Системи автоматичного управління

Підкреслимо, що регулятор, який враховує тільки першу похідну величини відхилення регульованого параметра, неприйнятний, оскільки при швидкості зміни параметра, що дорівнює нулю, він може мати будь-яке стале значення, значно відмінне від заданого. Тому Д-регулятор "в чистому вигляді" не існує.

13. За яким законом регулювання працює магнітний пускач

Головне завдання магнітного пускача - це дистанційне підключення потужної навантаження, яке може вироблятися як в ручному режимі, так і в ході алгоритмічної роботи промислової автоматизованої установки.

Основними складовими магнітного пускача є індуктивна котушка, що створює магнітне поле, якір, пов'язаний механічно з однією з контактних груп, і ще одна пара контактів.

Котушка індуктивності включається в ланцюг управління, що складається з послідовно включених кнопок «Стоп» з нормально замкнутими контактами і «Пуск» з нормально роз'єднаними. Паралельно кнопці “Пуск” включається ще одна контактна пара, яка замикається одночасно з підключенням навантаження.

Магнітний пускач працює таким чином: при натисненні «Пуска» замикається електричний ланцюг, струм проходить через замкнуті контакти цієї кнопки та кнопки « Стоп »(адже вони нормально замкнуті), що означає - поки не натиснуть на цю кнопку, коло не розімкнеться. При проходженні електричного струму по котушці в ній виникає магнітне поле, яке притягує якір, який, у свою чергу, з'єднує контакти - всього їх чотири пари. Три з них основні і призначені для включення трифазної корисного навантаження, наприклад потужного електродвигуна. Четверта пара включена паралельно пусковій кнопці, яку після цього можна відпускати, і струм в ланцюзі буде проходити через ці контакти.

Для того щоб відключити навантаження, досить розімкнути ланцюг соленоїда. Для цього і призначена кнопка «Стоп», контактна група якої у звичайному положенні замкнута, а розмикається при натисканні. Тепер все відбувається в зворотному порядку: ланцюг переривається, магнітне поле котушки зникає, відбувається розмикання всіх контактів - як силових, так і що утримує. Кнопку «Стоп» можна відпускати - струм більше у керуючої ланцюга не піде, адже контакти кнопки “Пуск” в ненатиснутому положенні розімкнуті. Все, магнітний пускач вимкнений.

Як правило, котушка магнітного пускача розрахована на напругу 220 Вольт змінного струму з частотою 50-60 Герц. Прилади, в схемі яких використовуються магнітні котушки або трансформатори, розраховані виключно на частоту 60 Герц, у нас краще не використовувати - вони можуть вийти з ладу, зате вітчизняний або європейський магнітний пускач можна використовувати в Америці без обмежень.

Типова помилка при монтажі - включення керуючої ланцюга не між нейтраллю і фазою, а між фазами. У цьому випадку на котушку потрапляє 380 Вольт замість 220, і вона згоряє.

При всій простоті пристрою конструкція магнітного пускача постійно вдосконалюється. Конструкторські бюро, що створюють нові комутаційні пристрої, прагнуть знизити шум при спрацьовуванні і зменшити утворювати в момент з'єднання або роз'єднання контактів електричну дугу. Особливо це стосується високовольтних пускачів, розрахованих на роботу з напругою в тисячу вольт. Так, спільне швейцарсько-шведське підприємство Asea Brown Boveri Ltd виробляє комутаційну апаратуру для електричних схем з кінця дев'ятнадцятого століття, нею накопичений величезний досвід у виробництві цього обладнання. Магнітний пускач ABB - те ж, що «Роллс-Ройс» серед автомобілів.

Законом регулювання називають залежність керуючого сигналу, що виробляється регулятором, від сигналу розбалансу у часі. Закон регулювання в загальному вигляді може бути записаний залежністю:

м = kц (Д, t)

Закон регулювання формується за допомогою зворотних зв'язків. З урахуванням динамічних властивостей об'єкта керування він визначає вид і якість перехідного процесу в САР.

Інше визначення: Закон регулювання -- залежність, згідно з якою сигнал varepsilon, пропорційний похибці у системах стеження і системах програмного керування або відхиленню регульованої величини від заданого значення в стабілізації системах, перетвориться (у загальному випадку оператором) в керувальну дію u.

14. За яким законом регулювання працює автоматичний потенціометр КСП4, область застосування

Потенциометры типа КСП-4 являются автоматическими приборами следящего уравновешивания Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) и предназначены для измерения, регистрации температуры и других величин, изменение которых может быть преобразовано в изменение напряжения, постоянного тока.

