Регулятора температуры

ИССЛЕДОВАНИЕ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОГО РЕГУЛЯТОРА ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ* И КЛЮЧА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы: а) исследование энергетических характеристик широтно-импульсного регулятора постоянного напряжения (ШИР); б) анализ работы узлов принудительной коммутации — конденсаторного и с LC-контуром.

Работа № 10. Исследование управляемых тиристорных выпрямителей 175 Работа № 11. Исследование однофазных тиристорных инверторов: ведомого сетью и автономного параллельного инвертора тока 195 Работа № 12. Исследование широтно-импульсного регулятора постоянного напряжения и ключа постоянного тока......... 210

напряжение устройства, например при питании от сети переменного тока — управляемого выпрямителя, а при питании от сети постоянного тока — регулятора постоянного напряжения (см. § 3.7).

В заключение несколько замечаний о выпрямителе 1. Если не требуется режим рекуперации, т. е. возврат энергии из цепи нагрузки во входную сеть (см., например, 3.31), для питания инвертора напряжения может применяться неуправляемый выпрямитель, в котором регулировка выходного напряжения осуществляется внутренними средствами, например за счет изменения длительности импульсов напряжения. При использовании регулируемого трансформатора или регулятора постоянного напряже-

На 3.66,а приведена принципиальная схема регулятора постоянного напряжения, в которой среднее значение выходного напряжения ?/2 м,еныпе входного напряжения U\. На интервале Г3, когда электронный ключ S замкнут, напряжение U\ приложено к нагрузке и к последовательно соединенному с ней реактору L2 ( 3.67). Ток нагрузки 12 нарастает, причем скорость его нарастания ограничивается индуктивностью сглаживающего реактора L%, а также индуктивностью нагрузки, если, например, нагрузкой является двигатель постоянного тока. При разомкнутом ключе нагрузка оказывается отключенной от питающей сети. На интервале паузы Гр, когда ,5 разомкнут, ток в нагрузке, замыкающийся через шунтирующий диод VD, поддерживается за счет энергии, запасенной в индуктивности Ь2. Коэффициент передачи по напряжению ( 3.67,д)

3.66. Принципиальные схемы одноквадрантного регулятора постоянного напряжения:

3.68. Схема четырех-квадраптного регулятора постоянного напряжения:

ристоры, для запирания которых требуются специальные коммутирующие устройства. Это усложняет схему электронного ключа и снижает КПД регулятора постоянного напряжения. В качестве электронных ключей могут также использоваться двухоперационные тиристоры, которые пока что пригодны для применения в регуляторах средней мощности. Большинство известных схем тиристорных регулято-

3.71. Схема тиристорного регулятора постоянного напряжения с последовательной коммутацией:

Если преобразователь работает в режиме ведомого сетью инвертора (см. п. 3.3.1), то повреждения при отказах элементов могут быть более сильными, чем при выпрямительном режиме. Здесь может произойти серьезная авария из-за возникновения опрокидывания инвертора, возможная, если произойдет даже небольшое снижение амплитуды переменного напряжения приемной сети, если углы управления вентилей изменятся из-за нечеткой работы фазосдвигающего устройства системы управления, если система управления выдаст ошибочный импульс управления или, наконец, если напряжение переключения одного из тиристоров существенно снизится. Выпрямитель и регулятор переменного напряжения реагируют на эти отклонения от нормального режима слабо. Относительно защищенными от серьезных повреждений следует считать автономные инверторы тока, так как имеющийся в их составе сглаживающий реактор снижает скорость нарастания аварийного тока. Аналогично влияет последовательный реактор в силовой цепи регулятора постоянного напряжения (см. § 3.5 и 3.7).

камеры тропической влажности. Максимальная температура, которую можно получить в камере при относительной влажности воздуха до 100%, составляет +80 °С. Минимальная мощность, потребляемая камерой, равна 12 кВт. Камера типа ВЭИ-300 с рабочим объемом 300 л имеет габаритные размеры 950 X 1050 X X 1850 мм. Размеры камеры ВЭИ-500 (объем 500 л) 1050 X 1200 X X 1850 мм. Внутренняя часть камеры имеет форму куба ( 7-5). Камера состоит из корпуса / с двойными стенками из нержавеющей стали, снабженными теплоизоляцией. Двойные стенки создают водяную рубашку 6, внутри которой циркулирует нагретая до необходимой температуры вода. Для создания высокой влажности внизу камеры имеется испаритель 10 с открытой водяной поверхностью. Для контроля относительной влажности воздуха в камере используются два термометра: сухой 16 и влажный 4. Одновременно сухой термометр служит датчиком регулятора температуры воздуха, а влажный — датчиком регулятора температуры воды в испарителе. Рубашка камеры соединена замкнутой системой трубопроводов с водогрейным баком 12, в котором подогрев воды до нужной температуры производится трубчатым электронагревателем 11. Датчик регулятора температуры воды 4 устанавливается внутри камеры вдали от стенок. Таким образом в камере поддерживается заданная температура влажного воздуха. Нагреваемая в баке вода под действием центробежного насоса 14 поднимается по трубопроводу 15 в верхнюю часть водяной рубашки и, отдавая тепло в камеру, самотеком возвращается в бак.

