Файл: Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок учеб. пособие.pdf

ливается фазочувствительным усилителем 5, на выходе которого вклю­ чена обмотка двухфазного конденсаторного двигателя 4 исполнитель-

Рис. 168. Схема пропорционального регулирования температуры воз­ духа:

I — измерительный мост; 2 — объект регулирования: .1 — теплообменник; 4 — конденсаторный двигатель; 5 — фазочувствительный усилитель.

ного механизма. Исполнительный механизм перемещает регулирующий орган, изменяя поступление теплоносителя в теплообменник 3. Одно­ временно с перемещением регули­ рующего органа происходит измене­ ние сопротивления одного из плеч измерительного моста, в результате этого изменяется температура, при которой уравновешивается мост.

Таким образом, каждому поло­ жению регулирующего органа из-за жесткой обратной связи соответ­ ствует свое равновесное значение регулируемой температуры.

Для пропорционального (ста­ тического) регулятора характерна о с т а т о ч н а я н е р а в н о ­

ме р н о с т ь р е г у л и р о в а -

ни я.

367

жении регулирующего органа, то есть при новом значении регулируе­ мого параметра, отличающегося от заданного на величину б.

Недостаток пропорциональных регуляторов состоит в том, что каждому значению параметра соответствует только одно определенное положение регулирующего органа. Для поддержания заданного значения параметра (температуры) при изменении нагрузки (расхода тепла) необходимо, чтобы регулирующий орган занял другое положе­ ние, соответствующее новому значению нагрузки. В пропорциональ­ ном регуляторе этого не происходит, вследствие чего возникает оста­ точное отклонение регулируемого параметра.

22.6. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ (АСТАТИЧЕСКИЕ) РЕГУЛЯТОРЫ

Интегральными (астатическими) называются такие регуляторы, в которых при отклонении параметра от заданного значения регули­ рующий орган перемещается более или менее медленно и все время в одном направлении (в пределах рабочего хода) до тех пор, пока параметр снова не примет заданного значения. Направление хода регулирующего органа изменяется лишь тогда, когда параметр пере-

Рис. 170. Схема интегрального регулирования температуры воздуха.

ходит через заданное значение. В интегральных регуляторах электри­ ческого действия обычно искусственно создается зона нечувствитель­ ности, в пределах которой изменение параметра не вызывает переме­ щений регулирующего органа.

Скорость перемещения регулирующего органа в интегральном регуляторе может быть постоянной и переменной. Особенностью инте­ грального регулятора является отсутствие пропорциональной связи между установившимися значениями регулируемого параметра и положением регулирующего органа.

На рис. 170 приведена принципиальная схема системы автомати­ ческого регулирования температуры при помощи интегрального регу­

368

лятора. В ней в отличие от схемы пропорционального регулирования температуры (см. рис. 168) нет жесткой обратной связи.

В интегральном регуляторе скорость регулирующего органа прямо пропорциональна величине отклонения регулируемого параметра. Математически это может быть выражено уравнением

где у0 —начальное положение рабочего органа в момент времени t0. Процесс интегрального регулирования температуры при скачкооб­ разном изменении нагрузки (расхода тепла) отображен на рис. 171 с помощью временных характеристик. Как видно из графика, регули­ руемый параметр при интегральном регулировании медленно возвра­

щается к заданному значению.

22.7. ИЗОДРОМНЫЕ (ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНЫЕ) РЕГУЛЯТОРЫ

Изодромное регулирование обладает свойствами как пропорцио­ нального, так и интегрального регулирования. Скорость перемеще­ ния регулирующего органа зависит от величины и скорости отклоне­ ния регулируемого параметра. Математически эту связь можно пред­ ставить в виде уравнения

dy ( 22-6)

d t ~ h T t + h x ‘

Перемещение регулирующего органа определяется выражением

При отклонении регулируемого параметра от заданного значения регулирование осуществляется следующим образом. Вначале регули-

рующий орган перемещается в зависимости от величины отклонения регулируемого параметра, то есть имеет место пропорциональное регу­ лирование. Затем регулирующий орган совершает дополнительное перемещение, которое необходимо для устранения остаточной неравно­ мерности (интегральное регулирование).

Изодромную систему регулирования температуры воздуха (рис. 172) можно получить заменой жесткой обратной связи в схеме пропорцио­ нального регулирования (см. рис. 168) упругой обратной связью (от регулирующего органа к движку сопротивления обратной связи). Электрическая обратная связь в изодромной системе осуществляется

Рис. 172. Схема изодромного регулирования температуры воздуха.

