SU1248082A1

SU1248082A1 - Резистивна нагревательна установка

Info

Publication number: SU1248082A1
Application number: SU843807015A
Authority: SU
Inventors: Александр Васильевич Абрамов; Виктор Михайлович Яров; Александр Борисович Шеин; Николай Ильич Атаманюк
Original assignee: Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова
Priority date: 1984-10-30
Filing date: 1984-10-30
Publication date: 1986-07-30

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к на1 рева- . тельньт установкам с импульсными регул торами температуры. Целью изобретени вл етс улучшение энергетических показателей и повышение надежности работы установки. Нагревательна установка содер жит печь 1 с резистинным нагревателем, подключенным к сети через трансформатор (Т) 2. На первичной стороне Т 2 установлен тиристорный переключатель . 3 с блоком управлени 4. В печи установлен датчик температуры 5,подключенный к входу электронного импульсного регул тора температуры 6. В установку введен формирователь временных интервалов 7. Он состоит из импульсного датчика фазы 8 экстремального значени напр жени сети, ксэторый вырабатывает короткие ,импульсы в заданные моменты времени, из трехвходового блока 9 фазировани моментов начала и конца интервалов включенного состо ни , который § (Л с 340/2201 IsD JSb (X) О сх ND

Description

ормирует дополнительный импульс включени , и управл емого электронного ключа 10, через который св заны регул тор температуры 6 и блок управлени 4, Блок 9 содержит четыре элемента 3 И-НЕ, два RS-тригге- . ра, один Т-триггер, два формировател импульсов по фронту входного сигнала, одновибратор и элемент НЕ. Блок 9 фазировани начала и конца интервала включенного состо ни и формировани дополнительного импульса включени формирует угол задержки момента включени переключател 3 в первом периоде каждого интервала включенного состо ни поочередно величиной 90 и 270 эЛiГpaд.

1

Изобретение относитс к электротермии и может быть использовано в электропечах сопротивлени ,снабженных импульсными регул торами температуры.

Целью изобретени вл етс улучшение энергетических показателей печи и повышение надежности в работе путем снижени бросков тока намагничивани печного трансформатора.

На фиг.1 приведена функциональна схема электропечи/ на фиг.2 принципиальна схема блока фазировани моментов начала и конца интервала включенного состо ни тиристорного переключател J на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы ; на фиг.5 - схема импульсного датчика фазы экстремального значени напр жени сети.

Резистивна нагревательна установка содержит электропечь 1 сопротивлени , печной трансформатор 2, тиристорный переключатель 3, блок управлени 4, датчик 5 температуры, электронный импульсный регул тор 6 температуры, формирователь 7 временных интервалов, состо щий из им-i пульсного датчика 8 фазы экстремального значени напр жени сети, вьфабатывающего короткие импульсы в моменты времени, соответствующи фазе сетевого напр жени 90 и 270 эл.град., блока 9 фазировани

а после окончани интервала вклю- ченного состо ни кратковременно повторно включает переключатель 3 с задержкой момента повторного включени на 90 эл.град, относительно последнего момента перехода напр жени питающей сети через нуль на интервале включенного состо ни . Использование формировател временных интервалов 7 повышает надежность установки и ее энергетические показатели, поскольку устран ет выбросы тока намагничивани при включении Т-2, так как перед включением сердечник Т 2 размагничен и переходные процессы при включении отсутствуют. 4 ил.

2

моментов начала и конца интервала включенного состо ни формирующего

дополнительный импульс включени ,и управл емого электронного ключа 10.

Блок 9 фазировани моментов начала и конца интервала включенного состо ни имеет трехвходовые элементы ЗИ-НЕ 11-14, элемент НЕ 15, RS-триггеры 16, 17, Т-триггер 18, формирователи 19 и 20 импульсов по фронту входного сигнала, одновибратор 21 и двухвходовьй зле- - мент И-НЕ 22.

Импульсный датчик 8 фазы экстремального значени напр жени сети содержит двухполупериодный выпр мительный мост .23, резисторы 24- 32, стабилитрон 33, диоды 34, 35 и 36, конденсатор 37, однопереходньй транзистор 38, транзистор 39, преобразователь 40 низкого логического уровн в высокий, инверторы 41-45, логические элементы И-НЕ 46

« На представленных диаграммах на- пр жепкй (фиг.З и 4) напр жени на элементах схемы имеют индекс это- го элемента, так U - напр жение на элементе 21.

Установка работает следующим образом.

, в момент времени t, (см,фиг.3) электронньй импульсный регул тор 6 температуры вьщает сигнал на включение тиристорных переключателей 3, а на выходе блока 9 фазировани моментов начала и конца интервала включенного состо ни этот сигнал по вл етс5 в момент поступлени на его вход первого импульса с фазовым углом 90 эл.град. с первого выхода датчика 8 фазы напр - жени . Управл емый электронный ключ 10 открываетс и блок управлени 4 разрешает работу тиристорного переключател 3 с фазовым углом 90 эл.град. (момент t).

