專利名稱：高溫爐限流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電加熱領(lǐng)域的自動控制，主要涉及一種限制高溫電爐或高溫 爐窯(以下簡稱"高溫爐")加熱電流的裝置。
技術(shù)背景目前工業(yè)、科研、檢測及計(jì)量等領(lǐng)域使用的高溫爐，使用溫度大致分布在1200 。C 240(TC，適用于該溫度范圍的電熱材料(元件)如鉑(Pt)、鵒(W)、鉭(T )、 硅鉬棒(MoSi2)等，大多呈現(xiàn)低的電阻率和較大的正電阻溫度系數(shù)，特別是冷態(tài)啟 動時(shí)，電阻值很小，有些材料接近短路狀態(tài)，隨著溫度的不斷升高，電熱元件電 阻才逐漸增大。為使高溫爐正常啟動、升溫，保證加熱電流不超過電熱元件的額定電流，防 止其損壞，現(xiàn)有高溫爐的控制部分通常配有調(diào)壓裝置，采用可控硅移相觸發(fā)方式 工作(該類電爐不可使用調(diào)節(jié)占空比的周波過零觸發(fā)方式)。冷態(tài)啟動時(shí)，以手動 方式調(diào)節(jié)、限制施加在高溫爐上的供電電壓(從最小值逐漸往上調(diào)節(jié))，直到高溫 爐加熱至一定溫度(如80(TC)，電熱元件電阻達(dá)到或接近正常工作范圍后，再由 手動調(diào)節(jié)切換到由控溫儀表自動調(diào)節(jié)。通常啟動、預(yù)熱過程由操作人員手動實(shí)現(xiàn)， 不夠方便。 發(fā)明內(nèi)容為解決以上存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種高溫爐限流裝置，它能使高 溫爐啟動、預(yù)熱乃至整個(gè)使用過程中，加熱電流被自動限制在不超過設(shè)定值(通 常是電爐的額定電流)，電熱元件電阻值的變化、外加電壓的變化(如電壓檔位從 20V檔調(diào)至40V檔)，均不會對加熱電流有大的影響。
本實(shí)用新型所采取的具體技術(shù)方案如下設(shè)在高溫爐中的測溫?zé)犭娕驾敵鰷囟刃盘栔量販貎x表，控溫儀表輸出調(diào)節(jié)信 號，調(diào)節(jié)信號通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制設(shè)在高溫爐中加熱元件的加熱電流，電流采樣裝 置將加熱元件的加熱電流采樣后送至單向PI調(diào)節(jié)器，當(dāng)加熱電流采樣值小于設(shè)定 電流值時(shí)，單向PI調(diào)節(jié)器不工作，調(diào)節(jié)信號電流全部輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)加熱電流 采樣值大于設(shè)定電流值時(shí)，單向PI調(diào)節(jié)器開始工作，調(diào)節(jié)信號部分輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 其余部分轉(zhuǎn)為吸收信號被單向P工調(diào)節(jié)器旁路。單向PI調(diào)節(jié)器由減法器、比例調(diào)節(jié)器、積分調(diào)節(jié)器、加法器和輸出驅(qū)動電路 組成，工作電流與設(shè)定電流經(jīng)減法器運(yùn)算后輸出偏差信號分別送至比例調(diào)節(jié)器和 積分調(diào)節(jié)器，比例調(diào)節(jié)器輸出的比例信號和積分調(diào)節(jié)器輸出的積分信號經(jīng)加法器 運(yùn)算后得到輸出調(diào)節(jié)量，再經(jīng)輸出驅(qū)動電路輸出。執(zhí)行機(jī)構(gòu)中設(shè)有受調(diào)節(jié)信號控制的調(diào)壓裝置，采用可控硅移相觸發(fā)方式。必要時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和加熱元件之間連接有降壓變壓器。本實(shí)用新型由電流采樣裝置采樣加熱電流后，通過單向PI調(diào)節(jié)器限制加熱電 流不超過設(shè)定電流。單向PI調(diào)節(jié)器具有單向比例(P)和單向積分(I)調(diào)節(jié)的功 能，當(dāng)加熱電流采樣值大于設(shè)定電流值時(shí)，單向PI調(diào)節(jié)器起到限制加熱電流增加 的作用，當(dāng)加熱電流采樣值小于設(shè)定電流值時(shí)，單向PI調(diào)節(jié)器不起作用，因此不 會影響溫度儀表的正常調(diào)節(jié)功能。