потенциометром и вводится в систему регулирования через контур, содержащий сопротивление Ң и емкость С. В течение переходных про­ цессов сигнал обратной связи вместе с сигналом отклонения параметра воздействует на последующие элементы системы (усилитель, электро­ двигатель). При неподвижном регулирующем органе, в каком бы положении он ни находился, по мере заряда конденсатора С сигнал обратной связи затухает (в установившемся режиме он равен нулю).

Для изодромного регулирования характерно, что неравномер­ ность регулирования (относительная ошибка) с увеличением времени уменьшается, приближаясь к нулю. При этом обратная связь не будет вызывать остаточных отклонений регулируемой величины.

Таким образом, изодромное регулирование приводит к значительно лучшим результатам, чем пропорциональное или интегральное (не говоря уже о позиционном регулировании). Пропорциональное регу­ лирование в связи с наличием жесткой обратной связи происходит практически мгновенно, изодромное — замедленно.

370

22.8. ПРОГРАММНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Для осуществления программного регулирования необходимо непрерывно воздействовать на настройку (уставку) регулятора так, чтобы регулируемая величина изменялась по заранее заданному закону! С этой целью узел настройки регулятора снабжается программным

Рис. 173. Схема автоматического программного регулирования темпера­ туры печи для термической обработки деталей:

элементом, который часто выполняется в виде профилированного кулач­ ка, приводимого в движение двигателем, связанным с реле времени.

Примером системы автоматического программного регулирования, в которой регулируемый параметр изменяется по заранее заданному закону во времени, может служить система регулирования темпера­ туры печи для термической обработки деталей (рис. 173). Требуемый характер изменения температуры печи во времени задается при помощи профильной рельефной диаграммы. Эта диаграмма непрерывно пере­ мещается слева направо при помощи часового механизма 2.

Устройство, состоящее из ленты 1 и часового механизма 2 и слу­ жащее для установления закона изменения задаваемой величины называют п р о г р а м м н ы м э л е м е н т о м .

Задаваемое изменение температуры посредством катящегося по рельефной диаграмме ролика и тяги 3 передается на рычаг 4, который может вращаться вокруг своей оси. Контакт 5 связан со стрелкой указателя 6 термометра, который показывает фактическую темпера­ туру печи. Термопара 7 термометра располагается в печи 8. Заслонка 9 подачи теплоносителя в печь связана с валом электродвигателя по­ стоянного тока 10. При расхождении заданной и фактически имею­ щейся в печи температуры контакт 5 будет касаться одного из кон­ тактов рычага 4, замыкая цепь питания электродвигателя. Электро­ двигатель будет вращаться в такую сторону, чтобы при перемещении заслонки 9 обеспечить требуемое изменение подачи теплоносителя к печи. Это вызовет изменение температуры печи в соответствии с за­ данным графиком. Когда заданная программой и фактическая темпе­ ратуры сравняются, контакт 5 займет нейтральное положение и электродвигатель остановится.

При электронагреве исполнительный механизм САР может воздей­ ствовать на включение или отключение секций электронагревательных элементов, изменяя тем самым температуру нагреваемой установки в соответствии с заданной программой.

Программное регулирование температуры и влажности воздуха широко применяется в установках искусственного климата.

Контрольные вопросы

1.Каковы способы регулирования мощности и температуры электронагрева­ тельных установок?

2.Какие регуляторы температуры называют позиционными?

3.Каков принцип работы пропорционального регулятора температуры?

4.Чем отличаются принципиальные схемы систем автоматического регулиро­ вания температуры с интегральными и пропорциональными регуляторами?

5.Каковы преимущества изодромного регулирования температуры?

6.Какие системы автоматического регулирования температуры называют программными?

23.ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

ИКОТЛОВ

23.1. ЭЛЕМЕНТНЫЕ ЭЛЕКТРОВОДОНАГРЕВАТЕЛИ

Электронагреватели-термосы ВЭТ-200 и ВЭТ-400. На животновод­ ческих фермах используются электрические водонагреватели-термосы типа ВЭТ-200 и ВЭТ-400, техническая характеристика которых при­ ведена в табл. 17.

Водонагреватель-термос типа ВЭТ-200 (рис. 174) состоит из резер­ вуара 1 со сферическими днищами емкостью 200 л и кожуха 2, выпол­

372