Automatikus hőmérsékletszabályozás elektromos sütőkben

Az elektromos ellenállású kemencékben az esetek többségében a hőmérsékletszabályozás legegyszerűbb típusát alkalmazzák - kétállású szabályozást, amelyben a vezérlőrendszer végrehajtó eleme - a kontaktornak csak két véghelyzete van: "be" és "kikapcsolva". .

Bekapcsolt állapotban a kemence hőmérséklete megemelkedik, mert teljesítményét mindig tartalékkal választják meg, és a megfelelő állandósult hőmérséklet jelentősen meghaladja az üzemi hőmérsékletét. Kikapcsolt állapotban a sütő hőmérséklete exponenciálisan csökken.

Abban az idealizált esetben, amikor nincs dinamikus késleltetés a vezérlő-kemence rendszerben, a ki-be szabályozó működését a 1. ábra mutatja. 1. ábra, amelyben a felső részen a kemence hőmérsékletének időfüggősége, az alsó részen pedig a teljesítmény megfelelő változása van megadva.

Rizs. 1. Kétállású hőmérséklet-szabályozó ideális működési sémája

Amikor a kemence felmelegszik, a teljesítménye kezdetben állandó és megegyezik a névleges értékkel, így a hőmérséklete 1-es pontra emelkedik, amikor eléri a Tbutt + ∆t1 értéket. Ekkor a szabályozó működésbe lép, a kontaktor kikapcsolja a kemencét, és a teljesítménye nullára csökken. Ennek eredményeként a kemence hőmérséklete az 1-2 görbe mentén csökkenni kezd, amíg el nem éri a holtzóna alsó határát. Ezen a ponton a kemence újra bekapcsol, és a hőmérséklete ismét emelkedni kezd.

Így a kemence hőmérsékletének kétállású szabályozási folyamata abból áll, hogy a fűrészgörbe mentén a beállított érték körül a szabályozó holtzónája által meghatározott +∆t1, -∆t1 intervallumokban változtatjuk.

A kemence átlagos teljesítménye a be- és kikapcsolt állapot időintervallumainak arányától függ. Ahogy a kemence felmelegszik és töltődik, a kemence fűtési görbéje meredekebb lesz, és a kemence hűtési görbéje laposabb lesz, így a ciklusperiódus aránya csökken, és így a Pav átlagos teljesítmény is csökken.

Kétállású vezérléssel a sütő átlagos teljesítménye mindenkor az állandó hőmérséklet fenntartásához szükséges teljesítményhez igazodik. A modern termosztátok holtzónája nagyon kicsire tehető és 0,1-0,2 °C-ra állítható. A kemence hőmérsékletének tényleges ingadozása azonban sokszorosa is lehet a vezérlő-kemence rendszer dinamikus késleltetése miatt.

Ennek a késleltetésnek a fő forrása a hőelem-érzékelő tehetetlensége, különösen, ha két védőburkolattal van felszerelve, kerámia és fém.Minél nagyobb ez a késleltetés, a fűtőelem hőmérséklet-ingadozásai annál nagyobb mértékben haladják meg a szabályozó holtsávját. Ezenkívül ezeknek az oszcillációknak az amplitúdója nagymértékben függ a kemence többletteljesítményétől. Minél jobban meghaladja a kemence kapcsolási teljesítménye az átlagos teljesítményt, annál nagyobbak ezek az ingadozások.

A modern automata potenciométerek érzékenysége nagyon magas, és minden igényt kielégít. Éppen ellenkezőleg, az érzékelő tehetetlensége nagy. Így a védőburkolattal ellátott porcelán hegyben lévő szabványos hőelem késleltetése körülbelül 20-60 s. Ezért olyan esetekben, amikor a hőmérséklet-ingadozások elfogadhatatlanok, nem védett, nyitott végű hőelemeket használnak érzékelőként. Ez azonban nem mindig lehetséges az érzékelő esetleges mechanikai károsodása, valamint az eszközökben lévő hőelemen keresztüli szivárgási áramok miatt, amelyek meghibásodást okoznak.