單向PI調(diào)節(jié)器的輸出被設(shè)計(jì)成"無源"的，相 當(dāng)于一個(gè)受控的電位器，其輸出電阻值隨PI調(diào)節(jié)運(yùn)算結(jié)果而改變，從而改變旁路 電流的大小。該裝置簡化了高溫爐的操作，提高了自動化程度和高溫爐的安全指標(biāo)，具有 結(jié)構(gòu)簡單，安裝、使用方便的特點(diǎn)，既可作為新制造的高溫電爐控制部分的一個(gè) 部件，也可為現(xiàn)有高溫電爐實(shí)施技術(shù)改造，具有較高的推廣價(jià)值。

圖1為本實(shí)用新型的原理框圖； 圖2為本實(shí)用新型單向PI調(diào)節(jié)器的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖1和圖2所示，安裝在高溫爐中的測溫?zé)犭娕驾敵鰷囟刃盘栔量販貎x表，控溫儀表輸出調(diào)節(jié)信號電流II為4 20rnA。單向PI調(diào)節(jié)器并聯(lián)在4 20rnA調(diào)節(jié) 回路中，其輸出被調(diào)整為0 16mA的吸收電流，若控溫儀表調(diào)節(jié)輸出信號為0 5V等電壓信號，則可適當(dāng)變換單向PI調(diào)節(jié)器的輸出驅(qū)動方式，并將其串聯(lián)在調(diào) 節(jié)回路中即可。電流采樣裝置可使用成品電流變送器，如輸入交流0 100A電流，輸出為0 5V直流信號；亦可利用電流互感器輸出端感應(yīng)的交流信號經(jīng)放大、整流、濾波等 處理，轉(zhuǎn)換成適合的直流信號。電流采樣裝置將加熱元件的加熱電流采樣后送至 單向PI調(diào)節(jié)器。單向PI調(diào)節(jié)器是一個(gè)專門設(shè)計(jì)的比例、積分調(diào)節(jié)器，由減法器、比例調(diào)節(jié) 器、積分調(diào)節(jié)器、加法器和輸出驅(qū)動電路構(gòu)成，上述運(yùn)算(包括驅(qū)動)功能均設(shè) 計(jì)為"單向"(非對稱)工作方式。由單向PI調(diào)節(jié)器調(diào)整設(shè)定電流值，當(dāng)加熱電流處于從零到設(shè)定電流之間的動 態(tài)調(diào)節(jié)范圍，屬于溫度控制儀表的調(diào)節(jié)、工作區(qū)域，由溫度調(diào)節(jié)儀表根據(jù)溫度偏 差情況，在該區(qū)域范圍內(nèi)予以及時(shí)的自動調(diào)節(jié)，單向PI調(diào)節(jié)器不起作用，不影響原有控制系統(tǒng)的正常工作，此時(shí)調(diào)節(jié)信號電流工l全部轉(zhuǎn)為調(diào)節(jié)信號電流I3。當(dāng) 由于各種原因(如負(fù)載電阻變化、電源電壓電壓變化、外部干擾等)使得控溫儀 表輸出增大，加熱電流企圖超過設(shè)定電流值時(shí)，單向PI調(diào)節(jié)器開始工作，高溫爐 的的工作電il與設(shè)定的上限電流通過減法器進(jìn)行減法運(yùn)算后輸出為工作電流與設(shè) 定電流的偏差，該偏差分別送比例調(diào)節(jié)器和積分調(diào)節(jié)器，經(jīng)比例、積分運(yùn)算后， 通過加法器的相加運(yùn)算，得到輸出調(diào)節(jié)量，再經(jīng)輸出驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換成適合的形式 (電流吸收型或電壓衰減型)輸出。此時(shí)調(diào)節(jié)信號電流II部分轉(zhuǎn)為調(diào)節(jié)信號電流13，其余部分轉(zhuǎn)為吸收信號電流12被單向PI調(diào)節(jié)器旁路。調(diào)節(jié)信號電流13輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的調(diào)壓裝置，通過調(diào)壓裝置控制可控硅移 相觸發(fā)，輸出調(diào)整后的電壓到加熱元件，從而調(diào)整加熱元件的工作電流不超過設(shè) 定電流。對于設(shè)計(jì)最高輸入電源電壓低于工業(yè)供電(或市電)的高溫爐，為了提高安 全指標(biāo)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和加熱元件之間可連接降壓變壓器，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整外加電壓。
