ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Работа схемы при двухпозиционном регулировании температуры печи сопротивления

Лабораторная работа

«Исследование двухпозиционного регулирования температуры»
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Особенностью автоматизации электрических печей сопротивления является регулирование температуры. При этом могут применяться как непрерывные методы регулирования температуры, так и ступенчатые. Поскольку печи сопротивления являются объектами с самовыравниванием, т.е. каждому значению подводимой мощности соответствует свое значение установившийся температуры, то это облегчает задачу регулирования: какой бы метод регулирования ни был применен, во всех случаях температура печи регулируется изменением подводимой мощности.

Температура печи изменяется сравнительно медленно и для поддержания ее постоянной не требуется соответствия между поступающей в печь и потребляемой ею мощности для каждого момента времени. Достаточно, если это соответствие выполняется для средних значений мощностей за достаточно длинный промежуток времени. Это позволяет применять простое ступенчатое регулирование, которое может быть двух – и трехпозиционным.

При двухпозиционном регулировании величина средней мощности печи все время приводится в соответствие с потребляемой. Средняя температура печи, несмотря на изменения потребляемой мощности, поддерживается постоянной, близкой к заданной. Повышение точности регулирования температуры достигается при использование непрерывного регулирования. В качестве исполнительных элементов в этом случае используются тиристорные регуляторы мощности.

Благодаря простоте и экономичности двухпозиционное регулирование (вкл-выкл) получило очень широкое распространение. В процессе двухпозиционного регулирования в печь периодически подается мощность то больше, то меньше той мощности, которая расходуется в печи в данный момент на нагрев и тепловые потери, в результате чего температура в печи все время колеблется около заданного значения. Величина колебания температуры при этом тем больше, чем больше скорость изменения температуры в печи и чем продолжительнее интервал между отдельными включениями и отключениями. В тех случаях, когда это необходима, скорость изменения температуры в печи может быть уменьшена за счет уменьшения величины отклонения ступеней мощности по сравнению со среднем значением мощности, которое необходима для поддержания температурного режима.

Применяемые регуляторы обладают малым, так называемым «чистым» временем запаздывания, обеспечивает большую частоту включения.

Однако наличия в цепи регулятора «емкостных» запаздываний резко уменьшает частоту включения, следствием чего являются значительные колебания температуры.

Эти запаздывания вызываются малой температуропроводностью стенок, расположенных на пути теплового потока от нагревателей чувствительному элементу регулятора ( регулирующей термопаре).

График изменения температуре в процессе двухпозиционного регулирования мощности при наличии емкостного запаздывания представлен на рис.1. Кривая t_h представляет изменение температуры нагревателя, t_p_т – изменения температуры термопары при наличии емкостного запаздывания, равного τ₃.

ЦЕЛЬ И ПРОГРАММА РАБОТЫ

2.1. Цель работы – экспериментальное исследование двухпозиционного регулирования температуры.

2.2. Программа работы:

а) ознакомление со схемой установки и оборудованием, запись его технических данных;

б) Снятия графиков зависимостей температуры в печи при двухпозиционном способе регулирования;

в) расчет мощностей, потребляемых печью при регулировании с помощью обычной и безинерционной термопарами;

г) Сравнения результатов расчета и оценка качественных показателей для различных способов регулирования.

ОПИСАНИЯ УСТАНОВКИ

3.1. Схемы установки

Схема установки для экспериментального исследования способа двухпозиционного автоматического регулирования температуры электрической трубчатой печи приведена на рис.2.

В качестве автоматического регулирования в данной схеме использован электронный потенциометр КСП-3.

В схеме питания печи предусмотрен автотрансформатор, при помощи которого можно регулировать мощность, подвадимую к печи, с номинальной до мощности недостаточной для поддержания заданной температуры. Это позволяет осуществить автоматическое двухпозиционное регулирование температуры печи с малым избытком и недостатком мощности.

В рабочем пространстве трубчатой печи установлены две термопары: Т₁ – неармированная ( безинерционная ), Т₂ – армированная ( инерционная). Эти термопары могут быть подключены к регулятору КСП-3 при помощи двухпозиционного переключателя Р. Запись изменения температуры в процессе автоматического регулирования производится по показаниям термопар Т₁ и Т₂ с помощью потенциометра КСП-3.

В схеме установки предусмотрены следующие измерительные приборы:

1. Автоматический потенциометр, фиксирующий изменение температуры в печи.

2. Электрический секундомер С для учета времени включенного состояния печи.

3. Вольтметр V, регистрирующий напряжение на нагревательном элементе.

4. Амперметр А, измеряющий ток в цепи нагревательного элемента печи.

