Тема 5.3. Схема автоматического управления камерной печью сопротивления.

Схема печи (рис. 43) состоит из силовой части и схемы управления.

В силовую часть входят нагреватели печи ЭПС (электрическая печь сопротивления), питающие их линейный контактор КЛ и печной автотрансформатор АТ, а также ЭП механизма подъёма/опускания дверцы. Приводом механизма подъёма/опускания дверцы служит электродвигатель М1, коммутация реверса которого осуществляется контакторами КП (подъём) и КО (опускание). Силовая часть питается от переменного трехфазного напряжения 380 В, 50 Гц.

Схема управления состоит из двух частей: схемы управления дверцей и схемы регулирования температуры печи.

Схема управления двигателя М1 стандартная, с типовыми блокировками от одновременного включения контакторов и конечными выключателями SQ1 (ограничивает крайнее верхнее положение дверцы) и SQ2 (ограничивает крайнее нижнее положение дверцы). Кроме этого SQ2 имеет ещё один замыкающий контакт в цепи питания катушки линейного контактора КЛ (блокировка от включения печи при поднятой дверцы). При отключении двигателя М1, его вал затормаживается электромагнитным тормозом YВ в любом положении дверцы.

В ручном режиме печь включается и отключается переводом переключателя SA из положения О в положение Р и наоборот, при этом получают питание катушка промежуточного реле РП и линейный контактор КЛ (при закрытой дверце). В положении Р печь нагревается, а в положении О - остывает.

В режиме автоматического управления (переключатель SА в положении А) команду на включение и отключение нагревателей печи подаёт прибор теплового контроля ПТК -автоматический измерительный потенциометр (рис. 44,а), выходным элементом которого является контакт «Мин» (минимум).

Этот прибор, во первых, осуществляет непрерывный контроль и измерение температуры печи, а во вторых осуществляет автоматическое двухпозиционное регулирование температуры печи - поддержание температуры на заданном уровне tº_ср (рис.44,в). Измерительная часть ПТК построена на компенсационном методе измерения термо ЭДС _дт датчика температуры ДТ (термопара, введённая в пространство печи). Основой схемы является измерительный мост, состоящий из резисторов R1, R2, RЗ и R4 и реохорда Rр с крайними выводами (точки1 и 3) и ползунком (точка 2). В одну диагональ этого моста подключен источник стабилизированного напряжения U_cт, а с другой диагонали (точка 2 и 4) снимается напряжение разбаланса моста U_м. Алгебраическая сумма _дт и U_м образует сигнал рассогласования U_вых =U_м - _дт, который поступает на вход электронного усилителя ЭУ (УПТ). Величина U_м однозначно зависит от места положения ползунка реохорда Rр, а величина термо ЭДС _дт зависит от температуры в камере печи. Ползунок реохорда передвигается через передаточный механизм ПМ двигателем М2. Поэтому всегда можно найти такое положение ползунка на реохорде, при котором U_м = _дт (например при длительно установившейся температуре в печи), при этом двигатель М2 неподвижен. Двигатель М2 перемещает через ПМ не только ползунок реохорда, но и указательную стрелку У на шкале измерительного потенциометра, которая показывает температуру печи в данный момент. Кроме этого на шкале устанавливаются два указателя температуры: УЗ - указатель заданной температуры; УП - указатель предельной температуры. На указателе УЗ укреплён микропереключатель с контактом «Минимум» («Мин»), а на указателе УП - микропереключатель с контактом «Максимум» («Макс»).

При подаче напряжения сети на схему в начальный момент времени (точка 0 на рис.44,в) температура в камере печи мала, а значит стрелка У находится в крайнем левом положении на шкале. Поэтому специальный упор, расположеный на стрелке У не воздействует на контакт «Минимум», он замкнут, РП и KL включены и нагреватели печи получают питание. Температура в печи и термо ЭДС _дт постепенно увеличиваются и на входе усилителя ЭУ появляется сигнал рассогласования с отрицательным знаком:

-U_вх.ус.=U_м - _дт ↑

Усилившись в ЭУ (УПТ) этот сигнал подаётся на управляющую обмотку двигателя М2, вал которого начинает вращаться против часовой стрелки. По мере роста температуры стрелка У и ползунок реохорда Rр постепенно передвигаются вправо . Как только температура в печи станет заданной, стрелка У упором надавит на микропереключатель УЗ и контакт «Минимум» разомкнётся. РП и KL теряют питание и нагреватели печи отключаются (точка 1). Температура и термо ЭДС _дт начинают уменьшаться, а значит на входе ЭУ появится сигнал положительной полярности:

+U_вх.ус.= U_м- _дт ↓

Вал двигателя М2 вращается в противоположную сторону, отводя стрелку и ползунок реохорда влево на шкале. Контакт «Минимум» вновь замкнётся, а РП, КL и нагреватели печи вновь получают питание (точка 2). Температура в печи увеличивается, и процесс повторяется (точка 3,4 и т.д.), причём температура в камере поддерживается на заданном уровне ( t°_ср).

Зона нечувствительности Δt° зависит от силы упругости контактов микропереключателя «Минимум», а также от инерционности нагревателей печи.

В случае выхода из строя элементов САР, температура в печи будет возрастать до предельного значения. Стрелка У пройдет указатель УЗ и через какое-то время надавит упором на микропереключатель УП, замкнётся контакт «Максимум», и на пульте диспетчера загорится сигнальная лампа НL1 «Авария».

Таким же образом САР ведёт себя при возникновении внешних возмущающих воздействий:

1) Изменении напряжения питающей сети;

2) Вводе в камеру печи массивных холодных деталей.

В этом случае САР поддерживает температуру на заданном уровне аналогично выше изложенному.