电烤箱的自动温度控制

在电阻炉中，在大多数情况下，使用最简单的温度控制类型 - 两位控制，其中控制系统的执行元件 - 接触器只有两个终端位置：«on» 和 «off» .

在开启状态下，炉子温度升高，因为它的功率总是选择有余量，相应的稳态温度明显超过它的工作温度。关闭时，烤箱的温度呈指数下降。

对于控制器-炉系统中没有动态延迟的理想情况，开关控制器的操作如图 1 所示。图 1，其中上部给出了炉温随时间的依赖性，下部给出了其功率的相应变化。

米。 1. 两位温度调节器的理想操作方案

当炉子升温时，开始时它的功率是恒定的，等于标称功率，所以当它达到值 Tbutt + Δt1 时，它的温度将上升到点 1。此时，调节器动作，接触器关闭炉子，功率降为零。结果，炉温将开始沿曲线 1-2 下降，直到达到死区的下限。此时，炉子将再次打开，温度将再次开始上升。

因此，根据两点原理调节炉温的过程包括在由控制器的死区确定的+Δt1、-Δt1 区间内围绕设定值沿锯齿曲线变化。

炉子的平均功率取决于其开启和关闭状态的时间间隔之比。随着炉子的升温和装料，炉子升温曲线会变得更陡峭，而炉子冷却曲线会更平坦，因此循环周期比会降低，因此平均功率Pav也会降低。

通过两位控制，烤箱的平均功率始终调整为保持恒温所需的功率。现代恒温器的死区可以做得很小，达到 0.1-0.2°C。但是，由于控制器-炉系统的动态延迟，炉温的实际波动可能要大很多倍。

这种延迟的主要来源是热电偶传感器的惯性，特别是如果它配备两个保护壳，陶瓷和金属。这个延迟越大，加热器的温度波动越超过控制器的死区。此外，这些振荡的幅度高度依赖于炉子的过剩功率。炉子的开关功率超过平均功率越多，这些波动就越大。

现代自动电位器的灵敏度非常高，可以满足任何要求。反之，传感器的惯性较大。因此，带有保护盖的瓷尖中的标准热电偶具有约 20-60 秒的延迟。因此，在温度波动不可接受的情况下，未受保护的开放式热电偶用作传感器。然而，这并不总是可能的，因为传感器可能会受到机械损坏，以及设备中热电偶的泄漏电流会导致它们发生故障。

如果不打开和关闭炉子，而是从一个功率级切换到另一个功率级，则可能会降低功率储备，并且较高的功率级应仅略高于炉子消耗的功率，并且更低 - 不少于。在这种情况下，炉子的加热和冷却曲线将非常平坦，温度几乎不会超过设备的死区。

为了实现从一个功率级到另一个功率级的这种切换，需要能够平滑地或逐步地调节炉子功率。这种监管可以通过以下方式进行：

1) 切换炉子加热器，例如，从“三角形”到“星形”。这种非常粗暴的规定与违反温度均匀性有关，并且仅用于家用电热设备，

2）与可调有功或无功电阻的炉子串联。这种方法与非常大的能量损失或装置的功率因数降低有关，

3）通过调压变压器或自耦变压器给炉子供电，炉子在不同电压等级切换。此处，调节也是逐步且相对粗略的，因为电源电压是调节的，炉子功率与该电压的平方成正比。此外，还有额外的损耗（在变压器中）和功率因数的降低，

4）用半导体器件进行相位控制。在这种情况下，熔炉由晶闸管供电，其开关角由控制系统改变。通过这种方式，可以使用连续控制方法 - 比例、积分、比例-积分，在很宽的范围内实现对炉子功率的平稳控制，几乎没有额外的损失。根据这些方法，对于每个时刻，炉子吸收的功率和炉子释放的功率之间的对应关系必须被满足。

在电烤箱的所有温度控制方法中，最有效的方法是使用晶闸管调节器进行脉冲调节。

炉功率的脉冲控制过程如图 1 所示。 2、晶闸管的工作频率根据电阻炉的热惯性来选择。

米。 2.晶闸管脉冲温控电阻炉

心率调节的方法主要有以下三种：

- 开关频率下的脉冲控制 - ek = 2ev（其中 ek 是供电网络电流的频率）晶闸管点火时刻的变化称为相位脉冲或相位（曲线 1），

— 可以通过增加开关频率进行脉冲调节

— 开关频率降低的脉冲调节（曲线 3）。

通过脉冲控制，可以在没有额外损耗的情况下实现大范围的平滑功率控制，确保符合消耗的炉子和来自网络的电源。

米。 3、连续温度调节器接线图

电路的主要元件：BT——由6个晶闸管组成的晶闸管块，在炉子的每相中并联两个，BUT——晶闸管控制块，产生一个信号给晶闸管控制电极，PTC——热控装置，接收一个来自温度传感器的信号，在 NO 中处理和输出差异，PE — 电位计元件，具有由 ED 通过机械传动移动的滑块，取决于 DT 信号，DT — 温度传感器（热电偶），ISN — 稳定的直流电压源， KL — 线性接触器，VA1、VA2 — 用于保护电路免受短路影响的自动开关。