Меню

Регулятор температуры с автоматической установкой



Автоматическая температура отопления. Комфорт и экономия тепла.

Экономичное и комфортное отопление в доме, является распространенным вопросом в автоматизации регулировки температуры отопления. В этой статье Вы узнаете как экономить поддерживая комфортное тепло в доме.

Каждый человек стремится к комфортному образу жизни. Совсем недавно люди взошли на новую ступень развития человечества. Этот шаг предусматривает комфортное и экономичное существование в единении с природой. Появляется все больше и больше новых технологий получения экологически чистых источников тепловой, электрической и других источников энергии. Автоматизация процессов бытия окружает практически каждый уголок сферы деятельности человека. Одним из кусочков обширной структуры является автоматическая регулировка температуры отопления, что влечет комфортное и экономное поддержание тепла в доме. Учитывая большие затраты на отоплении: домов, квартир, предприятий и других видов помещений. Автоматизация систем отопления — есть неотъемлемая часть в экономии тепла. Вы наверняка согласитесь, с выражением: «Комфорт в теплом доме — это один из пунктов экономии бюджета».

Так как заставить Ваш бюджет быть более экономным на отоплении дома? Как уберечь бюджет от лишних затрат на тепло? Ответ есть : » Автоматическая температура отопления и комфортное экономичное тепло». Компания «автоматический контроль температуры отопления, что приведет к комфорту и экономии тепла.

Большинство любителей рассказов главную роль отдают утеплению строений. Мы же опустим этот этап! Зачем описывать то, что и так понятно при проектировании и строительстве дома? Вы наверняка знаете, что заранее утепленное и подготовленное помещение — это уже залог экономии на отоплении дома, квартиры, гаража и даже предприятия. Но все это не даст того комфорта и экономии тепла, которое необходимо для экономии бюджета. А что дает так сильно необходимую экономию и комфорт в бюджете каждого? Кто про это задумался? Конечно же, это автоматическая температура отопления, которая позволяет не только экономить бюджет, но и регулировать температуру дома, квартиры, комнаты и отопления. Вы забудете, что такое очень жарко или очень холодно. Ваш дом будет всегда наполнен тёплым комфортом и уютом. А умная система отопления позволит экономить затраты на отопление.

Давайте рассмотрим основные концепции автоматической регулировки температуры системы отопления:

Регулировка температуры радиатора отопления термоголовкой (термостатический кран)

Одним из самых простых способов автоматического поддержания комфортной температуры отопления является использование термостатического крана с термоголовкой. Благодаря такому устройству, изменения в имеющейся системе отопления станут минимальны, а процесс автоматизации системы отопления будет минимально затратным для бюджета. Использование крана с термоголовкой даст возможность контролировать температуру радиатора отопления по температуре помещения. Конечно такой вид регулировки температуры отопления является наиболее грубым, но дает ощущение комфортного тепла в квартире, доме, гараже или в помещении предприятия. Экономии бюджета на таком виде контроля температуры радиаторов отопления можно достичь, установив теплосчетчик на стояк отопления. Конечно же существуют и специальные термоголовки » Danfoss» с идущими в комплекте накладными теплосчетчиками. Если Ваш ЖЭК согласится использовать показания таких устройств, тогда Вам повезло. Кстати. Практически все новостройки снабжают именно такими системами теплоучета. Проблемы экономии на тепле в системах городского отопления отпадают в строениях с собственной системой отопления. Радиатор отопления, прогрев помещение, отключается термостатическим краном с термоголовкой, а это влечет уменьшение теплопотребления. Уменьшение теплопотребления — это соответственно уменьшение энергозатрат на обогрев, что дает комфортное и экономное тепло.

Автоматическая регулировка температуры отопления. Электронные термостаты и сервоприводы.

Автоматизировать контроль температуры системы отопления более точно можно с помощью электронных термостатов и сервоприводов. В отличии от термостатических кранов с термоголовкой, электронные термостаты не привязаны к конкретному месту установки. Это позволяет повысить точность измерений, что убирает фактор влияния тепла радиатора отопления. Реакция такого регулятора температуры намного быстрее. А расширенные возможности электронных термостатов позволяют забыть про периодическую ручную подстройку температуры в помещении. Вы ощутите комфорт в эксплуатации хронотермостатов. Использование термических сервоприводов увеличит скорость реакции радиаторов и системы отопления. Это избавит помещение от » температурных провалов«, что является недостатком термоголовок. Одним словом термоголовки занимают нишу » полуавтоматического регулирования температуры отопления«, а электронные хронотермостаты занимают нишу » автоматического регулирования температуры отопления«. Благодаря высокой точности измерений электронных термостатов и быстрой реакции термических сервоприводов такая система автоматической температуры отопления становится намного экономичнее, так как температура в помещении практически не колеблется — погрешность составляет 1,5-2 градуса Цельсия. А это высокий результат, например у термоголовки средняя погрешность 5-10 градусов Цельсия. Хронотермостаты имеют настолько широкий спектр возможностей, что экономия отопления увеличится на 10-15% точно, а то и выше. Высокая экономичность автоматической регулировки температуры дома, квартиры, предприятия — это существенный результат.

