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電爐控制柜采用觸發(fā)變壓器隔離控制系統(tǒng)
點擊次數(shù)：2141 更新時間：2019-01-23
電爐控制柜可供一般工業(yè)用電阻爐指示、控制和記錄爐溫用，主回路采用接觸器作為開關(guān)元件，采用固態(tài)繼電器作為控制溫度的執(zhí)行元件。溫控表采用帶有PID電流調(diào)節(jié)的智能型儀表，記錄儀表采用中圓圖記錄儀，以提高記錄精度
根據(jù)爐溫對給定溫度的偏差，自動接通或斷開供給爐子的熱源能量，或連續(xù)改變熱源能量的大小，使?fàn)t溫穩(wěn)定有給定溫度范圍，以滿足熱處理工藝的需要。電爐控制柜常用調(diào)節(jié)規(guī)律有二位式、三位式、比例、比例積分和比例積分微分等幾種。電阻爐爐溫控制是這樣一個反饋調(diào)節(jié)過程，比較實際爐溫和需要爐溫得到偏差，通過對偏差的處理獲得控制信號，電爐控制柜去調(diào)節(jié)電阻爐的熱功率，從而實現(xiàn)對爐溫的控制。
1、按照偏差的比例、積分和微分產(chǎn)生控制作用（PID控制），是過程控制中應(yīng)用zui廣泛的一種控制形式。
2、二位式調(diào)節(jié)--它只有開、關(guān)兩種狀態(tài)，當(dāng)爐溫低于限給定值時執(zhí)行器全開；當(dāng)爐溫高于給定值時執(zhí)行器全閉。
3、三位式調(diào)節(jié)--它有上下限兩個給定值，當(dāng)爐溫低于下限給定值時接觸器全開；當(dāng)爐溫在上、下限給定值之間時執(zhí)行器部分開啟；當(dāng)爐溫超過上限給定值時執(zhí)行器全閉。如管狀加熱器為加熱元件時，可采用三位式調(diào)節(jié)實現(xiàn)加熱與保溫功率的不同。
電爐控制柜采用前后開門式通用控制柜體，儀表和控制開關(guān)等直接裝在前門上，控制電器用支架固定在柜內(nèi)上下方。派生品種在前門上加裝相應(yīng)的電動機控制按鈕和指示燈，控制柜安置離墻要留有大于600mm的距離，以方便打開控制柜后門，進行維修。
電爐控制柜系統(tǒng)在溫度自動控制領(lǐng)域是為常見的控制類型之一。溫度控制器主要由溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)儀、電加熱器執(zhí)行裝置、被控對象四個部分組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。被控制對象是大容量、大慣性的電熱爐溫度對象，是典型的多階容積遲后特性，在工程上往往近似為包含有純滯后的二階容積遲后；由于被控對象電容量大，通常采用可控硅作調(diào)節(jié)器的執(zhí)行器。
電爐控制柜按熱量產(chǎn)生的方法不同，可分為間接加熱式和直接加熱式二大類。間接加熱式電阻爐，就是在爐子內(nèi)部有的電阻材料做的發(fā)熱元件。電流通過加熱元件時產(chǎn)生熱量，再通過熱的傳導(dǎo)、對流、輻射而使放置在爐中的爐料被加熱。直接加熱式電阻爐，電源直接接在所需加熱的材料上，使強大的電流直接流過所需加熱的材料而使材料自己發(fā)熱達到加熱效果。工業(yè)電阻爐，大部分是采用間接加熱式的，只有一部分因加熱工藝人的特殊需要而采用直接加熱式。
使用可控硅電爐控制柜的廠家，應(yīng)該要注重對可控硅電爐控制柜和電爐做日常的維護保養(yǎng)，定期對熱處理控制系統(tǒng)進行全面性的檢測，消除一些潛在隱患，降低設(shè)備的故障率，避免因電爐控制柜和電爐出現(xiàn)故障而造成不必要的損失。
在電子制作中，運用單向或雙向可控硅作為開關(guān)、調(diào)壓的執(zhí)行器件是很方便的，而且還可以控制直流、交流電路的負(fù)載功率。但是，目前有些電子制作文章中，對可控硅控制柜的運用常有謬誤之處?？梢哉f，此類電子制作稿純粹是杜撰出來的，不要說制作，恐怕作者連起碼的實驗也未做過，這豈不是造成對初學(xué)者的誤導(dǎo)嗎？常見的電路設(shè)計不當(dāng)之處大約有心下幾點
觸發(fā)電路的問題
若欲使可控硅控制柜觸發(fā)導(dǎo)通，除有足夠的觸發(fā)脈沖幅度和正確的極性以外，觸發(fā)電路和可控硅陰極之間必須有共同的參考點。有些電路從表面看，觸發(fā)脈沖被加到可控硅的觸發(fā)極G，但可控硅的陰極和觸發(fā)信號卻無共同參考點，觸發(fā)信號并未加到可控硅的G－K之間，可控硅不可能被觸發(fā)。
