Управление печью сопротивления. Open Library - открытая библиотека учебной информации. Чтобы перевести его в закрытое состояние, можно

Автореферат диссертации по теме "Повышение эффективности систем электроснабжения многозонных электрических печей сопротивления с тиристорными регуляторами"

московский овдена ленина и овдена ОКТЯБРЬСКОЙ революции энергетический институт

На правах рукописи РАЗГОНОВ ЕНГШИЙ ЛЬВОВИЧ

повышение эффективности сизтем электроснабжения многозонных электрических печей сопротивления с тиристоршш регуляторами

Специальности: 05.09.03 - Злактротехнические комплексы

и системы, включая их регулирование и управление;

05.09.10 - Эивктрэгердаческяе процессы и установки

Москва - 1991

Работа выполнена на кафедра "Электроснабжения промышленных предприятий" Алыа-Атинсдого энергетического института.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор А.В.БОЛОТОВ

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор В.В.ШЕВЧЕНКО - кандидат технических наук, ст.науч.сотр. .завлабораторией вшшго ю.с.йОФбВ

Ведущее предприятие - Целиноградский керамический комбинат

Защита диссертации состоится " " ^^ 1991г. в аудитории час. мин. на заседа-

нии специализированного Совета К 053.26.06 Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетического института.

Отзыва (в двух экземплярах, заваренные печатью) просим направлять по адресу: 105835, ГСП, Москва, Б-250, Красноказарменная ул.14, Ученый Совег МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МШ.

Ученый секретарь специализированного Совета К 053.16.06

канд.техн.наук, доцент ^ АсГеУл т.в.ашарова,

" \ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

■Л „ЦП i ®

Арууально^т^ тем^. Современной развитие народного хозяйства связано с возрастанием применения электротермических процессов, обеспечивающих повышенна качества материалов и изделий, появление новых прогрессивных технологий, рост производительности труда, улучшение экологической обстановки. Для современных электротермических установок характерно увеличение единичной мощности, которое способствует увеличению производитальности и снижению себестоимости производства, коэффициента полезного действия.

Однако возрастание мощности и усложнение самих электротермических установок, режимов их работы и регулирования приводит к тому, что как потребитель электроэнергии они представляют собой нелинейную нагрузку, оказывающую значительное вишяниа на систему электроснабжения. Значимость влияния электротермических установок на питающую сеть становится понятной, если учесть, что они потребляют около трети всей производимой электроэнергии.

Это делает весьма актуальным решение задач рациональной организации электроснабжения мощных электротехнологических установок, повышения качества электроэнергии,

В настоящей работе на примере мощных электрических печей сопротивления непрерывного действия о тиристорны-ми регуляторами температуры рассматриваются возможные пути улучшения их электроснабжения за счет уменьшения влияния нелинейности нагрузки, которые обеспечиваются выбором рациональных способов управления. Взализация этих более тонких способов управления многоканальной нелинейной нагрузкой может быть обеспечена на современном этапа с помощью микропроцессорных средств.

Целью работы является разработка цифровых систем управления электроснабжением мощных электрических многозонных печей сопротивления с тиристорными регуляторами температуры, обеспечивающих повышение качества элакгро-

анергии за счет снижения уровня высших гармонических составляющих.

Дяя достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

1.Анализ схем электроснабжения мощных многозонных электрических печей сопротивления с тирнсторными регуляторами

и их идентификация как объекта электроснабжения.

2. Разработка математической и физической моделей енотам электроснабжения многоканальной нелинейной нагрузкой и определение энергетических характеристик и уровней высших. гармонических составляющих, генерируемых тиристорными регуляторами температуры многозонных электрических печей сопротивления.

3.Разработка способов синхронизированного управления многоканальной нагрузкой с фазоимпульсным и широтно-импуль-сным регулированием мощности и определение показателей качества электроэнергии при детерминированном и случайном характерах изменения нагрузки.

4.Оптимизация рекимов работы системы электроснабжения многозонных электрических печей сопротивления при синхронизированном управлении.

5. Экспериментальные исследования систем электроснабжения ыногозонными электрическими печами сопротивления при различных способах управления мощностью с целью проверки функционирования разработанных систем управления.

6.Разработка цифровых систем управления электроснабжением многозонных электрических печей сопротивления,алгоритмов управления и аппаратурной реализации.

Методы исследования» В работе использовались методы теории электрических цепей, диффережда&яьного анализа, методы теории автоматического регулирования, численные методы решения уравнений на ЭВМ, методы физического моделирования, методы планирования экспериментов и регрессионного анализа.

Даучрая новика работы состоит в следующем:

Разработана.упрощенная математическая модель системы

электроснабжения многоканальной нелинейной нагрузкой, позволяющая с помощью ЗШ определить состав и уровни высших гармонических составляющих токов и напряжений, а также суммарные мощность и интегральные энергетические показатели.

2. Разработана физическая модель системы электроснабжения многозонной электрической пата сопротивления с тирис-торными регуляторами мощности, позволяющая исследовать влияние внутреннего сопротивления системы на показатели ка^-чества электроэнергии.

3.Проведано исследование на моделях состава и уровней высших гармонических составляющих, генерируемых тиристор-кымя регуляторами при фазоимпульсном управлении и получены зависимости, позволяющие определить уровни н состав высших гармоник на шинах питавдей подстанции и прогнозировать их изменение по времени.

4.Получены аналитические зависимости основных энергетических показателей и показателей качества для многоканальной активной нагрузки, управляемой широтно-импульсными регуляторами мощности.

5.Получены аналитические зависимости основных энергетических показателей и показателей качества электроэнергии для синхронизированного управления многоканальной нагрузкой при фазоимпульсном и широтно-импульсном регулировании мощности.

6. Разработаны способы синхронизированного управления многозонными электрическими печами сопротивления, оптимизирующие по критерию минимума дисперсии мощности режим электропотребления печи.

7.Получены зависимости, связывавшие технологические и энергетические показатели электрических печей сопротивления с временными параметрами алгоритма синхронизированного управления, в частности периода дискретности.

Практическая удннорт{> работы состоит в том, что предложены новые способы и алгоритмы синхронизированного управления многозонными электрическими печами сопротивления, разработаны экспериментально проверены и внедрены

на промышленных печах новые системы цифрового управления, снижающие уровень высших гармоник и установленную мощность питавших подстанций.

Реадаацри результатов работы.Разработаны методики расчета энергетических показателей уровня и состава высших гармонических составляющих токов и напряжений на отдельных зонах многозонной печи и питающей подстанции при фазоим* пульсном, широтно-импульсном и синхронизированном управлении, использованные на ЦКК для модернизации питающей подстанции. Разработанная цифровая система синхронизированного управления многозонной электрической печью сопротивления с тиристорными регуляторами мощности внедрена на печи обжига керамической шштки ЦКК. На ЦКК переданы рекомендации по внедрению разработанной на базе ИИСЭ микропроцессорной системы комплексного управления технологическим режимом и энергопотреблением многозонных электрических печей сопротивления для обжига керамических изделий. Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов рабогн составляет около 30 тыс.руб. в год на одну установку.

