RU1771088C

RU1771088C - Multi-zone resistance heating plant

Info

Publication number: RU1771088C
Application number: SU904883464A
Authority: RU
Inventors: Виктор Петрович Рубцов; Евгений Львович Разгонов; Татьяна Юрьевна Деревенко
Original assignee: Московский энергетический институт
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1992-10-23

Abstract

Использование: системы регулировани температуры в резистивных электропечах. Сущность изобретени : к источнику питани подключены в каждой зоне через тири- сторный регул тор мощности с блоками фа- зоимпульсногоуправлени и регулировани нагреватели данной зоны. Блок регулировани соединен с выходом компаратора, к входу которого подсоединен- датчик температуры. В установку введены блок задани температуры каждой зоны, последо- вательносоединенныеблок синхронизации,делитель частоты и распределитель импульсов. Дл каждой зоны установлен ключ. Он соединен с входом соответствующего компаратора, сигнальный вход которого подключен к выходу блока задани температуры, управл ющий вход- к выходу распределител импульсов, а блок синхронизации соединен с источником питани . 2 ил.Usage: temperature control systems in resistive furnaces. SUMMARY OF THE INVENTION: a heat source in each zone is connected via a thyristor power regulator with phase-pulse control and regulation units to the heaters of this zone. The control unit is connected to the output of the comparator, to the input of which a temperature sensor is connected. A unit for setting the temperature of each zone, sequentially connected synchronization unit, frequency divider and pulse distributor are introduced into the installation. A key is installed for each zone. It is connected to the input of the corresponding comparator, the signal input of which is connected to the output of the temperature setting unit, the control input is to the output of the pulse distributor, and the synchronization unit is connected to the power source. 2 ill.

Description

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к электротермии, и предназначено дл использовани в системах регулировани температуры группы одно- зонных печей или многозонной печи сопротивлени .The invention relates to electrical engineering, in particular to electrothermics, and is intended for use in temperature control systems of a group of single-zone furnaces or a multi-zone resistance furnace.

Известно устройство дл регулировани температуры нескольких печей, в котором кажда печь или зона многозонной печи подключаетс к сети переменного напр жени через контактор, управл емый регул тором температуры.A device for controlling the temperature of several furnaces is known in which each furnace or zone of a multi-zone furnace is connected to an alternating voltage network through a contactor controlled by a temperature controller.

Недостатком известного устройства вл етс низка точность регулировани температуры , пульсирующий характерA disadvantage of the known device is the low accuracy of the temperature control, the pulsating nature

нагрузки, создаваемый печью на питающую сеть, что снижает эффективность использовани оборудовани , КПД и коэффициент мощности.the load created by the furnace on the supply network, which reduces the efficiency of equipment use, efficiency and power factor.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению вл етс многозонна резистивна нагревательна установка, содержаща тиристорные регул торы мощности по числу зон с блоками фазоимпульсного управлени и регулировани на входе, источник переменного напр жени , и в каждой зоне компаратор, св занный выходами с входами блока регулировани и одним входом - с датчикомClosest to the technical nature of the invention is a multi-zone resistive heating installation comprising thyristor power controllers according to the number of zones with phase-pulse control and input control units, an alternating voltage source, and in each zone a comparator connected to the outputs with the inputs of the control unit and single input - with sensor

VJ VJVj vj

оabout

00 0000 00

температуры этой зоны, и блок задани температуры той же зоны.temperature of this zone, and a temperature setting unit of the same zone.

Цель изобретени - повышение КПД и коэффициента мощности.The purpose of the invention is to increase efficiency and power factor.

Поставленна цель достигаетс тем, что в известную многозонную резистивную нагревательную установку, содержащую источник питани , к которому- нагреватели каждой зоны подключены через тиристор- ный регул тор мощности с блоками фазоим- пульсного управлени и регулировани , последний из которых входами соединен с выходом компаратора, подключенного одним входом к выходу датчика температуры этой же зоны, и блок задани температуры той же зоны, согласно изобретению введены последовательно соединенные блок син- хронизации, делитель частоты и распределитель импульсов, а дл каждой зоны - ключ, подключенный выходом к второму входу компаратора соответствующей зоны, сигнальным входом - к выходу блока задани температуры этой же зоны, управл ющим входом - к соответствующему выходу распределител импульсов, а блок синхронизации подключен входом к источнику питани .This goal is achieved by the fact that in the well-known multi-zone resistive heating installation containing a power source, to which the heaters of each zone are connected via a thyristor power regulator with phase-pulse control and regulation units, the last of which is connected to the output of a comparator connected to the output one input to the output of the temperature sensor of the same zone, and the temperature setting unit of the same zone, according to the invention, series-connected synchronization unit, frequency divider s and a pulse distributor, and for each zone - a key connected by an output to the second input of the comparator of the corresponding zone, a signal input - to the output of the temperature setting unit of the same zone, a control input - to the corresponding output of the pulse distributor, and the synchronization block is connected by an input to the source nutrition.

