DI DALAM oven listrik resistensi digunakan dalam sebagian besar kasus bentuk paling sederhana kontrol suhu - kontrol hidup/mati, di mana elemen eksekutif dari sistem kontrol - kontaktor - hanya memiliki dua posisi ekstrim: "on" dan "off".

Ketika tungku dihidupkan, suhu meningkat, karena dayanya selalu dipilih dengan cadangan, dan suhu kondisi tunak yang sesuai secara signifikan melebihi suhu pengoperasiannya. Saat dimatikan, suhu oven menurun sesuai kurva eksponensial.

Untuk kasus ideal, ketika tidak ada jeda dinamis dalam sistem tungku pengatur, pengoperasian pengatur dua posisi ditunjukkan pada Gambar. 1, di mana ketergantungan suhu tungku terhadap waktu diberikan di bagian atas, dan perubahan daya yang sesuai di bagian bawah.

Beras. 1. Diagram operasi ideal pengontrol suhu dua posisi

Ketika tungku pertama kali dipanaskan, dayanya akan konstan dan sama dengan nominal, sehingga suhunya akan meningkat ke titik 1, ketika mencapai nilai t set + ∆ t1. Pada saat ini regulator akan beroperasi, kontaktor akan mematikan tungku dan dayanya akan turun menjadi nol. Akibatnya suhu oven akan mulai menurun sepanjang kurva 1-2 hingga batas bawah zona mati tercapai. Saat ini, oven akan menyala kembali, dan suhunya akan mulai naik lagi.

Jadi, proses pengaturan suhu tungku menggunakan prinsip dua posisi terdiri dari mengubahnya sepanjang kurva gigi gergaji di sekitar nilai tertentu dalam interval +∆ t1, -∆t1 ditentukan oleh zona mati pengontrol.

Daya rata-rata tungku bergantung pada rasio interval waktu keadaan hidup dan mati. Ketika tungku memanas dan memuat, kurva pemanasan tungku akan menjadi lebih curam, dan kurva pendinginan tungku akan menjadi lebih datar, sehingga rasio periode siklus akan menurun, dan akibatnya, daya rata-rata Pav akan menurun.

Dengan kontrol dua posisi, daya rata-rata tungku selalu disesuaikan dengan daya yang dibutuhkan untuk mempertahankan suhu konstan. Zona mati termostat modern dapat dibuat sangat kecil dan dibawa ke 0,1-0,2°C. Namun, fluktuasi suhu tungku sebenarnya bisa berkali-kali lipat lebih besar karena kelambatan dinamis dalam sistem regulator-tungku.

Sumber utama penundaan ini adalah inersia sensor - termokopel, terutama jika dilengkapi dengan dua penutup pelindung, keramik dan logam. Semakin besar penundaan ini, semakin besar fluktuasi suhu pemanas melebihi zona mati pengontrol. Selain itu, amplitudo osilasi ini sangat bergantung pada kelebihan daya tungku. Semakin besar daya peralihan tungku melebihi daya rata-rata, semakin besar fluktuasi ini.

Sensitivitas potensiometer otomatis modern sangat tinggi dan dapat memenuhi kebutuhan apa pun. Sebaliknya, inersia sensornya besar. Jadi, termokopel standar pada ujung porselen dengan penutup pelindung memiliki penundaan sekitar 20-60 detik. Oleh karena itu, dalam kasus di mana fluktuasi suhu tidak dapat diterima, elemen termo yang tidak terlindungi dengan ujung terbuka digunakan sebagai sensor. Namun hal ini tidak selalu memungkinkan karena adanya kemungkinan kerusakan mekanis sensor, serta arus bocor yang masuk ke perangkat melalui termokopel, menyebabkan pengoperasiannya salah.

Pengurangan cadangan daya dapat dicapai jika kompor tidak dihidupkan dan dimatikan, tetapi dialihkan dari satu tingkat daya ke tingkat daya lainnya, dan tingkat tertinggi hanya boleh sedikit lebih besar dari daya yang dikonsumsi oleh kompor, dan terendah - tidak kurang. Dalam hal ini, kurva pemanasan tungku dan pendinginannya akan sangat datar dan suhu hampir tidak akan melampaui zona mati perangkat.

