RU1827668C

RU1827668C - Temperature controller

Info

Publication number: RU1827668C
Application number: SU914929205A
Authority: RU
Inventors: Юрий Андреевич Маркин; Галина Андреевна Закутаева
Original assignee: Авиационное Производственное Объединение Им.С.Орджоникидзе, Г.Нижний Новгород
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1991-04-18
Publication date: 1993-07-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к устройствам дл регулировани температуры с применением мощных трехфазных электронагревателей, и может быть применено в различных отрасл х промышленности , где используютс электронагревательные установки. Цель изобретени - повышение точности регулировани точности регулировани температуры и надежности регул тора. В регул тор, содержащий датчик 1 температуры, подключенный к трехпозиционному регул тору 2 с входными контактами Мало, Много 3, 4, бесконтактный коммутатор 5 трехфазных цепей, соединенный с трехфазным нагревателем 6, подключенным к сети, введены генератор 7 импульсов, причем генератор 7 выполнен на таймере, цепочка из последовательно соединенных первого разв зывающего диода 12, регулировочного резистора-13, второго разв зывающего Диода 14 и второго резистора 15. Кроме того, бесконтактный коммутатор трехфазных цепей содержит встречно-параллельно соединенные тиристоры 20,21, 22 и диоды 23,24, 24 в каждой коммутируемой фазе, три ограничивающих резистора 27. 28, 29. три опт- рона 17, 18, 19 и трехфазный трансформатор 26. Данный регул тор по- заол ет управл ть нагревател ми как малой мощности, так «мощными. Включение силовых тиристоров и диодов коммутатора после нагревателей исключает протекание через тиристоры токов коротких замыканий и токов замыканий нагревателей между собой и на землю, что повышает надежность работы . 1 з.п.ф-лы, 3 ил. сл с со N3 VI О О 00The invention relates to electrical engineering, in particular to devices for controlling temperature using powerful three-phase electric heaters, and can be applied in various industries where electric heating systems are used. The purpose of the invention is to increase the accuracy of the control of the accuracy of the temperature control and the reliability of the controller. In the controller containing a temperature sensor 1 connected to a three-position controller 2 with input contacts Small, Many, 3, 4, a proximity switch 5 of three-phase circuits connected to a three-phase heater 6 connected to the network, a pulse generator 7 is introduced, and the generator 7 is made on the timer, a chain of series-connected first decoupling diode 12, regulation resistor-13, second decoupling diode 14 and second resistor 15. In addition, the proximity switch of three-phase circuits contains counter-pair connected thyristors 20.21, 22 and diodes 23.24, 24 in each switched phase, three limiting resistors 27. 28, 29. three optocouplers 17, 18, 19 and a three-phase transformer 26. This regulator switches on control heaters of both low power and so powerful. The inclusion of power thyristors and diodes of the switch after the heaters excludes leakage of short-circuit currents and short-circuit currents of the heaters between themselves and to the ground through the thyristors, which increases the reliability of operation. 1 C.p. f-ls, 3 ill. RW N3 VI О О 00

Description

Изобретение относитс к устройствам дл регулировани температуры с применением мощных трехфазных электронагревателей и может быть применено в различных отрасл х промышленности, где используютс электронагревательные установки.The invention relates to temperature control devices using powerful three-phase electric heaters and can be applied in various industries where electric heating systems are used.

Цель изобретени - повышение точности поддержани температуры и надежности .The purpose of the invention is to improve the accuracy of temperature maintenance and reliability.

Благодар введению генератора, содержащего одновибратор по питанию и мультивибратор , регул тор позвол ет включить нагреватели на полное напр жение сети при разогреве, после достижени заданной температуры регул тор работает в режиме поддержани температуры, подава на нагреватели любую пониженную мощность, величину которой устанавливают регулировочным резистором, При достижении температуры много нагреватели полностью отключаютс . Это повышает точность поддержани температуры.Thanks to the introduction of a generator containing a single vibrator for power supply and a multivibrator, the regulator allows the heaters to turn on at full voltage during heating, after reaching the set temperature, the regulator operates in a temperature maintenance mode, applying any reduced power to the heaters, the value of which is set by an adjustment resistor, When the temperature reaches a lot, the heaters completely shut off. This improves the accuracy of temperature maintenance.

