Автоматические устройства регулирования температуры

Совокупность управляемых объектов и управляющих ими технических устройств образует систему автоматического регулирования (САР).

Физическая величина, заданное значение которой необходимо поддерживать или изменять по определенному закону с помощью САР, называется регулируемой величиной (например, температура). С целью поддержания требуемого значения регулируемой величины на нее необходимо оказывать регулирующее воздействие. Физическая величина, с помощью которой осуществляется это воздействие, называется регулирующей величиной (например, количество воздуха, жидкости).

Место приложения воздействия называется входом, а место, в котором фиксируется реакция САР на воздействие,— выходом системы. Схема САР изображена на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема системы автоматического регулирования (САР): х — регулирующая величина, у — регулируемая величина,

1— регулирующий орган,

2— объект,

3— преобразователь (датчик), 4 — задатчик,

5 — элемент сравнения,

6 — управляющий элемент,

7 — исполнительный механизм

На объекте 2 регулируемая величина у (например, температура) измеряется преобразователем (датчиком) 3, сигнал от которого поступает в элемент сравнения 5, в котором измеренная величина сравнивается с заданным значением от задатчика 4. Сигнал рассогласования поступает в управляющий элемент 6, в котором формируется регулирующее воздействие, поступающее на исполнительный механизм 7, который управляет регулирующим органом 1.

Последний изменяет значение регулирующей величины х в сторону уменьшения сигнала рассогласования. Элементы 5, 6, 7, ограниченные пунктирной линией, составляют автоматический регулятор.

Регулятор представляет собой комплекс устройств, воспринимающих на входе сигналы от преобразователей регулируемой величины и осуществляющих на выходе перемещение регулирующего органа исполнительного механизма для поддержания заданного значения регулируемой величины. Формирующая часть регулятора, воспринимающая на входе сигналы от преобразователей регулируемой величины и дающая на выходе сигнал, предназначенный для управления исполнительным механизмом, называется регулирующим устройством.

Математическое выражение функциональной связи между входным сигналом и положением выходного элемента — регулирующего органа исполнительного механизма принято называть законом регулирования.

У регуляторов температуры имеется зона нечувствительности, т. е. такой диапазон изменения входного сигнала, внутри которого отсутствует перемещение регулирующего органа исполнительного механизма. Зона нечувствительности выражается в процентах от диапазона изменения регулируемой величины. Она может быть регулируемой (Р) и нерегулируемой (HP).

Заданное значение температуры, которое должно поддерживаться регулятором, носит название уставки. Шкала, имеющая неоцифрованные отметки, соответствующие верхнему, нижнему и промежуточному значениям контролируемого параметра в диапазоне уставок, называется информационной шкалой.

Классификация регулирующих устройств

Типы регулирующих устройств различают:

• в зависимости от закона регулирования: пропорциональные (П), интегральные (И), пропорционально-интегральные (ПИ), пропорционально-дифференциальные (ПД) и пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД);
• по количеству каналов регулирования: одноканальные и многоканальные;
• по классам точности: 0,25; 0,5; 1; 1,5; 
• по характеру регулирования во времени: непрерывные и прерывистые (позиционные, импульсные);
• по зависимости от постороннего источника энергии: использующие и не использующие его;
• по конструктивному выполнению: приборные, т. е. встроенные в измерительные приборы прямого действия, автоматические электронные измерительные приборы и термопреобразователи; аппаратные, выполненные в виде отдельных аппаратов;
• по количеству значений выходного сигнала: однопозиционные; двухпозиционные, имеющие две выходные команды: «Больше нормы» и «Меньше нормы»; трехпозиционные («Меньше нормы», «Норма», «Больше нормы»).