權(quán)利要求1、一種高溫爐限流裝置，其特征在于，設(shè)在高溫爐中的測溫?zé)犭娕驾敵鰷囟刃盘栔量販貎x表，控溫儀表輸出調(diào)節(jié)信號，調(diào)節(jié)信號通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制設(shè)在高溫爐中加熱元件的加熱電流，電流采樣裝置將加熱元件的加熱電流采樣后送至單向PI調(diào)節(jié)器，當(dāng)加熱電流采樣值小于設(shè)定電流值時(shí)，單向PI調(diào)節(jié)器不工作，調(diào)節(jié)信號電流全部輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)加熱電流采樣值大于設(shè)定電流值時(shí)，單向PI調(diào)節(jié)器開始工作，調(diào)節(jié)信號部分輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其余部分轉(zhuǎn)為吸收信號被單向PI調(diào)節(jié)器旁路；單向PI調(diào)節(jié)器具有單向比例(P)和單向積分(I)調(diào)節(jié)的功能，它由減法器、比例調(diào)節(jié)器、積分調(diào)節(jié)器、加法器和輸出驅(qū)動電路組成，工作電流與設(shè)定電流經(jīng)減法器運(yùn)算后輸出偏差信號分別送至比例調(diào)節(jié)器和積分調(diào)節(jié)器，比例調(diào)節(jié)器輸出的比例信號和積分調(diào)節(jié)器輸出的積分信號經(jīng)加法器運(yùn)算后得到輸出調(diào)節(jié)量，再經(jīng)輸出驅(qū)動電路輸出；執(zhí)行機(jī)構(gòu)中設(shè)有受調(diào)節(jié)信號控制的調(diào)壓裝置，采用可控硅移相觸發(fā)方式。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高溫爐限流裝置，其特征在于，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和加 熱元件之間連接有降壓變壓器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高溫爐限流裝置，設(shè)在高溫爐中的測溫?zé)犭娕驾敵鰷囟刃盘栔量販貎x表，控溫儀表輸出調(diào)節(jié)信號，調(diào)節(jié)信號通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制設(shè)在高溫爐中加熱元件的加熱電流，電流采樣裝置將加熱元件的加熱電流采樣后送至單向PI調(diào)節(jié)器，當(dāng)加熱電流采樣值小于設(shè)定電流值時(shí)，單向PI調(diào)節(jié)器不工作，調(diào)節(jié)信號電流全部輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)加熱電流采樣值大于設(shè)定電流值時(shí)，單向PI調(diào)節(jié)器開始工作，調(diào)節(jié)信號部分輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其余部分轉(zhuǎn)為吸收信號被單向PI調(diào)節(jié)器旁路。該裝置能使高溫爐啟動、預(yù)熱乃至整個(gè)使用過程中，加熱電流被自動限制在不超過設(shè)定值，具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝、使用方便的特點(diǎn)。
文檔編號F27D19/00GK201016574SQ20072001946
公開日2008年2月6日 申請日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
發(fā)明者徐震震 申請人:泰安磐然測控科技有限公司