בקרת טמפרטורה אוטומטית בתנורים חשמליים

בתנורי התנגדות חשמליים, ברוב המקרים, נעשה שימוש בסוג הפשוט ביותר של בקרת טמפרטורה - בקרת שני מצבים, שבה לאלמנט הביצועי של מערכת הבקרה - למגע יש רק שני מצבי קצה: "מופעל" ו"כבוי". .

במצב מופעל, טמפרטורת התנור עולה, מכיוון שההספק שלו תמיד נבחר עם שוליים, וטמפרטורת המצב היציב המתאימה עולה באופן משמעותי על טמפרטורת הפעולה שלו. כאשר הוא כבוי, טמפרטורת התנור יורדת באופן אקספוננציאלי.

במקרה האידיאלי שבו אין עיכוב דינמי במערכת הבקר-תנור, פעולתו של בקר ההפעלה-כיבוי מוצגת באיור. 1, שבו נתונה התלות של טמפרטורת התנור בזמן בחלק העליון, והשינוי המקביל בעוצמתו בחלק התחתון.

אורז. 1. סכימת פעולה אידיאלית של וסת טמפרטורה דו-מצבי

כאשר התנור מתחמם, בהתחלה ההספק שלו יהיה קבוע ושווה לזה הנומינלי, ולכן הטמפרטורה שלו תעלה לנקודה 1 כאשר יגיע לערך Tbutt + ∆t1. בשלב זה, הרגולטור יפעל, המגע יכבה את התנור והספק שלו יירד לאפס. כתוצאה מכך, טמפרטורת הכבשן תתחיל לרדת לאורך עקומה 1-2 עד הגעה לגבול התחתון של השטח המת. בשלב זה, הכבשן יידלק שוב והטמפרטורה שלו תתחיל לעלות שוב.

לפיכך, תהליך ויסות הטמפרטורה של הכבשן על פי העיקרון של שני מצבים מורכב מהשינוי שלו לאורך עקומת מסור סביב הערך שנקבע במרווחים +∆t1, -∆t1 שנקבעו על ידי האזור המת של הבקר.

ההספק הממוצע של התנור תלוי ביחס של מרווחי הזמן של מצב ההפעלה והכיבוי שלו. ככל שהכבשן יתחמם ונטען, עקומת החימום של התנור תהיה תלולה יותר ועקומת קירור התנור תהיה שטוחה יותר, כך שיחס תקופת המחזור יקטן ולכן גם ההספק הממוצע Pav יירד.

בשליטה דו-מצבית, ההספק הממוצע של התנור מותאם בכל עת להספק הנדרש לשמירה על טמפרטורה קבועה. האזור המת של תרמוסטטים מודרניים יכול להיעשות קטן מאוד ולהביא ל-0.1-0.2 מעלות צלזיוס. עם זאת, התנודות בפועל בטמפרטורת התנור יכולות להיות גדולות פי כמה בגלל העיכוב הדינמי במערכת הבקר-תנור.

המקור העיקרי לעיכוב זה הוא האינרציה של חיישן הצמד התרמי, במיוחד אם הוא מצויד בשתי קליפות הגנה, קרמיקה ומתכת.ככל שהעיכוב זה גדול יותר, כך תנודות הטמפרטורה של המחמם חורגות מהפס המתוח של הבקר. בנוסף, האמפליטודות של תנודות אלה תלויות מאוד בכוח העודף של הכבשן. ככל שעוצמת המיתוג של התנור עולה על ההספק הממוצע, כך תנודות אלו גדולות יותר.

הרגישות של פוטנציומטרים אוטומטיים מודרניים גבוהה מאוד ויכולה לעמוד בכל דרישה. להיפך, האינרציה של החיישן גדולה. לפיכך, לצמד תרמי סטנדרטי בקצה חרסינה עם כיסוי מגן יש עיכוב של כ 20-60 ש' לכן, במקרים בהם תנודות הטמפרטורה אינן מקובלות, משתמשים בצמדים תרמיים פתוחים לא מוגנים כחיישנים. עם זאת, זה לא תמיד אפשרי בגלל נזק מכני אפשרי לחיישן, כמו גם זרמי דליפה דרך הצמד התרמי במכשירים, הגורמים לתפקודם.