Что лучше термоголовка или электронный термостат? Отличия и устройство.

Рассмотрев основные отличия принципов автоматического регулирования температуры системы отопления квартиры, дома или предприятия. Мы пришли к выводу, что регулировка температуры термоголовкой является простым дешевым и локальным решением. Конечно же у данного метода контроля температуры отопления есть свои недостатки, но при отсутствии возможности установки автоматического электронного контроля температуры — этот вариант более экономичен в плане экономических затрат на бюджет. Все зависит от назначения помещения. Вообще создание комфортной и экономичной автоматизированной системы контроля температуры всегда затратный элемент для бюджета, но все эти затраты окупятся в первый же год эксплуатации. Давайте изучим конструкционные особенности устройств контроля температуры.

Термостатические краны существуют в трех исполнениях: прямой кран, угловой кран, кран для нижней боковой подводки. Все эти краны снабжены американкой для разъемного подсоединения к радиаторам отопления. Такие краны поставляются с крышкой, которая позволяет регулировать температуру вручную, но при необходимости можно осуществить полуавтоматическую или автоматическую регулировку температуры в помещении.

Полуавтоматический контроль подразумевает установку термоголовки. Термоголовка — это механическое устройство, в конструкции которого имеется баллон с газом. Баллоны термоголовок встречаются встроенные и выносные с капиллярными трубками. Газ в баллоне при нагреве расширяется и давит на сильфон с пружиной, под давлением газа шток выдвигается и нажимает на клапан крана. Клапан термостатического крана перекрывает проток теплоносителя через радиатор, что уменьшает его теплоотдачу. По мере охлаждения помещения газ в баллоне охлаждается и шток возвращается в исходное положение, что влечет открытие клапана крана. Ввиду того, что на баллон влияет тепло радиатора, а радиатор имеет динамичность в отдаче тепла. Нередки «провалы в температуре помещения», это доставляет некий дискомфорт. Встречаются промежутки, когда появляется ощущение прохлады или жары, однако, такая система регулировки температуры в помещении экономичнее. Самое главное — установить правильно термоголовку. А устанавливается она горизонтально, т.е. параллельно уровню пола. Связано это с тем, что воздух двигаясь от пола к потолку, обтекая баллон с газом, регулирует температуру помещения.

Достичь полноценного автоматического контроля температуры помещения можно установив электронный терморегулятор. Благо разнообразие электронных регуляторов температуры велико. Среди распространенных моделей встречаются: стандартные электронные термостаты, программируемые электронные термостаты с часовой установкой температуры — хронотермостаты, беспроводные термостаты и блоки дистанционного управления.

Большинство электронных термостатов исполняются для установки в розеточную коробку, хотя встречаются навесные модели. Вид источника питания делит термостаты на модели с питанием от сети 220В и питанием от батареек. Что касается терморегуляторов с питанием от батареек, то замена элементов питания необходима примерно в промежутке 1-2 года. Также электронные термостаты делятся на модели с наличием и отсутствием подключения выносного термодатчика. Такая функция позволяет вести дополнительно контроль по температуре поверхности или теплоносителя. Например контроль температуры поверхности теплого пола. Выходы управления нагрузкой термостатов можно поделить на пять видов:

1) Сухой контакт на включение (изолирован от контактов питания термостата),

2) Контакт реле подающий фазу 220В на нагрузку (используется для управления термическими сервоприводами, насосами, электрическими теплыми полами),

3) Переключающийся сухой контакт (используется изолированный переключающийся контакт реле),

4) Переключающиеся выходы реле с подачей фазы 220В на нагрузку (используется для управления моторными сервоприводами),

Читайте также:  Реле регулятора ниссан примера

5) Симисторный контакт подающий фазу 220В на нагрузку. Отличается отсутствием механического реле, что устраняет щелчок включения. (используется для управления термическими сервоприводами, насосами, электрическими теплыми полами).