Untuk melakukan peralihan dari satu tingkat daya ke tingkat daya lainnya, perlu untuk dapat mengatur daya tungku dengan lancar atau bertahap. Pengaturan tersebut dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:

1) mengganti pemanas tungku, misalnya, dari “segitiga” ke “bintang”. Peraturan yang sangat kasar tersebut dikaitkan dengan pelanggaran keseragaman suhu dan hanya digunakan pada perangkat pemanas listrik rumah tangga,

2) sambungan seri dengan tungku aktif atau reaktansi yang dapat diatur. Cara ini dikaitkan dengan kehilangan energi yang sangat besar atau penurunan faktor daya instalasi,

3) catu daya ke tungku melalui trafo kontrol atau autotransformator dengan mengalihkan tungku ke level tegangan yang berbeda. Di sini pengaturannya juga bertahap dan relatif kasar, karena tegangan suplai diatur, dan daya tungku sebanding dengan kuadrat tegangan ini. Selain itu terjadi penambahan rugi-rugi (pada trafo) dan penurunan faktor daya,

4) kontrol fasa menggunakan perangkat semikonduktor. Dalam hal ini, tungku diberi daya melalui thyristor, yang sudut peralihannya diubah oleh sistem kontrol. Dengan cara ini, dimungkinkan untuk memperoleh kontrol yang lancar terhadap daya tungku pada rentang yang luas tanpa kehilangan tambahan, menggunakan metode kontrol kontinu - proporsional, integral, proporsional-integral. Sesuai dengan metode ini, untuk setiap momen waktu harus ada korespondensi antara daya yang diserap oleh tungku dan daya yang dilepaskan dalam tungku.

Yang paling efektif dari semua metode regulasi rezim suhu dalam oven listrik - regulasi pulsa menggunakan regulator thyristor.

Proses kontrol pulsa daya tungku ditunjukkan pada Gambar. 2. Frekuensi pengoperasian thyristor dipilih tergantung pada inersia termal tungku hambatan listrik.

Beras. 2. Pengontrol suhu pulsa thyristor tungku hambatan listrik

Ada tiga metode utama pengaturan denyut nadi:

Regulasi pulsa pada frekuensi switching - f к = 2f с (di mana f с adalah frekuensi arus jaringan suplai) dengan perubahan momen pembukaan kunci thyristor disebut fase-pulsa atau fase (kurva 1),

Regulasi pulsa dengan peningkatan frekuensi switching f ke

Regulasi pulsa dengan pengurangan frekuensi peralihan f ke f c (kurva 3).

Kontrol daya tungku resistensi

Ada 2 pendekatan yang berbeda secara mendasar terhadap pengendalian kekuasaan:

1) Kontrol berkelanjutan, di mana daya yang diperlukan dapat dimasukkan ke dalam tungku.

2) Kontrol langkah, di mana hanya serangkaian daya diskrit yang dapat dimasukkan ke dalam tungku.

Yang pertama membutuhkan pengaturan tegangan yang lancar pada pemanas. Pengaturan tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan semua jenis penguat daya (generator, penyearah thyristor, EMU). Dalam praktiknya, yang paling umum adalah thyristor pasokan listrik, dibangun sesuai dengan skema TRN. Regulator semacam itu didasarkan pada sifat-sifat thyristor yang terhubung ke rangkaian AC secara seri dengan resistansi aktif pemanas. Catu daya thyristor berisi thyristor yang terhubung back-to-back yang dilengkapi dengan SIFU.

Sudut kendali a, dan oleh karena itu tegangan efektif pada beban, bergantung pada tegangan eksternal yang diterapkan pada sumber. Penting untuk dicatat bahwa untuk mengurangi efek mematikan tegangan suplai pada kondisi termal tungku, catu daya thyristor biasanya memberikan umpan balik negatif pada tegangan keluaran. Catu daya thyristor memiliki efisiensi tinggi (hingga 98%). Faktor daya bergantung pada kedalaman pengaturan tegangan keluaran secara linier, pada sudut kurang dari 0 - hingga M = 1, pada a = 180° hingga M = 0. Faktor daya ditentukan tidak hanya oleh pergeseran fasa tegangan dan harmonik pertama dari arus, tetapi juga berdasarkan nilai harmonik arus yang lebih tinggi. Oleh karena itu, penggunaan kapasitor kompensasi tidak memungkinkan adanya peningkatan M yang signifikan.

