Устройство для двухпозиционного регулирования

 

,111о 118667

Класс 42q, 2,з

СССР

Р

;а-„., :, -- .:, I

БН»ЛЯОТБ,Л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

А. А. Кампе-Немм

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХПОЗИЦИОННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Заявлено 21 сентября 1957 r. за № 583579/24 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР с присоединением заявки № 583605

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 6 за 1959 г.

Обычно применяемые устройства для двухпозиционного регулирования, содержащие чувствительный элемент и последовательно с ним соединенный корректирующий элемент на термоэлектрических источниках с различной тепловой инерцией, не обеспечивают изодромного регулирования высокой точности.

В предлагаемом устройстве корректирующий элемент выполняется на трех термоэлектрических источниках, нагреватели которых включаются одновременно с подачей мощности на объект регулирования, причем два из них — через делитель напряжения.

Такое выполнение обеспечивает возможность осуществления двухпозиционного изодромного регулирования повышенной точности.

Делители напряжения могут быть вьнолнены ступенчатыми с подбором секций, обеспечивающим требуемый закон настройки времени изодрома на отдельных участках.

На фиг. 1 изображена схема описываемого устройства; на фиг. 2— кривые роста э.д.с. во времени; на фиг. 3 — диаграмма протекания процесса регулирования; на фиг. 4 — график изменения во времени суммарного напряжения, снимаемого с реостатов устройства; на фиг. 5 — описываемое устройство со ступенчатым делителем напряжения.

Устройство состоит из регулируемого объекта (например электрической печи сопротивления) с электронагревателем О, регулирующего прибора двухпозиционного действия 2 с термопарой Т и корректирующего устройства 8.

Корректирующее устройство 8 состоит из трех термоэлектрических источников. Первый из них состоит из проводника 171, выполненного из материала, отличного от материала соединительных проводов П (например из константана). Его спай Т1 нагревается малоинерционным элек¹ 1 18667 трическим нагревателем Нь включаемым в сеть контактом К одновременно с нагревателем H. Быстрые возрастания и понижения термо-э.д.с. спая Т, вызывают импульсный режим работы регулятора и одновременно придают ему свойства пропорционального (статического) регулирования, характеризуемого некоторой неравномерностью.

Два других термоэлектрических источника служат для устранения остаточной неравномерности и одновременно позволяют настраивать время изодрома в широких пределах. Они состоят из проводников П и

П3, выполненных из того же материала, что и проводник П . Спаи Т> и

Т этих проводников нагреваются нагревателями Н и Hq, включаемыми з в сеть одновременно с нагревателями Н и Нь Нагреватель Н инерционен (например, благодаря заложенной в нем массе, показанной на фиг. 1 пунктиром). Часть суммарной термо-э.д.с. двух последних источников снимается посредством двойного движка Д с делителя напряжения

А-Б-В и подается в измерительную цепь.

Таким образом, в измерительную цепь поданы э.д.с. всех трех источников, причем э.д.с. источника П,-Т,-Н, складывается с э.д.с. термопары Т, а э.д.с. источников П -Т>-Н, и П -T -H> — вычитаются.

Инерционности отдельных элементов схемы подбираются так, что кривые роста э.д.с. во времени изображаются, примерно, кривыми (фиг. 2), где Е, — кривая роста э.д.с. спая Ть Š— спая Т„Е, — спая

Т,. Как видим, Е и Ез растут одинаково быстро, а Е, — гораздо медленнее. Движком Д с делителя напряжения А-Б-В снимается разность потенциалов, пропорциональная некоторой части суммарной э.д.с. Е,+Ез.

Если движок находится в нижнем положении, то он снимает с реохорда

А-Б разность потенциалов, пропорциональную Е, то есть эта разность потенциалов будет нарастать во времени очень медленно. Если движок находится в верхнем положении, то он снимает с реохорда Б-B разность потенциалов, пропорциональную Ез. Эта разность потенциалов будет возрастать быстро. Если же движок находится в среднем положении (показано на фиг. 1), то он будет снимать часть разности потенциалов с реохорда А-Б и часть — с реохорда Б-В, Эта разность потенциалов будет нарастать со скоростью, пропорциональной некоторой средней э.д.с., соответствующей одной из средних кривых, показанных на фиг. 2. Перемещая движок вверх или вниз, можно получить и другие промежуточные скорости нарастания разности потенциалов. (Это изображено на фиг. 2 рядом промежуточных линий).

Кривые Еь Е, Ез и промежуточные линии (фиг. 2) могут приближенно рассматриваться как экспоненты, подкасательные же T„T Ä

Тд, Тл, T>" и Тд" этих кривых (или постоянные времени) в данной схеме регулирования характеризуют собой время изодрома. Таким образом, описанная схема позволяет плавно изменять время изодрома практически, в пределах от нуля до больших значений.