Типовые решения автоматизации системы отопления.

Благодаря большому спектру моделей электронных термостатов стоимость и функционал колеблются в большом диапазоне, что дает широкий спектр применения в автоматизации системы отопления. Практически все термостаты рассчитаны на нагрузку до 2,5 кВт, а это достаточно вполне. Используя смекалку можно экономично модернизировать систему отопления дома. Например, поставить хронотермостат на управление питанием обычного электрического котла с ТЭНом.

А что делать, если уже в доме сделан чистовой ремонт и нет возможности и желания долбить стены и тянуть провода? В этом варианте приходят на помощь беспроводные термостаты и хронотермостаты. Конечно же такое решение дороже проводных, но оно стоит своих затрат. Установка не займет и не потребует сильных навыков. Вы берете беспроводной термостат на батареечках и вешаете в удобном для Вас месте. Затем приемный блок дистанционного управления подключаете к сети 220В и подсоединяете к нему термический сервопривод, насос, или котел.

Использование моторизованных сервоприводов позволит организовать контроль нескольких контуров отопления. Управление такими сервоприводами осуществляется по трем проводам, один провод является нейтралью ( N), а два других — это фазы 220В (одна на открытие, другая на закрытие).

ЭлектроТермические Сервоприводы полные аналоги термоголовок (можно установить вместо термоголовки), но благодаря отсутствию воздействия на колбу внешней среды и наличию термоэлемента, скорость реагирования выше. Принцип работы термического сервопривода прост: Когда нужно открыть клапан термостатического крана, электронный термостат подает напряжение 220В (24В, 48В, 110В) на контакты термического сервопривода. В сервоприводе поверх колбы имеется нагревательный элемент, который в течение одной минуты нагревает баллон до температуры расширения газа. Далее происходит процесс регулирования температуры, как с термоголовкой. По достижении нужной температуры в помещении, термостат прекращает подачу напряжения и колба начинает остывать, закрывая кран. Среднее время остывания 3-5 минут. Преимуществом термических сервоприводов является универсальность, да и не только, среди исполнения сервоприводы делят на «NC — нормально закрытые» и «NO — нормально открытые». Стоимость термических сервоприводов ниже стоимости термоголовки. А суммарная стоимость комплекта электронного хронотермостата и термического сервопривода всего в 1,5-2 раза выше термоголовки с термостатическим краном. Однако, экономическая эффективность поддержания автоматической температуры отопления электронными методами куда комфортнее и выгоднее. Система окупится в первый же сезон.

Еще одним примером комфортного и экономного автоматического регулирования температуры отопления является непосредственное управление котлом. Кстати, котел может иметь встроенную автоматику управления температурой системы отопления. Но иногда возникает необходимость контролировать температуру по воздуху помещения, а не температуре теплоносителя. Вот тогда то и приходят на помощь комнатные электронные термостаты с сухим контактом. Все котлы снабжены специальным выходом для подключения комнатного термостата. Это позволяет расширить функции котла и повысить комфорт эксплуатации системы отопления. Согласитесь, термоголовки не дадут Вам таких преимуществ.

А что делать, когда имеется дом в пригороде и Вы хотите дистанционно управлять температурой системы отопления? Для таких целей существуют специальные устройства, их принято называть GSM модуль дистанционного контроля температуры. Это оборудование позволяет дистанционно регулировать температуру в помещении. Существует много вариантов исполнения. У большинства брендов основные функции схожи — это контроль температуры отопления по температуре воздуха, контроль протечки (затопления), контроль открытия дверей или разбития стекол. Такой набор функций позволяет видеть температуру в помещении, управлять включением и отключением котла системы отопления, быть в курсе, что дома все в порядке. Все устройства данного типа снабжены сухим контактом, управляемым температурой воздуха в помещении. Функционал конечно ограничен по сравнению с хронотермостатом, но зато появляется возможность дистанционного контроля температуры.

Скачать схему подключения электронных термостатов м ожно здесь.

Комфортная экономия тепла. Плюсы и минусы регулировки температуры отопления.