Pada metode kedua, tegangan pada pemanas diubah, membuat saklar di sirkuit daya tungku. Biasanya ada 2-3 tahap kemungkinan tegangan dan daya pemanas. Metode kontrol langkah dua posisi yang paling umum. Menurut metode ini, tungku terhubung ke jaringan pada daya pengenalnya, atau terputus sepenuhnya dari jaringan. Nilai yang diperlukan dari input daya rata-rata ke dalam tungku disediakan dengan mengubah rasio waktu hidup dan mati.

Suhu rata-rata di dalam tungku sesuai dengan daya rata-rata yang dimasukkan ke dalam tungku. Perubahan mendadak pada daya sesaat mengakibatkan fluktuasi suhu di sekitar tingkat rata-rata. Besarnya osilasi ini ditentukan oleh besarnya deviasi P MGNOV dari nilai rata-rata dan besarnya inersia termal tungku. Di sebagian besar tungku industri umum, inersia termal sangat besar sehingga fluktuasi suhu akibat kontrol langkah tidak melebihi akurasi pemeliharaan suhu yang diperlukan. Secara struktural, kontrol on-off dapat diberikan melalui kontaktor konvensional atau saklar thyristor. Sakelar thyristor berisi back-to-back

Ada juga sakelar tiga fase. Mereka menggunakan dua blok thyristor back-to-back yang dihubungkan secara paralel. Sirkuit daya sakelar tersebut dibuat sesuai dengan diagram berikut:

Ada modifikasi saklar thyristor yang tidak menggunakan kontak sama sekali.

Sakelar thyristor lebih andal dibandingkan kontaktor, sakelar ini tahan percikan api dan ledakan, pengoperasiannya senyap, dan sedikit lebih mahal.

Kontrol langkah memiliki efisiensi mendekati 1, hingga M »1.

Ada 2 pendekatan yang berbeda secara mendasar terhadap pengendalian kekuasaan:

Kontrol berkelanjutan, di mana daya yang diperlukan dapat dimasukkan ke dalam tungku.

Kontrol langkah, di mana hanya rentang daya tertentu yang dapat dimasukkan ke dalam tungku.

Yang pertama membutuhkan pengaturan tegangan yang lancar pada pemanas. Pengaturan tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan semua jenis penguat daya (generator, penyearah thyristor, EMU). Dalam praktiknya, yang paling umum adalah catu daya thyristor yang dibuat sesuai dengan rangkaian TRN. Regulator semacam itu didasarkan pada sifat-sifat thyristor yang dihubungkan dalam rangkaian arus bolak-balik secara seri dengan resistansi aktif pemanas. Catu daya thyristor berisi thyristor yang terhubung paralel back-to-back yang dilengkapi dengan SIFU.

Sudut kendali, dan karenanya tegangan efektif melintasi beban, bergantung pada tegangan eksternal yang diberikan ke sumber.

Untuk mengurangi pengaruh mematikan tegangan suplai pada kondisi termal tungku, catu daya thyristor biasanya memberikan umpan balik negatif pada tegangan keluaran.

Suhu rata-rata di dalam tungku sesuai dengan daya rata-rata yang dimasukkan ke dalam tungku. Perubahan mendadak pada daya sesaat mengakibatkan fluktuasi suhu di sekitar tingkat rata-rata. Besarnya osilasi ini ditentukan oleh besarnya deviasi P MGNOV dari nilai rata-rata dan besarnya inersia termal tungku. Di sebagian besar tungku industri umum, besarnya inersia termal sangat besar sehingga fluktuasi suhu akibat kontrol langkah tidak melebihi akurasi pemeliharaan suhu yang diperlukan. Secara struktural, kontrol on-off dapat diberikan melalui kontaktor konvensional atau saklar thyristor. Sakelar thyristor berisi counter-paralel dengan
thyristor terhubung yang beroperasi dengan=0.

