UNIVERSITATEA DUNREA DE JOS DIN GALAI FACULTATEA TRANSFRONTALIER DE TIINE UMANISTE, ECONOMICE I INGINERETI SPECIALIZAREAINGINERIE ELECTROMECANICA

Proiectla Sisteme de Conversie ElectrotermicTema:Reglarea temperaturii in cuptoarele electrice cu rezistoare.

NDRUMTOR: Iulian AramSTUDENT: Cpn Gheorghe

IULIE 2015Reglarea temperaturii in cuptoarele electrice cu rezistoare.

Controlul temperaturii n cuptoarele electrice cu rezistoare are o influen deosebit asupra calitii produselor finale i asupra consumurilor specifice de energie.n funcie de condiiile specifice procesul tehnologic (n primul rnd de variaiile admise pentru temperatura din cuptor i n materialul supus nclzirii) sunt folosite sisteme de reglaj cu aciune intermitent sau cu aciune continu. Reglarea intermitent a temperaturiiCel mai simplu i mai utilizat sistem de reglare discret a temperaturii este sistemul bipoziional, n care alimentarea cu energie electric a elementelor nclzitoare este conectat i deconectat succesiv.Funcionarea unui sistem bipoziional de reglare a temperaturii este prezentat n fig. 1.1.

Informaiile privind temperatura din cuptorul CR sunt transmise prin traductorul T (din interiorul cuptorului cu rezistoare CR) unui bloc de adaptare BA. n comparatorul C, o tensiune proporional cu valoarea dorit a temperaturii (stabilit pe baza programului impus de procesul tehnologic i controlat de blocul valorilor dorite BVD) este comparat cu o tensiune proporional cu valoarea real a

temperaturii din cuptor, .

Dac , se transmite comanda de deconectare a ntreruptorului. Reglajul se face cu o zon de insensibilitate (fig. 2.13.b), dat de caracteristica regulatorului (pentru regulatoarele actuale 0,10,2 C ).

Pe durata procesului de nclzire, tensiunea la bornele cuptorului, (tensiunea la bornele de alimentare).

Dac >, are loc deconectarea i tensiunea crete, datorit faptului c pe circuitul de alimentare cderea de tensiune dat de curentul de sarcin devine nul. ABC

BRT

BAur

RBPudCiACRF3 230/400 VuA

BVDuAa 0 t1 t

d

0

u, i, P P

0PuA = uA iA nclzire Rcire uA

tcP

P

0 d bFig. 1.1 Sistemul bipoziional de reglare a temperaturii.BR bloc de reglaj; RBP regulator bipoziional; C comparator; BVD bloc de reglare a valorilor dorite ale temperaturii; BA bloc de adaptare; T traductor termic; CR cuptor cu rezistoare.

n consecin, consumatorii conectai pe aceleai bare cu cuptorul pot fi afectai de variaiile tensiunii de alimentare determinate de funcionarea regulatorului.Reglajul bipoziional al temperaturii este specific nclzirii pieselor termic masive.O pies se consider masiv dac temperatura din centrul piesei difer de temperatura pe suprafaa sa exterioar.Pentru stabilirea masivitii termice a unui material, se folosete Criteriul Biot:

, (1.1)

unde: - transmisivitatea termic complex (prin radiaie i convecie);

- conductivitatea termic a materialului;

- grosimea plcii sau raza cilindrului (dup caz).

Dac > 0,5 piesa se consider masiv din punct de vedere termic. n caz

contrar (< 0,5) piesa se consider subire din punct de vedere termicLa piesele termic masive, datorit ineriei termice, variaiile de temperatur din cuptor conduc la variaii mult mai mici ale materialului nclzit.La nclzirea pieselor termic subiri reglajul bipoziional este utilizat numai dac variaiile de temperatur din cuptor (care corespund i variaiilor de temperatur a materialului) sunt acceptate din punct de vedere al procesului tehnologic.

Regulatoarele tripoziionale permit reducerea limitelor de variaie ale temperaturii din cuptor prin utilizarea unei trepte intermediare de putere (n instalaiile reale cele trei trepte de putere corespund la P = 0 (deconectare de la reea), (pentru conectarea n stea a elementelor nclzitoare) i (pentru conectarea n triunghi a elementelor nclzitoare). Reglarea continu a temperaturiiSistemele de reglare continu a temperaturii se utilizeaz la nclzirea unor piese termic subiri (benzi, folii), sau dac se impune o variaie redus a temperaturii pieselor nclzite.Reglarea continu a temperaturii se poate realiza utiliznd: transformatoare de alimentare cu prize, comutabile sub sarcin; autotransformatoare; variatoare de tensiune alternativ (VTA).

n fig. 1.2 se prezint o soluie modern de reglare a temperaturii cu ajutorul variatoarelor de tensiune alternativ. Traductorul T msoar temperatura din interiorul cuptorului CR i prin intermediul blocului de adaptare BA transmite aceast informaie la comparatorul C sub forma unei tensiuni (proporional cu ). se compar cu tensiunea care corespunde temperaturii dorite (rezultat din necesitile procesului tehnologic. Diferena ( - ) se transmite regulatorului de temperatur R (tip P, PI sau PID). La ieirea regulatorului R se obine semnalul pentru comanda blocului BC care asigur modificarea unghiului de intrare n conducie a tiristoarelor din schema VTA.Reglajul asimetric (fig. 1.2b) dei prezint o schem de comand simpl, este limitat pn la puteri de 10 kW (n construcia trifazat a cuptorului) avnd n vedere spectrul important al armonicilor de curent electric i deci costul ridicat al instalaiilor de limitare a perturbaiilor transmise n reeaua electric de alimentare. Acest sistem de reglare este nsoit de perturbaii reduse ale reelei electrice numai n zona unghiurilormici de reglaj (pn la circa /12).Pentru puteri instalate n cuptor peste 10 kW, se folosete reglajul simetric (fig. 1.2.c). Armonica fundamental a curentului electric i1 este n faz cu tensiunea aplicat. n domeniul de reglaj al unghiului de intrare n conducie pn la 30, armonicile de curent au un nivel relativ redus. Pentru limitarea coninutului de armonici al curentului electric absorbit se folosete reglajul cu durat variabil a pulsurilor PWM(Pulse Width Modulation), fig. 1.2.d. Valoarea efectiv a curentului electric este reglat prin modificarea duratei t n care tiristoarele din schem sunt n conducie. Componenta fundamental i1 a curentului electric iA este n faz cu tensiunea aplicat uA iar armonicile superioare au o pondere redus, practic independent de valoarea efectiv a curentului electric n circuit. Dei mai scump dect schemele cu reglaj nesimetric i simetric, schema de reglaj PWM are o pondere important n sistemele de reglare a temperaturii n cuptoarele electrice moderne.ABC

VTAT

BAur

Rud

BCiAFCR3 230/400 V; 50 HzuARhuArC0 2 3 1tuAiAuA iAiA1 (0, )b0 2 3 1tacuAiAuA iAiA1 (0, /2)uituAiAi1t

Fig. 1.2 - reglajul continuu al temperaturii cuptorului electric cu rezistoare; b - reglajul asimetric; d

c - reglajul simetric; d - reglajul cu durat variabil a pulsurilor.VTA - variator de tensiune alternativ; BC bloc de calcul; R - regulator de temperatur;