Elektrikli fırınlarda otomatik sıcaklık kontrolü

Elektrik dirençli fırınlarda, çoğu durumda, en basit sıcaklık kontrolü türü kullanılır - kontrol sisteminin yürütme elemanının - kontaktörün yalnızca iki son konuma sahip olduğu iki konumlu kontrol: "açık" ve "kapalı". .

Açık durumda, fırının sıcaklığı yükselir, çünkü gücü her zaman bir marjla seçilir ve karşılık gelen sabit durum sıcaklığı, çalışma sıcaklığını önemli ölçüde aşar. Kapatıldığında, fırının sıcaklığı katlanarak azalır.

Kontrolör-fırın sisteminde dinamik gecikmenin olmadığı idealleştirilmiş durum için, açma-kapama kontrolörünün çalışması Şekil 1'de gösterilmiştir. 1, üst kısımda fırın sıcaklığının zamana bağlılığının ve alt kısımda buna karşılık gelen gücündeki değişimin verildiği.

Pirinç. 1. İki konumlu bir sıcaklık regülatörünün idealleştirilmiş çalışma şeması

Fırın ısındığında, başlangıçta gücü sabit ve nominal olana eşit olacak, dolayısıyla sıcaklığı Tbutt + ∆t1 değerine ulaştığında 1 noktasına yükselecektir. Bu noktada regülatör çalışacak, kontaktör ocağı kapatacak ve gücü sıfıra düşecektir. Sonuç olarak fırın sıcaklığı 1-2 eğrisi boyunca ölü bölgenin alt sınırına ulaşılana kadar düşmeye başlayacaktır. Bu noktada fırın tekrar çalışacak ve sıcaklığı tekrar yükselmeye başlayacaktır.

Bu nedenle, fırının sıcaklığını iki konum ilkesine göre düzenleme işlemi, kontrolörün ölü bölgesi tarafından belirlenen +∆t1, -∆t1 aralıklarında ayarlanan değer etrafında bir testere eğrisi boyunca değişmesinden oluşur.

Fırının ortalama gücü, açık ve kapalı durumunun zaman aralıklarının oranına bağlıdır. Fırın ısınıp şarj oldukça, fırın ısıtma eğrisi daha dik olacak ve fırın soğutma eğrisi daha düz olacak, dolayısıyla çevrim periyodu oranı azalacak ve dolayısıyla Pav ortalama gücü de düşecektir.

İki konumlu kontrol ile fırının ortalama gücü her zaman sabit bir sıcaklığı korumak için gereken güce göre ayarlanır. Modern termostatların ölü bölgesi çok küçük hale getirilebilir ve 0,1-0,2 °C'ye getirilebilir. Bununla birlikte, kontrolör-fırın sistemindeki dinamik gecikme nedeniyle fırın sıcaklığındaki gerçek dalgalanmalar kat kat fazla olabilir.

Bu gecikmenin ana kaynağı, özellikle seramik ve metal olmak üzere iki koruyucu kabukla donatılmışsa, termokupl sensörünün eylemsizliğidir.Bu gecikme ne kadar büyük olursa, ısıtıcının sıcaklık dalgalanmaları kontrolörün ölü bandını o kadar aşar. Ek olarak, bu salınımların genlikleri büyük ölçüde fırının aşırı gücüne bağlıdır. Fırının anahtarlama gücü ortalama gücü ne kadar aşarsa bu dalgalanmalar o kadar fazladır.

Modern otomatik potansiyometrelerin hassasiyeti çok yüksektir ve her türlü gereksinimi karşılayabilir. Aksine, sensörün ataleti büyüktür. Böylece koruyucu kılıflı porselen uçtaki standart bir termokupl yaklaşık 20-60 s gecikmeye sahiptir.Bu nedenle sıcaklık dalgalanmalarının kabul edilemez olduğu durumlarda sensör olarak korumasız açık uçlu termokupllar kullanılır. Bununla birlikte, sensörde olası mekanik hasar ve ayrıca cihazlardaki termokupldan kaçak akımların arızalanmasına neden olması nedeniyle bu her zaman mümkün değildir.