Дрро^ацир работы.Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Республиканских и Всесоюзных научно-технических конференциях: Алма-Ата (1978 + 1988гг.), Павлодар (1989г.). Свепдловск, ОДюсс (1984,1987гг.)»Киев,Чернигов (1985 г.), Рига (1987,1988гг.), Таллин (1981г.), а также на ряде научно-технических семинарах и заседаниях кафедры АЗГУС!Ш (Москва 1991г.).

Публикацииг По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ. Получено положительное решение о ввдаче авторского свидетельства по заявке на изобретем кие.

Ртруутура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы х приложений. Она содержит 193 страниц основного машинописного текста, 36 рисунков и 12 таблиц на 4 6 страницах, список литературы из 7 7 наименований

и приложения на страницах.

ро введении рассмотрено состояние проблемы, обоснована ее актуальность, определены основные направления исследования.

р па ивой ¡глава проводится анализ систем электроснабжения и методов регулирования температуры электрических печей сопротивления непрерывного действия. Исследуются свойства, электрические и технологические режимы работы электрических печей сопротивления непрерывного действия как объектов управления и электроснабжения.

На примере электрических печей сопротивления для обжига керамических изделий Целиноградского керамического комбината (ЦКК) показано, что на учат особенностей технологического процесса работы печей и электрических режимов работы регуляторов является основной причиной, препятствующей рациональной организации электроснабжения, вызывающей снижение качества электроэнергии и приводящей к низкой эффективности использования электрооборудования.

Показано, что организация электроснабжения мощных многозонных электрических печей сопротивления (Я1С) является комплексной оптимизационной задачей, включающей в себя выбор рационального размещения подстанций и уровня напряжения, схемы электроснабжения, способа регулирования мощности, вводимой в печь, и обязательного учета особенностей технологического процесса работы печей. В качестве критериев оптимизации предлагается использовать такие показатели как минимум дисперсии мощности, минимум потерь электроэнергии в система, обеспечение требуемых показателей качества электроэнергии, в частности - минимума уровня " высших гармонических составляющих.

Проведенный анализ работ по организации электроснабжения и регулирования режимов работы ШС, показал, что этим вопросам уделяли большое внимание как ученые, зали-

мающиеся проблемами электроснабжения и качества электроэнергии: Веников В.А., 1едоров A.A., Хежелекко И.В., Шевченко В.В., Кудрин Б.И. и др., гак и ученые в области управления электротермическими установками: Свенчанский А.Д., Альтгаузен А.П., Полищук Я. А. и др., представляющие научные школы МЭИ и ВНИИЗГО. В таких работах не содержатся готовые решения по выбору рациональных схем и способов управления многозонными электрическими печами, обеспечивающих улучшение энергетических характеристик.

По результатам анализа в работе намечены основные методы управления много зонными <ПС, базирующие на жесткой синхронизации периодов работы каддой зоны. Сформулированы цель и задачи исследования.

Бгдрад г/гава посвящена исследованию схем электроснабжения и качества электроэнергии при питании 31С от тирис-торных преобразователей с фазокмпульскым регулированием. На основании анализа схем электроснабжения многозонными печали сопротивления для обжига керамических изделий применительно к ЦКК показано, что с учетом нелинейного характера переменной нагрузки целесообразен переход от трехуровневой к двухуровневой системе с глубоким вводом ПО/О,4 кВ, с канализацией электроэнергии до тиристорных регуляторов при помощи шшопроводов ъ применением блока "шинопровод-пачь". Как промежуточное решение, может быть рекомендована система электроснабжения на трех уровнях напряжения 110/10/0,4 kB.

Проведено определение и прогнозирование гармонического состава и уровня высших гармонических составляющих тока и напряжения, генерируемых гиристорными регуляторами напряжения, питающими <ПС. Предложена эквивалентная схема замещения многозонной ШС с тиристорными регуляторами и питающей подстанцией, приведенная на рис.1. Показано, что схема рис.1 является инвариантной к способу управления тиристорными регуляторами и определяет многозоннув aiC как объект электроснабжения. Токи и напряжения в элементах схемы рис.1 для любой гармонической составляю-

определяются системой уравнений:

Тс = "Uc/Zc ; 7Р = Uc/Xcj

Zi -- ($> -Щ/^Hi ;

he = им/Ха>;

¿/f = £c-I(Zc~£r ; * /лг + Лс = ,

где.£- ток в г »ой ветви (г »ой зоне печи), создаваемый первой гармонической составляющей, т.е. ЭДС сети Ес i

Ie - первая гармоническая составлявшая тока сети;

1е - первая гармоническая составляющая емкостного тока сети;

Uc - напряжение (потенциал) узла схемы замещения, к которому подключены зоны печи; /л" - ток в L -ой ветви, создаваемый $ -ой гармонической составляющей} J ос - ¡) -я составляющая тока сети;

1/е - i> -я составляющая емкостного тока сети;

Напряжение узла для У - ой гармонической составляющей.

Система (I) допускает "аналитическое решение, опреде-гаощеэ токи и напряжение в любой точке схемы, однако б о- zee целесообразно численное решение ка 2Ш, для которого

разработана программа.

Исследования системы рксЛна ЭШ и с помощью разработанной физической модели, повторяющей реальную систему электроснабжения, показали,что влияние внутреннего сопротивления питающей подстанции для реальных параметров печей мало, не превышает 5 %* Это позволило в дальнейшем проводить анализ на основа упрощенной схемы замещения, в которой питающая подстанция имеет неограниченную мощность.

Определен гармонический состав токов и напряжений в система при фазоишульсном управлении тирисгорными регуляторами. Показано, что в система действуют только нечетные гармонические составляющие,из которых 3-я на проходит в питающую сеть, а наиболее значительными являются 5-я, 7«я и Ц-я. Технологический режим печи сопротивления и установленные мощности нагревателей в каждой зоне таковы, что тиристорныз регуляторы мощности в установившемся режиме длительно работают с утлом регулирования d ь 010 приводит к уровню указанных высших гармонических составляющих в несколько раз превышающих допустимые ГОСТом значения.

В результата исследований, проведенных на физической модели системы, методом планирования эксперимента получено уравнение регрессии вида

* 0,34- + 0,55 XcU - (2)

Пл х» - 0,05 *сХнСС, Xcd Xtf ХМ5 ^S

где в качестве базовых взяты следующие значения: ■

Хс$ = 0,158 Ом, Х„е = 0,282 Ом, иг = 40°. Полученный результат подтверждает аналитические зависимости и

согласуется с результатами экспериментов, проведенных непосредственно на пата.

Нагрузка, которой является многозонная ШС с гирис-торными регуляторами температуры, носяг случайный характер по времени. Поэтому в работе были проведены исследования вероятностных нагрузок и уровней высших гармонических составляющих. Эти исследования также проводились на физической модели методами планирования эксперимента, а результаты представлены в форме уравнений регрессии.

