Разработка бесконтактной системы управления регулятором температуры вакуумной печи сопротивления

Дарья [Daria] Александровна [A.] Гапонова [Gaponova]; Виктор [Viktor] Петрович [P.] Рубцов [Rubtsov]; Алексей [Aleksey] Владимирович [V.] Щербаков [Shcherbakov]; Андрей [Andrey] Сергеевич [S.] Булгаков [Bulgakov]

doi:10.24160/1993-6982-2019-2-87-93

Дарья [Daria] Александровна [A.] Гапонова [Gaponova]
Виктор [Viktor] Петрович [P.] Рубцов [Rubtsov]
Алексей [Aleksey] Владимирович [V.] Щербаков [Shcherbakov]
Андрей [Andrey] Сергеевич [S.] Булгаков [Bulgakov]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-2-87-93

Ключевые слова: вакуумная печь сопротивления, регулятор температуры, бесконтактная система управления, ограничение тока

Аннотация

Рассмотрены регуляторы температуры вакуумных печей сопротивления. Проанализированы существующие регуляторы, перечислены их достоинства и недостатки. Предложена функциональная схема регулятора с бесконтактным переключением выводов обмоток трансформатора и обратными связями по току и температуре. Описан принцип действия устройства, приведены временные диаграммы напряжения на нагрузке, дана методика моделирования работы исполнительных элементов регулятора — тиристоров, подключенных к различным секциям обмоток трансформатора и системы импульсно-фазового управления.

Разработана математическая модель регулятора в пакете программ Matlab Simulink, которая позволяет учитывать нелинейную зависимость сопротивления нагревателей от температуры. С помощью модели исследована работа системы с пропорциональноинтегральным регулятором температуры, позволяющим изучать наиболее тяжелые переходные процессы пуска печи. В предложенном техническом решении сигналом обратной связи является сумма двух сигналов — сигнала обратной связи и суммы сигналов с датчиков тока и температуры, что позволяет упростить схему.

Получены временные зависимости токов и напряжений на участках схемы, а также изучены процессы управления нагревом печи. Показаны особенности и преимущества разработанной системы.

Сведения об авторах

Дарья [Daria] Александровна [A.] Гапонова [Gaponova]

инженер кафедры электроснабжения промышленных предприятий и электротехнологий НИУ «МЭИ», e-mail: dgaponva@mail.ru

Виктор [Viktor] Петрович [P.] Рубцов [Rubtsov]

доктор технических наук, профессор кафедры электроснабжения промышленных предприятий и электротехнологий НИУ «МЭИ», e-mail: RubtsovVP@mpei.ru

Алексей [Aleksey] Владимирович [V.] Щербаков [Shcherbakov]

доктор технических наук, профессор кафедры электроснабжения промышленных предприятий и электротехнологий НИУ «МЭИ», e-mail: ShcherbakovAV@mpei.ru

Андрей [Andrey] Сергеевич [S.] Булгаков [Bulgakov]

студент НИУ «МЭИ», e-mail: andbull@mail.ru

Литература

1. Митяков Ф.Е., Горячих Е.В. Исследование влияния переключения ступеней напряжение трансформатора на работу регуляторов температуры в высокотемпературных вакуумных печах сопротивления // Электротехника. 2013. № 7. С. 33—37.
2. Мармер Э.Н. Материалы для высокотемпературных вакуумных установок. М.: Физмалит, 2007.
3. Электрооборудование и автоматика электротермических установок / под ред. А.П. Альтгаузена и др. М.: Энергия, 1978.
4. Митяков Ф.Е., Горячих Е.В. Влияние ограничения тока нагревателей на работу регуляторов температуры в высокотемпературных вакуумных печах сопротивления // Вестник МЭИ. 2012. № 2. С. 80—84.
5. Лейканд М.С. Вакуумные электрические печи (сопротивления и индукционные). М.: Энергия, 1975.
6. Электрические и электронные аппараты / под ред. Ю. К. Розанова. М.: Информэлектро, 2001.
7. Пат. № 153309 РФ. Регулятор температуры электропечи сопротивления / В.П. Рубцов, А.В. Щербаков // Бюл. изобрет. 2015. № 19.
8. Герман-Галкин С.Г. Виртуальные лаборатории полупроводниковых систем в среде Matlab-Simulink. СПб.: Лань, 2013.
9. Дьяконов В.П. Matlab и Simulink для радиоинженеров. М: ДМК Пресс, 2016.
10. Desal P.D., Chu T.K., James H.M., Ho C.Y. Electrical Resistivity of Selected Elements // J. Phys .Chem. Ref. Data. 1984. V. 13. No. 4. Pp. 1069—1096.
11. National Institute of Standards and Technology [Офиц. сайт] http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/Legacy/ NSRDS/nbsnsrds8.pdf (дата обращения 10.10.2018).
---
Для цитирования: Гапонова Д.А., Рубцов В.П., Щербаков А.В., Булгаков А.С. Разработка бесконтактной системы управления регулятором температуры вакуумной печи сопротивления // Вестник МЭИ. 2019. № 2. С. 87—93. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-2-87-93.
#
1. Mityakov F.E., Goryachikh E.V. Issledovanie Vliyaniya Pereklyucheniya Stupeney Napryazhenie Transformatora na Rabotu Regulyatorov Temperatury v Vysokotemperaturnykh Vakuumnykh Pechakh Soprotivleniya. Elektrotekhnika. 2013;7:33—37. (in Russian).
2. Marmer E.N. Materialy dlya Vysokotemperaturnykh Vakuumnykh Ustanovok. M.: Fizmalit, 2007. (in Russian).
3. Elektrooborudovanie i Avtomatika Elektrotermicheskikh Ustanovok. Pod red. A.P. Al'tgauzena i dr. M.: Energiya, 1978. (in Russian).
4. Mityakov F.E., Goryachikh E.V. Vliyanie Ogranicheniya Toka Nagrevateley na Rabotu Regulyatorov Temperatury v Vysokotemperaturnykh Vakuumnykh Pechakh Soprotivleniya. Vestnik MEI. 2012;2:80—84. (in Russian).
5. Leykand M.S. Vakuumnye Elektricheskie Pechi (Soprotivleniya i Induktsionnye). M.: Energiya, 1975. (in Russian).
6. Elektricheskie i elektronnye Apparaty. Pod red. Yu. K. Rozanova. M.: Informelektro, 2001. (in Russian).
7. Pat. № 153309 RF. Regulyator Temperatury Elektropechi Soprotivleniya. V.P. Rubtsov, A.V. Shcherbakov. Byul. izobret. 2015;19. (in Russian).
8. German-Galkin S.G. Virtual'nye Laboratorii Poluprovodnikovykh Sistem v Srede Matlab-Simulink. SPb.: Lan', 2013. (in Russian).
9. D'yakonov V.P. Matlab i Simulink dlya Radioinzhenerov. M: DMK Press, 2016. (in Russian).
10. Desal P.D., Chu T.K., James H.M., Ho C.Y. Electrical Resistivity of Selected Elements. J. Phys .Chem. Ref. Data. 1984;13;4:1069—1096.
11. National Institute of Standards and Technology [Ofits. Sayt] http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/Legacy/ NSRDS/nbsnsrds8.pdf (Data Obrashcheniya 10.10.2018).
---
For citation: Gaponova D.A., Rubtsov V.P., Shcherbakov A.V., Bulgakov A.S. Development of a Contactless Control System for the Vacuum Resistance Furnace Temperature Regulator. Bulletin of MPEI. 2019;2:87—93. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-20192-87-93.