Jika kontak arus rendah S terbuka, rangkaian kontrol VS1, VS2 rusak, thyristor tertutup, dan tegangan pada beban adalah nol. Jika S tertutup, sirkuit dibuat untuk aliran arus kontrol. Katoda positif, anoda VS1 negatif.

Dalam hal ini, arus kendali mengalir melalui rangkaian katoda VS1 – VD1 – R – S – elektroda kendali VS2 – katoda VS2.
VS2 menyala dan menghantarkan arus listrik sepanjang setengah siklus. Pada setengah siklus berikutnya, VS1 juga diaktifkan.

DENGAN

Ada juga sakelar tiga fase. Mereka menggunakan dua blok thyristor yang saling berurutan. Sirkuit daya sakelar tersebut dibuat sesuai dengan diagram berikut:

Ada modifikasi saklar thyristor yang tidak menggunakan kontak sama sekali.

Sakelar thyristor lebih andal dibandingkan kontaktor, sakelar ini tahan percikan api dan ledakan, pengoperasiannya senyap, dan sedikit lebih mahal.

Kontrol langkah memiliki efisiensi mendekati 1, hingga M 1. Kekuatan tungku hambatan listrik modern berkisar dari sepersekian kilowatt hingga beberapa megawatt. Tungku dengan daya lebih dari 20 kW biasanya berbentuk tiga fasa dan dihubungkan ke jaringan dengan tegangan 120, 380, 660 V secara langsung atau melalui trafo tungku. Faktor daya tungku resistansi mendekati 1, distribusi beban antar fase dalam tungku tiga fase seragam. Digunakan di XPS

peralatan listrik dibagi menjadi peralatan listrik, kontrol, pengukuran dan pirometri. dan sekering.

Kebanyakan tungku beroperasi dengan tegangan listrik: tidak memerlukan trafo atau autotransformator. Penggunaan transformator tungku step-down memungkinkan untuk meningkatkan arus operasi dan menggunakan konduktor dengan penampang yang lebih besar untuk pembuatan pemanas, yang meningkatkan kekuatan dan keandalannya,

Semua tungku tahan industri beroperasi dalam mode kontrol suhu otomatis, yang memungkinkan daya tungku diaktifkan pada kondisi suhu yang diperlukan, dan ini, pada gilirannya, menghasilkan pengurangan konsumsi energi spesifik dibandingkan dengan pengaturan manual. Peraturan suhu operasi dalam tungku hambatan listrik dihasilkan dengan mengubah daya yang disuplai ke tungku.

Pengaturan daya yang disuplai ke tungku harus dilakukan dengan beberapa cara: mematikan secara berkala dan menyambungkan tungku ke jaringan catu daya (pengaturan on-off); mengalihkan tungku dari bintang ke delta, atau dari sambungan seri ke paralel (kontrol tiga posisi).

Dengan kontrol posisi dua posisi (Gbr. 4.40) diagram fungsional menyalakan tungku, perubahan suhu dan daya ditampilkan), suhu di ruang kerja EPS dikendalikan oleh termokopel, termometer resistansi, dan fotosel. Tungku dinyalakan oleh pengontrol suhu dengan mengirimkan perintah ke koil sakelar HF.

Suhu di dalam oven naik ke nilai , pada saat termostat mematikan oven.

Beras. 4.40. Diagram fungsional menyalakan tungku, ubah

suhu dan daya dengan kontrol dua posisi:

EP - tungku listrik; B - beralih;

RT - pengontrol suhu; KV - koil sakelar;

1 - suhu oven; 2 - suhu benda yang dipanaskan;

3 - daya rata-rata yang dikonsumsi oleh tungku

Karena penyerapan panas oleh benda yang dipanaskan dan hilang ke ruang sekitarnya, suhu turun menjadi , setelah itu RT kembali memberikan perintah untuk menghubungkan tungku ke jaringan.

Kedalaman denyut suhu tergantung pada sensitivitas RT, inersia tungku dan sensitivitas sensor suhu.