В трогьей главе исследуются основные свойства предложенной системы синхронизированного управления электроснабжением многозонных ШС с гиристорными регуляторами.

Синхронизированное управление многозонными печами с тиристорными регуляторами температуры может " быть использовано как при фазоимпульсном, так и при широтно-импуль-сном регулировании напряжения. При таком управлении каналы многоканальной нагрузки подключаются к питающей сети не одновременно, а последовательно определенными группами (рис.2). Возможность такой организации управления многоканальной нагрузкой обусловлена тем, что в печах сопротивления запас по мощности многозонными печами с тиристорными регуляторами позволяет исключить "бостоновые" паузы.в питающей сети и тем самым выровнять график нагрузки и минимизировать уровень высших гармонических составляющих.

При синхронизированном управлении тиристорными регуляторами с фазоимпульсным управлением угол регулирования

оС в установившемс^режиме может быть уменьшен с сА* до = ¿¡г. где У - число тактов, на

Которое разбивается период коммутации каждой зоны печи. Число ^ целесообразно выбирать соизмеримым с числом зон печи, но ке менее 10. В этом случае переход от простого фазоимпульсного управления к синхронизированному приводит к уменьшению угла регулирования до зна-

чения * , при котором коэффициент несинусои- дальности снижается с 22 до 5 % (т.е. не превышает до-

пустимых ГОСТом значений), а коэффициент мощности увеличивается с 0,7 до 0,95. Из приведенного сравнения следует, что переход к синхронизированному управлению многозогаш-ми печами сопротивления с тиристорными регуляторами при фа-зоимпульсном управлении позволяет уменьшить установленную мощность электрооборудования приблизительно на 25 % и отказаться от использования на подстанции фшырокомпенси-рующих устройств.

Кроме того, использование синхронизированного управления позволяет выровнить график потребляемой мощности за счет подбора числа и мощности одновременно включаемых зон печи.

В работе получены зависимости, определяющие основные энергетические характеристики, суммарную мощность, уровень высших гармонических составляющих для детерминированной и случайной нагрузки при синхронизированном управлении многозонными печами сопротивления с тиристорными регуляторами, снабженными фазоимпульсным управлением.

В работе показано, что лучшие энергетические показатели и качество электроэнергии обеспечивает использование синхронизированного управления в сочетании с сщротно-им-пульсным регулирование тиристоров. На основа известных соотношений, определяющих энергетические характеристики одного регулятора переменного тока с широтно-ишульснкы управлением в работе получены зависимости для энергетических характеристик, суммарной потребляемой мощности при детерминированной и случайной нагрузке, создаваемой многозонными печами сопротивления при синхронизированном управлении зонами, в которых используется широтно-импуль-сное регулирование тиристоров.

При широтно-импульсном и синхронизированном управлении печами сопротивления важным является вопрос выбора периода квантования. Он непосредственно связан с анализом технологического процесса, в котором используется печь сопротивления, и с ее динамическими характеристиками как объекта регулирования температуры. В работе:. по-

каз&но, что допустимый период квантования по времени, т.е. период коммутации калдаой зоны печи должен удовлетворять неравенству

" ,еГ s-i-s/г* п t-SJaj * о)

где Тс - постоянная времени печи; 8 - точность регулирования температуры; j> - превышение установленной мощности печи Рноы над средней Рср мощностью, требуемой для поддержания заданного значения температуры. Показано, что период квантования Т для печей рассматриваемого класса составляет на менее 30 мин.

р четвертой рлара рассматриваются вопросы реализации предложенных методов синхронизированного управления многозонными печами сопротивления с тиристорными регуляторами температуры, приводятся методика и результаты экспериментальных исследований систем электроснабжения с фазоимпуль-сным и широтно-импульсным управлением тиристораш на промышленных многозонных печах. Особенностью методики экспериментального определения уровней и состава высших гармонических составляющих токов и напряжений на различных участках системы электроснабжения »шляется осцшюграфа-рование и магнитная запись кривых напряжений и токов. Кроме этих методов, использовались анализаторы, дающие интегральную оценку качества электроэнергии - коэффициент носинусоидальности.

На рис.3 приведены спектрограммы токов и напряжений на пинах подстанции, питающей многозонную печь сопротивления, полученные при работе тиристорных регуляторов в режиме фазоимпульсного управления. На рис. 4 приведены гистограммы коэффициента несинусоидалькости Кнс, снятые при тах же условиях одновременно со спектрограммами. Экспориментальные исследования подтверждают результаты-теоретических исследований и физического моделирования с точностью погрешности измерений, не превышающей 2$. В

о г 4 б г го им

о г 4 б а (о /ъ /з

5£ 7,0 $,2 9,4 ¿0,5 Рис. 4

ко н / е и е р

■частности экспериментально была подтверждена правомерность допущения, принятого в гл.П, о том, что шут ре не о сопротивление питающей подстанции может не приниматься в расчет при анализа качества электроэнергии и мощность системы может приниматься неограниченной.

Экспериментальные исследования подтвердили высокую вероятность появления постоянной составляющей тока в питающей сети при неправильной (несимметричной) настройке системы нмпульсно-фазового управления тиристорами.

Экспериментальные исследования системы синхронизированного управления многозонной печью с тиристорными регулятора-ни, управляемыми от фазоимпульсной системы проводились на ЦКК, где регуляторы печи были дополнены специально разработанным блоком. Переход к синхронизированному управлению улучшает энергетические характеристики системы электроснабжения. Так, например, полная мощность, потребляемая печью снизилась с 1660 кВА до 1170 кВА, активная мощность равная 980 кВт практически не изменилась, а коэффициент мощности увеличился с 0,51 до 0,85. Ток высших гармоник уменьшился с 500 А до среднего значения 200.А. Это позволяет отказаться от установки фильтрокоыпексируших устройств и существенно снизить мощность конденсаторных батарей. Эксперименты показывал!, что квантование по времени не оказывает заметного влияния на точность регулирования температуры в зонах печи.

Реализация предложенного в работе способа синхронизированного управления многозонной ЭОС в виде упомянутого выше дополнительного блока, коммутирующего уставки тиристорных регуляторов с фазоимпульсныы управлением, целесообразна лишь для действующих печей, снабженных фазоимпульсныш регуляторами. Для вновь проектируемых печей целесообразно использование, более простых и надежных тиристорных регуляторов с широтко-импульсным синхронизированным управлением. Схема такой системы управления многоканальной электрической печью сопротивления разработана автором и проанализирована г работе.

На основании права данных исследований установлено, что

наиболее полно идея синхронизированного управления многозонной «ПС непрерывного действия может быть реализована в микропроцессорной системе комплексного управления технологическим процессом, в котором используется печь. На рис.5 приведена функциональная схема разработанной системы комплексного управления технологическим процессом обжига керамических изделий.