A teljesítménytartalék csökkentése úgy érhető el, ha a kemence nincs be- és kikapcsolva, hanem egyik teljesítményfokozatról a másikra kapcsol, és a magasabb fokozat csak kicsivel legyen nagyobb, mint a kemence által fogyasztott teljesítmény, és a alacsonyabb - nem sokkal kevesebb. Ebben az esetben a kemence fűtési és hűtési görbéi nagyon laposak lesznek, és a hőmérséklet alig haladja meg a készülék holtzónáját.

Ahhoz, hogy az egyik teljesítményfokozatról a másikra váltsunk, szükség van a kemence teljesítményének zökkenőmentes vagy fokozatos beállítására. Az ilyen szabályozás a következő módokon hajtható végre:

1) a kemencefűtők átkapcsolása, például "háromszögről" "csillagra".Az ilyen nagyon durva szabályozás a hőmérséklet egyenletességének megsértésével jár, és csak háztartási elektromos fűtőberendezésekben használják,

2) soros csatlakozás a kemencével állítható aktív vagy reaktív ellenállással. Ez a módszer nagyon nagy energiaveszteséggel vagy a berendezés teljesítménytényezőjének csökkenésével jár,

3) a kemence táplálása szabályozó transzformátoron vagy autotranszformátoron keresztül, különböző feszültségszintű kemence kapcsolással. A szabályozás itt is lépcsőzetes és viszonylag durva, mivel a tápfeszültség szabályozott, és a kemence teljesítménye ennek a feszültségnek a négyzetével arányos. Ezenkívül további veszteségek (a transzformátorban) és a teljesítménytényező csökkenése,

4) fázisvezérlés félvezető eszközökkel. Ebben az esetben a kemencét tirisztorok táplálják, amelyek kapcsolási szögét a vezérlőrendszer megváltoztatja. Ily módon a kemence teljesítményének zökkenőmentes szabályozása széles tartományban, szinte további veszteségek nélkül érhető el, folyamatos szabályozási módszerekkel - arányos, integrál, arányos-integrál. Ezen módszerek szerint minden időpillanatban teljesülnie kell a kemence által felvett teljesítmény és a kemencében felszabaduló teljesítmény közötti megfelelésnek.

Az elektromos sütők hőmérsékletszabályozásának leghatékonyabb módja az impulzusszabályozás tirisztoros szabályozókkal.

A kemence teljesítményének impulzusszabályozási folyamata az ábrán látható. 2. A tirisztorok működési frekvenciáját az elektromos ellenállású kemence hőtehetetlenségétől függően választjuk meg.

Rizs. 2.Tirisztor impulzus hőmérséklet-szabályozó elektromos ellenállás kemence

A szívritmus szabályozásának három fő módja van:

— impulzusvezérlés kapcsolási frekvencián — ek = 2ev (ahol ek a táphálózati áram frekvenciája) a tirisztor gyújtási pillanatának változásával fázisimpulzusnak vagy fázisnak nevezzük (1. görbék),

— impulzusszabályozás megnövelt kapcsolási frekvenciával lehetséges

— impulzusszabályozás csökkentett kapcsolási frekvenciával (3. görbe).

Az impulzusvezérléssel zökkenőmentes teljesítményszabályozás érhető el széles tartományban további veszteségek nélkül, biztosítva az elfogyasztott kemence és a hálózatról történő tápellátás betartását.

Rizs. 3. A folyamatos hőmérséklet-szabályozó bekötési rajza

Az áramkör fő elemei: BT — 6 tirisztorból álló tirisztorblokk, amelyek a kemence minden fázisában párhuzamosan kettőt kapcsolnak, DE — tirisztor vezérlőblokk, jelet generál a tirisztorvezérlő elektródák felé, PTC — hőszabályozó készülék, kap egy a hőmérséklet-érzékelőtől kapott jel, NO, PE - potenciométer elem eltérést dolgoz fel és ad ki, ED-vel mozgatott csúszkával rendelkezik mechanikus átvitellel, a DT jeltől függően, DT - hőmérséklet-érzékelő (hőelem), ISN - stabilizált egyenfeszültség-forrás, KL — lineáris kontaktor, VA1, VA2 — automatikus kapcsolók az áramkörök rövidzárlat elleni védelmére.