Kontrol suhu otomatis dalam oven listrik

Dalam tungku hambatan listrik, dalam sebagian besar kasus, jenis kontrol suhu yang paling sederhana digunakan - kontrol dua posisi, di mana elemen eksekutif dari sistem kontrol - kontaktor hanya memiliki dua posisi ujung: "aktif" dan "mati". .

Dalam keadaan aktif, suhu tungku naik, karena dayanya selalu dipilih dengan margin, dan suhu kondisi tunak yang sesuai secara signifikan melebihi suhu operasinya. Saat dimatikan, suhu oven menurun secara eksponensial.

Untuk kasus ideal di mana tidak ada penundaan dinamis dalam sistem tungku pengontrol, pengoperasian pengontrol on-off ditunjukkan pada Gambar. 1, di mana ketergantungan suhu tungku pada waktu diberikan di bagian atas, dan perubahan kekuatannya yang sesuai di bagian bawah.

Beras. 1. Skema pengoperasian pengatur suhu dua posisi yang ideal

Saat tungku memanas, pada awalnya kekuatannya akan konstan dan sama dengan nominalnya, sehingga suhunya akan naik ke titik 1 saat mencapai nilai Tbutt + ∆t1. Pada titik ini, regulator akan beroperasi, kontaktor akan mematikan tungku dan dayanya akan turun menjadi nol. Akibatnya, suhu tungku akan mulai menurun di sepanjang kurva 1-2 hingga batas bawah zona mati tercapai. Pada titik ini tungku akan menyala kembali dan suhunya akan mulai naik kembali.

Dengan demikian, proses pengaturan suhu tungku sesuai dengan prinsip dua posisi terdiri dari perubahannya sepanjang kurva gergaji di sekitar nilai yang ditetapkan dalam interval +∆t1, -∆t1 yang ditentukan oleh zona mati pengontrol.

Daya rata-rata tungku tergantung pada rasio interval waktu keadaan hidup dan mati. Saat tungku memanas dan mengisi daya, kurva pemanasan tungku akan menjadi lebih curam dan kurva pendinginan tungku akan menjadi lebih rata, sehingga rasio periode siklus akan menurun dan oleh karena itu daya rata-rata Pav juga akan turun.

Dengan kontrol dua posisi, daya rata-rata oven selalu disesuaikan dengan daya yang diperlukan untuk mempertahankan suhu konstan. Zona mati termostat modern dapat dibuat sangat kecil dan dibawa ke 0,1-0,2 ° C. Namun, fluktuasi suhu tungku yang sebenarnya bisa berkali-kali lebih besar karena penundaan dinamis dalam sistem tungku pengontrol.

Sumber utama keterlambatan ini adalah inersia sensor termokopel, terutama jika dilengkapi dengan dua cangkang pelindung, keramik dan logam.Semakin besar penundaan ini, semakin banyak fluktuasi suhu pemanas melebihi deadband pengontrol. Selain itu, amplitudo osilasi ini sangat bergantung pada kelebihan daya tungku. Semakin banyak daya switching tungku melebihi daya rata-rata, semakin besar fluktuasi ini.

Sensitivitas potensiometer otomatis modern sangat tinggi dan dapat memenuhi persyaratan apa pun. Sebaliknya, inersia sensornya besar. Jadi, termokopel standar pada ujung porselen dengan penutup pelindung memiliki penundaan sekitar 20-60 detik, oleh karena itu, dalam kasus di mana fluktuasi suhu tidak dapat diterima, termokopel ujung terbuka yang tidak terlindungi digunakan sebagai sensor. Namun, hal ini tidak selalu memungkinkan karena kemungkinan kerusakan mekanis pada sensor, serta kebocoran arus melalui termokopel di perangkat, yang menyebabkan kegagalan fungsi.