В работе разработаны алгоритмы управления подсистемами:

Управления электрическим режимом по критерию качества электроэнергии;

Управления скоростью конвейера подачи керамической плитки;

Управления уставками температуры в зонах печи.

На основе анализа вычислительных операций разработанных алгоритмов и необходимого времени для их реализации показано, что система комплексного управления может быть реализована на база комплекса микропроцессорных средств ИИСЭ (информационно-измерительная система электроснабжения), построенного на микропроцессоре К580. Этот комплекс в настоящее время не приспособлен для ращения задач управления электроснабжением и обеспечивает только измерение, промежуточную обработку и регистрацию электрических параметров. Однако, как показано в работе, его функциональные возможности могут быть расширены для решения задач управления

за счет доработки программного обеспечения и аппаратных средств связи с объектом управления.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1.На основании аналитических исследований, физического моделирования и экспериментов показано, что тирис-горные регуляторы мощности с фазоимпульснш управлением в -системах регулирования температуры многозонных электрических печай сопротивления генерируют высшие гармонические составляющие тока и напряжения в питающих подстанциях напряжением 0,4 кВ, при этом коэффициент несшусоидальности

по току составляет не менее 0,25, по напряжению менее 0,1, что приводит к снижению коэффициента мощности до 0,7 и повышению установленной мощности электрооборудования" на 20 + 30 %.

2.Быявлено, что перевод гириоторных регуляторов мощности с фазоимпульсного на шротно-импульсное автономное управление практически исключает возникновение в питающей сети высших гармонических составляющих тока и напряжения, но приводит к появлению субгармонических колебаний и не улучшает энергетических показателей системы электроснабжения.

3.Аналитически и путем эксперимента на промышленной многозонной печи доказана целесообразность применения разработанного способа и системы синхронизированного управления гиристорными регуляторам температуры многозонных электрических печей сопротивления как при фазоимпульсном, так к шротно-ишульском регулировании, причем применительно к последнему можно полностью исключить из питающей сети высшие гармоники тока и напряжения.

4.Определены оптимальные по критерию минимума дисперсии мощности алгоритмы управления многоканальной нелиней-. ной нагрузкой, которой являются шогозонные электрические печи сопротивления, и их временные параметры, зависящие от технологических и энергетических характеристик отдельных зон печей.

5. Разработана на база ИИСЭ микропроцессорная система комплексного управления технологическими процессом обжига керамической плитки и энергопотреблением многозонной электрической печи сопротивления, обеспечивающая повышение качества электроэнергии, снижение энергопотребления и установленной мощности электрооборудования, повышение качества керамической плитки и производительности установки.

6.По результатам работы получено положительное решение.

Основные положения диссэртационной работы отражены в следующих публикациях.

1.Разгонов Е.Л. Составление алгоритма и программы расчета уровней высших гармоник в электрических сетях на базе методов планирования эксперимента // Рабочие процессы и усовершенствование теплотехнических устройств и электрических систем. Алма-Ата: КазПТИ. 1979. Межвуз.сб.науч.тр. С. 16-20.

2.Россман Д.М., Разгонов Е.Л., Трофимов Г.Г.

Оценка погрешности прогнозирования уровней высших гармоник в электрических сетях // Рабочие процессы и усоверценство-вание теплотехнических устройств и электрических систем. Алма-Ата: КазПТИ. 1979. Межвуз.сб.науч.тр. С. 20-26.

3.Разгонов E.JI., Трофимов Г.Г. Изменение схемы тирис-торного регулятора напряжения с целью минимизации высших гармоник и улучшения технико-экономических показателей // Электрофизика, электромеханика и прикладная электротехника. Алма-Ата: КазПТИ. 1980. Межвуз.сб.науч.тр. С. 173179.

4.Трофимов Г.Г., Вагонов В.Л. Метод расчета и прогнозирования уровней высших гармоник в электрических сетях с вентильными преобразователями // Уменьшение искажений в цепях с силовыми полупроводниковыми преобразователями. Таллин: Ин-т теплофизики и эл.физики. 2981. С. 33-40,

5.Кац А.М., Разгонов Е.Л., Гаценко H.A. Повышение надежности и качества электроэнергии в системе электроснабжения керамического комбината // Повышение надежности и качества электро- и теплоснабжения/ М. :ЩШП. IS83.

6.Применение теории планирования эксперимента для решения вопросов повышения качества электроэнергии / Трофимов Г.Г., Разгонов Е.Л., Маркус A.C. и др. // Алма-Ата: КазПТИ. 1964. Межвуз.сб.науч.тр. С. 89-92.

7.Трофимов Г.Г., Разгонов Е.Л» Прогнозирование уровней высших гармоник в электрических сетях с векткльшшЕ преобразователями. М.г МЭИ. .¿985. Тр. МЭИ. Вып.59 С. 8895.

8.Разгонов Е.Л. Опыт привязки, внедрения и эксплуа-

гадии автоматизированных систем учета потребления электроэнергии на промышленных предприятиях // Качество и потери электроэнергии в алектрических сетях. / Алма-Ата: КазПТИ. 1986. Межвуз.сб.науч.тр. С. 12-17.

Э.Вазгонов Е.Л. .Гаденко H.A. Автоматизация учета и контроля потребления электроэнергии // Стекло и керамика. 1986. № 8. С. 25.

Ю.Дворников Н.И., Кручинин С.Н., Разгонов Е.Д. Комплекс ИИСЭ - Электроника для моделирования режимов элек-т pono г ре бдения // Моделирование электроэнергетических систем. Рига: Тр. IX Всесоюзной науч.конференции. 1987. С. 405-406.

П.Джапарова Р.К., Маркус A.C., Разгонов E.JI. Автоматизация режимов электропогребления и управления технологическими процессами на базе комплекса ИИСЭ-ЭВМ. // Актуальные проблемы машиностроения. Алма-Ата: Наука. 1989. С. 16-17.

12.Использование комплекса ШЗЭ-8ВМ для управления электротермическими установками / Джапарова Р.К., Маркус A.C., Разгонов Е.Л. и др.// Тр.Моск.экергин-т. 1991. Вып. 634. С. 104-109.

Подписали к лечат Л - "

Н.ч л /Jó Тираж /СО 3at¡u Ü9Q

Тя№*г}т4>ми M/>il, Xf)4rMoha.Mß.cHHa..

• Похожие работы
  

  • Повышение эффективностисистем электроснабжения керамических предприятий промышленности стойматериалов
  • Повышение эффективности систем электроснабжения керамических предприятий промышленности стройматериалов
  • Электрофизические установки и сверхпроводящие электротехнические устройства

Мощность современных электрических печей сопротивления колеблется от сотен ватт до нескольких мегаватт.

Печи мощностью более 20 кВт выполняются трехфазными при равно­мерном распределении нагрузки по фазам и подключаются к сетям 220, 380, 660 В непосредственно или через печные трансформаторы (или автотранс­форматоры).

Применяемое в электрических печах сопротивления электрооборудование включает 3 группы: силовое электрооборудование, аппаратура управления и контрольно-измерительная (КИП).