ניתן להשיג הפחתה במאגר הכוח אם התנור אינו מופעל ומכבה, אלא מועבר משלב כוח אחד לאחר, והשלב הגבוה צריך להיות רק מעט יותר מההספק שצורך התנור, וה נמוך יותר - לא הרבה פחות. במקרה זה, עקומות החימום והקירור של התנור יהיו שטוחות מאוד והטמפרטורה בקושי תחרוג מהאזור המת של המכשיר.

על מנת לבצע מעבר כזה משלב כוח אחד לאחר, יש צורך להיות מסוגל להתאים את כוח התנור בצורה חלקה או בשלבים. רגולציה כזו יכולה להתבצע בדרכים הבאות:

1) החלפת מחממי תנורים, למשל, מ"משולש" ל"כוכב".תקנה כה גסה קשורה להפרה של אחידות הטמפרטורה ומשמשת רק במכשירי חימום חשמליים ביתיים,

2) חיבור סדרתי עם התנור עם התנגדות פעילה או תגובתית מתכווננת. שיטה זו קשורה לאובדי אנרגיה גדולים מאוד או להפחתה במקדם ההספק של המתקן,

3) הפעלת הכבשן באמצעות שנאי ויסות או שנאי אוטומטי עם מיתוג תנור ברמות מתח שונות. כאן, גם הוויסות הוא צעד ויחסית גס, שכן מתח האספקה ​​מווסת, והספק הכבשן פרופורציונלי לריבוע של מתח זה. בנוסף, ישנם הפסדים נוספים (בשנאי) והפחתה במקדם ההספק,

4) בקרת פאזה עם התקני מוליכים למחצה. במקרה זה, הכבשן מופעל על ידי תיריסטורים, שזווית המעבר שלהם משתנה על ידי מערכת הבקרה. כך ניתן לקבל שליטה חלקה על הספק התנור בטווח רחב, כמעט ללא הפסדים נוספים, באמצעות שיטות בקרה רציפה - פרופורציונלית, אינטגרלית, פרופורציונלית-אינטגרלית. בהתאם לשיטות אלו, בכל רגע של זמן יש לקיים את ההתאמה בין ההספק שסופג התנור לבין ההספק המשתחרר בתנור.

היעילה ביותר מכל שיטות בקרת הטמפרטורה בתנורים חשמליים היא ויסות דופק עם ווסת תיריסטורים.

תהליך בקרת הדופק של כוח הכבשן מוצג באיור. 2. תדירות הפעולה של התיריסטורים נבחרת בהתאם לאינרציה התרמית של תנור ההתנגדות החשמלית.

אורז. 2.בקר טמפרטורת דופק תיריסטור תנור התנגדות חשמלי

ישנן שלוש שיטות עיקריות לוויסות דופק:

- בקרת דופק בתדר מיתוג - ek = 2ev (כאשר ek הוא התדר של זרם רשת האספקה) עם שינוי ברגע ההצתה של התיריסטור נקרא פולס פאזה או פאזה (עקומות 1),

- אפשר ויסות דופק עם תדירות מיתוג מוגברת

- ויסות דופק עם תדירות מיתוג מופחתת (עקומות 3).

באמצעות בקרת דופק, ניתן להשיג בקרת הספק חלקה על פני טווח רחב ללא הפסדים נוספים, תוך הבטחת עמידה בתנור הנצרך ואספקת החשמל מהרשת.

אורז. 3. תרשים חיבור של וסת הטמפרטורה הרציף

המרכיבים העיקריים של המעגל: BT - בלוק תיריסטורים המורכב מ-6 תיריסטורים, המחוברים שניים במקביל בכל שלב של הכבשן, אבל - בלוק בקרת תיריסטורים, מייצר אות לאלקטרודות בקרת תיריסטורים, PTC - התקן בקרת חום, מקבל אות מחיישן טמפרטורה, מעבד ומוציא אי התאמה ב-NO, PE — אלמנט פוטנציומטר, בעל מחוון זז על ידי ED עם שידור מכני, בהתאם לאות DT, DT — חיישן טמפרטורה (תרמוצמד), ISN — מקור מתח DC מיוצב, KL - מגע ליניארי, VA1, VA2 - מתגים אוטומטיים להגנה על מעגלים מקצרים.