Dimungkinkan untuk mencapai pengurangan cadangan daya jika tungku tidak dihidupkan dan dimatikan, tetapi dialihkan dari satu tingkat daya ke tingkat lainnya, dan tingkat yang lebih tinggi seharusnya hanya sedikit lebih banyak dari daya yang dikonsumsi oleh tungku, dan lebih rendah - tidak kurang. Dalam hal ini, kurva pemanasan dan pendinginan tungku akan sangat datar dan suhu hampir tidak akan melebihi zona mati perangkat.

Untuk melakukan peralihan dari satu tahap daya ke tahap lainnya, perlu untuk dapat menyesuaikan daya tungku dengan lancar atau bertahap. Pengaturan tersebut dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:

1) mengganti pemanas tungku, misalnya, dari «segitiga» ke «bintang».Regulasi yang sangat kasar seperti itu dikaitkan dengan pelanggaran keseragaman suhu dan hanya digunakan pada peralatan pemanas listrik rumah tangga,

2) koneksi seri dengan tungku dengan resistansi aktif atau reaktif yang dapat disesuaikan. Metode ini dikaitkan dengan kehilangan energi yang sangat besar atau pengurangan faktor daya instalasi,

3) memberi daya pada tungku melalui trafo pengatur atau autotransformator dengan peralihan tungku pada level voltase yang berbeda. Di sini, pengaturannya juga bertahap dan relatif kasar, karena tegangan suplai diatur, dan daya tungku sebanding dengan kuadrat tegangan ini. Selain itu, terdapat tambahan rugi-rugi (pada trafo) dan pengurangan faktor daya,

4) kontrol fase dengan perangkat semikonduktor. Dalam hal ini, tungku ditenagai oleh thyristor, yang sudut peralihannya diubah oleh sistem kontrol. Dengan cara ini, dimungkinkan untuk mendapatkan kontrol yang mulus dari daya tungku pada rentang yang luas, hampir tanpa kehilangan tambahan, dengan menggunakan metode kontrol kontinu - proporsional, integral, proporsional-integral. Sesuai dengan metode ini, untuk setiap saat waktu, korespondensi antara daya yang diserap oleh tungku dan daya yang dilepaskan dalam tungku harus dipenuhi.

Metode kontrol suhu yang paling efektif dalam oven listrik adalah pengaturan pulsa dengan pengatur thyristor.

Proses kontrol pulsa dari daya tungku ditunjukkan pada Gambar. 2. Frekuensi operasi thyristor dipilih tergantung pada inersia termal tungku hambatan listrik.

Beras. 2.Tungku resistansi listrik pengontrol suhu pulsa thyristor

Ada tiga metode utama pengaturan detak jantung:

— kontrol pulsa pada frekuensi switching — ek = 2ev (di mana ek adalah frekuensi arus jaringan suplai) dengan perubahan momen penyalaan thyristor disebut pulsa fase atau fase (kurva 1),

— regulasi pulsa dengan peningkatan frekuensi switching dimungkinkan

— regulasi pulsa dengan pengurangan frekuensi switching (kurva 3).

Melalui kontrol pulsa, dimungkinkan untuk mencapai kontrol daya yang mulus pada rentang yang luas tanpa kehilangan tambahan, memastikan kesesuaian dengan tungku yang dikonsumsi dan catu daya dari jaringan.

Beras. 3. Diagram koneksi pengatur suhu kontinu

Elemen utama sirkuit: BT - blok thyristor yang terdiri dari 6 thyristor, dihubungkan dua secara paralel di setiap fase tungku, A - blok kontrol thyristor, menghasilkan sinyal ke elektroda kontrol thyristor, PTC - perangkat kontrol panas, menerima a sinyal dari sensor suhu, memproses dan mengeluarkan perbedaan dalam NO, PE - elemen potensiometer, memiliki penggeser yang digerakkan oleh ED dengan transmisi mekanis, tergantung pada sinyal DT, DT - sensor suhu (termokopel), ISN - sumber tegangan DC yang distabilkan, KL — kontaktor linier, VA1, VA2 — sakelar otomatis untuk melindungi sirkuit dari korsleting.