該文制作者考慮到水井和水塔中的水不能帶市電，故555控制系統(tǒng)用變壓器隔離降壓供電。555第3腳輸出脈沖接入雙向可控硅的G點。
由于可控硅控制柜T1對控制電路是懸空的，555第3腳輸出脈沖根本不能形成觸發(fā)電流，可控硅控制柜不可能導(dǎo)通。再者，該電路雖采用隔離市電的低壓供電，但控制電路仍然通過G、T1極與市電相連，當(dāng)220V輸端B為火線時，井水和水塔供水將代有市電電壓，這是絕不允許的！
上述電路因設(shè)計考慮不周，出現(xiàn)了不該有的低級錯誤。但類似水塔供水控制系統(tǒng)與市電不隔離的設(shè)計，卻常出現(xiàn)在電子書刊中。
觸發(fā)電路設(shè)計不當(dāng)?shù)牡诙€例子常見于電子制作稿中，圖中對電路進行簡化。其實，無論控制系統(tǒng)完成何種控制，無論是單向還是雙向可控硅，圖2的觸發(fā)電路是不能正常工作的。
其問題在于，可控硅控制柜發(fā)出觸發(fā)信號UG，其參考點是共地，而可控硅T1或T2的參考點是負(fù)載熱端。實實上，加到可控硅的觸發(fā)電壓UG是與負(fù)載端電壓UZ相串聯(lián)的。雙向可控硅究竟是T1還是T2為觸發(fā)參考點，視觸發(fā)信號的相對極性來決定的。如按圖2中標(biāo)注，T1在下，T2在上，則UC相對于T1必須是正極性的，且與T1的電壓同參考電位。但無論T1還是T2作參考點，按圖2的接法，可控硅導(dǎo)通時，UZ常近似等于Uin，如此高電壓加到觸發(fā)極G和T1之間，將立即使觸發(fā)極被擊穿，可控硅被損壞。
改進此電路的方法之一是，可控硅控制柜采用觸發(fā)變壓器隔離控制系統(tǒng)的參考點，觸發(fā)信號可以由BT33組成鋸齒波發(fā)生器受控于控制系統(tǒng)（矩形波也可以），這樣，不受初級參考點的影響，觸發(fā)變壓器次級可直接接在G與T1之間，與負(fù)載上電壓無關(guān)。
電爐控制柜原理
根據(jù)爐溫對給定溫度的偏差，自動接通或斷開供給爐子的熱源能量，或連續(xù)改變熱源能量的大小，使?fàn)t溫穩(wěn)定有給定溫度范圍，以滿足熱處理工藝的需要。溫度自動控制常用調(diào)節(jié)規(guī)律有二位式、三位式、比例、比例積分和比例積分微分等幾種。電爐控制柜是這樣一個反饋調(diào)節(jié)過程，比較實際爐溫和需要爐溫得到偏差，通過對偏差的處理獲得控制信號，去調(diào)節(jié)電阻爐的熱功率，從而實現(xiàn)對爐溫的控制。
1）按照偏差的比例、積分和微分產(chǎn)生控制作用（PID 控制），是過程控制中應(yīng)用zui廣泛的一種控制形式。
2）二位式調(diào)節(jié)--它只有開、關(guān)兩種狀態(tài)，當(dāng)爐溫低于限給定值時執(zhí)行器全開；當(dāng)爐溫高于給定值時執(zhí)行器全閉。（執(zhí)行器一般選用接觸器）
3）三位式調(diào)節(jié)--它有上下限兩個給定值，當(dāng)爐溫低于下限給定值時接觸器全開；當(dāng)爐溫在上、下限給定值之間時執(zhí)行器部分開啟；當(dāng)爐溫超過上限給定值時執(zhí)行器全閉。（如管狀加熱器為加熱元件時，可采用三位式調(diào)節(jié)實現(xiàn)加熱與保溫功率的不同三、電加熱器執(zhí)行器的特性：
電爐的溫度調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)器（供電能源） 的斷續(xù)作用，改變電爐絲閉合時間T b 與斷開時間T k 的比值α， α=Tb /Tk 。
調(diào)節(jié)加熱爐的溫度，在工業(yè)上是通過在設(shè)定周期范圍內(nèi)，將電路接通幾個周波，然后斷開幾個周波，改變晶閘管在設(shè)定周期內(nèi)通斷時間的比例，來調(diào)節(jié)負(fù)載兩端交流平均電壓即負(fù)載功率，這就是通常所說的調(diào)功器或周波控制器；調(diào)功器是在電源電壓過零時觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通的，所以負(fù)載上得到的是完整的正弦波，調(diào)節(jié)的只是設(shè)定周期T c 內(nèi)導(dǎo)通的電壓周波。設(shè)周期T c 內(nèi)導(dǎo)通的周期的波數(shù)為n ，每個周波的周期為T ，則調(diào)功器的輸出功率為P=n×T×Pn /Tc ，P n 為設(shè)定周期T c 內(nèi)電壓全通過時裝置的輸出功率。
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