Positieregelaars en tweepuntsregeling

Bij besturingsobjecten die geen zelfnivellering hebben, kan zonder de hulp van een automatische regelaar een eventueel storend effect niet worden gelokaliseerd en wordt de evenwichtstoestand niet bereikt.

De werking van de automatische regelaar wordt bepaald door het type relatie tussen de afwijkingen van de gecontroleerde parameter en het regulerende effect van het regellichaam, dat optreedt als gevolg van zijn beweging. Deze afhankelijkheid wordt de dynamische karakteristiek van de controller of de regulerende wet van de controller genoemd. Afhankelijk van het type van deze afhankelijkheid zijn regulatoren onderverdeeld in positioneel, statisch of proportioneel, astatisch en isodromisch.

De regelaar in een klepstandsteller kan twee of meer vaste standen hebben, die elk overeenkomen met bepaalde waarden van de geregelde parameter.

Afhankelijk van het aantal posities kunnen regelaars twee posities, drie posities en meerdere posities hebben.

In de praktijk wordt de grootste toepassing gevonden regelaars met twee standen. Ze moeten in meer detail worden besproken.

In een tweestandenregelaar, wanneer de gecontroleerde parameter afwijkt van de ingestelde waarde (met een hoeveelheid groter dan de ongevoeligheid van de regelaar), neemt het regellichaam een ​​van de uiterste posities in die overeenkomen met de maximaal of minimaal mogelijke stroom van de regulerende substantie . In een bepaald geval kan de minimumwaarde nul instroom zijn.

De beweging van het regellichaam van de ene eindpositie naar de andere bij aan-uit-regeling wordt meestal met hoge snelheid uitgevoerd - theoretisch ogenblikkelijk in een tijdsmoment gelijk aan nul.

Gelijkheid tussen instroom en uitstroom wordt niet waargenomen voor een gegeven waarde van de gecontroleerde parameter. Dit kan alleen gebeuren bij maximale of minimale belasting. Daarom bevindt het systeem zich bij tweepuntsbesturing meestal in een niet-evenwichtstoestand. Hierdoor oscilleert de geregelde parameter continu in beide richtingen vanaf de ingestelde waarde.

De amplitude van deze oscillaties bij afwezigheid van vertragingen, zoals gemakkelijk kan worden aangenomen, zal een zekere ongevoeligheid van de regelaar zijn... De zone van mogelijke oscillaties van de gecontroleerde parameter hangt af van de dode zone van de regelaar en wordt bepaald in de veronderstelling dat er is geen vertraging.

De dode zone van de controller is het bereik van verandering van de gecontroleerde parameter die nodig is om de beweging van de controller in voorwaartse en achterwaartse richting te initiëren. Dus, bijvoorbeeld, als de kamertemperatuurregelaar, ingesteld om 20 ° C te behouden, de regelaar begint te sluiten bij het leveren van warm water aan de verwarming, wanneer de interne luchttemperatuur stijgt tot 21 °, en deze opent bij een temperatuur van 19 ° , dan is de dode zone van deze regelaar gelijk aan 2°.

De nauwkeurigheid van het handhaven van de ingestelde parameters met aan-uit is relatief hoog.

Als de regelnauwkeurigheid hoog genoeg is, blijkt dat aan-uit regelaars in alle faciliteiten kunnen worden toegepast. De toepasbaarheid van aan-uitregeling wordt in de meeste gevallen niet bepaald door de bereikte regelnauwkeurigheid, maar door de toegestane schakelfrequentie. Houd er rekening mee dat veelvuldig schakelen leidt tot snelle slijtage van onderdelen (vaak contacten) van de regelaar en daardoor tot een afname van de betrouwbaarheid van de werking ervan.

De aanwezigheid van een vertraging verslechtert het regelproces, omdat het de amplitude van parameterfluctuaties vergroot, maar aan de andere kant vermindert de vertraging de schakelfrequentie en vergroot zo de reikwijdte van aan/uit-regeling.

Een schematisch diagram van een elektrische temperatuurregelaar met twee standen in een droogoven wordt getoond in Fig. 1.

Rijst. 1. Schematisch diagram van een elektrische thermostaat met twee standen in een droogkast: 1 — bimetaalsensor; 2 — elektrisch verwarmingselement

Deze regelaar bestaat uit een sensor 1 en een elektrisch verwarmingselement 2. De sensor bestaat uit twee bimetalen contactplaten, die onder invloed van temperatuur, elkaar naderend, een elektrisch circuit kunnen sluiten of juist openen.

Gewoonlijk wordt in de droogkast een temperatuur van 105°C aangehouden, waarna bij het bereiken van de ingestelde temperatuur de contacten moeten worden gesloten en een deel van het verwarmingselement moet worden gemanipuleerd.De gewenste waarde van Qpr na het manoeuvreren van de heater kan zo worden gekozen dat deze de warmteverliezen van de droogoven Qst volledig compenseert.

Maar hij is ook zo af te stellen dat als de ingestelde temperatuur bereikt is, de heater helemaal uit gaat. Bij de eerste variant kan worden bereikt dat Qpr = Qst, dan schakelt de regelaar niet.

In afb. 2 toont het kenmerk van het tweepuntsbesturingsproces. Deze figuur toont de veranderingen in de gecontroleerde parameter in de loop van de tijd na een enkele abrupte verandering in de objectbelasting Qpr of Qst. Ook wordt hier de beweging van het regulerende lichaam in de tijd weergegeven.