Dengan kontrol tiga posisi, daya yang disuplai ke tungku berubah ketika pemanas dialihkan dari bintang ke delta. Mengatur suhu menggunakan metode ini mengurangi konsumsi daya dari jaringan.

Dari segi energi, cara pengendalian ini cukup efektif karena tidak menimbulkan dampak pengaruh yang merugikan ke jaringan catu daya.

Pengaturan daya tungku dengan mengubah tegangan suplai harus dilakukan dengan beberapa cara:

Penggunaan trafo kendali dan trafo otomatis dengan regulasi non-kontak yang lancar di bawah beban;

Penggunaan regulator potensial;

Dimasukkannya resistansi tambahan berupa tersedak dan rheostat pada rangkaian pemanas;

Regulasi pulsa menggunakan regulator thyristor.

Penggunaan trafo dengan regulasi non-kontak yang lancar di bawah beban, trafo otomatis, dan regulator potensial dikaitkan dengan biaya modal yang signifikan, adanya kerugian tambahan, dan konsumsi daya reaktif. Cara ini jarang digunakan.

Dimasukkannya resistansi induktif atau aktif tambahan dalam rangkaian pemanas dikaitkan dengan kerugian tambahan dan konsumsi daya reaktif, yang juga membatasi penggunaan metode kontrol ini.

Peraturan pulsa berdasarkan regulator thyristor dilakukan dengan menggunakan katup semikonduktor, frekuensi operasi yang dipilih berdasarkan inersia termal tungku listrik.

Ada tiga metode dasar kontrol pulsa daya yang dikonsumsi dari jaringan AC:

1. Pengaturan pulsa pada frekuensi switching ( - frekuensi arus jaringan suplai) dengan perubahan momen pembukaan thyristor biasanya disebut fase-pulsa atau fase (kurva a).

2. Regulasi pulsa dengan peningkatan frekuensi switching (kurva b).

3. Regulasi pulsa dengan pengurangan frekuensi switching (kurva c).

Dengan menggunakan kontrol pulsa, dimungkinkan untuk mendapatkan kontrol daya yang lancar pada rentang yang luas tanpa kehilangan tambahan, memastikan bahwa daya yang dikonsumsi oleh tungku sesuai dengan daya yang disuplai dari jaringan.

Pada Gambar. Gambar 4.41 menunjukkan diagram kendali pulsa daya tungku.

Beras. 4.41. Skema kontrol pulsa daya tungku:

EP - oven listrik; RT- pengatur panas; UT - unit kendali pengatur thyristor; TR - pengatur thyristor

Parameter tungku resistensi - konsep dan tipe. Klasifikasi dan fitur kategori "Parameter resistensi tungku" 2017, 2018.

Yarov V.M.
Sumber tenaga untuk tungku hambatan listrik
tutorial

Diterbitkan berdasarkan keputusan Dewan Editorial dan Penerbitan Chuvash universitas negeri dinamai I.I.Ulyanov

Universitas Negeri Chuvash
1982

Buku teks ini ditujukan untuk siswa dari spesialisasi "Instalasi Elektrotermal" yang melakukan pekerjaan kursus pada tingkat " Kontrol otomatis instalasi elektrotermal" dan desain diploma dengan studi mendalam tentang sumber daya untuk tungku listrik resistansi.

Manual ini menganalisis fitur pengoperasian regulator tegangan bolak-balik thyristor saat beroperasi pada beban yang berbeda. Prinsip pengoperasian penguat magnetik dan sumber arus parametrik dijelaskan. Deskripsi diberikan skema tertentu pengendalian pasokan listrik.

Reputasi. editor: dr. teknologi. ilmu pengetahuan; Profesor Yu.M.MIRONOV.