Мы рассказали Вам основные принципы автоматического контроля температуры отопления. Результатом использования таких систем является комфорт и экономия тепла. Термоголовки постепенно уходят с ниши экономного отопления. Причиной тому служит то, что эти устройства обладают большой погрешностью в работе. Они чувствительны к качеству окон, и наличию открытых форточек. А установка непосредственно вблизи радиатора отопления сильно загрубляет диапазон регулирования в эксплуатации. Электронные средства регулирования температуры отопления более надежны и требуют смекалки c навыком в интеграции. Конечно же, если Вы задумались экономить на отоплении, и хотите комфортного и уютного тепла. Тогда Вам не составит сильного труда интегрировать все это в имеющеюся систему отопления. Поверьте нам, установка хронотермостата в систему отопления — это уже важный шаг в экономию. Разбив 24 часа отопления помещения на промежутки с разной температурой и выставив отдельно температуру в выходные дни на хронотермостате — Вы станете экономить порядка 20% в доме, а в офисе можно достичь и всех 40%.

Вы забудете про такую проблему, когда становится очень жарко или тепло в течение дня.

Автоматизация поддержания температуры — это комфорт и экономия. Почему отопление становится экономным? Давайте посмотрим логически на этот вопрос. Самый большой потребитель тепла в системе отопления — это дом, квартира или помещения предприятия. Когда наступает период зимних морозов, температуру системы отопления увеличивают, чтобы стабилизировать теплопотери дома, квартиры и т.д. Но всегда существует момент, когда помещение меньшей площади прогревается быстрее больших. В таком помещении становится жарко, и тепло, которое могло бы пойти на прогрев других помещений, задерживаясь кушает энергоресурсы из бюджета. Когда же все помещения прогреются, то котел выключится, а «задержавшееся тепло» начнет распространяться уравнивая температуру в доме. В результате в остальных помещениях тоже станет жарковато. Затем, душно и следом потребуется проветривание помещения. Установка системы автоматического поддержания температуры убирает этот момент. Автоматика определяет, когда наступает именно этот момент и заблаговременно отключает зону, это повышает экономичность и скорость обогрева других площадей. Вы получаете комфортное и экономное тепло. В наши дни умные системы отопления позволяют суммарно экономить на отоплении дома порядка 70-75% бюджета. Это очень высокий результат. И это не сказки.

На этом мы заканчиваем свой рассказ и надеемся, что теперь Ваш дом станет теплым и уютным.

Источник

Терморегулятор для радиатора отопления: фото, видео, принцип действия, правила установки

В некоторых домах даже в сильные морозы можно видеть открытые форточки. «Топить улицу» во времена повальной установки счетчиков — это ничем не оправданная роскошь. Чтобы поддерживать благоприятную температуру в помещении, используют терморегулятор для радиатора отопления. С помощью этого механизма можно добиться комфортной среды в доме, попутно сэкономив немалую сумму на отоплении.

Принцип действия терморегулятора

Существует два метода регулирования микроклимата в помещениях — качественный и количественный. В первом случае меняется сама температура воды в системе. Делается это с помощью смесительного узла, установленного в котельной. Количественный метод подразумевает контроль над поступлением теплоносителя в батарею. Это и есть основная функция терморегулятора для радиатора отопления.

При повышении температуры окружающей среды в электронном приборе срабатывает специальный термоэлемент, частично перекрывающий просвет крана. Поступление горячей воды уменьшается, и батарея остывает. При понижении температуры воздуха процесс запускается в обратном порядке. Все операции производятся без участия человека.

На заметку! Т ерморегуляторы в частных домах лучше устанавливать на батареи панельного типа, имеющие небольшую емкость.

Виды запорно-регулирующей арматуры

Установка регулирующих устройств перед радиаторами обеспечивает не только управление температурным режимом, но и решение вопросов аварийной безопасности. Если батарея потекла, требует замены или ремонта, ее можно отключить от системы одним поворотом крана.

Управление потоком теплоносителя производится с применением следующих элементов:

Шаровый кран

Годится только для отключения батареи, поскольку функционирует в двух режимах — «открыто» и «закрыто». Как терморегулятор для радиатора отопления — неэффективен. Затвор нельзя держать полуоткрытым. Причина в том, что шаровой элемент крана, стоящий в промежуточном положении, постепенно приходит в негодность. Его повреждают твердые частицы, циркулирующие по трубам вместе с теплоносителем. Они неизбежно оставляют царапины на полированном шаре, вследствие чего теряется герметичность запора.

Читайте также:  Автоматические регуляторы скорости турбин

Конусный вентиль

В целом достаточно функциональное и малозатратное решение. Регулировать подачу воды можно, но все операции приходится проделывать вручную. Никакой разметки на запорном устройстве нет. Нужно опытным путем подбирать положение вентиля, чтобы снизить или повысить температуру радиатора. Постоянные манипуляции краном также не проходят для него бесследно — чаще всего ломается защитный колпачок прибора.