Рис 1. Графики изменения температуры при двухпозиционном способе регулирования

Работа схемы при двухпозиционном регулировании температуры печи сопротивления

При включении автоматического выключателя ВА (рис.2.) на схему печи подается напряжение 220В. Автоматический потенциометр измеряет температуру в печи с помощью термопар Т₁ и Т₂ , расположенных в рабочем пространстве и в зависимости от соотношений температуры, установленной с помощью задатчика , включает катушку контактера КТ. Контактер замыкает свои главные контакты в цепи питания печи сопротивления и нагреватели подается напряжение от автотрансформатора АТ. С момента включения нагревательных элементов идет нарастание температуры печи до значения t_зад.

При достижения температуры происходит отключения контактора, т.к. в цепи промежуточного реле РП1 размыкаются нормально замкнутые контакты ТР потенциометра КСП-3 и через контакты РП обесточивается цепь катушки контактора КТ. Размыкаются контакты КТ в цепи питания и печь обесточивается. Как только температура печи снизится до значения , терморегулятор КСП-3 вновь включит контактор КТ, который подаст питания на нагревательные элементы печи. Величина определяется чувствительностью терморегулятора, а также тепловой инерцией датчика температуры (термопары и самой печи). Средняя мощность печи зависит от отношения интервала времени включенного в состояния печи к интервалу времени отключенного состояния.

Рис 2. Электрическая схема двухпозиционного регулирования температуры

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Для определения влияния избытка мощности печи и инерции регулирующей термопары на процесс двухпозиционного регулирования температуры, необходимо для исследуемой печи построить график, аналогичный графику рис.1, при различных избытках мощности печи и различных регулирующих термопарах.

График изменения температуры в печи в функции времени переснять на кальку с диаграммой ленты ( после окончания всех опытов).

Графики изменения мощности в функции времени построить по показаниям амперметра, вольтметра и секундомера ( запись моментов переключений, осуществляемых автоматическим регулятором).

Для определения масштаба времени, в котором происходит запись температуры на диаграммной ленте до начала опытов и после их окончания, необходимо сделать контрольные отметки. Время опыта определяется длиной записи на диаграммной ленте и ее скоростью движения

Сравнивая участки графиков с различным избытком мощности и различными регулирующими термопарами, дать заключение о влиянии избытка мощности и инерции регулирующей термопары.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ

5.1. Ознакомиться со схемой рис.2. и конструкцией всех приборов.

5.2. Подготовить схему к включению печи на нагрев при частичной мощности и регулировании по инерционной термопаре. При включенном автомате ВА переключатель Р1 поставить в положение 1. Открыть дверцу самописца и на диаграммной ленте нанести контрольную отметку.

5.3. Разогрев печи. Включить питание 220 В и протяжку ленты (тумблером). По показаниям амперметра и вольтметра определить мощность печи. При достижении температуры заданного значения t₃ , повторно определить мощность печи (при разогреве нагреватель увеличивает сопротивление).

5.4. Двухпозиционное регулирование при частичной мощности по безинерционной термопаре Т₁.

По показанию секундомера записать момент первого отключения печи автоматическим потенциометром. Далее, без изменения режима работы схемы фиксировать моменты включений и отключений печи в течение 23-30 мин.

5.5. Двухпозиционное регулирование при частичной мощности по инерционной термопаре T₂.

Переключить переключатель Р1 в положение 2 и отметить момент переключения на диаграммной ленте. Фиксировать моменты переключения регуляторам по секундомеру в течение 25-30 мин.

5.6. Двухпозиционное регулирование при полной мощности по инерционной термопаре Т₂.

Установить с помощью автотрансформатора АТ напряжение на нагревательных элементах 220 В и отметить момент установления полной мощности на диаграммной ленте. Фиксировать моменты переключений регулятором по секундомеру в течение 25-30 мин.

5.7. Двухпозиционное регулирование при полной мощности по безинерционной термопаре.

Переключить переключатель Р1 в положение 1 и отменить момент переключения на диаграммной ленте. Фиксировать моменты автоматических переключений в течение 25-30 мин. Измерить мощность при включенном состоянии контактора.

5.8. Выключить питание 220 В автоматом ВА. Вынуть диаграммную ленту и переснять на кальку графики изменения температуры.

5.9. Вычислить среднюю мощность печи при всех режимах регулирования температуры по формуле

Где Р – мощность печи, замеренная в опыте, Вт.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

6.1. Титульный лист.

6.2. Схема установки.

6.3. Расчетные формулы, результаты опытов и расчетов.

6.4. Кривые изменения температуры и мощности при двухпозиционном регулировании для различных режимов.

6.5. Выводы.