С помощью предлагаемого регул тора можно управл ть нагревател ми как малой мощности, так и мощными, так как предложенна схема бесконтактного коммутатора трехфазных цепей отличаетс простотой получени мощного импульса дл управлени тиристорами. Кроме того, благодар тому , что на управл ющие электроды тиристоров сигнал управлени подаетс с опережением на 60 электрических градусов силовой волны, при разогреве на нагреватели поступает полна , без отсечки, мощность , что важно дл быстрого выхода на режим работы печи.Using the proposed regulator, it is possible to control both low-power and powerful heaters, since the proposed three-phase contactless switch circuit is notable for the simplicity of obtaining a powerful pulse for controlling thyristors. In addition, due to the fact that the control signal is supplied to the thyristor control electrodes ahead of 60 electrical degrees of the power wave, when heated, the heaters receive full, without cut-off, power, which is important for quickly entering the furnace operating mode.

Включение силовых тиристоров и диодов коммутатора после нагревателей, исключает протекание через тиристоры токов коротких замыканий и токов замыканий нагревателей между собой и на землю и защищает тиристоры от выхода из стро . Все это повышает надежность регул тора.Turning on the power thyristors and diodes of the switch after the heaters excludes the flow of short-circuit currents and short-circuit currents of the heaters between themselves and to the ground through the thyristors and protects the thyristors from breaking down. All this increases the reliability of the regulator.

Предложенна схема регул тора позволит реализовать точные, надежные, дешевые и компактные устоойства термостатировани дл управлени трехфазными нагревател ми как малой мощности , так и мощными.The proposed controller circuit will allow the implementation of precise, reliable, cheap and compact thermostatic control devices for controlling three-phase heaters, both low-power and powerful.

На фиг. 1 представлена принципиальна схема регул тора температуры; на фиг.2 - временные диаграммы напр жений на нагревател х в режиме разогрева печи; на фиг.З - временные диаграммы напр жений на выходе генератора импульсов и нагревател х в режиме поддержани температуры. Регул тор температуры содержит датчик 1 температуры, подключенный к трехпо- зиционному регул тору 2 с выходными контактами Мало 3, Мною 4. бесконтактный коммутатор 5 трехфазных цепей, который через трехфазный нагреватель 6 подключен к сети, и генератор импульсов 7, выполненный на таймере 8, пари этом пороговый вход и вход запуска таймера 8 объединены и через зар дный конденсатор 9 соединены с минусовой шиной источника питани 10. К выводу цепи разр да таймера 8 подключены одним выводом первый резистор 11, соединенный вторым выводом с плюсовым выводом таймера 8, и цепочка из последовательно соединенных первого разв зывающего диода 12, регулировочного резистора 13, второго разв зывающего диодаIn FIG. 1 is a schematic diagram of a temperature controller; Fig. 2 is a timing diagram of the voltages on the heaters in the mode of heating the furnace; Fig. 3 is a timing diagram of the voltages at the output of a pulse generator and heaters in a temperature maintenance mode. The temperature controller contains a temperature sensor 1 connected to a three-position controller 2 with output contacts of Little 3, Me 4. a non-contact switch 5 of three-phase circuits, which is connected to the network through a three-phase heater 6, and a pulse generator 7, executed on timer 8, In this case, the threshold input and the start input of the timer 8 are combined and connected to the negative bus of the power supply 10 through the charging capacitor 9. The first resistor 11 is connected to the output of the discharge circuit of timer 8 by a single output, connected to the positive by the second the output of the timer 8, and a chain of series-connected first decoupling diode 12, an adjustment resistor 13, a second decoupling diode

5 14 и второго резистора 15. Переключающий конгактЗ Мало трехпозиционного регул тора 2 соединен с пороговым входом таймера 8, размыкающий - со средним выводом регулировочного резистора 13, замыкаю0 щци - через третий резистор 16с плюсовым вы водом и выводом сброса таймера 8, Через размыкающий контакт 4 Много трехпози- уионного регул тора 2 плюсовой вывод таймера 8 подключен к источнику питани 10.5 14 and the second resistor 15. The switching contact 3 A small three-position controller 2 is connected to the threshold input of the timer 8, opening - to the middle output of the adjustment resistor 13, closing - through the third resistor 16 with a positive output and the reset output of timer 8, Through the opening contact 4 Many three-position controller 2, the positive output of the timer 8 is connected to a power source 10.