К силовому электрооборудованию относятся

Силовые понижающие трансформаторы и регулировочные авто­трансформаторы,

Силовые электроприводы вспомогательных механизмов,

Силовая коммутационная и защитная аппаратура.

К аппаратуре управления относятся комплектные станции управления с коммутационной аппаратурой. Переключатели, кнопки, реле, конечные выключатели, электромагнитные пускатели, реле применяются обычного исполнения.

К КИП относятся приборы (устройства) контроля, измерения и сигна­лизации. Обычно вынесены на щит. Каждая печь сопротивления должна быть обязстельно оборудована пирометрическими материалами. Для мелких неответственных печей это может быть термопара с указывающим прибором, в большинстве промышленных печей обязательно автоматическое регулирование температуры. Оно осуществляется с помощью приборов, регистрирующих температуру печи.

Большинство электрических печей сопротивления не ну­ждаются в силовых трансформаторах.

Регулировочные трансформаторы и автотрансформаторы применяют, когда печь выполнена с нагревательными элементами, меняющими свое сопротивление в зависимости от температуры (вольфрамовые, графитовые, молибденовые), для питания со­ляных ванн и установок прямого нагрева.

Все промышленные печи сопротивления работают в режиме автомати­ческого регулирования температуры. Регулирование рабочей температуры в электрической печи сопротивления производится изменением подводимой мощности.

Регулирование подводимой к печи мощности может быть дискретным и непрерывным.

При дискретном регулировании возможны следующие способы:

Периодическое подключение и отключение электрической печи нагрева сопротивлением к сети (двухпозиционное регулирование);

Переключение нагревательных элементов печи со «звезды» на «треугольник», либо с последо­вательного соединения на параллельное (трехпозиционное регулиро­вание).

Наибольшее распространение получило двухпозиционное регулирова­ние, так как способ прост и позволяет автоматизировать процесс.

По этому способу печь либо включают в сеть на ее номинальную мощность, либо полностью отключают от сети. Требуемое значение средней мощности, вводимой в печь обеспечивают, изменяя соотношения времени включенного и отключенного состояния.

Средняя температура в печи соответствует средней мощности вводимой в печь. Резкие изменения мгновенной мощности приводят к колебаниям температуры около среднего уровня. Конструктивно двухпозиционное управление может быть обеспечено либо посредством обычного контактора, либо тиристорного переключателя. Тиристорный переключатель содержит встречно-параллельно соединенные тиристоры, работающие с a=0.

При непрерывном регулировании происходит плавное регулирование напряжения на нагревателях. Такое регулирование может быть осуществлено с помощью любой разновидности силовых усилителей. На практике наиболее распространены тиристорные регуляторы напряжения. Тиристорные источники питания содержат встречно-параллельно соединенные тиристоры, снабженные СИФУ.

Тиристорные источники питания имеют высокий КПД (до 98%).

В электрических печах сопротивления в подавляющем большинстве случаев применяется простейший вид регулирования температуры - двухпозиционное регулирование , при котором исполнительный элемент системы регулирования - контактор имеет лишь два крайних положения: «включено» и «выключено».

Во включенном состоянии температура печи растет, так как ее мощность всегда выбирается с запасом, и соответствующая ей установившаяся температура значительно превосходит ее рабочую температуру. В выключенном состоянии температура печи снижается по экспоненциальной кривой.

Для идеализированного случая, когда в системе регулятор - печь отсутствует динамическое запаздывание, работа двухпозиционного регулятора показана на рис. 1, на котором в верхней части дана зависимость температуры печи от времени, а в нижней - соответствующее изменение ее мощности.

Рис. 1. Идеализированная схема работы двухпозиционного регулятора температуры

При разогреве печи вначале ее мощность будет постоянной и равной номинальной, поэтому ее температура будет расти до точки 1, когда она достигнет значения t зад + ∆t1 . В этот момент регулятор сработает, контактор отключит печь и ее мощность упадет до нуля. Вследствие этого температура печи начнет уменьшаться по кривой 1-2 до тех пор, пока не будет достигнута нижняя граница зоны нечувствительности. В этот момент произойдет новое включение печи, и ее температура вновь начнет увеличиваться.

Таким образом, процесс регулирования температуры печи по двухпозиционному принципу заключается в ее изменении по пилообразной кривой около заданного значения в пределах интервалов +∆t1 , -∆t1 определяемых зоной нечувствительности регулятора.

Средняя мощность печи зависит от соотношения интервалов времени ее включенного состояния и выключенного состояния. По мере прогрева печи и загрузки кривая нагрева печи будет идти круче, а кривая остывания печи - положе, поэтому отношение периодов цикла будет уменьшаться, а следовательно, будет падать и средняя мощность Рср.

При двухпозиционном регулировании средняя мощность печи все время приводится в соответствие с мощностью, необходимой для поддержания постоянной температуры. Зона нечувствительности современных терморегуляторов может быть сделана весьма малой и доведена до 0,1-0,2°С. Однако действительные колебания температуры печи могут быть во много раз большими из-за динамического запаздывания в системе регулятор - печь.

Основным источником этого запаздывания является инерция датчика - термопары, особенно если она снабжена двумя защитными чехлами, керамическим и металлическим. Чем больше это запаздывание, тем больше колебания температуры нагревателя превышают зону нечувствительности регулятора. Кроме того, амплитуды этих колебаний очень сильно зависят от избытка мощности печи. Чем больше мощность включения печи превышает среднюю мощность, тем больше эти колебания.

Чувствительность современных автоматических потенциометров очень высока и может удовлетворить любые требования. Инерция датчика, наоборот, велика. Так, стандартная термопара в фарфоровом наконечнике с защитным чехлом имеет запаздывание около 20-60 с. Поэтому в тех случаях, когда колебания температуры недопустимы, в качестве датчиков применяют незащищенные термоэлементы с открытым концом. Это, однако, не всегда возможно ввиду возможных механических повреждений датчика, а также попадания в приборы через термоэлемент токов утечки, вызывающих неправильную их работу.

Можно достичь уменьшения запаса мощности, если печь не включать и выключать, а переключать с одной ступени мощности на другую, причем высшая ступень должна быть лишь ненамного больше потребляемой печью мощности, а низшая - ненамного меньше. В этом случае кривые нагрева печи и ее остывания будут очень пологими и температура почти не будет выходить за пределы зоны нечувствительности прибора.

