Способы преобразования электрической энергии в тепловую определяют назначение и особенности работы основных видов ЭТУ.

Этапы автоматизации, виды систем

Способы преобразования электрической энергии в тепловую. Основные принципы построения и классификация систем управления. Состав электрических подсистем ЭТУ и соответствующие переменные состояния ЭТУ, подлежащие автоматическому регулированию. Оптимальные и адаптивные системы автоматического управления и регулирования.

Способы преобразования электрической энергии в тепловую определяют назначение и особенности работы основных видов ЭТУ.

1) Электрические печи сопротивления. Предназначены для термообработки материалов и подготовки их к пластическим деформациям.

ЭПС могут работать в двух режимах:

а) быстрый разогрев;

б) выдержка заданной температуры.

Частичный подогрев используется при охлаждении заготовок, если в условиях отключения установки остывание идёт очень быстро. Следовательно, важнейшие показатели работы печей сопротивления - это максимально подводимая мощность при регулировании температуры. Качество переходного процесса не является критичным.

Основными задачами синтеза САУ ЭПС является разработка программных устройств во внешнем контуре управления, выбор регуляторов и структуры системы регулирования и настройка параметров устройств внутреннего контура.

2) Индукционные ЭТУ.

Основные их виды: плавильные и нагревательные.

В плавильных печах используется режим максимально подводимой мощности при расплаве и регулировании температуры в определенный период времени для обработки материала.

Плавильные печи бывают:

- тигельные;

- специальные бестигельные (зонная плавка, выращивание монокристаллов, канальный переплав).

Печи индукционного нагрева бывают:

- печи комплексной термообработки, обеспечивающие законченный характер технологического процесса, в котором важно обеспечить форму температурного поля и выдержку заданной температуры;

- кузнечно-индукционные нагреватели. В таких печах необходимо обеспечить минимальное время нагрева, максимальную температуру не более допустимой, минимальная температура в любой части заготовки должна быть более допустимой минимальной температуры;

- установки для нагрева под пластическую обработку, как часть технологического комплекса «Кузнечный автомат». В установке реализуются следующие функции:

а) управление загрузкой и перемещение заготовок внутри установки, а также выгрузкой;

б) регулирование электрорежимом нагревателя (ограничение тока, обеспечение Uнагр постоянным, поддержание коэффициента мощности);

в) быстрый выход на заданную температуру и обеспечение ее постоянства;

- высокочастотные ЭТУ. Применяются при небольших площадях нагрева, сварки или наплавки. Их особенность: специальные устройства в канале обратной связи, так как необходимо, но очень сложно определить переменные: температуру в очаге сварки, сопротивление индуктора, магнитное поле индуктора в очаге сварки.

В индукционных установках применяются такие источники питания, как электромашинный ПЧ, ТПЧ, ламповый генератор. При управлении индукционными установками большая роль отводится регулировочным характеристикам источников питания для обеспечения точности поддержания U , f , I, при этом большое значение имеет регулирование коэффициента мощности.

3) Дуговые плавильные установки. Применяются для получения качественных сталей и сплавов.

Для любых видов этих установок (сталеплавильные, рудно-термические и электрошлаковые печи) важно обеспечить максимум выделяемой мощности при допустимом токе. В системах САУ дуговыми ЭТУ важно компенсировать возмущающее воздействие путем настройки САУ перемещения электродов и дозирования электроэнергии. Для них широко применяется ЭВМ.

- рудотермические печи:

а) рудоплавильные (без проведения химических реакций, но с управлением количеством выделяемого тепла);

б) рудовосстановительные. Применяются для получения чугуна, ферросплавов, возгонки фосфора, карбида кальция.

Существует 3 вида рудовосстановительных печей:

1) с концентрацией энергии в реакторной зоне (закрытая дуга); 2) с выделением энергии в массе шлака;

3) с выделением энергии на поверхности ванны (открытая дуга и горящие колошнеки).

Для рудотермических печей характерно:

- регулируемое направление питания;

- наличие устройства для перемешивания металлов (магнитное поле);

- наличие привода перемещения электродов;

- наличие устройства шихтоподачи с регулированием скорости;

- наличие установки слива конечного продукта;

- важно обеспечение взаимосвязи работы всех этих подсистем, а также обеспечение максимума выделяемой мощности при допустимом токе трансформатора.

- электрошлаковые печи (теплота выделяется в ванне шлака).

4) Вакуумные дуговые печи

Характеризуются влиянием на процесс магнитного поля. Управление: программное, для обеспечения скорости плавления, стабильности процесса и быстродействия установки.

5) Электронно-лучевые, плазменные и лазерные установки

Основные вопросы САУ:

- управление выделяемой мощностью;

- формирование импульсных режимов;

- управление отклонением луча, что обеспечивается при комплексном управлении с применением ЭВМ.