Controladores de posición y control de dos posiciones

En los objetos de control que no tienen autonivelación, cualquier efecto de perturbación no se puede localizar sin la ayuda de un controlador automático y no se logrará el estado de equilibrio.

El funcionamiento del regulador automático está determinado por el tipo de relación entre las desviaciones del parámetro controlado y el efecto regulador del cuerpo regulador, que se produce como consecuencia de su movimiento. Esta dependencia se denomina característica dinámica del controlador o ley reguladora del controlador... Según el tipo de esta dependencia, los reguladores se dividen en posicionales, estáticos o proporcionales, astáticos e isodrómicos.

El regulador en un posicionador puede tener dos o más posiciones fijas, cada una de las cuales corresponde a ciertos valores del parámetro controlado.

Según el número de posiciones, los reguladores pueden ser de dos posiciones, de tres posiciones y de varias posiciones.

En la práctica, la aplicación más grande se encuentra reguladores de dos posiciones... Deben discutirse con más detalle.

En un regulador de dos posiciones, cuando el parámetro controlado se desvía del valor fijado (en una cantidad superior a la insensibilidad del regulador), el cuerpo regulador ocupa una de las posiciones extremas correspondiente al máximo o mínimo caudal posible de la sustancia reguladora. . En un caso particular, el valor mínimo puede ser cero afluencia.

El movimiento del cuerpo de regulación de una posición final a otra con regulación todo-nada se suele realizar a alta velocidad, teóricamente instantánea en un instante de tiempo igual a cero.

No se observa igualdad entre la entrada y la salida para un valor dado del parámetro controlado. Esto solo puede ocurrir con cargas máximas o mínimas. Por lo tanto, en el control de dos posiciones, el sistema suele estar en un estado de no equilibrio. Como resultado, el parámetro controlado oscila continuamente en ambas direcciones desde el valor establecido.

La amplitud de estas oscilaciones en ausencia de retardos, como es fácil suponer, será una cierta insensibilidad del regulador... La zona de posibles oscilaciones del parámetro controlado depende de la zona muerta del regulador y se determina asumiendo que existe no hay demora.

La banda muerta del controlador es el rango de cambio del parámetro controlado requerido para iniciar el movimiento del controlador en las direcciones de avance y retroceso. Así, por ejemplo, si el regulador de temperatura ambiente, configurado para mantener 20 °C, comienza a cerrar el regulador cuando suministra agua caliente al calentador, cuando la temperatura del aire interno sube a 21 °, y lo abre a una temperatura de 19 ° , entonces la zona muerta de este regulador es igual a 2 °.

La precisión de mantener los parámetros establecidos con on-off es relativamente alta.

Si la precisión del control es lo suficientemente alta, parece que los controladores de encendido y apagado pueden usarse en todas las instalaciones. En la mayoría de los casos, la aplicabilidad del control de encendido y apagado no está determinada por la precisión de control lograda, sino por la frecuencia de conmutación permitida. Debe tenerse en cuenta que la conmutación frecuente provoca un desgaste rápido de las piezas (muy a menudo contactos) del regulador y, por lo tanto, una disminución de la fiabilidad de su funcionamiento.

La presencia de un retraso empeora el proceso de regulación, ya que aumenta la amplitud de las fluctuaciones de los parámetros, pero por otro lado, el retraso reduce la frecuencia de conmutación y, por lo tanto, amplía el alcance de la regulación de encendido y apagado.

Un diagrama esquemático de un controlador de temperatura eléctrico de dos posiciones en un horno de secado se muestra en la fig. 1.

Arroz. 1. Diagrama esquemático de un termostato eléctrico de dos posiciones en un armario de secado: 1 - sensor bimetálico; 2 - elemento eléctrico de calentamiento

Este regulador consta de un sensor 1 y un elemento calefactor eléctrico 2. El sensor consta de dos placas de contacto bimetálicas, que bajo la influencia de la temperatura pueden, acercándose entre sí, cerrar o, por el contrario, abrir un circuito eléctrico.

Por lo general, en el gabinete de secado se mantiene una temperatura de 105 ° C. Luego, cuando se alcanza la temperatura establecida, se deben cerrar los contactos y manipular parte del elemento calefactor.El valor requerido de Qpr después de maniobrar el calentador se puede elegir de tal manera que compense completamente las pérdidas de calor del horno de secado Qst.

Pero también se puede ajustar de tal manera que cuando se alcance la temperatura establecida, el calefactor se apague por completo. En la primera variante, es posible lograr que Qpr = Qst, entonces el regulador no conmutará.

