3 Лабораторна робота № 3. Дослідження роботи системи автоматичного регулювання температури
Мета роботи:
- ознайомитись з улаштуванням, роботою і налагодженням автоматичного самописного регулюючого потенціометра ПСР-1;
- навчитись експериментально визначати статистичні і динамічні параметри процесу регулювання.
Час виконання роботи – 4 години.
3.1 Загальні теоретичні відомості
Стабілізація температури різних об’єктів (нагрівальних печей, сушильних камер, хімічних реакторів, тощо) вимагається в багатьох технологічних процесах. Завдяки значній інерційності теплових об’єктів до регуляторів температури не пред’являють високих вимог щодо швидкості дії. САК температури, як правило, виконують замкненими і в багатьох випадках позиційними (дискретної дії).
Як теплові регулятори, в електричних САК температури, широке застосування здобули компенсаційні автоматичні регулюючи потенціометри, типовим представником яких є прилад ПСР-1. Об’єкт регулювання – сушильна шафа з електричним нагрівачем потужністю р = 375 Вт, при номінальній напрузі U = 220 В. В сушильній шафі розташований датчик температури – термопара хромель-копель.
Структурна схема САК температури представлена на рис. 3.1.
а – функціональна схема; б – спрощена схема
Рисунок 3.1 – Структурна схема САК температури
Задаючою дією азад. є положення вказівника задачі. Вихідним параметром системи х є температура сушильної шафи. Зворотній зв'язок здійснюється за допомогою термопари, що являє собою аперіодичну ланку з передаточною функцією.
,
(3.1)
де: K2 = 0,0695 МВ/К.
Постійна часу Т складає одиниці секунди астатичної компенсаційною системи, в якій підсилювач, редуктор і мостовий компенсатор можуть бути представлені пропорційними ланками з коефіцієнтами передачі К3, К5, К6 відповідно, електродвигун представлений інтегруючою ланкою з передаточною функцією:
.
(3.2)
Коефіцієнт підсилення К3 підсилювача при налагодженні встановлюється таким, щоб при різкий зміні вхідного сигналу (замкнення термопари кнопкою) каретка пересувалась з якомога більшою швидкістю, але без помітного перерегулювання. Тоді зворотній зв'язок (канал вимірювання температури) можна вважати пропорційною ланкою, коефіцієнт передачі якою визначається масштабом шкали приладу.
.
Власне регулятор представлений вузлом порівняння та реле. При а <азад. регулятор вимикає піч.
Характер кривої розгону (перехідної характеристики печі при її вмиканні в мережу без регулювання) показаний на рис. 3.2, а.
Піч с достатньою точністю можна представити аперіодичною ланкою із запізненням:
.
(3.3)
Всі параметри можна отримати по кривій розгону.
Якщо увімкнути регулятор, то по досягненні заданої температури він вимикає нагрівач і температура останнього починає падати, залишаючись ще деякий час вище температури печі. Отже, температура в печі в цей час продовжує зростати. Після вмикання контактів регулятора піч продовжує ще деякий час охолоджуватись (вичахати), поки температури печі і нагрівача не зрівняються.
а – розгінна характеристика; б – характеристика регулювання
Рисунок 3.2 – Вихідні характеристики САК температури
Характер зміни температури в процесі регулювання показаний на рис. 3.2, б. Якість регулювання характеризується абсолютною похибкою Δх і відносною похибкою δ, а також періодом циклу Тц.