Эффективной и рациональной заменой релейного управления является тиристорный регулятор мощности.
На сегодняшний день наиболее распространенными и популярными способами для того, чтобы управлять мощностью в электрической печи, считаются релейный и тиристорный способы. Для того, чтобы понимать суть, рассмотрим оба способы со стороны технических и экономических нюансов.
Регулирование релейно- контакторным способом.
Релейный способ регулирования заключается в том, что контактор или пускатель К1 периодически включается и выключается. Он подает напряжение на элемент нагревания.
Рис. 1 Регулирование мощности релейным образом
При этом, благодаря тому, что температура – циклична, будет совершать колебания (амплитуда dT) около своего значения среднего. Зависимо от того, какой будет степень инертности, а также частота переключения, значительность этой величины может быть высокой, которая в соответствии с технологическим процессом оказывается недопустимой.
Величина колебаний dT может быть уменьшена – каким образом это сделать? В релейном регулировании существует несколько способов. Первый из них подразумевает увеличение коммутационной частоты, то есть включать и отключать нагреватель как можно чаще. Это логично, что если частота переключения будет выше, температура будет колебаться с меньшей амплитудой. Но у этого способа есть некоторые ограничения — износ контактов пускателя. Именно поэтому такую установку придется обслуживать довольно часто и ремонтировать. Второй же способ – это наращивание числа регулируемых ступеней.
Рис. 2 Регулирование ступенчатым способом
Данный случай будет отличаться тем, что печь вместо обычного одного элемента нагревания, будет содержать несколько ТЭНов. Они подключаются параллельно. Для включения и отключения каждого из ТЭНов, подразумевается свой пускатель K1..Kn. Другими словами говоря, так можно сформировать несколько уровней для мощности. Число ступеней на практике оказывается 3…6 – если их количество будет большим, то система будет отличаться большей громоздкостью.
Эти два способа релейного типа регулировки будут годны для таких объектов, тепловая инерция которых – большая. Точность поддержания температуры в таких случаях не будет требоваться на высоком уровне.
Еще одной проблемой, которую эти способы принципиально не могут решить, является ограничение пусковых токов некоторых типов элементов нагревания. В холодном состоянии многие ТЭНы будут иметь остаточно низкое сопротивление. Исходя из этого, если подавать полное сетевое напряжение, ТЭНы будут разогреваться слишком быстро, а ток будет очень высоким. При этои из-за наличия инерции тепла, устройства не будут успевать отдавать тепло окружающей среде, перегреваясь при этом. Служить такое оборудование будет значительно меньше.
Использовать регулирование релейного типа не всегда можно для нагрузок, которые подключаются через трансформатор- печи индукционного характера, например. Если подается полное сетевое напряжение на трансформатор, возникнет ток намагничивания, амплитуда которого большая. Такое действие будет сопровождаться «всплеском» или «просадкой» напряжения сети, а это может стать помехой для электроснабжения иных потребителей.
Управление тиристорным регулятором
Решить эти проблемы может и тиристорное регулирование. В данном случае для того, чтобы иметь возможность управлять мощностью, используют тиристоры – элементы полупроводникового типа.
Рис. 3 Регулирование тиристорным регулятором
Тиристорное регулирование – главные преимущества:
- точность поддержания температуры – высокая. Коммутация тиристоров возможна до 100 раз в секунду, при частоте чети 50Гц, т. е. дважды на один период напряжения сети. Таким образом можно обеспечить быстродействие, которое окажется достаточным для того, чтобы поддержание температуры было до долей градуса точным;
- пусковые токи и токи намагничивания трансформаторов будут ограничены. Данное действие можно произвести благодаря использованию управления тиристорами фазо – импульсного типа;
- затраты на обслуживание будут значительно снижены благодаря тому, что механические контакты будут отсутствовать;
- благодаря тому, что поддержание температуры будет более точным, вы сэкономите электроэнергию.
Для того, чтобы реализовать регулирование тиристорного типа, понадобится тиристорный контроллер мощности.
Конечно, ценовая категория для тиристорного регулятора – более высокая. Но, как показывает практика, средства, потраченные на покупку, окупаются в кратчайшие сроки. Это легко объяснить – качество и повторяемость технологического процесса повышаются, издержки на обслуживание – сокращаются, а срок службы элементов нагревания продлевается. При этом наблюдается значительная экономия электроэнергии.