Меню

Двухпозиционный регулятор является линейным

Двухпозиционное регулирование

Двухпозиционное регулирование — самый простой способ регулирования. Это может быть определено как регулирование, при котором регулирующий орган перемещается из одного крайнего положения в другое и обратно: включено или выключено, открыто или закрыто.

Выключатель – пример двухпозиционного регулированияВыключатель – пример двухпозиционного регулирования

Хороший пример двухпозиционного регулятора — обычный домашний электрообогреватель, который регулирует комнатную температуру, включая или выключая систему нагрева по достижению определенной температуры.

Если комнатная температура опускается ниже определенной отметки, чувствительный элемент термостата обнаруживает это изменение и включает систему нагрева. Когда комнатная температура возвращается до желательной температуры, чувствительный элемент термостата выключает систему нагрева.

Принцип работы двухпозиционного регулирования

Двухпозиционное регулирование применяется в промышленности, чтобы включать или выключать оборудование, например, откачивающий насос. Откачивающие насосы часто используются, чтобы поддерживать уровень в определенном интервале в емкостях типа отстойников, удаляя воду, когда уровень становит слишком высоким.

Откачивающий насосОткачивающий насос

При подъеме воды в отстойнике поднимается поплавок с присоединенным к нему стержнем, который выходит за пределы этой емкости. Смещаясь вверх стержень толкает закрепленным на нем кольцом приводной рычаг выключателя. Этот рычаг замыкает контакты внутри выключателя, которые включают питание электродвигателя насоса, и насос начинает работать. Когда насос откачает достаточное количество воды, чтобы понизить уровень до минимального (уровень приема насоса), другое кольцо на стержне с поплавком (верхнее) опускает приводной рычаг выключателя, и контакты размыкаются, выключая электродвигатель. Откачивающий насос прекращает свою работу.

Зона нечувствительностиЗона нечувствительности

Зона нечувствительности — это величина изменения уровня при его повышении или понижении, которая требуется для стержня с поплавком, чтобы перевести электрический выключатель с положения «ВКЛ» в положение «ВЫКЛ» или наоборот. Зона нечувствительности в этом примере могла бы быть уменьшена, если переместить два кольца на стержне с поплавком ближе друг к другу. После этого для включения или выключении насоса будет требоваться меньшее изменение уровня в отстойнике. Если бы это было выполнено, то уровень в отстойнике мог бы поддерживаться более точно, но насос при этом при этом должен включаться и выключаться более часто. Это могло бы привести к преждевременному износу элементов системы.

Источник



3. Общие сведения о двухпозиционных регуляторах

Двухпозиционные регуляторы широко используются в промышленности и коммунальном хозяйстве. Их несомненным достоинством является простота реализации и возможность управлять установками большой мощности.

Читайте также:  Схема электронный регулятор тембра

Они могут применяться для регулирования технологических параметров в тех случаях, когда не требуется высокой точности и объект обладает свойством фильтрации (сглаживания) высокочастотных колебаний благодаря аккумулирующим способностям технологического оборудования. С помощью двухпозиционных регуляторов поддерживают заданную температуру в промышленных установках с электрическим нагревом, температуру в холодильных установках, уровень воды (конденсата) в различных емкостях и т.д. В бытовой технике с их помощью регулируется температурный режим электрических водонагревателей, конвекторов и масляных радиаторов, в духовках электроплит, в камерах холодильников и морозильников, рабочей поверхности электрических утюгов и т.д.

Кроме того, двухпозиционные устройства применяются в системах сигнализации и автоматической защиты для формирования дискретных сигналов о выходе переменных за заданные значения.

На рис. 1 показана структурная схема АСР с двухпозиционным регулятором.

Рис. 1. Структурная схема АСР с двухпозиционным регулятором:

РЭ – релейный элемент; u (SP) – задание; y (PV) – регулируемая переменная;

μ (MV) – регулирующее воздействие; ε = u y = SP PV — рассогласование

Двухпозиционный регулятор строится на базе релейного элемента РЭ, который может быть выполнен в виде электромеханического реле, электронной схемы или реализован программным путем. Этот элемент имеет нелинейную статическую характеристику.

Статическая характеристика двухпозиционного реле приведена на рис. 2: а) без гистерезиса, б) с гистерезисом (зоной возврата).

Рис. 2. Статическая характеристика двухпозиционного реле: а) без гистерезиса; б) с гистерезисом (зоной возврата)

Двухпозиционное реле без гистерезиса (рис. 2а) имеет однозначную статическую характеристику, которая описывается выражением:

, если , иначе , (1)

где: ε – входная переменная регулятора (сигнал рассогласования), μ – выходная переменная регулятора (регулирующее воздействие).

Двухпозиционное реле с гистерезисом (рис. 2б) относится к классу устройств с «памятью», то есть учитывает предыдущее состояние, и имеет неоднозначную статическую характеристику, которая может быть представлена следующим образом:

, если ; иначе , если ; иначе . (2)

где: Δ – гистерезис (зона возврата) релейной характеристики.

Двухпозиционный регулятор имеет всего два возможных значения выходного сигнала: минимальное (в данном случае – нуль, нагреватель выключен) и максимальное (в данном случае – μ , нагреватель включен).

Отметим, что для реле с гистерезисом переключения в сторону «больше» и в сторону «меньше» происходят при разных значениях ε.

