[发明专利]一种用于空气电阻炉的电加热控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于空气电阻炉的加热控制电路。

背景技术

目前，干洗机、电热水器、电烤箱及电热水炉等加热电器或设备通常采用电阻丝或硅碳棒进行电加热实现加热功能。空气电阻炉是利用电为能源输入加热环境空气以获得高温空气的电加热装置，可以作为科学实验和工业生产过程中的高温空气源。由于空气的传热性能较差，需要对电加热元件进行有效保护和实现精确控制。如何获得将电能高效安全的转化为空气的热能，设计合理的加热电路是关键。现有加热控制电路主要采用可控硅调压的方式来调整加热功率，主要缺点是可控硅在调整导通角时，对外部电源产生强烈的高频干扰，而且不能过零触发，功率输出不能从零开始，输出功率也非常小。空气电阻炉通常需要较大的电加热功率，可实现从零功率调节以满足对空气温度的调节，可控硅调压方式无法应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有的电加热装置对外部电源干扰较大的缺点，提出一种大功率加热控制电路，本发明可实现输出功率连续可调，调节过程对外部电源干扰小。

本发明采用伺服电机与电动调压器联合使用进行电压调节，结合总控制电路里的运算放大器进行功率调整，总控制电路里的计算机发出的伺服电机驱动信号由运算放大器输出给伺服电机。伺服电机驱动电动调压器的输出电压可以从零开始调整，输出波形是完整的正弦波，且对整个电路没有高频干扰，可实现较大的输出功率。

本发明技术方案如下：

本发明采用四级独立控制和调节的加热控制电路，可实现对空气电阻炉内四个加热区域输入电功率的连续调节。

第一级加热控制电路用于控制空气电阻炉的空气预热段，所控制的加热电元件为电阻丝等使用温度低于600℃的电加热电阻材料，空气在该加热段从室温被加热到预设温度，其特点是空气及电加热元件的工作温度低于600℃，但所需的电加热功率较大。第二级、第三级和第四级加热控制电路采用相同的控制回路，其加热功率可以相同也可以不同，控制的加热元件是耐高温、抗氧化的硅碳棒等，空气和电加热元件的工作温度为600℃-1200℃。

依照空气流动方向，第一级加热控制电路所控制的电加热元件位于空气电阻炉的前端，靠近空气的入口，流经第一级加热控制电路所控制的电加热元件后的空气依次流经第二级、第三级和第四级加热控制电路控制的电加热元件，第四级加热控制电路所控制的电加热元件靠近空气出口。四级加热控制电路实现四个加热区域输入电功率的独立调节，可实现空气电阻炉出口空气温度的在较宽范围内进行调节，易于满足用户的多种温度需求。

本发明的电加热控制电路由四级加热控制电路、总开关和总控电路组成。外部交流电源通过总开关接入，四级加热控制电路接在总开关的下端，当总开关闭合后四级加热控制电路接通外部交流电源。四级加热控制电路通过屏蔽电缆、数据线与总控制电路连接，由总控制电路发出四级加热控制电路的伺服电机的驱动信号与温度设定信号。每级加热控制电路均包括开关、温度控制器、电动调压器、伺服电动机、电加热元件、电流保护继电器、电流互感器，以及电流保护器。四个加热控制电路共用一个交流电源总开关和一个总控制电路。总控制电路是本发明的控制中枢，所有对四级加热控制电路的操控信号均由总控制电路发出。总控制电路与伺服电机通过数据线连接，总控制电路与温度控制器通过屏蔽电缆连接。

每级加热控制电路中，视空气电阻炉所需加热功率的大小，其电动调压器可以为两相电动调压器或三相电动调压器。由于空气电阻炉通常需要较大加热功率，尤其第一级加热控制电路所控制的电加热元件为电阻丝，需要很大的电加热功率，所采用的电动调压器多为三相电动调压器。第二级、第三级和第四级加热控制电路所控制的电加热元件为硅碳棒，所采用的电动调压器可视所需功率选用三相调压器或两相调压器。所述的温度控制器从空气电阻炉内热电偶实时获取温度信号，温度信号经温度控制器内的转换器转换为电压信号，该电压信号与温度控制器内预设值进行比较，依据设定的控制逻辑发出是否调整电压的指令，实现温度反馈控制。当测得温度高于设定值时，温度控制器发出指令使得温度控制继电器断开，停止该区域内的加热。当测得温度下降到设定值时，温度控制器发出指令使得温度控制继电器闭合，开始对该区域内进行加热。温度控制器的使用，实现了空气电阻炉的安全加热，可有效保护电加热元件。