Для того чтобы осуществить такое переключение с одной ступени мощности на другую, необходимо иметь возможность плавно или ступенями регулировать мощность печи. Такое регулирование может быть осуществлено следующими способами:

1) переключение нагревателей печи, например, с «треугольника» на «звезду». Такое весьма грубое регулирование связано с нарушением равномерности температуры и применяется лишь в бытовых электронагревательных приборах,

2) включение последовательно с печью регулируемого активного или реактивного сопротивления. Этот способ связан с очень большими потерями энергии или снижением коэффициента мощности установки,

3) питание печи через регулировочный трансформатор или автотрансформатор с переключением печи на разные ступени напряжения. Здесь регулирование также ступенчатое и сравнительно грубое, так как регулируется питающее напряжение, а мощность печи пропорциональна квадрату этого напряжения. Кроме того, имеют место дополнительные потери (в трансформаторе) и снижение коэффициента мощности,

4) фазовое регулирование с помощью полупроводниковых приборов. В этом случае питание печи осуществляется через тиристоры, угол включения которых изменяется системой управления. Таким путем можно получить плавное регулирование мощности печи в широких пределах почти без дополнительных потерь, используя непрерывные методы регулирования - пропорциональный, интегральный, пропорционально-интегральный. В соответствии с этими методами для каждого момента времени должно выполняться соответствие поглощаемой печью мощности и мощности, выделяемой в печи.

Самый эффектный из всех из всех способов регулирования температурного режима в электрических печах - импульсное регулирование с использованием тиристорных регуляторов .

Процесс импульсного регулирования мощности печи представлен на рис. 2. Периодичность работы тиристоров выбирают в зависимости от тепловой инерционности электрической печи сопротивления.

Рис. 2. Тиристорный импульсный регулятор температуры электрической печи сопротивления

Выделяют три основных способа импульсного регулирования:

Импульсное регулирование при частоте коммутации - f к = 2f с (где f с - частота тока питающей сети) с изменением момента отпирания тиристора называется фазоимпульсным или фазовым (кривые 1),

Импульсное регулирование с повышенной частотой коммутации f к

Импульсное регулирование с пониженной частотой коммутации f к f с (кривые 3).

Силовые блоки

Для управления печами мы предлагаем типоряд силовых блоков, интегрированных с микропроцессорным температурным ПИД-контроллером

ТЕРМОЛЮКС-011. Силовые блоки поставляются в полностью готовом для работы виде, требуют только подключения к сети и к печи (нагревателям). Силовые блоки построены на основе оптотиристорных модулей типа МТОТО или тиристорных модулей типа МТТ класса не менее 10. Управление реализуется без каких либо дополнительных устройств типа блоков ФИМ, ФИУ, БУС, БУТ – контролер сразу передает сигнал на исполнительный элемент (тиристор, симистор, оптотиристор, оптосимистор).

Блоки отличаются малыми габаритами и весом, могут быть установлены в любом месте рядом с печью. Блоки окрашиваются порошковой краской, в блоке устанавливается охлаждающий вентилятор.

Типы силовых блоков

Тип блока	Фазность 1Ф/3Ф	Тип соединения нагрузки	Максимальный ток в фазе
1Ф-25А	1Ф	Y/Δ	25А
1Ф-40А	1Ф	Y/ Δ	40А
1Ф-63А	1Ф	Y/ Δ	63А
1Ф-80А	1Ф	Y/ Δ	80А
1Ф - 125А	1Ф	Y/ Δ	125А
1Ф - 160А	1Ф	Y/ Δ	160А
1Ф - 250А	1Ф	Y/ Δ	250А
1Ф - 400А	1Ф	Y/ Δ	400А
1Ф - 630А	1Ф	Y/ Δ	630А
3Ф-25А	3Ф	Y/ Δ	25А
3Ф-40А	3Ф	Y/ Δ	40А
3Ф-63А	3Ф	Y/ Δ	63А
3Ф-80А	3Ф	Y/ Δ	80А
3Ф - 125А	3Ф	Y/ Δ	125А
3Ф - 160А	3Ф	Y/ Δ	160А
3Ф - 250А	3Ф	Y/ Δ	250А
3Ф - 400А	3Ф	Y/ Δ	400А
3Ф - 630А	3Ф	Y/ Δ	630А

В силовых схемах допускается применение только соединения «разомкнутый треугольник». Также, силовые блоки могут быть изготовлены для двухфазной нагрузки в корпусах как стандартного размера, так и с габаритами по требованию заказчика.

Микропроцессорные ПИД-контроллеры температуры «Термолюкс»

На все наше электротермическое оборудование устанавливается контроллер «Термолюкс»-011 или «Термолюкс»-021, если иное не обговорено с заказчиком оборудования.

Краткие характеристики и основные преимущества контроллера « Термолюкс»- 011:

Основные достоинства контроллера «Термолюкс» определяются тем, что данный контроллер был разработан как специализированный прибор именно для управления печами сопротивления. Прибор предназначен для работы с любыми типами нагревателей – как со статической зависимостью сопротивления от температуры (проволочные и карбид-кремниевые нагреватели), так и убывающей (хромит-лантановые нагреватели) и возрастающей (дисилицид молибдена, молибден, вольфрам). В приборе реализован фазо-импульсный метод управления мощностью (ФИМ), подаваемой на нагреватели печи, что позволяет увеличить ресурс нагревателей на 30% по сравнению с методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) управления мощностью, который реализован во всех остальных ПИД-регуляторах, присутствующих на рынке.

Метод управления ФИМ позволяет добиться плавной подачи мощности, исключая резкие скачки температуры на самом нагревателе, а также позволяет более точно регулировать температуру по сравнению с методом широтно-импульсной модуляции (ШИМом).

Прибор «Термолюкс» подает мощность на нагреватель 100 раз в секунду, благодаря чему нагреватель разогревается плавно, и не успевает остыть до включения очередной подачи тока. При этом нагреватели не испытывают дополнительных напряжений, и работают в очень мягком режиме, что способствует увеличению срока службы.

Практически все остальные программируемые контролеры работают методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), при которой мощность подается по схеме «полностью открыть/полностью закрыть»; при этом на нагреватель поступает сразу 100% мощности. При таком режиме работы нагреватели испытывают редкие мощные удары, соответственно срок службы нагревателя сокращается.

Управление реализуется без каких либо дополнительных устройств типа блоков ФИМ, ФИУ, БУС, БУТ – контроллер сразу передает сигнал на исполнительный элемент (тиристор, семистор, оптотиристор, оптосемистор), вне зависимости от типа нагрузки – одно- или трехфазной, схемы соединения нагрузки “звезда” или “треугольник”. Выбор типа нагрузки производится оператором программно, с экрана контроллера, без каких-либо физических действий и без установки дополнительных устройств.

Приборы имеют выход по шине RS-232 для подключения приборов к компьютеру, что позволяет получить на дисплее график процесса нагрева и остывания в реальном времени.

Прибор позволяет осуществлять управление процессом термообработки через ПК, сохранять данные, как в табличном, так и в графическом виде. Табличные данные при этом могут быть переведены в формат EXCEL с возможностью последующего редактирования.

График технологического процесса в реальном времени

Все приборы имеют возможность задания оператором 16 различных программ нагрева-выдержки-остывания печи, каждая из которых (программ) состоит из 10 произвольных точек в координатах время-температура. Прибор имеет адаптивный алгоритм управления - прибор сам в автоматическом режиме постоянно исследует систему печь+загрузка, и определяет необходимые коэффициенты системы, без участия оператора. Благодаря наличию адаптивного алгоритма, прибор можно без перенастройки использовать на любых печах.

