RU2514129C1 - System for controlling electrical heating temperature - Google Patents
System for controlling electrical heating temperature Download PDFInfo
- Publication number
- RU2514129C1 RU2514129C1 RU2013101096/08A RU2013101096A RU2514129C1 RU 2514129 C1 RU2514129 C1 RU 2514129C1 RU 2013101096/08 A RU2013101096/08 A RU 2013101096/08A RU 2013101096 A RU2013101096 A RU 2013101096A RU 2514129 C1 RU2514129 C1 RU 2514129C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- controller
- multivibrator
- output
- power
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, электроники и автоматического регулирования температуры.The invention relates to the field of electrical engineering, electronics and automatic temperature control.
Известны устройства регулирования температуры при работе промышленных и бытовых объектов, например регулятор температуры нагревательного устройства, описанный в патенте РФ №93161, заявл. 09.11.2009 г., МПК G05D 23/00, который содержит логическое устройство с управляющим элементом, датчики температуры, дистанционное устройство управления. Основным недостатком этого регулятора температуры является низкий уровень управляемой мощности нагревателей, низкая точность регулирования температуры.Known temperature control devices during operation of industrial and domestic facilities, for example, the temperature controller of a heating device described in RF patent No. 93161, decl. November 9, 2009, IPC G05D 23/00, which contains a logic device with a control element, temperature sensors, a remote control device. The main disadvantage of this temperature controller is the low level of controlled power of the heaters, low accuracy of temperature control.
Повысить управляемую мощность нагревателя позволяет «Станция управления контуром электрообогрева» (св. РФ №26856, заявл. 09.07.2002 г., МПК G05D 23/00), принятая за прототип, включающая автоматический выключатель, коммутатор электрообогрева (КЭ), микроконтроллер, модуль управления и контроля (МУК), измеритель тока (ИТ), а также датчики температуры (ДТ), отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена независимым расцепителем (HP) и датчиками предельной температуры (ДПТ), соединенными между собой последовательно, число которых более 3, в качестве КЭ она содержит пару бесконтактных симисторов (С), в качестве ИТ - трансформаторы; причем количество ДТ от 1 до 9, а МУК состоит из схемы управления С, мегомметра, схемы контроля величины тока, схемы управления HP по нештатным ситуациям и схемы контроля ДПТ.To increase the controlled power of the heater allows the "Station control electric heating circuit" (St. RF №26856, declared. 09.07.2002, IPC G05D 23/00), adopted as a prototype, including a circuit breaker, electrical heating switch (CE), microcontroller, module control and monitoring (MUK), current meter (IT), and temperature sensors (DT), characterized in that it is additionally equipped with an independent trip unit (HP) and limit temperature sensors (DPT), connected together in series, the number of which is more than 3 , as a CE she with holds a pair of contactless triacs (C), as IT transformers; moreover, the number of DTs is from 1 to 9, and the MUK consists of a control circuit C, a megohmmeter, a current magnitude control circuit, an HP emergency circuitry, and a solid-state motor circuit.
Недостатками приведенного устройства являются:The disadvantages of this device are:
- использование симисторов, работающих в широтно-импульсном режиме, в качестве коммутирующих элементов, что приводит к искажению формы синусоидального сигнала;- the use of triacs operating in a pulse-width mode as switching elements, which leads to a distortion of the shape of the sinusoidal signal;
- при работе на мощный нагреватель в таком устройстве будет возникать перекос фаз в питающей сети вследствие коммутации только двух фаз из трех с помощью симисторов;- when working on a powerful heater in such a device, a phase imbalance in the supply network will occur due to switching only two of the three phases using triacs;
- возникновение больших токов при прямом подключении нагревателя большой мощности к питающей сети.- the occurrence of high currents when directly connecting a high-power heater to the mains.
Известный объект не может быть использован для управления нагревательными элементами большой мощности, поскольку в мощном нагревателе при ступенчатом изменении питающего напряжения вследствие симисторного регулирования будут возникать большие броски тока, что приведет к низкой точности регулирования.A well-known object cannot be used to control heating elements of high power, because in a powerful heater with a stepwise change in the supply voltage due to triac control, large inrush currents will occur, which will lead to low regulation accuracy.
