( Utility Model Patent No. 98602 IPC G05D 23/19).

Такое устройство для управления электрической печью сопротивления, получившее название регулятор температуры, обеспечивает поддержание заданного значения температуры в той области печи, в которой установлен датчик температуры. Поскольку электрическая печь сопротивления является неоднородным объектом, т.е. содержит элементы с различными теплотехническими характеристиками, температура которых также будет отличаться от средней определяемой датчиком температуры. Наименьшей инерционностью характеризуется нагреватель, температура которого с одной стороны превышает среднюю температуру печи, а с другой подвержена значительным колебаниям, часто выходящим за допустимые значения. Это приводит к снижению срока службы нагревателей.Such a device for controlling an electric resistance furnace, called a temperature controller, maintains a set temperature in the area of the furnace in which the temperature sensor is installed. Since the electric resistance furnace is an inhomogeneous object, i.e. contains elements with different thermal characteristics, the temperature of which will also differ from the average temperature determined by the sensor. The heater is characterized by the lowest inertia, the temperature of which, on the one hand, exceeds the average temperature of the furnace, and on the other, is subject to significant fluctuations, often exceeding the permissible values. This leads to a decrease in the life of the heaters.

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в ограничении температуры нагревательных элементов и повышении их срока службы, путем введения канала ограничения температуры нагревателей.The technical problem solved by the proposed device is to limit the temperature of the heating elements and increase their service life by introducing a channel to limit the temperature of the heaters.

Поставленная задача решается тем, что в известное устройство для управления электрической печью резистивного нагрева, содержащее регулятор напряжения, подключенный входом к выходу элемента сравнения, а выходом к нагревателям печи, задатчик температуры, соединенный выходом с суммирующим входом элемента сравнения, вычитающий вход которого связан с выходом датчика температуры через сумматор, введены пороговый элемент и блок вычисления температуры нагревателя, подключенный входом к выходу датчика температуры, а выходом через пороговый элемент ко второму входу сумматора, соединенного первым входом с выходом датчика температуры.The problem is solved in that in a known device for controlling an electric resistance heating furnace, comprising a voltage regulator connected by an input to the output of the comparison element, and by an output to the furnace heaters, a temperature controller connected by the output to the summing input of the comparison element, the subtracting input of which is connected to the output a temperature sensor through an adder, a threshold element and a block for calculating the temperature of the heater are connected, connected by an input to the output of the temperature sensor, and by an output through the threshold lement to the second input of the adder coupled to the first input from the temperature sensor output.

Технический эффект, достигаемый в предлагаемом устройстве, заключается в поддержании температуры на допустимом уровне, при котором обеспечивается увеличение срока службы нагревателей.The technical effect achieved in the proposed device is to maintain the temperature at an acceptable level, which ensures an increase in the life of the heaters.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для управления электрической печью резистивного нагрева.The drawing shows a functional diagram of a device for controlling an electric resistance heating furnace.

Устройство для управления электропечью резистивного нагрева 1 состоит из регулятора напряжения 2, подключенного через регулирующее устройство 3 и элемент сравнения 4 к задатчику температуры 5. Электропечь резистивного нагрева 1 снабжена датчиком температуры 6, соединенным своим выходом с первым входом суммирующего устройства 7, второй вход которого подключен через пороговый элемент 8 к выходу блока вычисления температуры нагревателей 9, связанного своим входом с выходом датчика температуры 6. Выход суммирующего устройства 7 подключен к вычитающему входу элемента сравнения 4.A device for controlling an electric furnace of resistive heating 1 consists of a voltage regulator 2 connected through a regulating device 3 and a comparison element 4 to a temperature setter 5. The electric furnace of resistive heating 1 is equipped with a temperature sensor 6 connected to its output by the first input of the summing device 7, the second input of which is connected through the threshold element 8 to the output of the block for calculating the temperature of the heaters 9, connected by its input to the output of the temperature sensor 6. The output of the summing device 7 is connected to Valid comparisons itayuschemu member 4.

