2.5. Взаимодействие элементов системы прерывистого регулирования температуры

Рассмотрим схему электрических соединений стенда системы автоматического позиционного регулирования температуры (рис. 7).

Рис.7. Схема электрических соединений стенда системы автоматического

позиционного регулирования

Допустим, что в данный момент времени температура в печи выше заданной. Контакт К₁, находящийся в потенциометре КСП разомкнут. Магнитный пускатель КМ обесточен. Замыкающий контакт КМ2 обесточивает нагревательный элемент печи ЭП и сигнальную лампу EL2 (красный цвет). Размыкающий контакт КМ1 подключит к питанию лампу EL3 (зеленый цвет), которая сигнализирует об отключении нагревателя печи. Печь охлаждается.

При уменьшении температуры в печи и достижения ею заданной величины контакт К₁ замыкается, подключая к сети обмотку магнитного пускателя КМ. Включаясь, магнитный пускатель своим замыкающим контактом КМ2 замыкает цепь нагревательного элемента печи и цепь сигнальной лампы EL2. Размыкающий контакт КМ1 магнитного пускателя КМ отключает сигнальную лампу EL3. Печь нагревается, о чем свидетельствует сигнальная лампа EL2. Некоторое время слой воздуха, находящийся между нагревательным элементом и спаем термоэлектрического преобразователя будет охлаждаться за счет кожуха термоэлектрического преобразователя. Несмотря на то, что нагреватель печи уже греет печь, реверсивный двигатель потенциометра будет еще некоторое время перемещать стрелку в сторону уменьшения температуры.

При достижении температурой значения больше заданного, контакт К₁ размыкается, что приводит к отключению ЭП. Таким образом, осуществляется повторение цикла регулирования температуры в ЭП в заданном диапазоне.

Заданное значение температуры устанавливается при помощи ручки «Уставки значения». Конец указателя задания устанавливается по направлению к точке, в которой должно быть перо при достижении измеряемой температуры заданного значения.

2.6. Расчет амплитуды и частоты колебаний температуры в системе двухпозиционного регулирования температуры

Рассматриваемая система автоматического регулирования является автоколебательной. Это означает, что при работе системы в ней возникает устойчивый автоколебательный процесс изменения температуры объекта. Этот процесс представляет собой устойчивый режим работы данной системы.

Появление автоколебаний в системе вызвано наличием релейных элементов в регуляторе. Дополнительное отклонение регулируемого параметра от заданного значения обуславливается также наличием инерции объекта регулирования (печи).

Автоколебательный процесс характеризуется амплитудой и частотой колебаний. Последние подбираются так, чтобы они были практически приемлемы для данного технологического процесса, если автоколебания в последнем вообще допустимы.

Для определения амплитуды колебаний температуры в печи необходимо найти разность между ее максимальным и минимальным значением (рис. 8).

Тогда

, (1)

где А – амплитуда колебаний.

Частота колебаний находится по их периоду

, (2)

где - частота колебаний (Гц);

Т – период колебаний (с).

Рис.8 . Автоколебательный процесс изменения температуры в печи :

Т – период колебания; А – амплитуда колебания; t_зад – заданное значение

температуры

3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

1. Описание лабораторной установки

Общий вид стенда системы автоматического регулирования температуры (рис.9 ) состоит из электропечи 1, сигнального табло 2, регулирующего потенциометра 3, выключателя электропитания печи SA1 (позиция 4), выключателя питания стенда SA2 (позиция 5), вольтметра 6 и амперметра 7.

2. Порядок выполнения работы

Переключателями SA1 и SA2 подается питание на стенд и начинается выполнение работы. Для определения амплитуды колебаний необходимо найти:

• значение температуры, при которой правое сигнальное табло (печь включена) гаснет, а загорается левое сигнальное табло (печь отключена).

• значение температуры, при которой левое сигнальное табло гаснет, а правое загорается.

Значения температуры снимаются по показаниям автоматического потенциометра. Затем определяют амплитуду колебаний температуры по формуле (1).

Период колебаний определяется при помощи секундомера, как время между моментами включения одного из сигнальных табло, либо правого (печь включена), либо левого (печь отключена) по формуле (2).

Показания снимаются в течении трех периодов. Результаты опытов заносятся в таблицу.

Таблица. Экспериментальные результаты определения амплитуды колебаний

№	tmax, C	tmin, C	A, C	T, c	, Гц	A/Tпред, %
1 2 3	………….. ………….. …………..	………….. ………….. …………..	………….. ………….. …………..	………….. ………….. …………..	………….. ………….. …………..	………….. ………….. …………..

П о данным таблицы необходимо построить кривые переходного процесса двухпозиционного регулирования.

Рис.9. Общий вид стенда №3 системы автоматического регулирования

температуры

3. Требования к отчету

Отчет о лабораторной работе должен содержать:

• цель работы;

• краткое описание теоретического материала;

• протокол работы и таблицы результатов;

• обработку результатов исследования (расчеты, графики);

• выводы по результатам исследования.

3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Измерение термоэлектродвижущей силы потенциометрическим методом.

2. Устройство и принцип действия автоматического потенциометра.

3. Устройство и принцип действия ручного потенциометра.

4. Как определить абсолютную, относительную, приведенную

погрешности, вариацию и чувствительность?

5. Как работает система двухпозиционного регулирования температуры ?

6. От каких параметров системы автоматического регулирования зависит амплитуда колебаний регулируемого параметра?