電爐控制柜采用觸發變壓器隔離控制系統

更新時間：2019-01-23

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　　電爐控制柜可供一般工業用電阻爐指示、控制和記錄爐溫用，主回路采用接觸器作為開關元件，采用固態繼電器作為控制溫度的執行元件。溫控表采用帶有PID電流調節的智能型儀表，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，或連續改變熱源能量的大小，使爐溫穩定有給定溫度范圍，以滿足熱處理工藝的需要。電爐控制柜常用調節規律有二位式、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節過程，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，電爐控制柜去調節電阻爐的熱功率，從而實現對爐溫的控制。

　　1、按照偏差的比例、積分和微分產生控制作用（PID控制），是過程控制中應用zui廣泛的一種控制形式。

　　2、二位式調節--它只有開、關兩種狀態，當爐溫低于限給定值時執行器全開；當爐溫高于給定值時執行器全閉。

　　3、三位式調節--它有上下限兩個給定值，當爐溫低于下限給定值時接觸器全開；當爐溫在上、下限給定值之間時執行器部分開啟；當爐溫超過上限給定值時執行器全閉。如管狀加熱器為加熱元件時，可采用三位式調節實現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，儀表和控制開關等直接裝在前門上，控制電器用支架固定在柜內上下方。派生品種在前門上加裝相應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。

　　電爐控制柜系統在溫度自動控制領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、溫度調節儀、電加熱器執行裝置、被控對象四個部分組成，其系統結構。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節器的執行器。

　　電爐控制柜按熱量產生的方法不同，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，就是在爐子內部有的電阻材料做的發熱元件。電流通過加熱元件時產生熱量，再通過熱的傳導、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熱達到加熱效果。工業電阻爐，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，應該要注重對可控硅電爐控制柜和電爐做日常的維護保養，定期對熱處理控制系統進行全面性的檢測，消除一些潛在隱患，降低設備的故障率，避免因電爐控制柜和電爐出現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、調壓的執行器件是很方便的，而且還可以控制直流、交流電路的負載功率。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。可以說，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者的誤導嗎？常見的電路設計不當之處大約有心下幾點

　　觸發電路的問題

　　若欲使可控硅控制柜觸發導通，除有足夠的觸發脈沖幅度和正確的極性以外，觸發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，觸發脈沖被加到可控硅的觸發極G，但可控硅的陰極和觸發信號卻無共同參考點，觸發信號并未加到可控硅的G－K之間，可控硅不可能被觸發。

　　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電流，可控硅控制柜不可能導通。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！

　　上述電路因設計考慮不周，出現了不該有的低級錯誤。但類似水塔供水控制系統與市電不隔離的設計，卻常出現在電子書刊中。

　　觸發電路設計不當的第二個例子常見于電子制作稿中，圖中對電路進行簡化。其實，無論控制系統完成何種控制，無論是單向還是雙向可控硅，圖2的觸發電路是不能正常工作的。

　　其問題在于，可控硅控制柜發出觸發信號UG，其參考點是共地，而可控硅T1或T2的參考點是負載熱端。實實上，加到可控硅的觸發電壓UG是與負載端電壓UZ相串聯的。雙向可控硅究竟是T1還是T2為觸發參考點，視觸發信號的相對極性來決定的。如按圖2中標注，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，可控硅導通時，UZ常近似等于Uin，如此高電壓加到觸發極G和T1之間，將立即使觸發極被擊穿，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變壓器隔離控制系統的參考點，觸發信號可以由BT33組成鋸齒波發生器受控于控制系統（矩形波也可以），這樣，不受初級參考點的影響，觸發變壓器次級可直接接在G與T1之間，與負載上電壓無關。

　　電爐控制柜原理

　　根據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，或連續改變熱源能量的大小，使爐溫穩定有給定溫度范圍，以滿足熱處理工藝的需要。溫度自動控制常用調節規律有二位式、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節過程，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，去調節電阻爐的熱功率，從而實現對爐溫的控制。

　　1）按照偏差的比例、積分和微分產生控制作用（PID 控制），是過程控制中應用zui廣泛的一種控制形式。

　　2）二位式調節--它只有開、關兩種狀態，當爐溫低于限給定值時執行器全開；當爐溫高于給定值時執行器全閉。（執行器一般選用接觸器）

　　3）三位式調節--它有上下限兩個給定值，當爐溫低于下限給定值時接觸器全開；當爐溫在上、下限給定值之間時執行器部分開啟；當爐溫超過上限給定值時執行器全閉。（如管狀加熱器為加熱元件時，可采用三位式調節實現加熱與保溫功率的不同三、電加熱器執行器的特性：

　　電爐的溫度調節是通過調節器（供電能源）的斷續作用，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 。

　　調節加熱爐的溫度，在工業上是通過在設定周期范圍內，將電路接通幾個周波，然后斷開幾個周波，改變晶閘管在設定周期內通斷時間的比例，來調節負載兩端交流平均電壓即負載功率，這就是通常所說的調功器或周波控制器；調功器是在電源電壓過零時觸發晶閘管導通的，所以負載上得到的是完整的正弦波，調節的只是設定周期T c 內導通的電壓周波。設周期T c 內導通的周期的波數為n ，每個周波的周期為T ，則調功器的輸出功率為P=n×T×Pn /Tc ，P n 為設定周期T c 內電壓全通過時裝置的輸出功率。