5 Между плюсовым выводом и выходом таймера 8 подключены светоизлучатели оптро- нов 17, 18, 19 бесконтактного коммутатора 5, соединенные в последовательную цепь, выводы которой вл ютс выводами управ0 л ющего входа бесконтактного коммутатора 5, трехфазных цепей, содержащего встречно-параллельно соединенные тиристор 20,21, 22 и диод 23, 24, 25 в каждой коммутируемой фазе, трехфазный транс5 форматор 26, три or раничивающих резистора 27, 28, 29 и три оптрона 17, 18. 19. Первичные обмотки трансформатора 26 соединены в звезду, а их начала подключены к выводам соответствующих фаз, концы вто0 ричных обмоток трехфазного трансформатора 26 через фотоприемники оптронов 17, 18, 19 и ограничивающие резисторы 27, 28, 29 соединены в фазе А с управл ющим электродом тиристора 22 фазы С, в фазе В - с5 Between the positive output and the output of timer 8 are connected the light emitters of optocouplers 17, 18, 19 of the proximity switch 5, connected to a serial circuit, the terminals of which are the outputs of the control input of the proximity switch 5, three-phase circuits containing anti-parallel connected thyristor 20 , 21, 22 and diode 23, 24, 25 in each switched phase, three-phase trans5 formator 26, three or adjacent resistors 27, 28, 29 and three optocouplers 17, 18. 19. The primary windings of the transformer 26 are connected to a star, and their beginning connected to pins respectively of the existing phases, the ends of the secondary windings of the three-phase transformer 26 through the photodetectors of the optocouplers 17, 18, 19 and the limiting resistors 27, 28, 29 are connected in phase A to the control electrode of the thyristor 22 phase C, in phase B -

5 управл ющим электродом тиристора 20 фазы А, в фазе С - с управл ющим электродом тиристора 21 фазы В. Одни соответствующие выводы тиристоров 20, 21, 22 соединены с выводами трехфазного нагревател б,5 by the control electrode of the thyristor 20 phase A, in phase C - with the control electrode of the thyristor 21 phase B. Some of the corresponding terminals of the thyristors 20, 21, 22 are connected to the terminals of the three-phase heater b,

0 а другие соответствующие выводы тиристоров 20, 21, 22 объединены и подключены к объединенным началам вторичных обмоток трехфазного трансформатора 26.0 and the other corresponding terminals of the thyristors 20, 21, 22 are combined and connected to the combined beginnings of the secondary windings of the three-phase transformer 26.

8 качестве трехпозиционного регул то5 ра 2 может быть использован потенциометр КСП-Зс с релейной приставкой на выходе.8 as a three-position controller of 5 2, a KSP-Zs potentiometer with a relay prefix at the output can be used.

Регул тор температуры работает следующим образом.The temperature controller operates as follows.

При подключении устройства к сети напр жение сети поступает на нргресатель 6When the device is connected to the network, the mains voltage is supplied to the receiver 6

