Controladors de posició i control de dues posicions

En objectes de control que no tenen autonivell, no es pot localitzar cap efecte de pertorbació sense l'ajuda d'un controlador automàtic i no s'aconseguirà l'estat d'equilibri.

El funcionament del regulador automàtic està determinat pel tipus de relació entre les desviacions del paràmetre controlat i l'efecte regulador de l'organisme regulador, que es produeix com a conseqüència del seu moviment. Aquesta dependència s'anomena característica dinàmica del controlador o llei reguladora del controlador... Segons el tipus d'aquesta dependència, els reguladors es divideixen en posicionals, estàtics o proporcionals, astàtics i isodròmics.

El regulador en un posicionador pot tenir dues o més posicions fixes, cadascuna de les quals correspon a determinats valors del paràmetre controlat.

Segons el nombre de posicions, els reguladors poden ser de dues posicions, tres posicions i múltiples posicions.

A la pràctica, l'aplicació més gran es troba els reguladors de dues posicions... S'han de parlar amb més detall.

En un regulador de dues posicions, quan el paràmetre controlat es desvia del valor establert (en una quantitat superior a la insensibilitat del regulador), l'organisme regulador ocupa una de les posicions extremes corresponents al cabal màxim o mínim possible de la substància reguladora. . En un cas particular, el valor mínim pot ser zero d'entrada.

El moviment del cos regulador d'una posició final a una altra amb regulació d'encesa i apagada es realitza normalment a gran velocitat, teòricament instantani en un instant de temps igual a zero.

No s'observa la igualtat entre l'entrada i la sortida per a un valor determinat del paràmetre controlat. Això només pot passar a les càrregues màximes o mínimes. Per tant, en el control de dues posicions, el sistema normalment es troba en un estat de no equilibri. Com a resultat, el paràmetre controlat oscil·la contínuament en ambdues direccions des del valor establert.

L'amplitud d'aquestes oscil·lacions en absència de retards, com és fàcil d'assumir, serà una certa insensibilitat del regulador... La zona de possibles oscil·lacions del paràmetre controlat depèn de la zona morta del regulador i es determina suposant que hi ha no hi ha cap retard.

La banda morta del controlador és el rang de canvi del paràmetre controlat necessari per iniciar el moviment del controlador en les direccions cap endavant i cap enrere. Així, per exemple, si el regulador de temperatura ambient, configurat per mantenir els 20 ° C, comença a tancar el regulador quan es subministra aigua calenta a l'escalfador, quan la temperatura de l'aire intern puja a 21 ° i l'obre a una temperatura de 19 ° , llavors la zona morta d'aquest regulador és igual a 2 °.

La precisió de mantenir els paràmetres establerts amb encès i apagat és relativament alta.

Si la precisió del control és prou alta, sembla que es poden utilitzar controladors on-off a totes les instal·lacions. En la majoria dels casos, l'aplicabilitat del control d'encesa i apagat no està determinada per la precisió de control aconseguida, sinó per la freqüència de commutació permesa. Cal tenir en compte que els canvis freqüents condueixen a un ràpid desgast de les peces (molt sovint contactes) del regulador i, per tant, a una disminució de la fiabilitat del seu funcionament.

La presència d'un retard empitjora el procés de regulació, ja que augmenta l'amplitud de les fluctuacions dels paràmetres, però d'altra banda, el retard redueix la freqüència de commutació i, per tant, amplia l'abast de la regulació encesa-apagada.

A la fig. 1.

Arròs. 1. Esquema d'un termòstat elèctric de dues posicions en un armari d'assecat: 1 — sensor bimetàl·lic; 2 — element elèctric de calefacció

Aquest regulador està format per un sensor 1 i un element calefactor elèctric 2. El sensor consta de dos plaques de contacte bimetàl·liques, que sota la influència de la temperatura poden, apropant-se, tancar o, per contra, obrir un circuit elèctric.

Normalment, a l'armari d'assecat es manté una temperatura de 105 ° C. Després, quan s'arriba a la temperatura establerta, s'han de tancar els contactes i manipular part de l'element de calefacció.El valor requerit de Qpr després de maniobrar l'escalfador es pot triar de manera que compensi completament les pèrdues de calor del forn d'assecat Qst.

Però també es pot ajustar de manera que quan s'arribi a la temperatura establerta, l'escalfador s'apagui completament. En la primera variant, és possible aconseguir que Qpr = Qst, llavors el regulador no canviarà.

A la fig. 2 mostra la característica del procés de control de dues posicions. Aquesta figura mostra els canvis en el paràmetre controlat al llarg del temps després d'un únic canvi brusc en la càrrega d'objecte Qpr o Qst. Aquí també es mostra el moviment del cos regulador al llarg del temps.