Контроллер тепловых процессов "Термолюкс" имеет следующие характеристики:

• дискретность задания температуры – 1?С;
• дискретность задания времени – 1 минута;
• возможность задания неограниченного времени поддержания конечной температуры;
• разрешающая способность измерения температуры – 0,1 гр С;
• контроль обрыва термопары;
• наличие режима ручного управления мощностью;
• возможность ограничение выходной мощности;
• возможность ограничения максимальной температуры объекта;
• возможность работы с любыми термопарами, в том числе ВР ИР во всем диапазоне рабочих температур термопары. Программируемый переход от одного типа термопары к другому с экрана прибора;
• возможность работы с пирометром вместо термопары;
• расположение датчика термокомпенсации на колодке термопарного шнура прибора, что позволяет уйти от необходимости использования термокомпенсационных проводов;
• возможность записи циклограмм на ПК;
• возможность задания программы и изменения параметров с ПК

Контроллер «Термолюкс» -021

При управлении печами с нагревателями, имеющими возрастающий характер зависимости сопротивления от температуры (дисилицид-молибденовые нагреватели, молибден, вольфрам), то есть имеющих очень низкое сопротивление при комнатных температурах, нагреватели при низких температурах потребляют очень большой ток, существенно превышающий критическое значение тока нагревателя. Если ток не будет ограничен тем или иным способом, это неизбежно приведет к выходу нагревателей из строя. В общем случае ток ограничивают установкой в блок управления печью дополнительных мощных дорогостоящих устройств ограничения тока. Прибор «Термолюкс» -021 позволяет построить систему управления нагревом подобных печей без установки устройств ограничения тока.

Дополнительно ко всем функциям контроллера «Термолюкс» -011 в контроллере «Термолюкс» -021 реализована возможность постоянного измерения тока, подаваемого в нагрузку (организована обратная связь по току). Это позволяет программно ограничить максимальный ток через нагреватели. Контроллер “учитывает” данное ограничение при подаче мощности на нагреватели и не позволяет току превышать заданное оператором значение, тем самым обеспечивая функционирование нагревателей в безопасном режиме. При этом часто прибор «Термолюкс» -021 позволяет отказаться от использования трансформаторов с переключаемыми вручную обмотками, а иногда и вовсе отказаться от использования трансформаторов, что приводит к существенному снижению стоимости оборудования.

Приборы « Термолюкс»- 011 и «Термолюкс» -021 сертифицированы Федеральным Агентством по Техническому Контролю и Метрологии как “ИЗМЕРИТЕЛЬ-РЕГУЛЯТОР” температуры, сертификат RU.C.32.010.A N 22994, зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под N 30932-06.

Система управления печи

Все управление технологическим процессом осуществляется оператором с сенсорного экрана промышленного компьютера.Все управление печью осуществляется автоматической системой управления, построенной на базе промышленного компьютера. Промышленный компьютер снабжен 17-ти дюймовым сенсорным экраном (Типа Тач-Пэд), на который выводится вся информация о техпроцессе. В основном режиме на экране изображена мнемосхема управления печью.

Управление нагревом осуществляется при помощи микропроцессорного ПИД-регулятора «Термолюкс-021»

Контроллеры « ТЕРМОДАТ»

К основным достоинствам данного прибора следует отнести:

• наличие большого экрана;
• наглядное представление информации и техпроцессе;
• наличие встроенной памяти для архивации данных о техпроцессах;
• многоканальность – возможность управления несколькими независимыми зонами печи используя один прибор.

К недостаткам прибора можно отнести:

• метод управления мощностью – релейный или ШИМ (широтно-импульсная модуляция);
• необходимость установки в силовой блок дополнительных устройств:
• для управления печью методом ФИМ, необходимо устанавливать дорогостоящие тиристорные регуляторы типа «Звел»;
• для управления методом ШИМ необходимо устанавливать промежуточный блок управления тиристорами типа «БУТ-3».
• необходимость установки в силовой блок дополнительного устройства ограничения тока, при работе с печами с нагревателями из дисилицид- молибдена, молибдена, вольфрама.

« Термодат-16Е5» - одноканальный программный ПИД-регулятор температуры и электронный самописец с графическим 3,5" дисплеем. Прибор имеет универсальный вход, предназначенный для подключения термопар или термосопротивлений, а также датчиков с токовым выходом. Разрешение 1°С или 0,1°С задается пользователем. Может управлять как нагревателем, так и охладителем. Интуитивно понятное управление обеспечивается 4 кнопками внизу экрана.

Характеристики:

• ПИД-регулятор
• Электронный самописец
• Графический дисплей
• Регулирование по программе
• ПИД-закон регулирования, автоматическая настройка коэффициентов
• Универсальный вход
• Логический (дискретный) вход
• Выходы: релейный, симисторный, транзисторный, аналоговый
• Интерфейс для связи с компьютером RS485
• Аварийная сигнализация
• Прочный металлический корпус, размер 1/4 DIN (96х96х82мм)

Предназначен для:

• Замены устаревших самописцев
• Регулирования температуры по заданной программе
• Измерения и регистрации температуры
• Аварийной сигнализации

Кроме вышеописанных приборов управления по заданию заказчика мы установим любой требуемый Вам прибор.

Пирометры

Это идеальный прибор для бесконтактного измерения температуры в промышленности, на транспорте и ЖКХ. Пирометры «Кельвин» обеспечивают высокоточный оперативный контроль температуры, а так же возможность управления печами по данному сигналу в диапазоне от -40 до 2200 о С в местах, где установка термопары по каким-либо причинам затруднена, а также в области температур, выходящих за пределы измерения термопар, труднодоступных местах.

Технические характеристики:

• Диапазон измерения температуры: -40…+2200°С
• Диапазон рабочих температур: -40°…+70°С
• Погрешность измерения: 1%+1°С
• Время измерения: 0,15 сек
• Разрешение: 1°С
• Показатель визирования: 1:200
• Диапазон установки излучательной способности: 0,01 … 1,00
• Спектральный диапазон: 1,0 - 1,6 мкм
• Выходной цифровой интерфейс: RS232 9600 бод
• Стандартная длина линии связи датчик-пульт: 3 м (максимальная длина: 20 м)
• Габаритные размеры пульта: 120x120x60мм
• Степень защиты от пыли и влаги: IP65

Амперметры « OMIX»

Серия однофазных/трехфазных амперметров Omix выполнена в корпусах из высококачественного пластика, с одним или тремя светодиодным индикаторами для отображения измеренных значений силы тока.

Характеристики прибора:

Прямое включение – 0…10 А

Через стандартный ТТ – 0…1 МА

• Точность измерения

0.5%+1 е.м.р.

• Скорость измерения

3 изм/с.