В момент времени tj электронный импульсный регул тор 6 температуры вьщает сигнал на выключение тиристорного переключател 3, а блок 9 фазировани вьщает этот сигнал с задержкой на 180 эл.град. (момент

s

В момент tc

s

,g СО второго выхода датчика В на вход блока 9 поступает импульс с фазовым углом 90 эл.град. и на его выходе по вл етс кратковременный сигнал на включение тирис- торйого переключател 3.

В момент времени tg на выходе электронного импульсного регул тора 6 температуры по вл етс сигнал, разрешающий работу тиристорного переключател 3, а на выходе блока 9 этот сигнал по вл етс в момент времени t при поступлении импульса с первого выхода датчика 8 фазы экстре мального значени напр жени сети с фазовым углом 270 эл.град. В момент времени tg электронный импульсный регул тор 6 температуры вьщает сигнал, запрещающий работу тиристорного переключател 3, а блок 9 фазировани задерживает этот сигнал до момента времени tу. После при- хода очередного импульса с фазовым углом 270 эл.град. (момент t ) на выходе блока 9 по вл етс кратковременный сигнал, разрешающий работу тиристорного переключател 3.

Таким образом, блок 9 фазировани моментов начала и конца интервала включенного состо ни и формировани дополнительного импульса включени формирует угол задержки момента включени тиристорного переключател 3 в первом периоде каж- дого интервала включенного состо ни поочередно величиной 90 и 270 эл.град (моменты tj, t), а пос

т

р1248082 1 ле

10

15

20

25

30

-

е-35 .

50 55

40

окончани интервала включенного состо ни кратковременйо повторно включает тиристорный пере- ключ.атель 3 с задержкой момента повторного включени на 90 эл.град. относительно последнего момента перехода напр жени питающей сети через нуль на интервале включенного состо ни (моменты t , t, ).

Блок 9 фазировани моментов начала и конца интервала включенного состо ни и формировани дополнительного импульса включени тиристорного переключател работает следующим образом.

Предположим, что с пр мого выхода Т-триггера 18 уровень логической единицы поступает на третий вход первого и второго элементов ЗИ-НЕ 11 и 12, а с инверсного выхода уровень логического нул - на третий вход третьего и четвертого элементов ЗИ-НЕ 13 и t4. В момент времени t, с выхода электронного импульсного регул тора 6 температуры высокий логический уровень поступает на второй вход первого и третьего элементов ЗИ-НЕ 11 и 13, а уровень логического нул с выхода элемента НЕ 15 - на второй вход второ- iro и четвертого элементов ЗИ-НЕ 12 и 14. После прихода импульса с фазовым углом 90 эл.град. (момент t) первый элемент ЗИ-НЕ 11 устанавливает первый RS-триггер 16 в единичное- состо ние,- с инверсного выхода которого уровень логического нул поступает на вход первого формировател 19 импульсов по фронту входного (сигнала и первьй вход элемента И-НЕ 22, с выхода которого высокий логический уровень разрешает работу тиристорного переключател 3 с фазовым углом 90 эл.град.

В момент времени Ц -на выходе электронного импульсного регул тора 6 температуры по вл етс низкий логический уровень, а на выходе элемента НЕ 15 высокий логический уровень, и второй элемент ЗИ-НЕ 12 после прихода очередного импульса с фазовым углом 270 эл.град (момент t) возвращает первый RS-триггер 16 в исходное состо ние, на инверсно м выходе которого устанавливаетс уровень логической единицы . Одновременно с этим первый фор- |мирьватель 19 импульсов по фронту |входного сигнала устанавливает

Т-триггер 18 и второй RS-триггер 17 в нулевое состо ние, а на выходе элемента И-НЕ 22 по вл етс уровень логического нул , который за- прещает работу тиристорного переключател 3. После прихода очередного импульса с-фазовым углом 90 эл.град. (момент tg) четвертый элемент ЗИ-НЕ 14 возвращает второй RS-трйггер 17 в исходное состо ние , а второй формирователь 20 импульсов по фронту входного сигнала запускает одновибратор 21, с выхода которого низкий логический уровень поступает на второй вход элемента И-НЕ 22, который разрешает работу тиристорного переключател 3 с фазовым углом 90 эл.град. В момент времени tj на входах элемента И-НЕ 22 устанавливаетс высокий логический уровень, поступающий с выхода первого RS-тригге- ра 16 и выхода одновибратора 21. На вькоде элемента И-НЕ 22 .по вл етс уровень логического нул , который запрещает работу тиристорного переключател 3.

На следующем интервале включен- ного состо ни (tg-t, ) блок 9 работает аналогичным образом, с той лишь разницей, что все изменени состо ни элементов схемы будут происходить с фазовым углом 270 эл.гра Это объ сн етс тем, что Т-триггер перебрасываетс в другое состо ние в момент времени t.

