Импульсная система управления температурным режимом обувной колодки

Лабораторная работа # 7

“Импульсная система управления температурным режимом обувной колодки”

1.  Цель работы

Целью работы является ознакомление с принципом действия устройства управления температурным режимом теплового объекта (обувной колодки ) с импульсным питанием.

2.  Указания к выполнению работы

В тех случаях, когда к точности поддержания температурного режима объекта управления не предъявляются высокие требования, может быть применено устройство, не требующее размещения датчика температуры непосредственно в объект управления. Суть его состоит в том (рис. 1), что чувствительный элемент 1 (биметаллическая пластина [1]) размещен в самом устройстве и нагревается нагревателем 2, подключенным к электрической сети параллельно с нагревателем 3 объекта (обувной колодки 7).

Рис. 1 Схема устройства импульсного питания нагревателя объекта

Оба нагревателя питаются через микровыключатель 4, управляемый биметаллической пластиной 1. При включении устройства выключателем 5 подается питание через замкнутый контакт 4 на нагреватели 2 и 3. Температура пластины 1 от действия нагревателя 2 повышается (одновременно повышается и температура колодки 4, прекращая подачу питания в нагреватели 2 и 3. Пластины 1 и колодка 7 начинают остывать. Пластина, остывая, распрямляется и вновь замыкает контакт 4, включая питание Vнагревателей 2,3. Характер изменение V во времени приведен на рис. 2, а. Задатчик 6 позволяет изменить степень прижима пластины 1 к выключателю 4, а значит, и ее температуру, при которой происходит размыкание контакта 4. Тем самым меняется длительность интервалов включенного и отключенного питания нагревателей (рис. 2, б), а значит и средняя интенсивность нагрева объекта.

Рис. 2 Изменение питания нагревателя при разном положении задатчика

Упомянутая средняя интенсивность нагрева объекта (регулирующее воздействие) зависит от положения задатчика и от температуры окружающей среды, являющейся одним из возмущений в системах регулирования температуры. Так, например, при понижении температуры окружающей среды биметаллическая пластина 1 будет медленно нагреваться (при включенных нагревателях) и быстрее остывать (при отключенных нагревателях), значит, длительность интервалов включенного состояния нагревателей будет возрастать, а отключенного состояния – убывать. При этом средняя интенсивность нагрева объекта увеличивается, компенсируя влияние на объект снижения температуры окружающей среды. Таким образом, регулирующее воздействие зависит от возмущения, а значит, рассматриваемое устройство в определенной степени реализует принцип регулирования по возмущению. Однако, поскольку температура самого объекта непосредственно не влияет на работу устройств, ожидать высокой точности ее поддержания не приходится.

3.  Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд (рис. 3) включает обувную колодку 1, являющуюся объектом управления температурным режимом, устройство 2 (фирмы «Сименс») импульсного питания нагревателя ЕК2 колодки.

Рис. 3 Схема лабораторного стенда

Устройство 2 включает в себя биметаллическую пластину А, нагреватель ЕК1, микровыключатель S3, сигнальную лампу H и задатчик z, рукоятка которого выведена на лицевую панель  устройства. Вольтметр PV1 для контроля питания нагревателя, вентилятор 3 для охлаждения оодки, термопару B, подключенную к вольтметру PV2, позволяющую контролировать температуру колодки 1,. Выключателем S1 - включается устройство 2, а выключателем S2 – вентилятор 3.