Предложена система регулирования температуры электронагрева, включающая в себя промышленный контроллер в качестве управляющего устройства; мультивибратор, подключенный к его выходу; линейку мощных полевых транзисторов, управляемых с помощью мультивибратора, в качестве коммутирующих элементов; термопару, подключенную ко входу контроллера через нормирующий преобразователь, в качестве датчика температуры; блоки питания контроллера и мультивибратора; трехфазный понижающий трансформатор, обеспечивающий питание силовой части системы через диодный выпрямитель; блок конденсаторов, сглаживающий напряжение на выходе выпрямителя. Данная система отличается тем, что в нее введен понижающий трансформатор и управление производится по его вторичной обмотке, а также в качестве коммутирующих элементов выбрана линейка полевых транзисторов, работающих в импульсном режиме, тем самым обеспечивающих минимальные потери мощности. В систему введена гальваническая развязка, отделяющая силовую часть от информационной, что обеспечивает защиту контроллера.An electric heating temperature control system is proposed, which includes an industrial controller as a control device; multivibrator connected to its output; a line of powerful field-effect transistors controlled by a multivibrator as switching elements; a thermocouple connected to the controller input via a normalizing converter as a temperature sensor; power supplies for the controller and multivibrator; a three-phase step-down transformer that provides power to the power part of the system through a diode rectifier; block of capacitors, smoothing the voltage at the output of the rectifier. This system is characterized in that a step-down transformer is introduced into it and control is carried out by its secondary winding, and a line of field-effect transistors operating in a pulsed mode is selected as switching elements, thereby ensuring minimal power loss. A galvanic isolation is introduced into the system, separating the power unit from the information one, which provides protection for the controller.
Предлагаемое устройство позволит исключить возможность перекоса фаз в питающей сети за счет использования трехфазного трансформатора. Помимо этого, переход к управлению постоянным током и введение конденсаторов в качестве сглаживающих фильтров исключит броски тока на нагревательном элементе в отличие от симисторного регулирования. Также использование полевых транзисторов, работающих в импульсном режиме, в качестве управляемых ключей даст экономию электроэнергии за счет уменьшения рассеиваемой ими мощности. Система может быть легко расширена за счет подключения к контроллеру дополнительных датчиков и исполнительных устройств, а также легко интегрирована в общую систему автоматизации предприятия в силу наличия в промышленном котроллере унифицированных интерфейсов связи.The proposed device will eliminate the possibility of phase imbalance in the supply network through the use of a three-phase transformer. In addition, the transition to direct current control and the introduction of capacitors as smoothing filters will exclude current surges on the heating element in contrast to triac control. Also, the use of field effect transistors operating in a pulsed mode as controlled keys will save energy by reducing the power dissipated by them. The system can be easily expanded by connecting additional sensors and actuators to the controller, as well as easily integrated into the general automation system of the enterprise due to the presence of unified communication interfaces in the industrial controller.
Для пояснения описываемого устройства на фиг.1 приведена его принципиальная схема. Обозначения на схеме:To explain the described device in figure 1 shows its schematic diagram. Designations in the diagram:
С1-С3 - конденсаторы (сглаживающий фильтр);C1-C3 - capacitors (smoothing filter);
С4 - конденсатор 1 нФ;C4 -
R1 - резистор 10 кОм;R1 - resistor 10 kOhm;
R2-R9, R11-R19 - резисторы 10 Ом;R2-R9, R11-R19 - 10 Ohm resistors;
R10 - резистор 100 кОм;R10 - resistor 100 kOhm;
Rн - нагревательный элемент;Rн - heating element;
Т1-Т16 - линейка мощных полевых транзисторов;T1-T16 - a line of powerful field-effect transistors;
Tr1 - трехфазный трансформатор;Tr1 - three-phase transformer;
VD1-VD6 - выпрямительные диоды;VD1-VD6 - rectifier diodes;
VU1 - оптопара;VU1 - optocoupler;
DD1 - микросхема таймера;DD1 - timer chip;
DD2, DD4 - блоки питания контроллера и мультивибратора;DD2, DD4 - power supplies for the controller and multivibrator;
DD3 - промышленный контроллер;DD3 - industrial controller;
DD5 - нормирующий преобразователь.DD5 - rated converter.
Предложенное устройство работает следующим образом. В исходном состоянии контроллер выдает сигнал выключения мультивибратора, полевые транзисторы закрыты, нагреватель отключен. Затем, в соответствии с алгоритмом регулирования, контроллер, получая с датчика температуры (термопары) через нормирующий преобразователь информацию о текущем значении температуры, подает сигнал включения на мультивибратор, который выдает на затворы полевых транзисторов импульсные сигналы с определенной скважностью, тем самым открывая их и включая нагреватель. На примере двухпозиционного алгоритма регулирования работа устройства будет выглядеть следующим образом. Если текущая температура меньше заданного значения, то контроллер включает мультивибратор, а он в свою очередь - нагреватель. Как только текущая температура стала больше заданной, контроллер отключает мультивибратор и нагреватель, процесс повторяется.The proposed device operates as follows. In the initial state, the controller issues a multivibrator shutdown signal, field-effect transistors are closed, and the heater is turned off. Then, in accordance with the regulation algorithm, the controller, receiving information about the current temperature value from the temperature sensor (thermocouple) through the normalizing transducer, supplies an enable signal to the multivibrator, which gives out pulsed signals with a certain duty cycle to the gates of the field-effect transistors, thereby opening and including them heater. Using the two-position control algorithm as an example, the operation of the device will look as follows. If the current temperature is less than the set value, the controller turns on the multivibrator, and he, in turn, turns on the heater. As soon as the current temperature has become higher than the set one, the controller turns off the multivibrator and heater, the process repeats.