2.19. Идеализированная схема работы двухпозиционного регулятора температуры.

Таким образом, процесс регулирования температуры печи по двухпозиционному принципу заключается в ее изменении по пилообразной кривой около заданного значения в пределах интервалов +ДЛ, —А/2, определяемых зоной нечувствительности регулятора. Средняя мощность печи зависит от соотношения интервалов времени ее включенного состояния ATJ и выключенного состояния ATS. По мере прогрева печи и загрузки кривая нагрева печи будет идти круче, а кривая остывания печи — положе, поэтому отношение периодов цикла ATI и Ат2 будет уменьшаться, а следовательно, будет падать и средняя мощность PDf. При двухпозиционном регулировании средняя мощность печи все время приводится в соответствие с мощностью, необходимой для поддержания постоянной температуры.

Зона нечувствительности современных терморегуляторов может быть сделана весьма малой и доведена до 0,1—0,2 °С. Однако действительные колебания температуры печи могут быть во много раз большими из-за динамического запаздывания в системе регулятор — печь. Основным источником этого запаздывания является инерция датчика — термопары, особенно если она снабжена двумя защитными чехлами; керамическим и металлическим. Чем больше это запаздывание, тем больше колебания температуры нагревателя превышают зону нечувствительности регулятора:. Кроме того, амплитуды этих колебаний очень сильно зависят от избытка мощности

На основе ИКН строят различного рода генераторы импульсов: прямоугольных, ступенчатых, линейно-изменяющихся. Их используют в качестве нелинейных усилителей-формирователей. С помощью ИКН можно управлять работой ключевых элементов, например ключевого регулятора питания, регулятора температуры и т. д. Сдвоенные ИКН применяются в двух-предельных пороговых детекторах, усилителях считывания сигналов магнитных запоминающих устройств.

Жарочные шкафы (духовки) универсальны, имеют хороший тепловой режим в рабочем пространстве, экономичны. Они встраиваются в бытовые электроплиты,, выпускаются также отдельными приборами. Наличие тепловой изоляции между внутренними и наружными стенками шкафа повышают его к. п. д. до 70—80%. В современных жа-рочных шкафах температура регулируется и поддерживается на заданном уровне при помощи специального регулятора температуры. Пределы регулирования температуры от 125 до 300° С.

Конструкция быстродействующих электроводонагревателей не предусматривает тепловой изоляции, а емкость их ограничена 25 л. У аккумуляционных водонагревателей внутренние баки теплоизолируются, что обеспечивает длительное сохранение воды в горячем состоянии. Электроводонагреватели работают автоматически, периодически подключаясь и отключаясь от сети при помощи регулятора температуры воды ( VI.9).

На 2.76 показана схема регулятора температуры, основанная на использовании шермистора- чувствительного элемента, сопротивление которого зависит от температуры. Дифференциальная схема на составных транзисторах Т^-Тг сравнивает напряжение, формируемое регулируемым делителем эталонного напряжения на резисторах RA-R6, с напряжением, которое снимается с делителя, образованного термистором и резистором R2. (Если производить сравнение относительно одного и того же источника, то результат не будет зависеть от колебаний напряжения источника; приведенная схема называется мостиком Уитстона.) Токовое зеркало на транзисторах Т5, Т6 является активной нагрузкой и служит для увеличения коэффициента усиления, а токовое зеркало на транзисторах Т7, Г8 обеспечивает эмиттерный ток. Транзистор Т9 сравнивает выходное напряжение дифференциального усилителя с фиксированным напряжением и переводит в насыщение составной транзистор Т10, Ти, который

7.13. Структура регулятора температуры печи сопротивления:

Пример выполнения регулятора температуры показаы на 8.6. При низкой температуре объекта терморезистор /?,» имеет большое сопротивление и транзисторный ключ на транзисторах VTU VT2 выключен. Поэтому в начале каждого положительного полупериода через ограничительное сопротивление Ro и диод VD\ протекает управляющий ток и симистор включается. При этом конденсатор Сг заряжается через диод VD3 и Ri до амплитудного значения падения напряжения на сопротивлении нагрузки Rn, т. е. практически до амплитудного значения напряжения сети. Когда напряжение на конденсаторе С\ оказывается больше, чем напряжение на Rn, изменяющееся по синусоиде, как и напряжение сети, диод VD2 отпирается и положительный ток управления симистора начинает протекать от С\ через R\ и VD2 в цепь управляющего электрода симистора. Поэтому последний остается включенным и при отрицательной полуволне напряжения сети. Таким образом, ток через симистор всегда протекает

ристорами в регуляторах температуры широко используют релейное и широтно-импульсное управление. Благодаря большой тепловой инерции ЭПС точность регулирования температуры при широт-но-импульсном управлении тиристорами практически не снижается в сравнении с фазоимпульсным управлением. В то же время широтно-импульсное управление позволяет упростить силовую схему для трехфазной нагрузки. Как показано на 60.70, при широтно-импульсном управлении для трехфазного регулятора температуры достаточно использовать только два симистора или две пары встречновключенных тиристоров.

Без регулятора температуры,