0. 3.2.3 Контроль та регулювання температури печей опору

Контроль температури печей опору може здійснюватися різного роду термометрами та спеціальними приладами, а саме:

• спеціальними ртутними термометрами, які дозволяють вимірювання до 700 °С, при температурах вище 300 °С ртутний термометр заповнюється інертним газом (як правило, азотом) під тиском;

• манометричними термометрами, які складаються із термобалону, заповненого азотом, з'єднувальної трубки та приладу манометричного типу, границя вимірювання температури до 400 °С;

• електричними термометрами опору, принцип дії яких базується на зміні опору від температури, виготовляються з міді (вимірювання температури до 150 °С), нікелю (до 200 °С), платини (до 550 °С); вимагають вторинних приладів у вигляді логометрів та мостів;

• термоелектричними термометрами (термопарами), які є спаєм двох різнорідних металів; використовуються платинородій–платинові термопари (ПП), які дозволяють тривале вимірювання температури до 1300 °С, короткочасне до 1600 °С, платинородій–платинородієві (ПР) з температурами відповідно 1600 °С і 1800 °С, хромель–алюмелеві (ХА) – до 1100 °С і 1300 °С, хромель–копелеві (ХК) – до 600 °С і 800 °С, термопари з чистого графіту і карбіду титану з границями вимірювань 800 – 2500 °С;

• пірометрами випромінювання радіаційного, оптичного та колірного способів вимірювання; дія радіаційного пірометра базується на залежності кількості теплоти, яку випромінює нагріте тіло, та його температурою; дія оптичного пірометра базується на монохроматичній яскравості тіла в залежності від його температури; дія колірного пірометра основана на зміщенні максимуму інтенсивності випромінювання в залежності від температури тіла.

Рис. 7. Двопозиційне регулювання температури

Рис. 8. Багатоступінчаста схема контактного регулювання

В більшості випадків для печей опору застосовується двопозиційне регулювання (рис. 7).

Зміна температури відбувається у визначеному проміжку , де є зоною несталості регулятора. Для грубих процесів вона складає ^oC, для точніших – ^oC, для специфічних, наприклад, вирощування кристалів, – ^oC.

Для двопозиційного регулювання можуть використовуватися наступні найпростіші способи:

• відімкнення і увімкнення нагрівачів;

• перемикання нагрівачів з паралельної на послідовну роботу і навпаки;

• перемикання схеми з'єднання нагрівачів із зірки у трикутник і навпаки.

При виконанні складнішого регулювання температури згідно з заданим режимом використовуються або контактні, або безконтактні схеми регулювання.

Одна з найпростіших схем ступінчатого контактного регулятора представлена на рис. 8, яка дозволяє регулювати температуру ступенями по 25 %:

• подвійна зірка, ввімкнені всі контактори, температура відповідає 100 % навантаженню;

• трикутник, ввімкнені КМ1 та КМ4, 75 %;

• одинарна зірка, ввімкнений контактор КМ3, 50 %;

• однофазне навантаження, усі контактори відімкнені, 25 %.

Зміни потужності нагрівачів можна досягти також перемиканням на різні ступені напруги регулювального трансформатора, вмиканням послідовно з піччю резисторів чи реактивних котушок, останні способи є найменш економічними.

а)

б)

в)

г)

Найсучаснішим способом плавного регулювання є імпульсне регулювання на базі тиристорних регуляторів (рис. 9, а). При цьому розрізняють способи регулювання при частоті комутації, при підвищеній і при зниженій частоті (відповідно б, в, і г на рис. 9).

При такому регулюванні відсутні додаткові втрати і має місце відповідність потужності, яку споживає піч, і потужності, яку підводять з мережі.