Главная / Автоматика
Терморегулятор и автоматика камеры полимеризации: схема узел за узлом
Шкаф автоматики камеры — это ПИД-регулятор с термопарой ХА(K), два контактора под две группы ТЭНов, реле времени на выдержку и отдельный аварийный термостат. Для камеры 24 кВт / 380 В расчётный ток — 36 А, кабель — 5×10 мм², вводной автомат — 40 А. Биметалл вместо ПИД — это перелёт ±15–20 °C и нестабильное качество покрытия.
Когда камера уже сварена и ТЭНы стоят на месте, очередь доходит до шкафа управления. Именно здесь решается, будет ли у вас стабильная выдержка или постоянная «охота» за температурой. Пройдёмся по каждому узлу — что за что отвечает и как они связаны.
01 / составЧто входит в шкаф
Минимальный комплект для камеры мелкосерийки:
- ПИД-регулятор — мозг схемы. Измеряет температуру через термопару, сравнивает с уставкой, управляет контакторами. Примеры: ОВЕН ТРМ101 (1 канал), ТРМ251 (2 канала), ТРМ501 (со встроенным таймером).
- Термопара ХА(K) — датчик температуры. Крепится в рабочей зоне камеры, кабель идёт в шкаф к входу ПИД.
- Два контактора (KM1, KM2) — силовые ключи для каждой группы ТЭНов. Управляются маломощным сигналом от ПИД (5–24 В или 220 В в зависимости от модели катушки).
- Реле времени на выдержку — запускается по достижении уставки, отсчитывает время полимеризации, подаёт сигнал (звонок, лампа).
- Аварийный термостат — независимый контур защиты от перегрева.
- Вводной автомат + УЗО — защита линии питания всей камеры.
- Групповые автоматы (QF1, QF2) — защита каждой группы ТЭНов отдельно.
Можно ли обойтись одним контактором на все ТЭНы?
Обязательно ли УЗО?
02 / пидПИД-регулятор и термопара
ПИД — не просто «термостат с настройками». Он вычисляет управляющее воздействие из трёх составляющих: пропорциональной (насколько далеко от уставки), интегральной (как долго тянется ошибка) и дифференциальной (как быстро температура меняется). Для камеры полимеризации достаточно настройки по П и И — дифференциальное звено обычно нужно только при быстрых объектах. Итог: точность удержания ±2–5 °C против ±15–20 °C у биметаллического термостата.
Термопара ХА(K) — стандарт для камер до 300 °C. Диапазон измерения с запасом, дёшева, легко заменяется. Кабель от термопары к ПИД — компенсационный (маркировка КX или КМТТ-К), обычный медный провод даст паразитную ЭДС на соединении и сдвиг показаний.
| Модель | Каналы | Таймер | Особенности |
|---|---|---|---|
| ОВЕН ТРМ101 | 1 | нет | Базовый, управляет одним контактором |
| ОВЕН ТРМ251 | 2 | нет | Две независимые уставки для двух групп |
| ОВЕН ТРМ501 | 1 | встроен | Не нужно отдельное реле выдержки |
Нужно ли настраивать ПИД-коэффициенты вручную?
03 / контакторыДве группы ТЭНов и контакторы
24 кВт ТЭНов разбивают на две группы по 4 × 3 кВт = 12 кВт каждая. Группы раскидывают по фазам симметрично: если группа 1 берёт фазы L1–L2, группа 2 берёт L2–L3 (при трёхфазном подключении ТЭНов «треугольником») или обе группы запитываются симметрично «звездой» с нулём. Каждую группу коммутирует отдельный контактор — KM1 и KM2.
Ток каждой группы: 12 000 Вт ÷ (√3 × 380 В) ≈ 18 А. Контактор выбирают на 25 А с запасом. Обмотка контактора — 220 В AC или 24 В DC в зависимости от того, какой выход управления у вашего ПИД (проверяйте при заказе, это разные модификации).
Как ПИД управляет двумя контакторами одновременно?
04 / таймерРеле времени на выдержку
Стандартная ошибка — запустить таймер по нажатию кнопки «старт». В этот момент металл холодный, воздух только начинает греться. Если камера выходит на 180 °C за 25 минут, а выдержка нужна 20 минут, то реальное время нагрева детали — 25 + 20 = 45 минут. Но массивная деталь 4–6 мм толщиной догревается медленнее воздуха ещё на 8–12 минут после достижения уставки.
Правильная логика: реле выдержки стартует по сигналу от ПИД — когда термопара зафиксировала уставку. Многие ТРМ умеют выдавать этот сигнал на отдельный релейный выход. Если нет — ставят промежуточное реле, которое срабатывает по тому же сигналу управления KM1/KM2 и запускает таймер.
Какое реле времени подходит?
05 / защитаАварийный термостат и защита от перегрева
ПИД тоже может отказать. Если выход управления «залипнет» в открытом состоянии (контактор не разомкнётся), камера начнёт расти в температуре без ограничения. При 220–250 °C порошок деградирует, при 250–300 °C появляется дым, при дальнейшем росте — пожар из-за горючих загрязнений или дефектного изделия.
Аварийный термостат — отдельный прибор с собственным датчиком. Его уставка: рабочая температура плюс 20–30 °C. Например, при рабочей 180 °C аварийный термостат настраивают на 200–210 °C. Он включён последовательно в линию питания катушек контакторов: при перегреве размыкает этот контур физически, без участия ПИД. Возврат — только вручную (модели с ручным сбросом).
| Параметр | Основной ПИД | Аварийный термостат |
|---|---|---|
| Уставка | 180 °C (рабочая) | 200–210 °C |
| Датчик | Термопара ХА(K) | Собственный NTC/биметалл |
| Действие | ШИМ контакторов | Разрыв цепи управления KM |
| Возврат | Автоматический | Ручной сброс |
Куда ставить датчик аварийного термостата?
06 / кабельСечение кабеля и автоматы
Суммарная мощность 24 кВт при напряжении 380 В:
I = P ÷ (√3 × U × cosφ) = 24 000 ÷ (1,732 × 380 × 0,98) ≈ 37 А
Берут 40 А с запасом. Ток одной группы (12 кВт): ≈ 18 А → групповой автомат 25 А.
| Участок цепи | Кабель | Автомат |
|---|---|---|
| Ввод питания (380 В, 3ф+N+PE) | ВВГнг-LS 5×10 мм² | 40 А C + УЗО 40А/30мА |
| Группа 1 (KM1 → ТЭН) | ВВГнг-LS 4×4 мм² | 25 А C |
| Группа 2 (KM2 → ТЭН) | ВВГнг-LS 4×4 мм² | 25 А C |
| Цепь управления (ПИД, реле) | КВВГ 2×1,5 мм² | 4 А B |
| Термопара → ПИД | Компенсационный КX | — |
Как раскидать группы ТЭНов по фазам?
07 / схемаПринципиальная схема управления
Ниже — упрощённая принципиальная схема силовой и управляющей части шкафа. Силовые цепи 380 В — серые линии, цепи управления контакторами от ПИД — оранжевые пунктиром.
На схеме видно, как аварийный термостат стоит в разрыве общей силовой шины — он не связан с ПИД и срабатывает независимо. Управляющие линии ПИД (оранжевый пунктир) идут к катушкам KM1 и KM2: ПИД управляет тем, какой контактор включён в данный момент.