Устройство для питания резистивной электропечи

Устройство для питания резистивной электропечи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ РЕЗИСТИВНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ, содержащее источник переменного напряжения с двумя ступенями мощности, к которому подключен нагреватель печи через тиристорный переключатель, управляющий вход которого через генератор, прямоГ2 угольных импульсов связан с регулятором температуры, снабженным измерительным блоком с датчиком температуры , отличающееся тем, что, с целью повышения точности поддержания температуры при колебаниях напряжения источника питания, устройство снабжено зашунтированным ключомконденсатором , один вывод которого соединен с выходом амплитудного выпрямителя напряжения источника питания , с выходом встречно включенного стабилизированного источника постоянного напряжения и с первым входом блока сравнения, связанного вторым входом через источник напряжения порога сравнения с вторым выводом конденсатора , а выходом - с R-входом (Л RS-триггера, S-вход которого подклюс чен к выходу генератора прямоугольных импульсов, выполненного с двумя частотами выдачи импульсов, а выходы триггера соединены с управляющими входами тиристорного переключателя и ключа. Vmitptt.

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3535200/24-07 (22) 10.01.83 (46) 07.06.84. Бюл. N - 21 (72) Д.Я.Каушанский и Б.В.Егорычев (53) 621.365.41 (088.8) (56) 1. Электропечи сопротивления камерные лабораторные СНОЛ-1,6.2,5:

: 1/9-М2У4.2. Паспорт. Утепский завод лабораторных электропечей, 1976.

2, Смольников Е.А. Термическая обработка инструментов в соляных ваннах. М., "Машиностроение", 1981, с. 42-45.

3. Электрооборудование и автоматика электротермических установок.

Справочник. M., "Энергия", 1978, с. 10, 117-120. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ РЕЭИСТИВНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ, содержащее источник переменного напряжения с двумя ступенями мощности, к которому подключен нагреватель печи через тиристорный переключатель, управляющий вход которого через генератор, прямо(19) (II)

ЗШ Н 05 В 1/02 G 05 D 23 19 угольных импульсов связан с регулятором температуры, снабженным измерительным блоком с датчиком температуры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности поддержания температуры при колебаниях напряжения источника питания, устройство снабжено зашунтираванным ключомконденсатором, один вывод которого соединен с выходом амплитудного выпрямителя напряжения источника питания, с выходом встречно включенного стабилизированного источника постоянного напряжения и с первым входом блока сравнения, связанного вторым входом через источник напряжения порога сравнения с вторым выводом конденсатора, а выходом — с R-входом

RS-триггера, S-вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, выполненного с двумя частотами выдачи импульсов, а выходы триггера соединены с управляющими входами тиристорного переключателя и ключа.

1 1096

Изобретение относится к термической обработке деталей и инструментов, например, в соляных ваннах.

Известна электрическая печь, состоящая из нагревателя датчика темЭ

5 пературы, измерительного и регулирующего прибора, производящего- включение или отключение нагревателя при пере ходе печи через точку регулирова— ния f 1«11. !

О

Вследствие тепловой инерции датчика и печи точность поддержания заданной температуры в известной печи недостаточна, так как нагрев осуществляется по режиму "включено-выключено".

В меньшей степени этот недостаток присущ другой известной печи, состоящей из нагревателя, источника электрической энергии с двумя ступенями мощности, датчика температуры, измерительного и регулирующего прибора, производящего переключение ступеней мощности при переходе температуры печи через точку регулирования 2). 25

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для питания резистивной электропечи, содержащее источник переменного тока с двумя ступенями мощности, к которому подключен нагреватель печи через тиристорный переключатель, управляющий вход которого через генератор прямоугольных импульсов связан с регулятором температуры, снабженным измерительным блоком с датчиком температуры f 3).

Для обеспечения минимального рассогласования между заданной температурой и фактической необходимо, чтобы при включении нагревателей на

40 нижнюю ступень мощности выделялась энергия несколько меньшая, чем тепловые потери печи (например 9GX от тепловых потерь), а при включении

45 нагревателей иа верхнюю ступень мощности вь|делялась энергия, незначительно превышающая тепловые потери (например 110X) .

В известной печи с двумя ступенями мощности это требование может быть выполнено лишь в случае неизменного напряжения в сети, например, когда печь питается от слабо загруженной линии °

В реальных условиях цеха при колебаниях сетевого напряжения в пределах 10-15Х от.номинального известная печь не может производить с

762 2 необходимой точностью переключение ступеней мощности.

Если на верхней ступени мощности нагреватель выделяет при номинальном напряжении U энергию, равную

1107 от величины тепловых потерь печи, то при снижении сетевого напряжения на 15Х (до 0,85 U ) нагреватель станет выделять лишь 110Х

w 0,85 = 791 от величины тепловых потерь, т.е. печь не сможет поддерживать заданную температуру.

Невозможность точного поддержа ния ступеней мощности в известной печи приводит к недостаточной точности поддержания температуры печи.

Цель изобретения — повышение точности поддержания температуры при колебаниях напряжения источника питания.