На фиг. 1 приведена функциональна схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы напр жений и токов в нагревател х устройства.In FIG. 1 shows a functional diagram of the device; in FIG. 2 is a timing diagram of voltages and currents in the heaters of a device.

Устройство содержит тиристорные регул торы мощности 1, включающие в себ блоки тиристоров 2 и импульсно-фазового управлени 3. Число регул торов мощности 1 равно числу зон многозонной резистив- ной установки, кажда печь или зона печи 4 снабжена датчиком 5 температуры. Дл автоматического регулировани температуры в печи 4 установлены регулирующий блок 6, компаратор (элемент сравнени ) 7, блок задани температуры 8 и ключ 9. Число каждого из указанных функциональных элементов в устройстве равно числу печей или зон одной печи. Общими дл устройства в целом вл ютс блок синхронизации 10, делитель частоты 11 и распределитель импульсов 12.The device contains thyristor power controllers 1, including blocks of thyristors 2 and pulse-phase control 3. The number of power controllers 1 is equal to the number of zones of the multi-zone resistive installation, each furnace or zone of the furnace 4 is equipped with a temperature sensor 5. For automatic temperature control in the furnace 4, a control unit 6, a comparator (comparison element) 7, a temperature setting unit 8 and a key 9 are installed. The number of each of these functional elements in the device is equal to the number of furnaces or zones of one furnace. Common to the device as a whole are the synchronization unit 10, the frequency divider 11 and the pulse distributor 12.

Блок синхронизации 10 подключен входом к сети переменного напр жени . Если система питани многофазна , как показано на фиг. 1, то блок синхронизации подключаетс к одной фазе (в общем случае любой). Выход блока синхронизации 10 подключен к входу делител частоты 11, аыход которого соединен с входом распределител импульсов 12. Кажда печь или зона многозонной печи подключена к сети переменного напр жени через блок тиристоров 2, входы которого соединены с выходами блока 3 фазоимпульсного управлени , в свою очередь соединенного входом с выходом регулирующего блока 6. Датчик 5 температуры печи соединен с первым входом компаратора 7,The synchronization unit 10 is connected by an input to an ac voltage network. If the power system is multiphase, as shown in FIG. 1, the synchronization unit is connected to one phase (generally any). The output of the synchronization unit 10 is connected to the input of the frequency divider 11, the output of which is connected to the input of the pulse distributor 12. Each furnace or zone of the multi-zone furnace is connected to the alternating voltage network through the thyristor unit 2, the inputs of which are connected to the outputs of the phase-pulse control unit 3, in turn connected by the input to the output of the control unit 6. The furnace temperature sensor 5 is connected to the first input of the comparator 7,

второй вход которого через ключ 9 св зан с выходом блока задани температуры 8. Выход компаратора 7 соединен с входом регулирующего блока 6. Управл ющий вход ключа 9 подключен к соответствующему выходу распределител импульсов 12.the second input of which is connected via the key 9 to the output of the temperature setting unit 8. The output of the comparator 7 is connected to the input of the control unit 6. The control input of the key 9 is connected to the corresponding output of the pulse distributor 12.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

За счет введени блока синхронизации 10, делител частоты 11, распределител By introducing the synchronization unit 10, the frequency divider 11, the distributor