Электронные потенциометры типа КСП-4 являются приборами повышенной точности, обычно класса 0,25 и 0,5. Приборы могут быть одноканальным или многоканальным, (по числу подключаемых термопар к одному прибору); работают в комплекте с термопарами стандартных градуировок. Регистрация показаний прибора осуществляется в прямоугольных координатах на диаграммной ленте с равномерной шкалой. Сопротивление линии связи для КСП-4, включая сопротивление термопары, не должно превышать 250 Ом. КСП-4 построен по блочному типу. Блоки и отдельные элементы прибора размещены внутри корпуса на выдвижном кронштейне. Устанавливается автоматический потенциометр на щитах управления.

Прилади автоматичні слідкуючого врівноваження КСМ4, КСМ4І, КСП4, КСП4І, КСУ4 державної системи промислових приладів і засобів автоматизації (ГСП), призначені для вимірювання сили та напруги постійного струму, а також неелектричних величин, перетворених в зазначені вище електричні сигнали і активний опір.

Дифференциально-трансформаторную систему передачи показаний применяют в измерительных приборах, в которых изменение измеряемой величины преобразуется в возвратно-поступательное перемещение передающего механизма, как, например, в манометрах, ротаметрах.

15. За яким законом регулювання працює регулятор Р.25.2.1., область застосування

Пропорціонально-інтегральний (ПІ) закон регулювання. Регулятори, які працюють за даним законом, виконують переміщення регулюючого органу пропорційно сумі відхилення та інтеграла від відхилення регульованої величини, тобто здійснюють П- та І- вплив.

У динамічному відношенні ПІ-регулятор подібний системі з двох паралельно включених регуляторів: пропорційного з коефіцієнтом передачі К1 та інтегрального з коефіцієнтом передачі К2.

Реалізовується ПІ-закон за допомогою гнучкого зворотного зв'язку.

Наявність гнучкого зворотного зв'язку виключає залишкову нерівномірність у перехідному процесі (рис. 1 б). У залежності від динамічних властивостей об'єкта регулювання і настроювальних параметрів регулятора перехідний процес може бути аперіодичним (крива 1) або затухаючим коливальним (крива 2). У першому випадку зростає амплітуда перерегулювання, але скорочується тривалість перехідного процесу, у другому - картина зворотна.

Електричні виконавчі механізми (ЕВМ) -- елемент технічних засобів автоматизації за допомогою якого здійснюється безпосередній вплив на технологічний процес. Можуть бути контактними і безконтактними. Пусковим пристроєм контактного виконавчого механізму є реверсивний магнітний пускач, безконтактного -- магнітний підсилювач.

У загальному випадку електричні виконавчі механізми складаються з наступних основних елементів: реверсивного електродвигуна; редуктора, що знижує частоту обертання вихідного вала; вихідного елемента, що передає зусилля або крутильний момент регулівному органу; додаткових пристроїв (кінцевих вимикачів), що забезпечують зупинку виконавчого механізму в крайніх положеннях; пристроїв зворотного зв'язку для роботи в системах автоматичного регулювання або для дистанційного показу положення вихідного елемента виконавчого механізму; штурвал ручного привода (деякі модифікації).

У залежності від модифікації цих ВМ у них використовуються двофазні конденсаторні електродвигуни з порожнистим ротором, що мають добрі динамічні характеристики і допускають тривалу роботу в застопореному режимі при повній напрузі живлення, а також трифазні асинхронні електродвигуни з короткозамкнутим ротором (для виконавчих механізмів великої потужності).

Як пристрій зворотного зв'язку застосовують реостатні, індуктивні і феродинамічні перетворювачі переміщення. Покажчики положення вихідного вала, що комплектуються з деякими електричними ВМ, являють собою стрілочні прилади зі шкалою 0--100 %.

Найбільше поширення в збагачувальній промисловості отримали електричні ВМ типу МЭО та ИМ 2/120.

На рис. 1 показано приклад керування виконавчим механізмом.

При розробці схеми управління ВМ необхідно передбачати три режими роботи: дистанційний (Д), вимкнено (0) і автоматичний (А). Вибір режиму здійснюється за допомогою різних комутаційних пристроїв, наприклад, універсального перемикача (УП), що має відповідні три положення рукоятки перемикання. Для читання подібних схем необхідно засвоїти, що контакти УП можуть замикатися тільки горизонтальними групами 1 -- 2; 3 -- 4 і 5 -- 6, яка група замкнена і в якому режимі показує точка, розташована на вертикальній осі. Наприклад, у дистанційному режимі (Д) замикаються групи контактів 1 -- 2 і 5 -- 6 (рис.).

На схемі управління також показані кінцеві вимикачі (Кв1 і Кв2), що знеструмлюють живлення двигуна в крайніх положеннях вихідного вала, пускові кнопки, що працюють у дистанційному режимі, при цьому потрібно врахувати, що реверс вала двигуна здійснюється подачею напруги на одну (кнопка П1) або другу (П2) обкладку фазозсувного конденсатора (С). Схема включає і контактні групи (Р1 і Р2), які розташовані в регулюючому пристрої і керують виконавчим механізмом в автоматичному режимі (А).