• Напряжение питания

U пит. = 220 В

Условия эксплуатации -15…+50 о С

Вольтметры « OMIX»

Серия однофазных/трехфазных вольтметров Omix выполнена в корпусах из высококачественного пластика, с одним или тремя светодиодным индикаторами для отображения измеренных значений напряжения.

Характеристики прибора:

• Диапазон измерения напряжения

Прямое включение – 0…500 В

Через стандартный ТН – 0…380 кВ

• Точность измерения

0.5%+1 е.м.р.

• Скорость измерения

3 изм/с

• Напряжение питания

U пит. = 220 В

• Условия эксплуатации

15…+50 о С

Тиристорные регуляторы напряжения «ZVEL»

предназначены для установки внутрь электромонтажных шкафов. Линейка регуляторов рассчитана на трехфазную нагрузку с током до 1000 А. Имеет однофазное/трехфазное исполнение.

Функциональность регуляторов ZVEL характеризуется наличием сервисных функций:

• жидко-кристаллический дисплей с индикацией токов нагрузки, задающего сигнала и кодов ошибок;
• функция ограничения тока;
• кнопочная панель для программирования уставок;
• электронные защиты от короткого замыкания, перегрузки и перегрева;
• автодиагностика пробоя тиристоров;
• контроль подключения нагрузки;
• защита от повреждения в нагрузке (несимметрия токов);
• потеря фазы или “слипание” фаз;
• способы управления мощностью – фазо-импульсный или пропуском периодов(программируется);

Усилитель «У13М»

Предназначены для управления мощностью электрической нагрузки в однофазных цепях переменного тока (для трехфазной нагрузки необходимо три прибора) за счет фазо-импульсной модуляции (ФИМ) от аналоговых входных сигналов. Прибор имеет обратную связь по сетевому напряжению, что позволяет осуществлять особо точную регулировку мощности на нагрузке.

Характеристика:

• Преобразование входного сигнала постоянного тока (напряжения постоянного тока) в выходную мощность (фазоимпульсное управление);
• Формирование режима запрета включения тиристоров;
• Обеспечение линейной зависимости величины выходной мощности, выделяемой на нагрузке, от величины входного сигнала. Для управления большой мощностью предусмотрена возможность подключения внешнего блока мощных тиристоров;
• Гальваническая развязка входных и выходных сигналов

Термопары

Термоэлектрические преобразователи (термопары) – устройство для измерения температуры в камере печи. Представляет собой 2 спаянных между собой с одного конца проволоки различного химического состава. При этом не спаянные концы должны находиться вне камеры (в холодной зон е), а спай в камере (в горячей зоне).

Компания «Термокерамика» изготавливает термопары различных длин следующих типов:

• ТХА – хромель алюмель
• ТВР – вольфрам-рений
• ТПП – платина-платинародий
• ТПР – платинародий-платинародий

Марка	Тип	Материал 1	Материал 2	Температура применения, о С	Примечание
ТХА 0292	К	Сплав Хромель (Ni-90.5, Cr-9.5%)	Сплав Алюмель (Ni-94.5, Al-5.5,Si, Mn, Co)	0-1300
ТПП 0392	S	Сплав Платина-Родий (Pt-87%, Rh-13%)	Платина (Pt)	0-1400
ТПР 0392	В	Сплав Платина-Родий (Pt-70%, Rh-30%)	Сплав Платина-Родий (Pt-94%, Rh-6%)	600-1800
ТВР 0392	А1	Сплав Вольфрам-Рений (W-95%, Re-5%)	Сплав Вольфрам-Рений (W-80%, Re-20%)	0-2200 в неокислительных средах Компенсационные провода (термопарные провода, термоэлектродные провода) используются для подключения термоэлектрических преобразователей (термопар) к измерительным приборам и преобразователям в целях уменьшения погрешности измерения. Так как термоэлектродные провода используются для удлинения выводов термоэлектрических преобразователей (термопар), их называют термоэлектродными удлинительными проводами. Токопроводящие многопроволочные жилы из сплава "ХА" - хромель-алюмель Изоляция из ПВХ пластиката И40-13А Оболочка из ПВХ пластиката И40-13А Экран

Существует 2 принципиально различных подхода к управлению мощностью:

1) Непрерывное управление, при котором в печь можно ввести любую требуемую мощность.

2) Ступенчатое управление, при котором в печь можно вводить лишь дискретный ряд мощностей.

Первый требует плавного регулирования напряжения на нагревателях. Такое регулирование может быть осуществлено с помощью любой разновидности силовых усилителей (генератор, тиристорный выпрямитель, ЭМУ). На практике наиболее распространены тиристорные источники питания, построенные по схеме ТРН. Такие регуляторы основаны на свойствах тиристоры, включенного в цепь переменного тока последовательно с активным сопротивлением нагревателя. Тиристорные источники питания содержат встречно-параллельно соединенные тиристоры, снабженные СИФУ.

Угол управления a, а следовательно, и эффективное напряжение на нагрузке зависит от внешнего напряжения, подаваемого на источник. Для снижения влияния отключения питающего напряжения на тепловой режим печи тиристорных источников питания обычно предусматривают отрицательную обратную связь по выходному напряжению. Тиристорные источники питания имеют высокий КПД (до 98%). Коэффициент мощности зависит от глубины регулирования выходного напряжения линейно, при угле a меньше 0 – к М =1, при a = 180° к М = 0. Коэффициент мощности определяется не только сдвигом фаз напряжения и первой гармоники тока, но и величиной высших гармоник тока. Поэтому использование компенсирующих конденсаторов не позволяет сколько нибудь значительно повысить к М.

При втором способе изменяют напряжение на нагревателе, производя переключение в силовых цепях печи. Обычно имеется 2-3 ступени возможного напряжения и мощности нагревателя. Наиболее распространен двухпозиционный способ ступенчатого управления. По этому способу печь либо включают в сеть на ее номинальную мощность, либо полностью отключают от сети. Требуемое значение средней мощности, вводимой в печь обеспечивают, изменяя соотношения времени включенного и отключенного состояния.

Средняя температура в печи соответствует средней мощности вводимой в печь. Резкие изменения мгновенной мощности приводят к колебаниям температуры около среднего уровня. Величина этих колебаний определяется величиной отклонений Р МГНОВ от среднего значения и величиной тепловой инерции печи. В большинстве общепромышленных печей величина тепловой инерции настолько велика, что колебание температуры из-за ступенчатого управления не выходит за пределы требуемого значения точности поддержания температуры. Конструктивно двухпозиционное управление может быть обеспечено либо посредством обычного контактора, либо тиристорного переключателя. Тиристорный переключатель содержит встречно-параллельно

Существуют также трехфазные переключатели. В них используют два блока из встречно-параллельно соединенных тиристоров. Силовые цепи таких переключателей построены по следующей схеме:

Имеются модификации тиристорных переключателей, вообще не использующих контакты.

Тиристорные переключатели более надежны, чем контакторы, они искро- и взрывобезопасны, бесшумны в работе, немного дороже.

Ступенчатое регулирование имеет КПД близкое к 1, к М »1.