Особенностью АСР с двухпозиционными регуляторами является процесс регулирования в форме устойчивых автоколебаний –периодических незатухающих колебаний (см., например, рис. 4). При этом регулируемая переменная PV колеблется вокруг задания SP, а воздействие регулятора MV периодически переключается с максимального μ на минимальное значение и обратно.

Читайте также:  Симисторный регулятор температуры ттс2000

Амплитуда колебаний регулируемой переменной и их период зависят от свойств объекта регулирования, гистерезиса Δ и воздействия μ. Кроме того, при несимметричном воздействии регулятора на объект в направлениях «Больше» и «Меньше» происходит смещение средней линии колебаний, что видно, например, на рис. 4.

При использовании реле без гистерезиса (рис. 2а) период переключений регулирующего воздействия может оказаться недопустимо малым, например, при управлении холодильной установкой.

Кроме того, при медленном изменении регулируемой переменной PV вблизи задания SP может возникнуть явление «дребезга» — частых беспорядочных переключений реле из-за действия случайных помех. Поэтому на практике применяются двухпозиционные регуляторы, имеющие зону гистерезиса (с разнесенными порогами переключения).

Описанная выше особенность АСР с двухпозиционными регуляторами (автоколебания) может рассматриваться как недостаток, так как электромеханические релейные элементы имеют ограниченный ресурс переключений. Кроме того, точность регулирования в АСР с двухпозиционным регулятором может оказаться недостаточной.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Двухпозиционный регулятор

Двухпозиционный регулятор — наиболее дешевый и поэтому наиболее распространенный тип регулятора. Устройства такого типа используются в системах отопления, холодильниках, водяных резервуарах. Если текущее значение переменной меньше заданного значения, то регулятор включен и его выходной сигнал максимальный. Если регулируемая переменная превышает заданное значение, то регулятор выключен и его выходной сигнал равен нулю. Из-за наличия механического трения или искрения электрических контактов переключение регулятора фактически происходит после некоторого отклонения регулируемой переменной ниже или выше заданного значения. Этот интервал ( зона нечувствительности) может быть по желанию увеличен, что приведет к уменьшению частоты включений регулятора и, следовательно, к меньшему его износу. [1]

Двухпозиционные регуляторы теоретически формируют выходной сигнал, равный либо 0 % ( выключено), либо 100 % ( включено) в зависимости от знака рассогласования. Независимо от амплитуды синусоидального отклонения параметра от заданного значения такие регуляторы образуют прямоугольную волну с амплитудой, равной единице. Для определения численного значения коэффициента передачи любого устройства его выходной сигнал выражают в той же форме, что и входной. Так, 100 % — ную прямоугольную волну представляют в виде синусоиды, амплитуда которой в 4 / я раз больше амплитуды прямоугольной волны. [3]

Читайте также:  Схема подключения регулятора давления компрессора

Двухпозиционный регулятор обеспечивает высокий коэффициент передачи контура регулирования при больших отклонениях параметра. Очевидно, в контур регулирования нужно одновременно устанавливать двухпозиционный и линейный регуляторы. Дополнительным доводом в пользу установки двухпозиционных регуляторов в контур с большим отклонением параметра, а линейных — с малым является то, что первые лучше реагируют на изменение заданного значения параметра, а вторые — на изменение нагрузки. [4]

Двухпозиционный регулятор воздействует на контур регулирования с максимальной скоростью, но вызывает перерегулирование параметра, возрастающее с увеличением емкости элементов контура. При этом растет и время демпфирования колебаний параметра. На рисунке приведены кривые изменения во времени регулируемой и промежуточной переменных, а также выходного сигнала регулятора при увеличении заданного значения параметра. Из графика следует, что для получения минимального времени регулирования необходимо уменьшить выходной сигнал регулятора от 100 % до величины, соответствующей номинальной нагрузке q, в момент, когда промежуточная переменная достигнет заданного значения. [5]

Двухпозиционные регуляторы могут успешно применяться для регулирования объектов, обладающих малым запаздыванием своего действия, значительной емкостью и небольшой чувствительностью. В других случаях они не могут обеспечить удовлетворительного качества регулирования вследствие больших переходных отклонений температуры от предписанного значения. [6]

Двухпозиционный регулятор пилот, установленный в ГРП котельных, позволяет приспособить к нему приборы телемеханического управления. [7]

Двухпозиционные регуляторы называют регуляторами открыто — закрыто. В трехпозиционных регуляторах регулятор может, кроме двух крайних, занимать еще одно промежуточное фиксированное положение, а в многопозиционных — несколько промежуточных положений. [8]

Двухпозиционные регуляторы имеют сравнительно ограниченную область применения. Многие технологические процессы требуют регуляторов с пропорциональной или статической характеристикой. [10]

Двухпозиционный регулятор позволяет применять форсунки с менее широким диапазоном регулирования, так как при этом они должны хорошо работать только при двух режимах подачи мазута и воздуха, а не во всем диапазоне регулирования производительности форсунки. [11]

Двухпозиционные регуляторы являются регуляторами приборного типа. В комплект этих регуляторов входит прибор, с помощью которого измеряется значение регулируемой величины. Этот же прибор содержит элементы для установки заданного значения регулируемой величины и элементы двухпозиционного регулирования. [12]

Двухпозиционные регуляторы могут дополняться стабилизирующими и другими устройствами, позволяющими существенно улучшить процесс регулирования. [13]

Двухпозиционные регуляторы выпускают пневматические и электрические. [15]

Источник

Adblock
detector