Для управління трифазним виконавчим механізмом необхідне використання реверсивного магнітного пускача.

16. Автоматичні мости змінного струму

Працюють з первинними R-перетворювачами (терморезистори, фоторезистори, тензорезистори тощо). Зазначимо, що назва «мости змінного струму» показує, що мостова вимірювальна схема приладів живиться напругою змінного струму.

Загальний принцип роботи мостової вимірювальної схеми описаний у розділі 6. Розглянемо роботу автоматичного моста на прикладі вимірювання температури середовища за допомогою терморезистора.

На рис. 1 наведена спрощена схема контролю температури з допомогою терморезистора (Rt) і автоматичного моста змінного струму серії КСМ.

Мостова схема тут утворена резисторами: R1, R2, R3 (активні резистори плечей моста), R_t (датчик температури, терморезистор) і R_р (змінний резистор, що називається реохордом, повзунок якого переміщається двигуном РД).

Для ліквідації впливу опору проводів (R_л), що залежить від температури навколишнього середовища, підключення термодатчика здійснюється по трипровідній лінії. Тим самим R_л1 і R_л2 виявляються в протилежних плечах моста, і їх зміна не впливає на його рівновагу.

Робота приладу. При зміні контрольованої температури (варіює величина Rt) міст стає неврівноваженим, між точками «А» і «Б» виникає напруга (ДU), яка після підсилення управляє реверсивним двигуном (РД), ротор останнього переміщує повзунок реохорда (R_р), отже, і точку «Б» до встановлення рівноваги моста (ДU=0). Кінематично пов'язані з ротором двигуна реєструючі елементи приладу (стрілка, перо) вказують нове значення температури.

У деяких модифікаціях приладу є вбудований додатковий перетворювач (ДП), пов'язаний з ротором двигуна, який слугує для передачі інформації в систему регулювання.

Потенциомметр -- регулируемый делитель электрического напряжения, представляющий собой, как правило, резистор с подвижным отводным контактом (движком). С развитием электронной промышленности помимо «классических» потенциометров появились также цифровые потенциометры (англ.)русск. (например, AD5220 от Analog Devices). Такие потенциометры, как правило, представляют собой ИС, не имеющие подвижных частей и позволяющие программно выставлять собственное сопротивление с заданным шагом.

Большинство разновидностей переменных резисторов могут использоваться как в качестве потенциометров, так и в качествереостатов, разница в схемах подключения и в назначении (потенциометр -- регулятор напряжения, реостат -- силы тока).

Потенциометры используются в качестве регуляторов параметров (громкости звука, мощности, выходного напряжения и т. д.), для подстройки внутренних характеристик цепей аппаратуры (подстроечный резистор), на основе прецизионных потенциометров построены многие типы датчиков углового или линейного перемещения.

Устройство и принцип работы потенциометра постоянного тока Р-307

Принцип действия потенциометра постоянного тока основан на компенсации измеряемой в некоторой известной э.д.с. и был подробно рассмотрен в практикуме по электричеству.

В настоящем описании отметим только некоторые особенности устройства и работы потенциометра Р-307. Упрощенная схема потенциометра изображена на рис.2.3.

Ток через потенциометр создается батареей аккумуляторов Б и регулируется ручками "Грубо" и "Тонко". (На схеме указаны только две ручки из четырех.) Для установки тока в схему компенсации включается элемент с известной величиной э.д.с. -- нормальный элемент Вестона (НЭ). В потенциометре Р-307 учитывается изменение э.д.с. НЭ с изменением температуры. Для этой цели резистор делают переменным (ручка НЭ на потенциометре).

Рис. 3

Если величина установленного тока точно известна, то рабочие декады можно проградуировать непосредственно в вольтах, что и сделано в потенциометре Р-307.

С помощью переключателя рода работ В в схему компенсации можно включать нормальный элемент НЭ или измеряемое напряжение (положение X). Имеется и промежуточное положение, в котором потенциометр выключен. В потенциометр Р-307 можно включать два измеряемых напряжения и .

При измерении неизвестного напряжения переключатель В становится в положение X, а компенсация осуществляется двумя рабочими декадами: и . (В Р-307 рабочих декад шесть и применена более сложная схема коммутации.)

Кнопки " " и "0" для уменьшения чувствительности гальванометра, при сильной раскомпенсации схемы.

Возможны три состояния:

1. Наименьшая чувствительность -- все кнопки в верхнем положении.

2. Промежуточная чувствительность -- нажата только кнопка р случае не имеет значение).

Кнопка "Успокоение" замыкает рамку гальванометра накоротко и быстро успокаивает ее колебания.

Размещено на Allbest.ru