импульсов 12 и ключей 9 в каждом регул торе 1 осуществл етс разделение во времени включени регул торов. На фиг. 2 приведены временные диаграммы напр жени сети и напр жений на двух печах: Uni и Un2. Распределитель импульсов 12, воздейству выходными сигналами на ключи 9, запрещает или разрешает работу отдельных регул торов 1. Поскольку переключение распределител импульсов 12 синхронизировано сpulses 12 and keys 9 in each controller 1 are separated in time on-time controllers. In FIG. Figure 2 shows the timing diagrams of the mains voltage and the voltages on two furnaces: Uni and Un2. The pulse distributor 12, acting on the keys 9 with the output signals, prohibits or allows the operation of individual controllers 1. Since the switching of the pulse distributor 12 is synchronized with

напр жением сети Uc, то можно обеспечить беспаузное включение нагрузок, когда в питающей сети практически не будет перерывов тока. Дл питающей сети такое поочередное включение нагрузок означаетmains voltage Uc, then it is possible to provide uninterrupted switching of loads when there are practically no current interruptions in the supply network. For the mains supply, such alternating switching of loads means

снижение максимальной потребл емой мощности. Распределитель импульсов по существу осуществл ет дополнительное широтно-импульсное регулирование, разреша регул тору 1 работать в течение относительного времени включени . При этом дл поддержани заданной температуры регул тор 1 автоматически за счет обратной св зи по температуре в течение г будет работать при а 0, поскольку только при этом условии будет обеспечиватьс введение в печь требуемой мощности и поддержание заданной температуры. Таким об- разом, введение дополнительной широтно-и.мпульсной модул ции уменьшаетугол регулировани до значений, близких нулю, при которых искажени кривой напр жени минимальны. Дл сохранени работоспособности системы автоматического регулировани температуры печи должноreduction in maximum power consumption. The pulse distributor essentially carries out additional pulse width control, allowing the controller 1 to operate for a relative on-time. In this case, to maintain the set temperature, the controller 1 will automatically operate at a 0 due to temperature feedback for r, since only under this condition will the required power be introduced into the furnace and the set temperature will be maintained. Thus, the introduction of additional pulse width modulation reduces the control angle to values close to zero at which the distortion of the voltage curve is minimal. To maintain the functioning of the automatic temperature control system of the furnace,

выполн тьс условие т Оср/уг , где Оср - средний угол регулировани , соответствующий введению в печь в непрерывном режиме средней мощности, равной мощности потерь.the condition t Ocr / yr is satisfied, where Ocr is the average control angle corresponding to the introduction of an average power equal to the loss power into the furnace in continuous operation.

В паузах, соответствующих отключенному состо нию регул тора 1 первой печи (Uni на фиг. 2), распределитель импульсов включает регул тор 1 второй печи (КП2 на фиг. 2) и т.д. Таким образом, обеспечиваетс In pauses corresponding to the off state of the controller 1 of the first furnace (Uni in Fig. 2), the pulse distributor includes the controller 1 of the second furnace (KP2 in Fig. 2), etc. Thus, provided

равномерна нагрузка питающей сети без перерывов тока при минимальном угле регулировани тиристоров.uniform load of the mains without interruptions in current with a minimum angle of thyristor regulation.

С помощью распределител импульсов 12 может быть установлена люба относи- тельна продолжительность включени регул торов 1 в пределах 1/N r(N-1)/N, где N - число печей или зон многозонной печи. Действие дополнительной широтно- импульсной модул ции в предлагаемом ус- тройстве эквивалентно ступенчатому регулированию напр жени сети с помощью дополнительного регулируемого трансформатора. При этом значительно снижаютс искажени на нагрузке и тока в сети.With the help of a pulse distributor 12, any relative turn-on time for the regulators 1 can be set within 1 / N r (N-1) / N, where N is the number of furnaces or zones of the multi-zone furnace. The action of the additional pulse width modulation in the proposed device is equivalent to stepwise regulation of the mains voltage using an additional adjustable transformer. This significantly reduces distortion on the load and current in the network.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A multi-zone resistive heating installation comprising a power supply to which heaters of each zone

connected through a thyristor power controller with phase-pulse control and regulation units, the last of which is connected to the output of a comparator connected by one input to the output of a temperature sensor in the same zone, and a temperature setting unit of the same zone, which, in order to increase Efficiency and power factor, a synchronization unit, a frequency divider and a pulse distributor are introduced in series, and for each zone a key connected by an output to the second input of the comparator the control zone, to the output of the temperature setting unit of the same zone, the control input to the corresponding output of the pulse distributor, and the synchronization unit is connected by the input to the power source.

go

Figure 1

V.

FIG. 2