Fırın açılıp kapatılmazsa, ancak bir güç aşamasından diğerine geçirilirse güç rezervinde bir azalma elde etmek mümkündür ve daha yüksek aşama, fırın tarafından tüketilen güçten yalnızca biraz daha fazla olmalıdır ve fırın daha düşük - çok daha az değil. Bu durumda fırının ısıtma ve soğutma eğrileri çok düz olacak ve sıcaklık cihazın ölü bölgesini zorlukla aşacaktır.

Bir güç aşamasından diğerine böyle bir geçiş yapabilmek için fırın gücünü sorunsuz veya kademeli olarak ayarlayabilmek gerekir. Bu tür bir düzenleme aşağıdaki şekillerde gerçekleştirilebilir:

1) fırın ısıtıcılarının örneğin "üçgen"den "yıldız"a değiştirilmesi.Böylesine çok kaba bir düzenleme, sıcaklık homojenliğinin ihlali ile ilişkilidir ve yalnızca ev tipi elektrikli ısıtma cihazlarında kullanılır;

2) ayarlanabilir aktif veya reaktif dirençli fırın ile seri bağlantı. Bu yöntem, çok büyük enerji kayıpları veya tesisatın güç faktöründe azalma ile ilişkilidir,

3) fırına bir düzenleyici transformatör veya farklı voltaj seviyelerinde fırın anahtarlamalı bir otomatik transformatör aracılığıyla güç verilmesi. Besleme voltajı düzenlendiğinden ve fırın gücü bu voltajın karesiyle orantılı olduğundan, burada düzenleme de adım adım ve nispeten kabadır. Ayrıca, ilave kayıplar (trafoda) ve güç faktöründe azalma vardır,

4) yarı iletken cihazlarla faz kontrolü. Bu durumda fırın, anahtarlama açısı kontrol sistemi tarafından değiştirilen tristörler tarafından çalıştırılır. Bu şekilde, sürekli kontrol yöntemleri - orantılı, integral, orantılı-integral - kullanılarak, neredeyse ek kayıplar olmaksızın geniş bir aralıkta fırın gücünün düzgün bir kontrolünü elde etmek mümkündür. Bu yöntemlere göre, zamanın her anı için, fırın tarafından çekilen güç ile fırın içinde salınan güç arasındaki uyumun sağlanması gerekmektedir.

Elektrikli fırınlardaki tüm sıcaklık kontrol yöntemlerinden en etkili olanı, tristör regülatörleri ile nabız düzenlemesidir.

Fırın gücünün darbe kontrol işlemi Şekil 1'de gösterilmektedir. 2. Tristörlerin çalışma frekansı, elektrik dirençli fırının termal ataletine bağlı olarak seçilir.

Pirinç. 2.Tristör darbe sıcaklık kontrol cihazı elektrik dirençli fırın

Kalp atış hızı düzenlemesinin üç ana yöntemi vardır:

- anahtarlama frekansında darbe kontrolü - ek = 2ev (burada ek, şebeke akımının frekansıdır) tristörün ateşleme anındaki bir değişiklikle faz darbesi veya faz (eğriler 1) olarak adlandırılır,

— arttırılmış anahtarlama frekansı ile darbe regülasyonu mümkündür

— azaltılmış anahtarlama frekansı ile darbe regülasyonu (eğriler 3).

Darbe kontrolü sayesinde, ek kayıplar olmadan geniş bir aralıkta sorunsuz bir güç kontrolü elde etmek, tüketilen fırına ve şebekeden gelen güç kaynağına uygunluk sağlamak mümkündür.

Pirinç. 3. Sürekli sıcaklık regülatörünün bağlantı şeması

Devrenin ana elemanları: BT - fırının her fazında iki paralel bağlı 6 tristörden oluşan tristör bloğu, bir - tristör kontrol bloğu, tristör kontrol elektrotlarına bir sinyal üretir, PTC - ısı kontrol cihazı, alır sıcaklık sensöründen gelen sinyal, NO'daki bir tutarsızlığı işler ve verir, PE - potansiyometre elemanı, DT sinyaline bağlı olarak mekanik şanzımanlı ED tarafından hareket ettirilen bir kaydırıcıya sahiptir, DT - sıcaklık sensörü (termokupl), ISN - stabilize DC voltaj kaynağı, KL — doğrusal kontaktör, VA1, VA2 — devreleri kısa devrelerden korumak için otomatik anahtarlar.