[發明專利]一種用于空氣電阻爐的電加熱控制電路

有效

• 申請號: 201210487880.0
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102981532A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 劉鴻;王志峰;白鳳武;王艷
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G05D23/30
• 分類號: G05D23/30
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種用于空氣電阻爐的加熱控制電路。

背景技術

目前，干洗機、電熱水器、電烤箱及電熱水爐等加熱電器或設備通常采用電阻絲或硅碳棒進行電加熱實現加熱功能。空氣電阻爐是利用電為能源輸入加熱環境空氣以獲得高溫空氣的電加熱裝置，可以作為科學實驗和工業生產過程中的高溫空氣源。由于空氣的傳熱性能較差，需要對電加熱元件進行有效保護和實現精確控制。如何獲得將電能高效安全的轉化為空氣的熱能，設計合理的加熱電路是關鍵。現有加熱控制電路主要采用可控硅調壓的方式來調整加熱功率，主要缺點是可控硅在調整導通角時，對外部電源產生強烈的高頻干擾，而且不能過零觸發，功率輸出不能從零開始，輸出功率也非常小。空氣電阻爐通常需要較大的電加熱功率，可實現從零功率調節以滿足對空氣溫度的調節，可控硅調壓方式無法應用。

發明內容

本發明的目的是克服現有的電加熱裝置對外部電源干擾較大的缺點，提出一種大功率加熱控制電路，本發明可實現輸出功率連續可調，調節過程對外部電源干擾小。

本發明采用伺服電機與電動調壓器聯合使用進行電壓調節，結合總控制電路里的運算放大器進行功率調整，總控制電路里的計算機發出的伺服電機驅動信號由運算放大器輸出給伺服電機。伺服電機驅動電動調壓器的輸出電壓可以從零開始調整，輸出波形是完整的正弦波，且對整個電路沒有高頻干擾，可實現較大的輸出功率。

本發明技術方案如下：

本發明采用四級獨立控制和調節的加熱控制電路，可實現對空氣電阻爐內四個加熱區域輸入電功率的連續調節。

第一級加熱控制電路用于控制空氣電阻爐的空氣預熱段，所控制的加熱電元件為電阻絲等使用溫度低于600℃的電加熱電阻材料，空氣在該加熱段從室溫被加熱到預設溫度，其特點是空氣及電加熱元件的工作溫度低于600℃，但所需的電加熱功率較大。第二級、第三級和第四級加熱控制電路采用相同的控制回路，其加熱功率可以相同也可以不同，控制的加熱元件是耐高溫、抗氧化的硅碳棒等，空氣和電加熱元件的工作溫度為600℃-1200℃。

依照空氣流動方向，第一級加熱控制電路所控制的電加熱元件位于空氣電阻爐的前端，靠近空氣的入口，流經第一級加熱控制電路所控制的電加熱元件后的空氣依次流經第二級、第三級和第四級加熱控制電路控制的電加熱元件，第四級加熱控制電路所控制的電加熱元件靠近空氣出口。四級加熱控制電路實現四個加熱區域輸入電功率的獨立調節，可實現空氣電阻爐出口空氣溫度的在較寬范圍內進行調節，易于滿足用戶的多種溫度需求。

本發明的電加熱控制電路由四級加熱控制電路、總開關和總控電路組成。外部交流電源通過總開關接入，四級加熱控制電路接在總開關的下端，當總開關閉合后四級加熱控制電路接通外部交流電源。四級加熱控制電路通過屏蔽電纜、數據線與總控制電路連接，由總控制電路發出四級加熱控制電路的伺服電機的驅動信號與溫度設定信號。每級加熱控制電路均包括開關、溫度控制器、電動調壓器、伺服電動機、電加熱元件、電流保護繼電器、電流互感器，以及電流保護器。四個加熱控制電路共用一個交流電源總開關和一個總控制電路。總控制電路是本發明的控制中樞，所有對四級加熱控制電路的操控信號均由總控制電路發出。總控制電路與伺服電機通過數據線連接，總控制電路與溫度控制器通過屏蔽電纜連接。

每級加熱控制電路中，視空氣電阻爐所需加熱功率的大小，其電動調壓器可以為兩相電動調壓器或三相電動調壓器。由于空氣電阻爐通常需要較大加熱功率，尤其第一級加熱控制電路所控制的電加熱元件為電阻絲，需要很大的電加熱功率，所采用的電動調壓器多為三相電動調壓器。第二級、第三級和第四級加熱控制電路所控制的電加熱元件為硅碳棒，所采用的電動調壓器可視所需功率選用三相調壓器或兩相調壓器。所述的溫度控制器從空氣電阻爐內熱電偶實時獲取溫度信號，溫度信號經溫度控制器內的轉換器轉換為電壓信號，該電壓信號與溫度控制器內預設值進行比較，依據設定的控制邏輯發出是否調整電壓的指令，實現溫度反饋控制。當測得溫度高于設定值時，溫度控制器發出指令使得溫度控制繼電器斷開，停止該區域內的加熱。當測得溫度下降到設定值時，溫度控制器發出指令使得溫度控制繼電器閉合，開始對該區域內進行加熱。溫度控制器的使用，實現了空氣電阻爐的安全加熱，可有效保護電加熱元件。