En la Fig. 2 muestra la característica del proceso de control de dos posiciones. Esta figura muestra los cambios en el parámetro controlado a lo largo del tiempo después de un solo cambio abrupto en la carga del objeto Qpr o Qst. Aquí también se muestra el movimiento del cuerpo regulador a lo largo del tiempo.

Arroz. 2. Características del proceso de control de dos posiciones

Cabe señalar que en la regulación de dos posiciones, un cambio en la carga provoca un cambio en el valor promedio del valor controlado, es decir caracterizada por ciertas irregularidades. La desviación del valor promedio del parámetro controlado se puede calcular mediante la fórmula

ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 — Qct),

donde ΔPcm — desplazamiento máximo del parámetro controlado del valor establecido promedio; ΔTzap — tiempo de retardo de transferencia; W es el factor de capacidad del objeto.

En casos normales, Qpr = Qct y ΔTzap — el valor es insignificante. Por lo tanto, el desplazamiento no puede ser muy significativo y no supera la zona muerta del regulador.

Áreas de aplicación de los controladores de encendido y apagado

Se puede usar un controlador de dos posiciones en el caso de que el grado de autonivelación del objeto controlado sea cercano a la unidad y la sensibilidad del objeto a las perturbaciones no exceda 0.0005 1 / s, si no hay otras razones que lo obliguen. para abandonar este controlador. Estas razones incluyen:

1. Frecuente, menos de 4 a 5 minutos, encendido y apagado del regulador, que generalmente se realiza en sitios con factores de capacidad bajos y con cambios frecuentes en la carga del sitio.

Debe tenerse en cuenta que la frecuencia de conmutación permisible está determinada por la sofisticación técnica de los reguladores a este nivel. Estas cifras están establecidas por la práctica del sistema de control automático. Quizás en el futuro se puedan afinar, principalmente a la baja. Además, debe tenerse en cuenta que es posible determinar la frecuencia de conmutación admisible configurando la vida útil requerida del regulador, conociendo el número mínimo estandarizado de operaciones (ciclos) de uno de los elementos reguladores.

2. Inadmisibilidad de interrumpir el suministro del portador de calor, por ejemplo, a los calentadores de aire de la unidad de ventilación de suministro o a los calentadores de aire del primer calentamiento de la unidad de aire acondicionado. Debe tenerse en cuenta que si durante la temporada de invierno el suministro de refrigerante a los calentadores se detiene total o parcialmente, cuando el ventilador está funcionando, que aspira aire frío a alta velocidad, puede congelarse muy rápidamente.

3.Inadmisibilidad de grandes desviaciones de parámetros ambientales no regulados Aquí se quiere decir que en varios casos uno de los parámetros del aire está regulado, mientras que el otro no está regulado, pero debe estar dentro de ciertos límites.

Por ejemplo, puede llamar a mantener una cierta temperatura en las tiendas de la industria textil. En este caso, la tarea es regular una temperatura a la que se mantengan las condiciones para mantener la humedad relativa dentro de ciertos límites. Sin embargo, si la temperatura se mantiene dentro de los límites especificados, las fluctuaciones en la humedad relativa exceden la zona permisible.

La última circunstancia puede explicarse por el hecho de que los coeficientes de capacidad del objeto controlado en relación con la temperatura son relativamente más altos que los mismos coeficientes en relación con la humedad relativa. Muy a menudo, en la práctica, es necesario abandonar el control de temperatura de encendido y apagado en dichos talleres.

4. Inadmisibilidad de una desviación aguda y significativa de los parámetros del ambiente de control en el cumplimiento de los requisitos para fluctuaciones en los parámetros controlados.

Por ejemplo, la temperatura del aire de suministro durante el ajuste de encendido y apagado de la capacidad de calentamiento del calentador de aire de la cámara de suministro puede tener desviaciones tan significativas como para causar sensaciones desagradables de soplo en el lugar de trabajo. En general, las fluctuaciones en la temperatura interna no excederán los límites establecidos.

Esta circunstancia también puede explicarse por diferentes valores de los coeficientes de capacidad del aerotermo como objeto de control de la temperatura del aire de impulsión y de la sala de producción como objeto de control de la temperatura interior.

Por lo tanto, si hay una característica adecuada del objeto y no hay razón para abandonar el controlador de encendido y apagado, siempre debe intentar instalar este último. Este tipo de regulador resulta ser el más simple y económico, el de operación más confiable y no requiere mantenimiento calificado. Además, dichos reguladores aseguran una calidad de regulación estable.

Un dato importante es que la actuación de un regulador de dos posiciones muy a menudo requiere un consumo energético mínimo, ya que se utiliza sólo en los momentos de cierre o apertura.

Los controladores de dos posiciones se utilizan con mucha frecuencia para control automático de temperatura en hornos eléctricos.