Rijst. 2. Kenmerken van het tweepuntsbesturingsproces

Opgemerkt moet worden dat bij tweestandenregeling een verandering in belasting een verandering veroorzaakt in de gemiddelde waarde van de gecontroleerde waarde, d.w.z. gekenmerkt door bepaalde onregelmatigheden. De afwijking van de gemiddelde waarde van de gecontroleerde parameter kan worden berekend met de formule

ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 — Qct),

waarbij ΔPcm — maximale verplaatsing van de gecontroleerde parameter van de gemiddelde ingestelde waarde; ΔTzap — overdrachtsvertragingstijd; W is de capaciteitsfactor van het object.

In normale gevallen is Qpr = Qct en ΔTzap — de waarde is onbeduidend. Daarom kan de verplaatsing niet erg significant zijn en overschrijdt de dode zone van de regelaar niet.

Toepassingsgebieden van aan- en uitregelaars

Een tweestandenregelaar kan worden gebruikt in het geval dat de mate van zelfnivellering van het bestuurde object bijna één is en de gevoeligheid van het object voor storingen niet groter is dan 0,0005 1 / s, als er geen andere redenen zijn die u dwingen om deze controller te verlaten. Deze redenen zijn onder andere:

1. Frequent, minder dan 4 - 5 minuten, het in- en uitschakelen van de regelaar, wat meestal wordt gedaan op locaties met lage capaciteitsfactoren en met frequente veranderingen in de belasting van de locatie.

Houd er rekening mee dat de toegestane schakelfrequentie wordt bepaald door de technische verfijning van regelgevers op dit niveau. Deze cijfers zijn tot stand gekomen door de praktijk van het automatische controlesysteem. Misschien kunnen ze in de toekomst worden verfijnd, voornamelijk naar beneden. Bovendien moet in gedachten worden gehouden dat het mogelijk is om de toegestane schakelfrequentie te bepalen door de vereiste levensduur van de regelaar in te stellen, terwijl het minimale gestandaardiseerde aantal bewerkingen (cycli) van een van de regulerende elementen bekend is.

2. Ontoelaatbaarheid van het stoppen van de toevoer van de warmtedrager, bijvoorbeeld naar de luchtverwarmers van de toevoerventilatie-unit of naar de luchtverwarmers van de eerste verwarming van de airconditioning-unit. Houd er rekening mee dat als tijdens het winterseizoen de koelmiddeltoevoer naar de kachels volledig of zelfs gedeeltelijk wordt gestopt, de ventilator, die met hoge snelheid koude lucht aanzuigt, zeer snel kan bevriezen wanneer deze werkt.

3.Ontoelaatbaarheid van grote afwijkingen van ongereguleerde omgevingsparameters Hier wordt bedoeld dat in een aantal gevallen één van de luchtparameters wordt gereguleerd, terwijl de andere niet wordt gereguleerd, maar binnen bepaalde grenzen moet blijven.

Je kunt bijvoorbeeld het handhaven van een bepaalde temperatuur in de winkels van de textielindustrie noemen. Hier is het de taak om een ​​dergelijke temperatuur te regelen waarbij de voorwaarden voor het handhaven van de relatieve vochtigheid binnen bepaalde grenzen worden gehandhaafd. Als de temperatuur echter binnen de gespecificeerde limieten wordt gehouden, overschrijden de schommelingen in de relatieve vochtigheid de toegestane zone.

De laatste omstandigheid kan worden verklaard door het feit dat de capaciteitscoëfficiënten van het gecontroleerde object in relatie tot de temperatuur relatief hoger zijn dan dezelfde coëfficiënten in relatie tot de relatieve vochtigheid. Heel vaak is het in de praktijk nodig om de aan-uit-temperatuurregeling in dergelijke werkplaatsen achterwege te laten.

4. Onaanvaardbaarheid van een scherpe en significante afwijking van de parameters van de controleomgeving in overeenstemming met de vereisten voor fluctuaties in de gecontroleerde parameters.

Zo kan de temperatuur van de toevoerlucht tijdens het aan-uit instellen van het verwarmingsvermogen van de toevoerkamerluchtverwarmer dermate grote afwijkingen vertonen dat er op de werkplek een onaangenaam gevoel van blazen ontstaat. Over het algemeen zullen schommelingen in de interne temperatuur de vastgestelde limieten niet overschrijden.

Deze omstandigheid kan ook worden verklaard door verschillende waarden van de capaciteitscoëfficiënten van de luchtverwarmer als object van het regelen van de toevoerluchttemperatuur en de productieruimte als object van het regelen van de binnentemperatuur.

Dus als er een geschikte eigenschap van het object is en er geen reden is om de aan/uit-controller achterwege te laten, moet u er altijd naar streven om de laatste te installeren. Dit type regelaar blijkt de eenvoudigste en goedkoopste te zijn, de meest betrouwbare in gebruik en vereist geen gekwalificeerd onderhoud. Bovendien zorgen dergelijke regelaars voor een stabiele regelkwaliteit.

Een belangrijk feit is dat de bediening van een tweestandenregelaar heel vaak een minimaal energieverbruik vereist, aangezien deze alleen wordt gebruikt op de momenten van sluiten of openen.

Tweepuntsregelaars worden heel vaak gebruikt voor automatische temperatuurregeling in elektrische ovens.