Arròs. 2. Característiques del procés de control de dues posicions

Cal tenir en compte que en la regulació de dues posicions, un canvi de càrrega provoca un canvi en el valor mitjà del valor controlat, és a dir. caracteritzat per certes irregularitats. La desviació del valor mitjà del paràmetre controlat es pot calcular mitjançant la fórmula

ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 — Qct),

on ΔPcm — desplaçament màxim del paràmetre controlat del valor mitjà establert; ΔTzap — temps de retard de transferència; W és el factor de capacitat de l'objecte.

En casos normals, Qpr = Qct i ΔTzap: el valor és insignificant. Per tant, el desplaçament no pot ser molt significatiu i no supera la zona morta del regulador.

Àmbits d'aplicació dels controladors d'encesa i apagat

Es pot utilitzar un controlador de dues posicions en el cas que el grau d'autoanivellament de l'objecte controlat sigui proper a la unitat i la sensibilitat de l'objecte a les pertorbacions no superi els 0,0005 1 / s, si no hi ha altres motius que l'obliguin. abandonar aquest controlador. Aquestes raons inclouen:

1. Freqüent, menys de 4 — 5 minuts, encendre i apagar el regulador, que se sol fer en llocs amb factors de capacitat baixos i amb canvis freqüents en la càrrega del lloc.

Cal tenir en compte que la freqüència de commutació admissible està determinada per la sofisticació tècnica dels reguladors a aquest nivell. Aquestes xifres s'estableixen per la pràctica del sistema de control automàtic. Potser en el futur es puguin afinar, principalment a la baixa. A més, cal tenir en compte que és possible determinar la freqüència de commutació admissible fixant la vida requerida del regulador, tot coneixent el nombre mínim estandarditzat d'operacions (cicles) d'un dels elements reguladors.

2. Inadmissió d'aturar el subministrament del portador de calor, per exemple als escalfadors d'aire de la unitat de ventilació de subministrament o als escalfadors d'aire de la primera calefacció de la unitat de climatització. Cal tenir en compte que si durant la temporada d'hivern el subministrament de refrigerant als escalfadors s'atura totalment o fins i tot parcialment, quan el ventilador funciona, que aspira aire fred a gran velocitat, es pot congelar molt ràpidament.

3.Inadmisibilitat de grans desviacions de paràmetres ambientals no regulats Aquí es vol dir que en una sèrie de casos un dels paràmetres de l'aire està regulat, mentre que l'altre no està regulat, sinó que ha d'estar dins d'uns límits.

Per exemple, podeu trucar a mantenir una determinada temperatura a les botigues de la indústria tèxtil. Aquí la tasca és regular aquesta temperatura a la qual es mantindran les condicions per mantenir la humitat relativa dins de certs límits. Tanmateix, si la temperatura es manté dins dels límits especificats, les fluctuacions de la humitat relativa superen la zona permesa.

L'última circumstància es pot explicar pel fet que els coeficients de capacitat de l'objecte controlat en relació a la temperatura són relativament més alts que els mateixos coeficients en relació a la humitat relativa. Molt sovint, a la pràctica, és necessari abandonar el control de temperatura d'encesa i apagada en aquests tallers.

4. Inadmisibilitat d'una desviació pronunciada i significativa dels paràmetres de l'entorn de control en compliment dels requisits de fluctuació dels paràmetres controlats.

Per exemple, la temperatura de l'aire de subministrament durant l'ajust d'encesa i apagat de la capacitat de calefacció de l'escalfador d'aire de la cambra de subministrament pot tenir desviacions tan importants com per provocar sensacions desagradables de bufat al lloc de treball. En general, les fluctuacions de la temperatura interna no superaran els límits establerts.

Aquesta circumstància també es pot explicar per diferents valors dels coeficients de capacitat de l'escalfador d'aire com a objecte de controlar la temperatura de l'aire de subministrament i la sala de producció com a objecte de controlar la temperatura interior.

Per tant, si hi ha una característica adequada de l'objecte i no hi ha cap motiu per abandonar el controlador d'encesa i apagat, sempre hauríeu d'intentar instal·lar-lo. Aquest tipus de regulador resulta ser el més senzill i econòmic, el més fiable en funcionament i no requereix manteniment qualificat. A més, aquests reguladors garanteixen una qualitat de regulació estable.

Un fet important és que l'accionament d'un regulador de dues posicions requereix molt sovint un consum energètic mínim, ja que només s'utilitza en els moments de tancament o obertura.

Els controladors de dues posicions s'utilitzen molt sovint per al control automàtic de la temperatura en forns elèctrics.