Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 2
ИЗУЧЕНИЕ СХЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
1. Цель работы
Целью лабораторной работы является ознакомление с принципами автоматического регулирования температуры, устройствами используемыми в схемах регулирования и разновидностями схем автоматического регулирования.
2. Краткие сведения из теории
Устройства для автоматического регулирования температуры широко используются как в промышленности, так и в быту. Терморегулирующие устройства и приборы для стабилизации температурных режимов применяют для длительного хранении продуктов питания на складах - холодильниках и при перевозке скоропортящихся грузов железнодорожным и автомобильным транспортом. Двигатели внутреннего сгорания локомотивов и автомобилей имеют устройства обеспечивающие постоянство температурных режимов во время их работы. В пассажирских вагонах установлены системы микроклимата, поддерживающие комфортные условия для пассажиров независимо от погодных условий. На предприятиях выпускающих железобетонные конструкции в автоматическом режиме поддерживается температура во время термообработки изделий. Даже простейшие электробытовые устройства, такие как холодильник и утюг имеют устройства для автоматического регулирования температурных режимов.
В любом автоматическом устройстве для регулирования и стабилизации температуры используется термочувствительный элемент. Это может быть бесконтактный термоэлемент, представляющий собой терморезистор или термопару, или - же термоконтактное устройство. Среди последних наиболее часто применяются ртутные контактные термометры, биметаллические пластины, устройства с термопатронами.
Независимо от принципа действия
общим свойством для всех термоконтактных устройств является наличие
гистерезиса в их работе. Гистерезис проявляется в том, что при изменении
температуры переход термоконтактов из состояния 1 в состояние 2
происходит при одном значении температуры ( Tmax ), а обратный переход из состояния 2 в
состояние 1 - при другом ( Tmin
) ( см. рис. 1 ).
Если температура изменяется в пределах не превышающих диапазон от Tmax до Tmin, то состояние термоконтактов остается
прежним. Явление гистерезиса объясняется внутренним трением в материале
из которого изготовлены термочувствительные элементы. Величина называется
зоной нечувствительности термоконтакта. Эта зона различна для разных
термочувствительных устройств. Для ртутного контактного термометра она
может быть меньше 1О С, а для устройств с
биметаллическими пластинами составляет более 10О С.
Рассмотрим принцип действия автоматического регулирования температуры на примере автоматических нагревательных устройств.
Простейшая схема автоматического
регулирования температуры ( Рис. 2 ) имеет только один термоконтакт
ST1. Он отрегулирован на размыкание при максимальной температуре Tmax. Поэтому при исходной температуре термоконтакт
находится в замкнутом состоянии. Следовательно при замыкании
автоматического выключателя QF1 загорится сигнальная лампа HL1,
указывающая на включенное состояние устройства и одновременно сработает
электромагнитное реле K1. Контакт K1.1 замкнется и
электрический ток поступит в нагревательный элемент EK1. Температура
начнет повышаться. Когда она достигнет Tmax термоконтакт ST1 разомкнется, обмотка K1
обесточится и нагреватель выключится. Температура станет снижаться.
Когда она уменьшится на величину ,
соответствующую зоне нечувствительности термоконтакта, ST1 вновь
замкнется и цикл нагрева повторится.
![]() |
|||||||
![]() |
|||||||
![]() |
|||||||
![]() |
Как видно из работы схемы
управления, моменты включения и выключения нагревателя определяются
величиной зоны нечувствительности термоконтакта .
Если величина
невелика, то включение и выключение
нагревателя будет происходить через непродолжительные промежутки
времени. В том случае когда требуется выполнять очень точное
регулирование температуры это можно рассматривать как положительное
явление. Если - же высокой точности регулирования не требуется, то
частые включения - выключения устройств автоматического управления будут
только способствовать их скорейшему выходу из строя. Поэтому в этом
случае целесообразно предпринять специальные меры для того чтобы
включение и выключение нагревателей выполнялось как можно реже. С
этой целью применяют схему автоматического управления с двумя
термочувствительными элементами ST1 и ST2 (см. рис. 3). Термоконтакт
ST1 регулируется на замыкание при температуре Tmin , а
термоконтакт ST2 - на размыкание при температуре Tmax . При
исходной температуре оба термоконтакта находятся в замкнутом состоянии.
Поэтому при включении автоматического выключателя QF1 реле K1
сработает и контактом K1.1 включит нагревательный элемент EK1.
Одновременно контакт K1.2 замкнется и зашунтирует термоконтакт ST1
(создаст параллельную цепь питания обмотки реле K1 помимо контакта
ST1). Когда температура начнет увеличиваться и достигнет значения Tmin
+
,
контакт ST1 разомкнется. Однако обмотка реле K1 не отключится от
питающего напряжения благодаря шунтирующему действию контакта K1.2 и
нагрев будет продолжаться. Когда температура достигнет значения Tmax
термоконтакт ST2 разомкнется, обмотка реле K1 обесточится и
оно разомкнет свои контакты K1.1 и K1.2. Нагревательный элемент
отключится и нагрев прекратится. Температура станет снижаться. Когда
она достигнет значения Tmax -
термоконтакт
ST2 замкнется. Но реле K1 не сработает так как контакты K1.2 и ST1
остаются по-прежнему разомкнутыми. Повторное включение нагревателя
произойдет когда температура снизится до Tmin и повторно
замкнется термоконтакт ST1. Цикл автоматического управления
нагревательным устройством повторится и т.д.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.