и первичные обмотки трансформатора 26 коммутатора 5. Сигнал с датчика 1 температуры поступает на трехпозиционный регул тор 2. Если температура, например, в печи меньше заданной, в трехпозиционном регул торе 2 выходное реле, Много отключено , размыкающий контакт 4 этого реле замкнут, на генератор 7 импульсов подаетс питание с источника питани 10. Выходное реле 3 Мало включено, его замыкающий контакт 3 замкнут. Через этот контакт пороговый вход таймера 8 соедин етс с первым входом генератора 7. таймер 8 подключаетс на режим одновибратора, управл емого по цепи питани . При включении питани конденсатор 9 разр жен, напр жение на пороговом входе близко к нулю, происходит запуск таймера 8. Через резистор 16 зар жаетс конденсатор 9. При достижении на пороговом входе таймера 8 напр жени величины .-2/3, где Упит. - напр жение источника питани , напр жение на выходе таймера 8 устанавливаетс близким к 0,1 в. Через светоизлучатели оптронов 17, 18, 19 протекает ток, отпираютс фотоприемники, напр жение со вторичных обмоток трансформатора 26 подаетс на управл ющие электроды тиристоров 20, 21, 22. При этом благодар указанным соединени м начал и концов обмоток трансформатора 26 управление каждым тиристором осуществл етс полуволиовой синусоиды, опережающей фазу напр жени на тиристоре на 60 электрических градусов (см.фиг.2), что обеспечивает подачу напр жени на нагреватели без отсечки, что важно дл быстрого разогрева печи и выхода на режим поддержани температуры. То есть фаза А управл ет фазой С, В-А, С-В. На диаграмме фиг.2 А.В.С. - напр жени фаз на нагревател х, Uya. Dye. Uyc - напр жени на управл ющих электродах тиристоров этих фаз. При достижении в печи заданной температуры в трехпозиционном регул торе 2 реле Мало отключаетс , переключаетс его контакт 3, пороговый вход таймера 8 подключаетс к второму входу генератора 7. Таймер 8 начинает работать в режиме мультивибратора, т.е. периодически происходит зар д конденсатора 9 до напр жени 2/3 Упит ., по цепи: плюсова шина источника питани 10, резистор 11, диод 12 часть регулировочного резистора 13. первый вход генератора, размыкающий контакт 3 реле Мало, пороговый вход таймера 8, конденсатор 9, минусова шина источника питани 10, и разр д конденсатора 9 до величины 1/3 Кпит, по цепи; минусова шина источника питани 10. конденсатор 9, пороговый входand primary windings of the transformer 26 of the switch 5. The signal from the temperature sensor 1 is fed to the three-position controller 2. If the temperature, for example, in the furnace is less than the set value, the output relay is in the three-position controller 2, a lot is disconnected, the opening contact 4 of this relay is closed to the generator For 7 pulses, power is supplied from the power source 10. The output relay 3 is poorly connected, its make contact 3 is closed. Through this contact, the threshold input of the timer 8 is connected to the first input of the generator 7. The timer 8 is connected to the single-vibrator mode controlled by the power circuit. When the power is turned on, the capacitor 9 is discharged, the voltage at the threshold input is close to zero, the timer 8 starts. A capacitor 9 is charged through the resistor 16. When the timer 8 reaches the threshold input, the voltage is.-2/3, where Up. - the voltage of the power source, the voltage at the output of the timer 8 is set close to 0.1 volts. Current flows through the light emitters of the optocouplers 17, 18, 19, the photodetectors are unlocked, the voltage from the secondary windings of the transformer 26 is supplied to the control electrodes of the thyristors 20, 21, 22. At the same time, thanks to the indicated connections of the beginnings and ends of the transformer windings 26, each thyristor is controlled a half-wave sinusoid, which is ahead of the voltage phase at the thyristor by 60 electrical degrees (see figure 2), which provides voltage to the heaters without cut-off, which is important for quick heating of the furnace and entering support mode ani temperature. That is, phase A controls phase C, B-A, C-B. In the diagram of figure 2 A.V.S. - phase voltages at heater x, Uya. Dye. Uyc are the voltages at the control electrodes of the thyristors of these phases. When the furnace reaches the set temperature in the three-position controller 2, the relay is turned off a little, its contact 3 is switched, the threshold input of timer 8 is connected to the second input of generator 7. Timer 8 starts to operate in multivibrator mode, i.e. the capacitor 9 is periodically charged to a voltage of 2/3 Pack., along the circuit: plus bus of the power supply 10, resistor 11, diode 12 part of the control resistor 13. first generator input, NC contact 3 of the relay Small, threshold input of timer 8, capacitor 9, the negative bus of the power supply 10, and the discharge of the capacitor 9 to a value of 1/3 Kpit, along the circuit; negative busbar of power supply 10. capacitor 9, threshold input

таймера 8, размыкающий контакт 3 реле Мало, второй вход генератора 7, втора часть регулировочного резистора 13. диод 14, резистор 15, вывод цепи разр да, пере- 5 ход транзистора дл разр да, наход щегос внутри таймера 8 и соединенного с минусовой шиной источники питани 10, Выход таймера 8 периодически переключаетс из закрытого состо ни в открытое. Частотаtimer 8, NC contact 3 of the relay is small, the second input of the generator 7, the second part of the adjustment resistor 13. diode 14, resistor 15, output of the discharge circuit, transition 5 of the transistor for the discharge located inside timer 8 and connected to the negative bus power supplies 10. The output of timer 8 is periodically switched from closed to open. Frequency

0 переключений (см.фиг.За) посто нна и определ етс величинами регулировочного резистора 13 и конденсатора 9, т.е. Т - const, иеых. - напр жение на выходе мультивибратора .0 switching (see Fig. For) is constant and is determined by the values of the control resistor 13 and capacitor 9, i.e. T is const. - voltage at the output of the multivibrator.

