Позиционный регулятор температуры Советский патент 1988 года по МПК G05D23/19 

4 СО N5

4;;аь

00

1и

Изобретение относится к автомати - ческому регулированию и может быть фименено в системах автоматиче.ского регулирования температуры с помощью Электронагревателей.

Цель изобретения - повышение надежности и точности регулировагшя.

На чертеже представлена принципиальная схема позиционного регулятора Температуры.

, Позиционный регулятор температуры содержит контакт 1 терморегулятора, усилитель 2 мощности, на выходе кото )ого включено промежуточное реле 3 с иамыкающики контактами 4 и 5,. При иключении реле 6 времени происходит срабатывание его контактов 7 и 8, а |1ри срабатывании реле 9 времени |сонтактов 10 и 11. Регулятор также |:одержит тиристоры 12 и 13, динисто- ы 14 и 15, иoды 16 и 17, конденса- topM 18 и 19 и резисторы 20-22. Регулятор осуществляет регулирование тем ературы с помощью электронагревате- 1Я 23. Усилитель 2 мощности содержит Транзисторы 24 и 25, резисторы 26-28 е также конденсатор 29. Регулятор работает средующим обра ,$ом.

В начальш,ш момент отработки управляющего воздействия контакт 1 тер |Цорегулятора разомкнут и значение Температуры значительно ниже задан- його значения. В этом состоянии транзистор 24 открыт и находится в режиме насыщения. Транзистор 25 закрыт, и промежуточное реле 3 находится во включенном состоянии. Замыкаются кон такты 4 и 5 промежуточного реле 3. При замыкании контакта 4 напряжение подается на обмотки реле 6 и 9 време №. При замыкании контакта 5 в начальный момент времени осуществляется параллельное включение резисторов 20 и 21.

В первый полупериод напряжения питания нагревателя ток по цепи управления проходит через диод 16 и параллельно включенные резисторы 20 и 21. Конденсатор 19 заряжается до нап ряжения включения динистора 15. При достижении его динистор 15 пропускает упрАвляюш,ий ток в управляющий переход тиристора 13, который открывается, пропуская ток в электронагреватель 23. В следующий полупериод заря ;жается конденсатор 18 и включается тиристор 12 с помощью динистора 14.

.

10

15

20

25

, 30

35

40

45

50

Таким образом, через электронагреватель 23 протекает ток в оба полупериода. Фаза токовых импульсов определяется временем зарядки конденсаторов 18 и 19, зависящим от емкости конденсаторов и величины сопротивления параллельно включенных резисторов 20 и 21, Тем самым определяется угол поджигания тиристоров 12 и 13, т.е. средний ток обогрева.

По ист ечении времени вьщержки t реле 6 времени размыкается его контакт 8 и замыкается контакт 7. Постоянная времени цепи включения тиристоров 12 и 13 в данном состоянии схемы определяется сопротивлением парал- |лельно вютюченных резисторов 20 и 22. Настройка резисторов осуществляется так, что сопротивление резистора 22 больше, чем резистора 21. Поэтому интенсивность нагрева снижается до срабатывания реле 9 времени. Это кратковременное снижение интенсивности нагрева несколько снижает величину перерегулирования в системах при наличии переходного запаздывания при одновре- меннрм незначительном увеличении времени регулирования.

По истечении времени выдержки реле 9 времени, равного (), замыкается контакт 10 и размыкается контакт . 1 1 . Восстанавливается первоначальное состояние схемы и продолжается интенсивный обогрев объекта. При достижении температурой объекта за- данного настройкой терморегулятора значения Qjc, происходит замыкание контакта 1 терморегулятора. Реле 3 шунтируется открытым триодом 25 и отключается. Происходит отключение обмоток реле 6 и 9 времени и цепей включения резисторов 21 и 22 контактом 5. Поскольку постоянная времени цепи включения тиристоров 12 и 13 в данном состоянии определяется наибольшим сопротивлением отдельно включенного резистора 20, при этом происходит охлаждение объекта с заданной настройкой интенсивностью. В связи с запаздыванием в объекте значение температуры увеличивается до некоторого значения Q ,, а затем с шжается. Вновь происходит включение промежуточного реле 3 и соответственно реле 6 и 9 времени. Начинается интенсивный нагрев на время t, а затем в течение времени t между срабатываниями реле 6 -и 9 времени нагрев со сниженной ин3.1Д

тенсивностью до момента очередного изменения полярности сигнала рассогласования или до срабатывания реле 9 времени.