Блок вычисления температуры нагревателей с датчика печи рассчитывает величину пропорциональную температуре нагревателей. В простейшем случае алгоритм работы устройства обеспечивает вычисление производной температуры, определяемой датчиком температуры с коэффициентом передачи, характеризующим тепловую составляющую, вносимую нагревателем в общую температуру печи. Этот алгоритм может быть реализован либо аппаратным путем на базе операционных усилителей, либо с помощью дополнительной программы, введенной в управляющий контроллер регулятора температуры.The unit for calculating the temperature of the heaters from the furnace sensor calculates a value proportional to the temperature of the heaters. In the simplest case, the operation algorithm of the device provides the calculation of the derivative of the temperature determined by the temperature sensor with a transfer coefficient characterizing the thermal component introduced by the heater into the overall temperature of the furnace. This algorithm can be implemented either in hardware on the basis of operational amplifiers, or with the help of an additional program introduced into the control controller of the temperature controller.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

С помощью задатчика температуры 5 формируется (ручным или автоматическим способом) заданное значение регулируемой температуры θ_з. Данный сигнал θ_з поступает на элемент сравнения 4, где сравнивается с сигналом, пропорциональным температуре θ печи, снимаемым с датчика температуры 6. Регулирующее устройство 3 в зависимости от значения Δθ=θ_з-θ и знака его отклонения формирует регулирующее воздействие на регулятор напряжения 2, которое непосредственно влияет на объект управления 1. Регулирующее устройство 3 вырабатывает необходимый закон регулирования и традиционно вводится в систему управления. Однако, в данном случае, наличие или отсутствие регулирующего устройства не является существенным для решения поставленной задачи.Using the temperature setter 5, a set value of the adjustable temperature θ _s is formed (manually or automatically). This signal θ _{s is} supplied to the comparison element 4, where it is compared with a signal proportional to the temperature θ of the furnace, taken from the temperature sensor 6. The control device 3, depending on the value Δθ = θ _s -θ and its deviation sign, forms a regulatory effect on the voltage regulator 2 , which directly affects the control object 1. The control device 3 generates the necessary regulation law and is traditionally introduced into the control system. However, in this case, the presence or absence of a regulatory device is not essential for solving the task.

В сравнении с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает ограничение температуры нагревательных элементов. Это обеспечивается за счет подачи дополнительной обратной связи, снимаемой с датчика тока 6 через суммирующее устройство 7 на элемент сравнения 4. Данная обратная связь работает только в том случае, когда температура на нагревательных элементах печи превышает допустимое значение. При снижении температуры до допустимых значений обратная связь отключается пороговым элементом 8. Пороговый элемент имеет характеристику зоны нечувствительности, при которой сигнал на выходе порогового элемента появляется только тогда, когда входной сигнал превышает допустимое значение, определяемое шириной зоны нечувствительности.In comparison with the prototype of the proposed device provides a temperature limit of the heating elements. This is achieved by supplying additional feedback removed from the current sensor 6 through the summing device 7 to the comparison element 4. This feedback only works if the temperature on the heating elements of the furnace exceeds the permissible value. When the temperature drops to acceptable values, the feedback is turned off by threshold element 8. The threshold element has a deadband characteristic, at which the output signal of the threshold element appears only when the input signal exceeds the allowable value determined by the width of the deadband.

Ограничение температуры нагревательных элементов позволяет повысить их срок службы.Limiting the temperature of the heating elements can increase their service life.

Claims

A device for controlling an electric resistance heating furnace, comprising a voltage regulator connected by an input to the output of the comparison element, and by an output to the furnace heaters, a temperature controller connected by the output to the summing input of the comparison element, the subtracting input of which is connected to the output of the temperature sensor through the summing device, characterized in that a threshold element and a block for calculating the temperature of the heater are connected, connected by the input to the output of the temperature sensor, and the output through the threshold element to the the first input of the summing device connected by the first input to the output of the temperature sensor.