Автоматический терморегулятор для радиатора отопления

Это оптимальный вариант для современного жилья. Механизм прибора состоит из двух частей — чувствительной тепловой головки и клапана. Они взаимодействуют друг с другом без участия какой-либо энергии. Термоголовка (сильфон) представляет собой полый гофрированный цилиндр, заполненный газом или жидкостью.

Если в комнате повысилась температура воздуха, то жидкость в цилиндре расширяется, и сильфон увеличивается. Этим приводится в движение шток, затворяющий клапан. Поток теплоносителя в батарею частично перекрывается, что позволяет скорректировать температуру воздуха в сторону понижения. Если стало прохладно, объем рабочей среды в головке уменьшается. Шток встает на место, клапан открывает проход теплоносителю. Батарея нагревается.

Тепловые головки имеют большой запас прочности. Они выдерживают около миллиона циклов расширения и сжатия. Прибор и за 100 лет не выработает такого ресурса.

На заметку! В первую очередь терморегуляторы устанавливают в помещениях с нестабильной температурой (на кухне или в комнатах с окнами на солнечную сторону). В частных коттеджах приборы монтируют на радиаторы верхних этажей, куда поднимается теплый воздух. За счет этого выравнивается температурный режим во всем доме.

Технические особенности автоматических термостатов

Принцип действия терморегуляторов для радиаторов отопления один и тот же, но имеется ряд конструктивных различий.

По способу управления

Термостаты с ручной регулировкой. У таких приборов есть головка вентиля, на которую нанесены деления от 0 до 5. Повернув маховик крана, мы увеличиваем или уменьшаем проходное отверстие для теплоносителя.

Ноль обозначает полностью перекрытую батарею, остальные цифры — регулируемый диапазон температур от 14 до 24 градусов.

Электронный прибор. Работает от батареек или аккумулятора. Это самое массивное и дорогостоящее устройство из всех, но и возможности его расширены. Термостат оснащен датчиком температуры, выносным или встроенным. При изменении внешних условий датчик подает сигнал на микропроцессор, и терморегулятор срабатывает.

Стоимость прибора быстро окупается за счет экономии теплоэнергии. Устройство можно запрограммировать на изменение температуры в течение суток, а также по дням недели. К примеру, с 9 до 17 часов выставить температуру на 10-15 градусов, а позже поднять ее до комфортных 22 градусов.

По составу рабочей среды

В сильфоне может находиться жидкость или газ. Газовый терморегулятор для радиатора отопления быстрее откликается на повышение-понижение температур. Но жидкостные реле лучше реагируют на давление сильфона. Кроме того, они проще в производстве, поэтому выпускаются в расширенном ассортименте.

Регуляторы в однотрубной и двухтрубной системах отопления

В домах со старой однотрубной системой батареи подключены последовательно. Это значит, что терморегулятор, приостановив подачу теплоносителя в один радиатор, фактически прекращает циркуляцию горячей воды по всей системе. Замена старых батарей на современные конвекторы должна сопровождаться установкой байпаса — трубы, соединяющей входной и выходной канал трубопровода.

Для такой системы выбирают терморегуляторы с большим внутренним диаметром, обладающие малым сопротивлением. Если не учесть этот момент, то весь теплоноситель пойдет через байпас, а батареи останутся холодными.

В двухтрубной системе радиаторы подсоединены параллельно. Отключение одной батареи никак не скажется на работе остальных. Байпас здесь не нужен, а для эффективного регулирования температуры можно вмонтировать термостат с высоким гидравлическим сопротивлением.

На заметку! Намного эффективней работают регуляторы на алюминиевых, биметаллических и стальных радиаторах, имеющих низкую тепловую инерцию.

Правила установки терморегулятора

Любую запорно-регулирующую арматуру монтируют с учетом направления движения теплоносителя. На приборе имеется стрелка, курс которой должен совпадать с направлением потока горячей воды. Монтируют регулятор только в этом положении.

Устройство должно располагаться горизонтально, параллельно полу. Если кран будет стоять вертикально, то термоголовка окажется в потоке теплого воздуха от трубы. В результате прибор не сможет точно реагировать на изменение температуры. При постоянно полуоткрытом клапане температура в комнате будет ниже заданной.

Нельзя закрывать термостат декоративными панелями и тяжелыми шторами. Если это все же необходимо, то лучше приобрести регулятор с выносным датчиком, который устанавливается на расстоянии от клапана.

В заключение. Эффективность отопительных приборов, оборудованных терморегуляторами, многократно возрастает. Установка термостатов позволяет сэкономить на оплате счетов, упрощает ремонт системы и создает благоприятную микросреду в доме.