Б дальнейшем указанный процесс повторяется, и в системе автоматического регулирования устанавливается устойчивый автоколебатапьный процесс с амплитудой отклонения температуры ниже заданного значения, равной Q , и амплитудой отклонения температуры выше заданного значения, равной Q ,

Настройкой выдержек реле 6 и 9 времени, а также резисторов 20 и 21 теоретически может быть .обеспечен режим при Q О, т.е. при-полной коррекции полож1-1тельной амплитуды автоколебаний.

Если объект управления с достаточ ной точностью может быть описан передаточной функцией вида

W(P)

К

1 +Т

где К - коэффициент передачи;

Т - постоянргая времени объекта; С - величина чистого запаздывания в системе регулирования, то определение параметров процесса и параметров настройки регулятора производится следующим образом.

В соответствии с (11 величина первой нескорректированной положительной амплитуды

Q, КВ(1 - е ),

где В - величина управляющего воздействия на объект при интенсивном нагреве. Величина отрицательной амплитуды

Q 2 КВ/(1 - е ).

При заданной допустимой величине

Q времени выдержки реле 6 t.

Tin

KB

Время выдержки реле 9

t,

t Tin

f BjlKBj + Q2l

1 в,(кв - qp

Предлагаемьй регулятор наиболее целесообразно использовать в ответственных установках при требовании обеспечения высокого быстродействия и высокой точности, поскольку вне зависимости от величины В, соответстФормул

венно от времени регулирования, может быть обеспечен процесс с MJIHH- мапьным отклонением тe mepaтypы выше заданного значения.

Если в системе управления, например в схеме усилителя мощности, происходит короткое замыкание или по каким-либо причинам прекращается питание низковольтной части схемы, не происходит аварийного охлаждения объекта, поскольку продолжается обогрев объекта за счет постоянного подключения резистора 20. Это обеспечивает повышение надежности системы регулирования с использованием предлагаемого регулятора.

и 3 о б р е т е и и я

- 20

25

ный первой обзс адкой к шине второй обкладко и - к ш юcoвo f

30

35

40

50

а55

Позиционный регулятор температуры, содержащий первьш и второй тиристоры, подключенные к первой шине сети соответственно минусовым и плюсовы:- входами, первый конденсатор, подключеншггания 5 входу

первого динистора и к Ш1нусовоьл входу первого диода, первый резистор, подключенный первым контактом к первой обкладке второго конденсатора, к минусовому входу второго диода и к плюсовому входу второго дшшстора, выходы первого и второго динисторов лодкпючены соответственно к управляю- щям входам первого и второго тиристоров, плюсовой вход первого диода подключен к шине питания, плюсовые входы первого тиристора и второго диода, минусовой вход второго тиристора и вторая обкладка второго конденсатора подключены к выходу регулятора, соединенному через электронагреватель со второй шиной сети, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности регулирования, дополнительно содержит промежуточное реле, два резистора, два реле времени и усилитель мощности, к входу которого подключен контакт терморегулятора, а к выходу - промежуточное реле, первый контакт которого включен в цепь питания обмоток первого и второго реле времени, вторая обкладка первого конденсатора подключена через последовательно включенные второй контакт промежуточного реле, замыкающий контакт первого реле времени и размыкаюпщй контакт второго

кп

4/fT2

5-

1

7 ff

Изобретение предназначено для регулирования температуры различных объектов с помощью электронагревателей. Целью изобретения является повышение надежности и точности регулирования. Позиционный регулятор температуры содержит тиристорную схему управления током электронагревателя, реле времени, усилитель мощности, контакт теорморегулятора и другие элементы. В процессе регулирования обеспечивается коррекция отклонения температуры вьш1е заданного значения путем изменения на заданное время тока в электронагревателе. Настройкой элементов схемы может быть обеспечена величина отклонения темпера- туры вьш1е заданного значения независимо от интенсивности нагрева, 1 ил. (Л

Редактор И,Горная

Составитель В.Шефтель

Техред М.Дидык Корректор Г.Решетник

Заказ 5439/40

Тираж 866

ВНРШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035„ Москва,-Ж-ЗЗд Раушская наб,., д. 4/5

Подписное