Конструкции и схемы автоматических регуляторов температуры.

Рассмотрим методы регулирования температуры на примере электрических печей сопротивления, как наиболее управляемых типов ЭТУ.

Практически любой электротермический режим может быть представлен тремя стадиями:

Сначала цикла регулятору задается Ө_{нагрева}, эта уставка остается неизменной в течении Т_{нагрева}, мощность печи также неизменна и равна номинальной мощности для быстрого роста температуры садки. При этом Ө поверхности изделия растет быстрее, чем в центре изделия. В период выдержки идет выравнивание температур внутри изделия, потребление мощности постепенно падает и к концу выдержки опускается до значения тепловых потерь печи. Т.о. регулятор работает фактически лишь во время выдержки. В период остывания чаще всего печь отключается и остывание нагретой садки производят вне печи, однако в некоторых случаях формируется кривая зависимости Ө_изд.(t_{остывания}), также при помощи регулятора температуры. Обычно стараются применить скоростной нагрев, когда максимальная мощность, подаваемая на регулятор в периоды выдержки и Р_{maxрегул.}<Р_{номпечи}.

Требования к точности регулирования температуры зависят от проводимого в печи технологического процесса и меняются в широких пределах.

Основная сложность регулирования температуры садки заключается в отсутствии возможности ее измерять. Измеряется и регулируется температура печи, а точнее температура рабочего конца термопары, которая является функцией температур нагревателя, футеровки и изделий и поэтому зависит от расположения термопары в печном пространстве.

Управление температурным режимом осуществляется методами:

- непрерывным (необходимо постоянно соблюдать соответствие подводимой к печи мощности и ее расхода, необходим источник питания с плавным регулированием напряжения; применяются в печах прецизионного нагрева);

- дискретным (соответствие прихода энергии ее потребления достаточно лишь для средних значений и не обязательно для каждого момента времени; не обязательно непрерывное регулирование, а применимо позиционное либо широтно-импульсное; применяется в большинстве печей, благодаря инерционности самой печи и ее загрузки).

Процесс автоматического регулирования температурного режима в ЭПС характеризуется следующими особенностями:

1) расчет тепловых переходных процессов и анализ динамики регулирования очень сложен, так как процессом теплообмена связаны нагреватель, изделие и термометр, имеющие каждый свою тепловую инерцию.

2) качество регулирования, устойчивость непрерывного регулирования, размах колебаний температуры при позиционном регулировании будут зависеть от расположения термометра в камере печи, так как температуры в отдельных частях камеры могут сильно различаться.

3) ЭПС является объектом самовыравнивания, при повышении температуры увеличиваются ее тепловые потери, поэтому график нагрева носит экспоненциальный характер, а в итоге в печи само собой устанавливается положение равновесия.