Источник

Системы автоматического регулирования температуры

Системы автоматического регулирования температурыПо принципу регулирования все системы автоматического регулирования подразделяются на четыре класса.

1. Система автоматической стабилизации — система, в которой регулятор поддерживает постоянным заданное значение регулируемого параметра.

2. Система программного регулирования — система, обеспечивающая изменение регулируемого параметра по заранее заданному закону (во времени).

3. Следящая система — система, обеспечивающая изменение регулируемого параметра в зависимости от какой-либо другой величины.

4. Система экстремального регулирования — система, в которой регулятор поддерживает оптимальное для изменяющихся условий значение регулируемой величины.

Для регулирования температурного режима электронагревательных установок применяются в основном системы двух первых классов.

Системы автоматического регулирования температуры по роду действия можно разделить на две группы: прерывистого и непрерывного регулирования.

Автоматические регуляторы систем автоматического регулирования (САР) по функциональным особенностям разделены на пять типов: позиционные (релейные), пропорциональные (статические), интегральные (астатические), изодромные (пропорционально-интегральные), изодромные с предварением и с первой производной.

Позиционные регуляторы относятся к прерывистым САР, а остальные типы регуляторов — к САР непрерывного действия. Ниже рассмотрены основные особенности позиционных, пропорциональных, интегральных и изодромных регуляторов, имеющих наибольшее применение в системах автоматического регулирования температуры.

Функциональная схема автоматического регулирования температуры (рис. 1) состоит из объекта регулирования 1, датчика температуры 2, программного устройства или задатчика уровня температуры 4, регулятора 5 и исполнительного устройства 8. Во многих случаях между датчиком и программным устройством ставится первичный усилитель 3, а между регулятором и исполнительным устройством — вторичный усилитель 6. Дополнительный датчик 7 применяется в изодромных системах регулирования.

Функциональная схема автоматического регулирования температуры

Рис. 1. Функциональная схема автоматического регулирования температуры

В качестве датчиков температуры применяются термопары, термосопротивления (термисторы) и термометры сопротивления. Наиболее часто используются термопары. Более подробно про них смотрите здесь: Термоэлектрические преобразователи (термопары)

Позиционные (релейные) регуляторы температуры

Позиционными называют такие регуляторы, у которых регулирующий орган может занимать два или три определенных положения. В электронагревательных установках применяются двух- и трехпозиционные регуляторы. Они просты и надежны в эксплуатации.

На рис. 2 показана принципиальная схема двухпозиционного регулирования температуры воздуха.

Принципиальная схема двухпозиционного регулирования температуры воздуха

Рис. 2. Принципиальная схема двухпозиционного регулирования температуры воздуха: 1 — объект регулирования, 2 — измерительный мост, 3 — поляризованное реле, 4 — обмотки возбуждения электродвигателя, 5 — якорь электродвигателя, 6 — редуктор, 7 — калориф.

Для контроля температуры в объекте регулирования служит термосопротивление ТС, включенное в одно из плеч измерительного моста 2. Величины сопротивлений моста подбираются таким образом, чтобы при заданной температуре мост был уравновешен, то есть напряжение в диагонали моста равнялось нулю. При повышении температуры поляризованное реле 3, включенное в диагональ измерительного моста, включает одну из обмоток 4 электродвигателя постоянного тока, который с помощью редуктора 6 закрывает воздушный клапан перед калорифером 7. При понижении температуры воздушный клапан полностью открывается.

При двухпозиционном регулировании температуры количество подаваемого тепла может устанавливаться только на двух уровнях — максимальном и минимальном. Максимальное количество тепла должно быть больше необходимого для поддержания заданной регулируемой температуры, а минимальное — меньше. В этом случае температура воздуха колеблется около заданного значения, то есть устанавливается так называемый автоколебательный режим (рис. 3, а).

Линии, соответствующие температурам τ н и τ в, определяют нижнюю и верхнюю границы зоны нечувствительности. Когда температура регулируемого объекта, уменьшаясь, достигает значения τ н количество подаваемого тепла мгновенно увеличивается и температура объекта начинает возрастать. Достигнув значения τ в, регулятор уменьшает подачу тепла, и температура понижается.

Читайте также:  Линейные законы регулирования автоматические регуляторы

Временная характеристика двухпозиционного регулирования (а) и статическая характеристика двухпозиционного регулятора (б).

Рис. 3. Временная характеристика двухпозиционного регулирования (а) и статическая характеристика двухпозиционного регулятора (б).

