Призначення. Принцип роботи
Трьохпозиційні регулятори забезпечують хорошу якість регулювання для інерційних об'єктів з малим запізненням.
Трьохпозиційні регулятори використовуються для управління елементами перемикачів -діскретнимі виконавчими пристроями:
- електромеханічними реле,
- контакторами,
- транзисторними ключами,
- або тиристорними пристроями,
- твердотільними реле і ін.
Трьохпозиційні регулятори використовуються для систем управління рівнем різних речовин, для систем управління нагріванням-охолодженням різних теплових процесів. холодильних установок, регулювання мікроклімату підігрівачем і вентилятором, для систем розподілу і змішування різних потоків речовин за допомогою триходових клапанів, кранів, змішувачів, реверсивних електродвигунів, сервоприводів і ін.
Трьохпозиційний регулятор включає за допомогою перемикачів елементів електродвигун виконавчого механізму на праве обертання (наприклад, відкриття регулюючого органу), зупинку або ліве обертання (відповідно - закриття регулюючого органу), три позиції (звідси і назва регулятора - трьохпозиційний) - електродвигун включений на праве обертання, повністю зупинений або включений на ліве обертання.
Принцип роботи трипозиційного регулятора розглянемо на ємності з водою, з постійно працюючим насосом підкачки - див. Рис.1.
- Для вимірювання рівня в ємності встановлений датчик рівня. На лінії підкачки після насоса встановлений регулюючий клапан з електроприводом. При заданому рівні SP - «норма» - клапан знаходиться в деякому проміжному положенні.
- При зменшенні рівня нижче уставки SPL «нижній рівень» включиться електродвигун сигналом Би (більше), відкриваючи клапан.
- При відновленні рівня електродвигун клапана зупиниться (зняттям сигналу Б) - рівень буде перебувати в зоні SP «норма».
- Якщо рівень підвищиться вище за уставки SPh «верхній рівень», то клапан закриється, відключиться електродвигун сигналом М (менше).
АР - трьохпозиційний регулятор
ІМ - виконавчий механізм
LE - датчик рівня
SP - задане значення
SPh- задане значення верхнього рівня
SPl- задане значення нижнього рівня
DB-зона нечутливості регулятора
М - сигнал регулятора «менше»
Б - сигнал регулятора «більше»
Малюнок 1 Схема управління регулятором рівня в ємності
Регулятор працює за принципом SPl «нижній рівень» - SP «норма» (середній рівень) - SPh «верхній рівень».
Величина ширини зони нечутливості (мертвої зони) DB (зона «норма») - є програмованим параметром настройки трипозиційного регулятора (див. Рис.1).
Збільшення ширини зони нечутливості DB зменшується точність регулювання і може привести до того, що в процесі роботи САР регулюючий орган без зупинки переміщатиметься від одного крайнього положення до іншого, тобто не відрізнятиметься від двохпозиційного регулятора. До такого ж результату приводить значне збільшення швидкості регулюючого органу.
Діапазон нечутливості (мертва зона) DB встановлюється з центром в заданій точці.
Варіанти представлення зони нечутливості (DB):
- повне значення зони нечутливості (див. рис.1),
- половинне значення зони нечутливості (див. рис.3.3).
Структурна схема трьохпозиційної системи регулювання приведена на рис. 2.
Рисунок 2 - Структурна схема трьохпозиційної системи регулювання
де: АР - трьохпозиційний регулятор,
ОУ - об'єкт управління,
SP - вузол формування заданої точки (завдання),
Е - неузгодженість регулятора,
PV = X- регульована величина,
сигнали Б (більше) і М (менше) - дії,
Z - рівноваги вплив.
Для запобігання «коливання» вихідного пристрою (наприклад, реле) і виконавчого механізму поблизу точки його включення (занадто частого включення), передбачається гістерезис Н.