Датчик 8 фазы экстремального значени напр жени сети работает следующим образом. Напр жение синхронизации поступает на входы выпр мительного моста 23 и формировател пр моугольных импульсов на транзисторе 39, элементах НЕ 42 и 43, резисторах 28-32, диодах 35 и 36. После двухполупериодного выпр млени напр жени синхронизации мостом 23 пульсирующее напр жение с удвоенной частотой промышленности сети поступает на вход релаксационного генератора на однопереходном транзисторе 38, резисторах 24-27, стабилитроне 33 и конденсаторе 37. С базы однопереходного транзистора 38 короткие положительные импульсы с фа--м 90 и 270 эл.град. поступают на вход преобразовател 40 низкого уровн в высокий, с выхода которого импульсы через первый элемент НЕ 41

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

поступают на первый вход первого и Второго элементов И-НЕ 46 и 47.

Резистором 25 при необходимости можно осуществить подстройку фазы выходных импульсов датчика 8 фазы экстремального значени напр жени сети.

Диод 35 устанавливает порог срабатывани формировател пр моугольных импульсов близким к нулю, что повышает стабильность формировател при скачкообразных изменени х напр жени сети. Диод 36 ограничивает прохождение отрицательных полуволн входного напр жени через резистор 32 на выход формировател . Пр моугольные импульсы с выхода второго элемента НЕ 42 поступают на второй вход первого элемента 46 и на вход третьего элемента НЕ 43, с выхода которого - .на второй вход второго элемента И-НЕ 47. С выхода первого элемента И-НЕ 46 короткие импульсы с фазой 90 эл.град. поступают на вход первого элемента НЕ 44, а с выхода второго элемента И-НЕ 47 короткие импульсы с фазой 270 эл.град. - на вход второго элемента НЕ 45. .

Выходы первого и второго элемента НЕ 44 и 45 служат выходами датчика 8:.

В процессе.работы может возникнуть необходимость в подстройке фазы выходных импульсов датчика 8.

Использование нового блока - формировател временных интервалов позвол ет повысить надежность и энергетические показатели, так как при включении трансформаторной .нагрузки возникают выбросы тока намагничивани , которые могут вызьшать ошибочные срабатывани систем защиты , приводить к повьшенному нагреву I трансформатора, снижать коэффициент мощности питающей сети. (

В предлагаемом устройстве выбросы тока намагничивани отсутствуют, так как перед включением сердечник трансформатора размагничен, а включение производитс в моменты времени 90 и 270 эл.град. Тогда переходный процесс при включении отсутствует . Следовательно, повьшаетс КДЦ установки, коэффициент мощности :и надежность работы.

Claims

Формула изобретени

Резистивна нагревательна установка , содержаща резистивный наг- реватель, подключенный к сети через печной трансформатор, на первичной стороне которого уста,новлен тирис- торный переключатель с блоком управлени , вход которого- св зан с выходом электронного импульсного регул тора температуры, к входу которого подключен датчик температуры в печи, отличающа с тем, что, с целью улучшени энерге- тических показателей и повьшени надежности в работе путем снижени бросков тока намагничивани трансформатора , в нее введены электронньй ключ, через который осуществлена св зь регул тора температуры с блоко управлени , импульсный датчик фазы экстремального значени напр жени сети, два входа которого подключены к двум первьм входам треквходо- вого введенного блока фазировани моментов начала и конца интервала включенного состо ни переключател , содержащего четыре элемента ЗИ-НЕ, два RS-триггера, один Т-триггер, два формировател импульсов по фрон- .ту входного сигнала, одновибратор и элемент НЕ, первым входом блока фазировани служат объединенные первые входы первого и четвертого элементов ЗИ-НЕ, вторым входом - объединенные первые входы второго и треть- его элементов ЗИ-НЕ, третьим входом, к которому подключен выход электронного регул тора температуры, - объединенные вторые входы первого и третьего элементов ЗИ-НЕ и вход элемента НЕ, выход которого подключен к вторым входам второго и четвертого элементов ЗИ-НЕ, выходы первого и третьего элементов ЗИ-НЕ соединены с S-входом первого RS-триггера, а выходы второго и четвертого элементов ЗИ-НЕ подключены к R-входу первого RS-триггера и S-входу второго RS-триггера, пр мой выход которого через второй формирователь и одно- вибратор соединен с вторым входом И-НЕ, выход которого, служащий выходом блока фазировани , подключен к управл ющему входу ключа, а .пер- вьм вход соединен с инверсным выходом первого RS-.триггера, св занного jчерез первый формирователь с R-входо второго RS-триггера и входом Т-триг- гера, пр мой выход которого подключек к третьим входам первого и второго элементов ЗИ-НЕ, а инверсный выход - к третьим входам третьего и четвертого элементов ЗИ-НЕ.

фиг. 2

ТГ

Wt

и

IF

.

Я

Ucemu

иг.З

фиг, if

Jtf

фиг.5