Скорость повышения и понижения температуры зависит от свойств объекта регулирования и от его временной характеристики (кривой разгона). Колебания температуры не выходят за границы зоны нечувствительности, если изменения подачи тепла сразу вызывают изменения температуры, то есть если отсутствует запаздывание регулируемого объекта .

С уменьшением зоны нечувствительности амплитуда колебаний температуры уменьшается вплоть до нуля при τ н = τ в. Однако для этого требуется, чтобы подача тепла изменялась с бесконечно большой частотой, что практически осуществить чрезвычайно трудно. Во всех реальных объектах регулирования имеется запаздывание. Процесс регулирования в них протекает примерно так.

При понижении температуры объекта регулирования до значения τ н мгновенно изменяется подача тепла, однако из-за запаздывания температура некоторое время продолжает снижаться. Затем она повышается до значения τ в, при котором мгновенно уменьшается подача тепла. Температура продолжает еще некоторое время повышаться, затем из-за уменьшенной подачи тепла температура понижается, и процесс повторяется вновь.

На рис. 3, б приведена статическая характеристика двухпозиционного регулятора . Из нее следует, что регулирующее воздействие на объект может принимать только два значения: максимальное и минимальное. В рассмотренном примере максимум соответствует положению, при котором воздушный клапан (см. рис. 2) полностью открыт, минимум — при закрытом клапане.

Знак регулирующего воздействия определяется знаком отклонения регулируемой величины (температуры) от ее заданного значения. Величина регулирующего воздействия постоянна. Все двухпозиционные регуляторы обладают гистерезисной зоной α , которая возникает из-за разности токов срабатывания и отпускания электромагнитного реле.

Пропорциональные (статические) регуляторы температуры

В тех случаях, когда необходима высокая точность регулирования или когда недопустим автоколебательный процесс, применяют регуляторы с непрерывным процессом регулирования . К ним относятся пропорциональные регуляторы (П-регуляторы) , пригодные для регулирования самых разнообразных технологических процессов.

В тех случаях, когда необходима высокая точность регулирования или когда недопустим автоколебательный процесс, применяют регуляторы с непрерывным процессом регулирования. К ним относятся пропорциональные регуляторы (П-регуляторы), пригодные для регулирования самых разнообразных технологических процессов.

В системах автоматического регулирования с П-регуляторами положение регулирующего органа (у) прямо пропорционально значению регулируемого параметра (х):

где k1 — коэффициент пропорциональности (коэффициент усиления регулятора).

Эта пропорциональность имеет место, пока регулирующий орган не достигнет своих крайних положений (конечных выключателей).

Скорость перемещения регулирующего органа прямо пропорциональна скорости изменения регулируемого параметра.

На рис. 4 показана принципиальная схема системы автоматического регулирования температуры воздуха в помещении при помощи пропорционального регулятора. Температура в помещении измеряется термометром сопротивления ТС, включенным в схему измерительного моста 1.

Схема пропорционального регулирования температуры воздуха

Рис. 4. Схема пропорционального регулирования температуры воздуха: 1 — измерительный мост, 2 — объект регулирования, 3 — теплообменник, 4 — конденсаторный двигатель, 5 — фазочувствительный усилитель.

При заданной температуре мост уравновешен. При отклонении регулируемой температуры от заданного значения в диагонали моста возникает напряжение разбаланса, величина и знак которого зависят от величины и знака отклонения температуры. Это напряжение усиливается фазочувствительным усилителем 5, на выходе которого включена обмотка двухфазного конденсаторного двигателя 4 исполнительного механизма.

Исполнительный механизм перемещает регулирующий орган, изменяя поступление теплоносителя в теплообменник 3. Одновременно с перемещением регулирующего органа происходит изменение сопротивления одного из плеч измерительного моста, в результате этого изменяется температура, при которой уравновешивается мост.

Таким образом, каждому положению регулирующего органа из-за жесткой обратной связи соответствует свое равновесное значение регулируемой температуры.

Для пропорционального (статического) регулятора характерна остаточная неравномерность регулирования .

В случае скачкообразного отклонения нагрузки от заданного значения (в момент t1) регулируемый параметр придет по истечении некоторого отрезка времени (момент t2) к новому установившемуся значению (рис. 4). Однако это возможно только при новом положении регулирующего органа, то есть при новом значении регулируемого параметра, отличающегося от заданного на величину δ .

