Состав лабораторной установки

Лабораторная установка собрана на базе электронного программного регулятора температуры типа ПРТЭ-2М, механическая часть которого в учебных целях переделана на полный цикл одного часа. Объектом регулирования служит лабораторная электрическая печь.

Схема регулятора (рис. 5.1) состоит из следующих основных узлов: измерительной части, трехкаскадного усилителя низкой частоты, фазового дискриминатора с выходным реле, синхрон

5 .1. Электрическая принципиальная схема

регулятора ПРТЭ-2М

ного электрического двигателя с механизмом задания программы и резисторным преобразователем, а также выпрямителя со стабилизатором напряжения. В качестве датчика температуры используется электрический термометр сопротивления типа ТСМ с градуировкой 53 Ом, либо ТСП с градуировкой 46 Ом.

Измерительная часть схемы регулятора состоит из двух мостов, измерительного и регулирующего, в состав которых входят термометры сопротивления.

Измерительная мостовая схема (резисторы R1,R2, R4, R7 и терморезистор RK1) служит для непрерывного наблюдения за значениями температуры в электрической печи. В измерительную диагональ моста включен микроамперметр PV1 со шкалой 0 – 100 мкА, соответствующей измеряемой температуре в диапазоне от 0 до 100⁰С. Эта мостовая схема питается стабилизированным напряжением от стабилитрона VL1 через регулировочные сопротивления R5 и R8. Резистором R8 можно скорректировать цену деления шкалы, а резистором R4 – начало диапазона измерения.

Регулирующий мост (резисторы R9, R10, R12, R14, R15 и терморезистор RK2) служит для сравнения температуры в печи с заданным значением, на основании чего производится включение или выключение нагревателя печи. Этот мост питается переменным током от трансформатора Т1. К измерительной диагонали моста через резистор R16 подключен вход трехкаскадного усилителя.

Программное задание температуры осуществляется реостатным задатчиком R15. Максимальная величина его равна разности сопротивления термометра RK2 при 100⁰С и 0⁰С (17,99 Ом для

указанного выше термометра типа ТСП и 22,58 Ом для термометра типа ТСМ). Таким образом, мост должен быть сбалансирован при 0⁰С, если сопротивление R15 будет полностью введено (максимальное), и при 100⁰С, если оно будет полностью выведено (равно нулю). Настройка моста (балансировка при 0⁰С) осуществляется резистором R12.

Примечание. Настройка обеих мостовых схем с помощью резисторов R4, R8 и R12 производится только во время ремонта оборудования. При выполнении лабораторных работ эти сопротивления не изменяются.

Подвижный контакт реостата-задатчика R15 кинематически связан с роликом, перемещающимся по контуру копира, профиль которого соответствует заданной программе изменения регулируемой температуры во времени. Сам копир укреплен на оси механизма, приводимого в действие от синхронного электрического двигателя с редуктором. Редуктор подобран из условия, чтобы время одного оборота было бы равным максимальному времени одного цикла, составляющему в реальных условиях около 24 часов. В лабораторной же установке это время составляет чуть меньше одного часа, так, чтобы один цикл уложился бы во времени одного лабораторного занятия.

Таким образом, с помощью упомянутых выше копира и двигателя в любой момент времени (с момента начала работы электропривода) устанавливается то значение сопротивления задатчика, которое соответствует заданной температуре в этот же момент времени. И если в это время регулируемая температура будет неравной заданной, мост окажется разбалансированным, в измерительной диагонали появляется напряжение, поступающее через резистор R16 на вход усилителя переменного тока.

Электронный усилитель – трехкаскадный. Первый каскад включает в себя половину электронной лампы VL2.1 и резистор R17. Выходное напряжение с его анода через разделительный конденсатор C3 поступает на вход второго каскада усилителя, включающего в себя вторую половину электронной лампы VL2.2 и резистор R19. Выходное напряжение этого каскада через разделительный конденсатор C5 и резистор R23 поступает на вход третьего каскада (первая половина электронной лампы VL3.1 и резистор R25). С помощью резистора R23 можно изменять коэффициент усиления, а следовательно, и чувствительность регулятора. Выходное напряжение этого каскада через разделительный конденсатор C9 поступает на вход фазового дискриминатора.

Фазовый дискриминатор, включающий в себя вторую половину электронной лампы VL3.2, реле K1 и конденсатор C10, питается переменным напряжением от трансформатора T1, которое поступает на анод лампы VL3.2, а на управляющую сетку ее поступает переменное напряжение от трехкаскадного усилителя. Если эти напряжения будут в фазе, то через катушку реле K1 будет протекать ток (положительный полпериода от трансформатора через лампу, а отрицательный полпериода от заряженного конденсатора C10). Это реле в рабочем состоянии подключает сеть к нагревателю печи. Если же указанные напряжения будут в противофазе, ток через катушку реле не будет протекать, и нагреватель печи отключается от сети. Фаза переменного напряжения, подаваемого в питающую диагональ регулирующего моста, подбирается таким образом, чтобы переменное напряжение на входе дискриминатора было бы в фазе с анодным напряжением, если температура в печи ниже заданной, и в противофазе (смещено на 180⁰), если температура в печи превышает заданное значение. Таким образом, при недостаточной температуре в печи нагреватель ее оказывается включенным в сеть, при достижении заданной температуры или ее превышении нагреватель печи отключается от сети. Следовательно, регулятор будет поддерживать температуру в печи, соответствующую положению подвижного контакта резистора-задатчика и ролика на копире. По окончании времени регулирования механизм копира выключает регулятор с помощью концевого выключателя SF1. Время регулирования в данной лабораторной установке может изменяться в пределах 60 мин.