Для достижения указанной цели устройство для питания резистивной электропечи, содержащее источник переменного напряжения с двумя ступенями мощности, к которому подключен нагреватель печи через тиристорный переключатель, управляющий вход которого через генератор прямоугольных импульсов связан с регулятором температуры, снабженным измерительным блоком с датчиком температуры, дополнительно снабжено зашунтированным ключом-конденсатором, один вывод которого соединен с выходом амплитудного выпрямителя напряжения источника питания, с выходом встречно включенного стабилизированного источника постоянного -напряжения и с первым входом блока сравнения, связанного вторым входом через источник напряжения порога сравнения с вторым выводом конденсатора, а выходом — с

R-входом RS-триггера, S-вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, выполненного с двумя частотами выдачи импульсов, а выходы триггера соединены с управляющими входами тиристорного переключателя и ключа.

На чертеже представлена блок-схема устройства..

Устройство содержит конденсатор 1, резисторы 2 и 3, амплитудный выпрямитель 4 напряжения источника питания на нагревателе (Ц ), стабилизированный источник 5 постоянного напряжения, блок б сравнения, ключ 7, RS-триггер 8, источник 9 прямоугольных импульсов, регулятор 10 темпераз 10967 туры, тиристорный переключатель 11, нагреватель 12, датчик 13 температуры, пороговый элемент 14 (Цпо ) .

Устройство работает следующим образом. 5

Датчик 13 температуры воздействует на регулятор 10, который подает или не подает на вход генератора 9 импульсов сигнал в зависимости от того, превышает температура в печи 10 заданный уровень или нет.

Генератор 9 импульсов устроен так, что частота следования выдаваемых им импульсов зависит от наличия или отсутствия íà его входе сигнала, т.е. выдает две частоты импульсов.

Импульс, поступающий с генератора

9 на S-вход триггера 8, устанавливает. его s единичное состояние. В этом состоянии выходными сигналами триг- 20

I гера запускается тиристорный переключатель 11 (нагреватель 12 включается) и размыкается ключ 7, шунтировавший до этого конденсатор 1. Конденсатор начинает заряжаться токами

° U(t) ° "о — и i

1 к 2 2R где 1 - ток, поступающий от амплитудного выпрямителя 4;

1 — ток, поступающий от стабилизированного источника 5, — сопротивление резисто" ра 2;

2К - сопротивление резистора 3; З 35

U(t) — амплитуда напряжения источника питания;

U — номинальное значение на0 пряжения источника питания, 40

CLU(t) — отклонение величины амплитуды в момент от номинального значения, U o — пороговое значение удовлетворяет условию 45 пор Uo

Тогда i + i при соблюдении

-«По И0 о,+до(ц —

2 R 2R м 50

Uy+2U ЛО(й) (V +DU(tlat пш

eauö 2Й0р 2R>q

Отсюда видйо, что конденсатор интегрирует величину суммарного тока, пропорциональную U т.е. вели- 55 чину, пропорциональную мощности нагрева. Напряжение на конденсаторе пропорционально энергии, выделенной

62 нагревателем с момента начала интегрирования. Когда напряжение на конденсаторе достигнет значения U ь, схема 6 сравнения даст сигнал на вход триггера 8 и.последний перейдет в положение "0". Вследствие этого переключатель 11 отключит нагреватель печи, ключ 7 зашунтирует кон-денсатор и будет держать его в состоянии, подготовленном для начала нового интегрирования.

При каждом цикле включения нагревателя выдается одна и та же порция энергии, поэтому средняя по времени мощность нагрева пропорциональна частоте следования импульсов, вырабатываемых генератором 9.

Предлагаемое устройство обеспечивает изменение частоты включений при переходе температуры печи через точку регулирования. При превышении температуры печи относительно заданного уровня регулятор 10 подает на вход генератора 9 постоянный сигнал, что приводит к уменьшению частоты следования импульсов и к соответствующему уменьшению средней мощности нагрева до величины меныпей, чем тепловые потери печи. Когда температура печи становится ниже заданной, сигнал от регулятора 10 на вход генератора 9 перестает поступать, частота импульсов увеличивается и мощность нагрева становится больше тепловых потерь печи.

Таким образом,. с помощью предлагаемого устройства повышается точ" ность поддержания температуры, так при испытаниях на соляной ванне колебания температуры уменьшаются с

«+5 до +1 С относительно заданного уровня.

Преимущества предлагаемого устройства заключаются в том, что повышается точность поддержания температуры, повьппается качество термически обработанных деталей или инструмента (так, наилучшие механические свойства сплава Д16 получаются при закалке с температуры 495-500 С, но ° при закалке с 505 С уже происходит о недопустимый пережог металла) . Предлагаемая печь позволяет производить нагрев в указанном интервале, а базовый вариант печи не позволяет.

При закалке (1220 С) инструмента .

1096762

Составитель О.Турпак

Техред О.Неце КорректорВ.Синицкая

Редактор А.Мотыль

Заказ 3843/42 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Го<.ударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПЛЛ "Ла гент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 из стали Р6М5 повышение точности нагрева приводит к повышению износостойкости инструмента, снижается расход быстрорежущег:> инструмента, благодаря повышению его износостойкости.