Perkenalan

Bab I. Prinsip pengaturan daya tungku hambatan listrik
1.1. Karakteristik tungku listrik hambatan sebagai beban sumber tenaga
1.2. Metode pengaturan kekuatan tungku hambatan listrik
1.2.1. Pengaturan tegangan suplai
1.2.2. Mengganti pemanas tungku
1.23. Mengatur daya tungku dengan mengubah bentuk kurva arus

Bab 2. Penguat magnetik dengan saturasi diri
2.1. Bekerja dengan beban aktif
2.2. Pengoperasian penguat magnet pada beban AC induktif aktif

Bab 3. Sumber Arus Parametrik
3.1. Prinsip operasi
3.2. Metode untuk mengatur arus beban

Bab 4. Regulator tegangan AC fase-pulsa
4.1. Prinsip pengoperasian regulator
4.2. Pengatur Beban Aktif
4.3. Analisis dengan beban aktif-induktif
4.4. Sumber pulsa fasa dengan beban transformator
4.5. Regulator tegangan AC tiga fasa
4.6. Sistem kontrol untuk catu daya pulsa fase tunggal
4.6.1. Diagram fungsional sistem kontrol
4.6.2. Sistem multisaluran pengelolaan
4.6.3. Sistem kontrol saluran tunggal
4.7 Sistem kendali catu daya tiga fase

Bab 5. Catu daya dengan kontrol lebar pulsa
5.1. Mode kelistrikan sumber dengan beban aktif
5.2. Proses dalam transformator selama penyalaan berkala
5.3. Metode untuk menyalakan beban transformator tanpa magnetisasi lonjakan arus
5.4. Fitur menyalakan transformator tiga fase
5.5. Sistem Pengendalian Regulator Pengalihan
5.5.1. Persyaratan untuk sistem kendali
5.5.2. Sistem kontrol untuk regulator switching fase tunggal
5.5.3. Sistem kendali pengatur lebar pulsa dengan beban trafo
5.5.4. Sistem kendali regulator tiga fasa

Bab 6. Pengaruh sumber tegangan bolak-balik yang diatur pada jaringan suplai
6.1. Perbandingan metode pengaturan tegangan AC
6.2. Mode operasi kelompok regulator sebagai cara untuk meningkatkan kinerja energi
6.3. Optimalisasi metode kontrol regulator lebar pulsa di bawah beban grup
6.4. Sistem kontrol untuk sekelompok pengatur lebar pulsa dengan peralihan interval yang sama
6.5. Meningkatkan koefisien, daya dalam pengatur tegangan AC tunggal

Perkenalan

Untuk mempertahankan suhu konstan di dalam tungku atau mengubahnya sesuai dengan hukum yang diberikan, perlu untuk dapat mengubah kekuatannya dalam rentang yang luas. Persyaratan akurasi kontrol, tergantung pada proses teknologi yang dilakukan di tungku, sangat bervariasi. Misalnya, saat melelehkan logam dan memanaskannya untuk deformasi plastis, suhunya rendah - fluktuasi suhu ±25-50 ° C dapat diterima; selama perlakuan panas, persyaratan ini menjadi lebih ketat, mencapai ±10-±5° C. Kualitas regulasi ini dapat dijamin dengan regulasi dua dan tiga posisi.

Proses teknologi produksi perangkat semikonduktor, kristal tunggal berbagai bahan, perlakuan panas pada kaca, dll. memberlakukan persyaratan ketat pada kualitas kontrol suhu. Memastikan persyaratan tinggi seperti itu (±0,5-±3°C) pada tingkat 1000-1500°C hanya mungkin dilakukan dengan penggunaan sumber nirsentuh terkontrol berdasarkan amplifier magnetik atau thyristor.

Keberagaman proses teknologi menentukan keragaman sumber pntannya. Amplifier magnetik praktis telah digantikan oleh amplifier transformator, karena amplifier transformator memiliki efisiensi yang lebih tinggi, karakteristik dinamis yang lebih baik, serta indikator berat dan ukuran.

Dalam instalasi pemanas kontak, sumber arus parametrik digunakan, prinsip operasinya didasarkan pada fenomena resonansi dalam jaringan tiga fase.

Kekuatan catu daya thyristor yang digunakan saat ini berkisar dari ratusan watt hingga ratusan kilowatt. Manual ini memberikan perbandingan metode untuk mengendalikan thyristor dan mengevaluasi area penerapannya.

Cheboksary, penerbit ChuvGU, 1982