Описанная система реализована в качестве опытного образца.The described system is implemented as a prototype.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет:Thus, the proposed device allows you to:
- исключить возможность перекоса фаз в питающей сети;- eliminate the possibility of phase imbalance in the supply network;
- исключить броски тока;- eliminate inrush currents;
- повысить точность регулирования;- increase the accuracy of regulation;
- повысить энергоэффективность за счет снижения потерь мощности.- increase energy efficiency by reducing power losses.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013101096/08A RU2514129C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | System for controlling electrical heating temperature |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013101096/08A RU2514129C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | System for controlling electrical heating temperature |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2514129C1 true RU2514129C1 (en) | 2014-04-27 |
Family
ID=50515527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013101096/08A RU2514129C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | System for controlling electrical heating temperature |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2514129C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612311C1 (en) * | 2016-04-06 | 2017-03-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Electric heating temperature control device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6259073B1 (en) * | 1998-07-07 | 2001-07-10 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Temperature control device for controlling temperature of heat roller used in image forming device |
RU26856U1 (en) * | 2002-07-09 | 2002-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" | ELECTRIC HEATING CONTROL STATION |
RU93161U1 (en) * | 2009-11-09 | 2010-04-20 | Сергей Павлович Максимов | HEATER TEMPERATURE REGULATOR |
CN201654583U (en) * | 2010-04-07 | 2010-11-24 | 四川电力试验研究院 | Automatic temperature control and safety protection device |
RU2470108C2 (en) * | 2008-04-25 | 2012-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Электроавтоматик" | Device for heating of point switch |
-
2013
- 2013-01-09 RU RU2013101096/08A patent/RU2514129C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6259073B1 (en) * | 1998-07-07 | 2001-07-10 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Temperature control device for controlling temperature of heat roller used in image forming device |
RU26856U1 (en) * | 2002-07-09 | 2002-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" | ELECTRIC HEATING CONTROL STATION |
RU2470108C2 (en) * | 2008-04-25 | 2012-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Электроавтоматик" | Device for heating of point switch |
RU93161U1 (en) * | 2009-11-09 | 2010-04-20 | Сергей Павлович Максимов | HEATER TEMPERATURE REGULATOR |
CN201654583U (en) * | 2010-04-07 | 2010-11-24 | 四川电力试验研究院 | Automatic temperature control and safety protection device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612311C1 (en) * | 2016-04-06 | 2017-03-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Electric heating temperature control device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20150365003A1 (en) | Power Conversion System | |
US20060202636A1 (en) | Power conversion and voltage sag correction with regenerative loads | |
WO2016154443A1 (en) | Converter topologies for common mode voltage reduction | |
MX354112B (en) | Dc power supply device and refrigeration cycle device. | |
US9859808B2 (en) | Power converter topology for use in an energy storage system | |
JP7086054B2 (en) | Hybrid clock method for transformerless single-phase network inverter | |
WO2014011259A1 (en) | Circuit and method for providing hold-up time in a dc-dc converter | |
US20200203943A1 (en) | Intelligent tri-mode solid state circuit breakers | |
CN110350584B (en) | Control method and control device of photovoltaic system, photovoltaic system and storage medium | |
US9379627B2 (en) | Power conversion circuit arrangements utilizing resonant alternating current linkage | |
EP2628228B1 (en) | Device and method for limiting an electrical current | |
Chaudhari et al. | Off-grid hybrid online solar power conditioning unit for domestic purposes | |
CN116998079A (en) | Inrush current limiting transformer energizing apparatus, method, system and technique | |
JP2020074661A (en) | Bypass circuit and method for bypassing power module within power system | |
RU2514129C1 (en) | System for controlling electrical heating temperature | |
Ting et al. | Digital control of IGBTs for module shutdown in input-series and output-parallel connected modular DC-DC converter | |
Solangi et al. | Selective coordination of GaN-based solid state circuit breakers | |
EP2560273A2 (en) | Power supply control system | |
CN203482090U (en) | Quick starting circuit | |
Nanakos et al. | A novel design methodology maximizing the weighted-efficiency of flyback inverter for AC photovoltaic modules | |
RU138388U1 (en) | DEVICE FOR AUTOMATIC CONTROL OF SUBMOTOR PUMP MOTOR | |
RU2592859C1 (en) | Heater | |
CN104079166A (en) | Power supply circuit | |
WO2014169089A1 (en) | Method and apparatus for improving pv module fill factor using a voltage clamping circuit | |
JP6459130B2 (en) | Power converter and power conditioner using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150110 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160327 |