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    普通電爐的時(shí)間常數(shù)比較大，通?？蛇_(dá)幾十秒以上，與電爐環(huán)節(jié)相比，可控硅調(diào)壓裝置以及傳感器信號變換裝置都可以簡化為一個(gè)比例環(huán)節(jié)。同時(shí)電爐具有很大的滯后效應(yīng)，一般滯后時(shí)間可達(dá)幾十秒，對于一般電爐溫度控制系統(tǒng)而言，只需要考慮電爐自身的滯后作用，根據(jù)上述描述，可用帶純滯后效應(yīng)的一階慣性環(huán)節(jié)作為普通電爐的數(shù)學(xué)模型，其傳遞函數(shù)可以表示如下式中r為增益系數(shù)，它是溫度傳感器、放大器、可控硅調(diào)壓裝置以及電爐的比例系數(shù)的乘積;z為系統(tǒng)的滯后時(shí)間，該參數(shù)的大小與實(shí)際被控對象有關(guān)。需要注意的是，式(2-1)只適用于加熱過程中加熱元件等效電阻值不變的普通電爐，對于U型硅碳棒電爐這種等效電阻值隨著溫度變化而變化的特殊系統(tǒng)(即Kr是一個(gè)隨溫度變化而變化的值)，式(2-1)所示的對象模型只能作為這種參數(shù)時(shí)變系統(tǒng)在某一個(gè)溫度段的對象模型。硅鋁的表面負(fù)荷直接影響U型硅碳棒的使用壽命，必須讓U型硅碳棒在各個(gè)溫度段都工作在其允許的表面負(fù)荷范圍內(nèi)。雖然交流調(diào)功控制方式被廣泛應(yīng)用到電爐的溫度控制中，但這種控制方式的調(diào)節(jié)精度低，且當(dāng)交流電源被接通時(shí)加在U型硅碳棒兩端的電壓有效值很大，當(dāng)這個(gè)時(shí)刻發(fā)生在硅鋁爐的低溫段時(shí)，由于U型硅碳棒冷態(tài)等效電阻很低，這種交流全波信號將在U型硅碳棒上產(chǎn)生短時(shí)電流過沖作用，這種作用直接影響U型硅碳棒的使用壽命;另外，由于溫度控制器為多溫度段控制，較低的溫度控制精度將限制各個(gè)溫度段的升溫速率的精確性，直接影響了各個(gè)溫度段的控制效果。綜上考慮，在本次設(shè)計(jì)中采用雙向可控硅移相調(diào)功的控制方式作為U型硅碳棒電爐溫度控制系統(tǒng)的主電路的控制方式門。由于電流環(huán)具有對電流的限制作用，所以在實(shí)際的系統(tǒng)中可以采用引入對通過U型硅碳棒的電流進(jìn)行控制的電流環(huán)來實(shí)現(xiàn)對U型硅碳棒表面負(fù)荷的控制。根據(jù)以上分析，除了對溫度進(jìn)行控制外，U型硅碳棒的表面負(fù)荷直接影響U型硅碳棒的使用壽命，必須讓U型硅碳棒在各個(gè)溫度段都工作在其允許的表面負(fù)荷范圍內(nèi)。由于電流環(huán)具有對電流的限制作用，所以在實(shí)際的系統(tǒng)中可以引入電流環(huán)，來實(shí)現(xiàn)對U型硅碳棒表面負(fù)荷的控制，鐵礦石軟化熔融過程智能溫控系統(tǒng)如圖2-7所示。