Согласно изобретению, процесс регулирования иллюстрируется опытной диаграммой автоматической записи регулируемой температуры (фиг. 3) . На этой диаграмме правый участок (до tl) соответствует двухпозиционному регулированию (без корректирующего устройства), а леEbIH участок (после ti) — двухпозиционно-изодромному регулированию (с корректирующим устройством). Вследствие большого запаздывания амплитуды колебаний при двухпозиционном регулировании очень велики. Применение корректирующего устройства ведет к затуханию колебаний. Кривая а (фиг. 3) соответствует малому времени изодрома, а кривая б — большему времени изодрома. Во втором случае затухание происходит быстрее, то есть описываемое корректирующее устройство позволяет менять время изодрома.

¹ 118667

Корректирующее устройство 8 имеет три миниатюрные электричес.кие печки П,, П и Пз, нагреватели которых подключены к зажимам А и

В и включаются одновременно с нагревателем Н. Они могут быть включены между собой и не параллельно, а последовательно, но обязательно одновременно с нагревателем 4. Внутри печек Пь П и П, находятся спаи TI, T и Тз двух разнородных проводников, например, медного (показанного тонкой линией) и константанового (показанного двойной ли.нией). Проводники включены так, что термо-э.д.с. спая Т„складываясь с термо-э.д.с, спая Т, вызывает быстрые срабатывания регулятора 2, вследствие малой инерционности печки 17ь и приводит к его импульсному действию. Это резко уменьшает амплитуды колебания регулируемой температуры, но одновременно вызывает неравномерность регулирования, как это имеет место в пропорциональном (статическом) регуляторе.

Устранение остаточной неравномерности осуществляется за счет действия печек П и П, что приводит к изодромному действию корректирующего устройства. Посредством переключателя 4 двух связанных реостатов Р> и Р> можно менять ступенями время изодрома. Для этого проводники, имеющие спай Т,, шунтированы реостатом Рь с которого снимается часть термо-э,д.с. спая Т, подаваемая в измерительную цепь так, что она вычитается из э,д.с. спаев Т.и Ть Подобно этому, проводники, образующие спай Тз, шунтированы реостатом Р, с которого снимается часть э.д.с. спая Тз и подается в измерительную цепь так, что она складывается с термо-э.д.с. сная Т>. Печка П обладает большой инерционностью, а печка +3 — малой. Поэтому нарастание э.д.с. спая Т, происходит медленно, В связи с этим и снимаемое с реостата напряжение меняется медленно, например — по кривой Е с постоянной времени Тд„ (фиг. 4). Нарастание же э.д.с. опая Тз происходит быстро, в связи с чем напряжение, снимаемое с реостата Р>, нарастает по кривой Ез с постоянной времени ТА . Реостаты Р> и Р позволяют снимать суммарную раз3. ность потенциалов, которая меняется по кривым, лежащим между кривыми Е и Е и по своей форме близким к экспонентам; постоянные времени этих промежуточных кривых будут меняться ступенями между значениями ТА и Т 1,. Постоянные времени промежуточных кривых определяют собой время изодрома описываемого регулятора. Таким образом, корректирующее устройство 3 (фиг. 5),позволяет ступенями менять время изодрома и настраивать процесс регулирования на оптимальные условия.

Показанное на фиг. 4 изменение во времени суммарного напряжения

Еь снимаемого с реостатов Р> и Р>, соответствует положению А-А движка реостата (фиг. 5). С реостата Р снимается 0,9 максимального напряжения. При этом оно меняется во времени, как показано пунктирной кривой Ег > . С реостата Р> снимается 0,1 максимального напряжения, которое меняется по пунктирной кривой Ез . Суммарное напряжение

Е, снимаемое с реостатов Р и Р, равно сумме Е +Е > и меняется по жирной пунктирной кривой Е„по форме напоминающей экспоненту, . постоянная времени которой больше ТА,, но меньше Тл .

Предмет изобретения

1. Устройство для двухпозиционного регулирования, содержащее чувствительный элемент и последовательно с ним соединенный корректирующий элемент на термоэлектрических источниках с различной тепловой инерцией, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, указанный корректирующий элемент состоит из трех термоэлектрических источников, нагреватели которых включаются № 1186б7 в цепь питания через контакт регулятора одновременно с подачей мощности на объект регулирования и которые служат: один — для создания импульсного режима работы регулятора и два других, включенные дифференциально через делитель напряжения, — для компенсации остаточной неравномерности регулирования и настройки времени изодрома на требуемое значение.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что делитель напряжения выполнен ступенчатым, и отдельные секции его подобраны таким образом, чтобы был обеспечен требуемый закон настройки времени изодрома на отдельных участках.

Приоритет по п. 1 предмета изобретения — 22 сентября 1957 г., по и, 2 — 21 сентября 1957 r.

0 02 04 06 0В 10 /2 /4 /

ОУ

0

06

04

03

Фиг. / № 118667

Фиг. б

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор P. А. Гальцева Гр. 178Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Петровка, 14.

Информационно-издательский отдел.

Объем 0,51 п. л. Зак. 8031

Подп. к печ. 7.Х-59 r.

Тираж 970 Цена 75 коп.