Временные характеристики пропорционального регулирования

Рис. 5. Временные характеристики пропорционального регулирования

Недостаток пропорциональных регуляторов состоит в том, что каждому значению параметра соответствует только одно определенное положение регулирующего органа. Для поддержания заданного значения параметра (температуры) при изменении нагрузки (расхода тепла) необходимо, чтобы регулирующий орган занял другое положение, соответствующее новому значению нагрузки. В пропорциональном регуляторе этого не происходит, вследствие чего возникает остаточное отклонение регулируемого параметра.

Интегральные (астатические регуляторы)

Интегральными (астатическими) называются такие регуляторы, в которых при отклонении параметра от заданного значения регулирующий орган перемещается более или менее медленно и все время в одном направлении (в пределах рабочего хода) до тех пор, пока параметр снова не примет заданного значения. Направление хода регулирующего органа изменяется лишь тогда, когда параметр переходит через заданное значение.

В интегральных регуляторах электрического действия обычно искусственно создается зона нечувствительности, в пределах которой изменение параметра не вызывает перемещений регулирующего органа.

Скорость перемещения регулирующего органа в интегральном регуляторе может быть постоянной и переменной. Особенностью интегрального регулятора является отсутствие пропорциональной связи между установившимися значениями регулируемого параметра и положением регулирующего органа.

На рис. 6 приведена принципиальная схема системы автоматического регулирования температуры при помощи интегрального регулятора. В ней в отличие от схемы пропорционального регулирования температуры (см. рис. 4) нет жесткой обратной связи.

Схема интегрального регулирования температуры воздуха

Рис. 6. Схема интегрального регулирования температуры воздуха

В интегральном регуляторе скорость регулирующего органа прямо пропорциональна величине отклонения регулируемого параметра.

Процесс интегрального регулирования температуры при скачкообразном изменении нагрузки (расхода тепла) отображен на рис. 7 с помощью временных характеристик. Как видно из графика, регулируемый параметр при интегральном регулировании медленно возвращается к заданному значению.

Временные характеристики интегрального регулирования

Рис. 7. Временные характеристики интегрального регулирования

Изодромные (пропорционально-интегральные) регуляторы

Изодромное регулирование обладает свойствами как пропорционального, так и интегрального регулирования. Скорость перемещения регулирующего органа зависит от величины и скорости отклонения регулируемого параметра.

При отклонении регулируемого параметра от заданного значения регулирование осуществляется следующим образом. Вначале регулирующий орган перемещается в зависимости от величины отклонения регулируемого параметра, то есть имеет место пропорциональное регулирование. Затем регулирующий орган совершает дополнительное перемещение, которое необходимо для устранения остаточной неравномерности (интегральное регулирование).

Изодромную систему регулирования температуры воздуха (рис. 8) можно получить заменой жесткой обратной связи в схеме пропорционального регулирования (см. рис. 5) упругой обратной связью (от регулирующего органа к движку сопротивления обратной связи). Электрическая обратная связь в изодромной системе осуществляется потенциометром и вводится в систему регулирования через контур, содержащий сопротивление R и емкость С.

В течение переходных процессов сигнал обратной связи вместе с сигналом отклонения параметра воздействует на последующие элементы системы (усилитель, электродвигатель). При неподвижном регулирующем органе, в каком бы положении он ни находился, по мере заряда конденсатора С сигнал обратной связи затухает (в установившемся режиме он равен нулю).

Схема изодромного регулирования температуры воздуха

Рис. 8. Схема изодромного регулирования температуры воздуха

Для изодромного регулирования характерно, что неравномерность регулирования (относительная ошибка) с увеличением времени уменьшается, приближаясь к нулю. При этом обратная связь не будет вызывать остаточных отклонений регулируемой величины.

Таким образом, изодромное регулирование приводит к значительно лучшим результатам, чем пропорциональное или интегральное (не говоря уже о позиционном регулировании). Пропорциональное регулирование в связи с наличием жесткой обратной связи происходит практически мгновенно, изодромное — замедленно.

Программные системы автоматического регулирования температуры

Для осуществления программного регулирования необходимо непрерывно воздействовать на настройку (уставку) регулятора так, чтобы регулируемая величина изменялась по заранее заданному закону. С этой целью узел настройки регулятора снабжается программным элементом. Это устройство служащее для установления закона изменения задаваемой величины.

При электронагреве исполнительный механизм САР может воздействовать на включение или отключение секций электронагревательных элементов, изменяя тем самым температуру нагреваемой установки в соответствии с заданной программой. Программное регулирование температуры и влажности воздуха широко применяется в установках искусственного климата.

Источник