5 Скважность выходных импульсов мультивибратора , т.е. величины ti и t2 (фиг. За) можно измен ть в диапазоне 0,01 - 99 % регулировочным резистором 13. Со скважностью выходных импульсов подключаютс и5 The duty cycle of the output pulses of the multivibrator, i.e. the values of ti and t2 (Fig. 3a) can be changed in the range of 0.01 - 99% by the adjustment resistor 13. With the duty cycle of the output pulses, they are connected and

0 отключаютс управл ющие электроды тиристоров 20, 21, 22 подключа и отключа нагреватель 6 печи. На фиг. 36: А.В.С - напр жени фаз на нагревателе 6. На нагреватель 6 печи в среднем за период подаетс 0, the control electrodes of the thyristors 20, 21, 22 are switched off by connecting and disconnecting the heater 6 of the furnace. In FIG. 36: A.V.C - phase voltages on the heater 6. On average, a period is supplied to the heater 6 of the furnace over the period

5 пониженна мощность, величину которой легко можно изменить регулировочным резистором 13.5 reduced power, the value of which can easily be changed by the adjustment resistor 13.

Если же темпера гура в печи достигает величины Много в трехпозиционном регу0 л торе 2 включаетс выходное реле Много размыкаетс его контакт 4, снимал питание с таймера 8. Таймр 8 и светоизлучатели оп5 тронов 17, 18, 19 отключаютс . Тиристоры 20, 21, 22 запираютс . Ток через нагреватель 6 печи отсутствует.If the temperature in the furnace reaches Many in the three-position controller 2, the output relay switches on. Many of its contacts 4 open, take off the power from timer 8. Timer 8 and the light emitters of optocouplers 17, 18, 19 are turned off. Thyristors 20, 21, 22 are locked. There is no current through the heater 6 of the furnace.

Таким образом предлагаема схема ре0 гул тора температуры позвол ет повысить точность поддержани температуры и надежность .Thus, the proposed temperature controller circuitry improves the accuracy of temperature maintenance and reliability.

Claims

1. The temperature controller containing

5 temperature sensor connected to a three-position controller with output contacts Few, Many, non-contact switch of a three-phase circuit, through which a three-phase heater is connected to

0 network, characterized in that, in order to increase the accuracy of maintaining the temperature and reliability, a pulse generator is implemented in it, made in the form of a timer, while the threshold input and input

5 timer starts are combined and connected through the charging capacitor to the negative bus of the power source, the first register connected to the timer terminal by a second terminal and a chain of series-connected first decoupling diodes a resistor, a second decoupling diode and a second resistor, the switching contact of the Few three-position controller is connected to the threshold input of the timer, the disconnecting contact is to the middle output of the adjustment stories, closing through a third resistor to the positive terminal and the reset terminal of the timer via break contact Little trehpo- zitsionnogo regulator timer positive terminal connected to the power source between the positive terminal and output terminals connected to the timer control input contactless switch of three-phase circuits.

2. Regulator no n.l.o, in that, in order to increase reliability, the proximity switch of three-phase circuits contains counter-parallel connected thyristor and diode in each switched phase, three limiting resistors, three optocouplers and three-phase

a transformer whose primary windings are connected to a star, and their beginnings are connected to the terminals of the corresponding phases, the ends of the secondary windings of a three-phase transformer through opto-photodetectors. Ron and limiting resistors are connected in phase A to the control electrode of the thyristor phase C, in phase B to the control electrode of the thyristor phase A, in phase C to the control electrode of the thyristor phase B, some corresponding terminals of the thyristors are connected to the terminals of the heaters, and other corresponding thyristor leads are connected and connected to the combined beginnings of the secondary windings of a three-phase transformer, optocoupler light emitters are connected in a serial circuit, the conclusions of which are the outputs of the control input of the contactless deleterious switch.

fig 2