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          比例式調(diào)節(jié)及其基本原理

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          作者: 時(shí)間:2006-06-27 來源: 收藏
           一、 連續(xù)比例調(diào)節(jié)
          比例的符號為P,凡比例式調(diào)節(jié)的儀表,均應(yīng)有一合適(如5%)的比例帶,比例帶的含義是使儀表的輸出從最大改變到最小時(shí),所需輸入信號的變化量占儀表全量程的百分比。比例帶設(shè)置得越小,相等的輸入信號變化量可使輸出有更大的改變,反之亦然。
          比例帶的作用是使儀表的調(diào)節(jié)輸出與設(shè)定偏差之間有一段逆向的、幾近線性特性的調(diào)節(jié)區(qū)域,在比例帶內(nèi),輸入信號的連續(xù)增加將使儀表的調(diào)節(jié)輸出成比例地連續(xù)下降,直至輸入增加到比例帶的上限值時(shí),信鋪的輸出降低為零。
          連續(xù)調(diào)節(jié)儀表的輸出方式一般可分為可控硅移相觸發(fā)方式和可逆電機(jī)驅(qū)動電感式調(diào)壓器方式,前者使用壽命長,應(yīng)用越來越廣泛,但有射頻干擾,如不加處理易對電網(wǎng)產(chǎn)生污染。后者使用壽命短,比較笨重,除了有特殊要求的場合外,一般已很少采用。
          二、 時(shí)間比例調(diào)節(jié)
          與上述連續(xù)比例式調(diào)節(jié)相比,時(shí)間比例式調(diào)節(jié)的差別在于其對負(fù)載的調(diào)節(jié)是用脈寬調(diào)制方式,以改變單位時(shí)間(即周期)內(nèi)平均加熱功率的方式來實(shí)現(xiàn)的。如果一個(gè)1000瓦的電爐在30秒鐘周期內(nèi)通電15秒鐘,斷電15秒鐘,那么在這個(gè)周期內(nèi),電爐實(shí)際得到的加熱功率為50%,即500瓦。依次類推,就可以用簡單的繼電器觸點(diǎn)通與斷之間的時(shí)間比值,即用改變“接通”與“關(guān)斷”二者占空比的辦法,模擬輸出具有相當(dāng)分辯率的連續(xù)量。由于多數(shù)情況下被控對象有較大的熱容量,幾十秒鐘的通斷周期不會表現(xiàn)在被控對象的溫度速變上,因此有很寬的應(yīng)用范圍。
          時(shí)間比例調(diào)節(jié)故又稱作斷續(xù)式比例調(diào)節(jié)。
          在用半導(dǎo)體固態(tài)繼電器或可控硅作2秒鐘左右短周期的時(shí)間比例調(diào)節(jié)的系統(tǒng)中,由于周期的縮短,其實(shí)際調(diào)節(jié)效果與連續(xù)比例調(diào)節(jié)已幾乎無差別,且具有無噪音,長壽命的特點(diǎn),過零觸發(fā)型還有無電源污染等優(yōu)點(diǎn),故應(yīng)用已越來越廣泛。
          時(shí)間比例調(diào)節(jié)的基本原理
          當(dāng)實(shí)際溫度進(jìn)入儀表的下比例帶時(shí),繼電器即開始周期性地釋放、吸合,靠改變吸與放的時(shí)間之比值來改變加熱負(fù)載上的平均加熱功率,從而改變溫度的目的。吸放的時(shí)間同設(shè)定值與測量值的偏差成正比,即偏差越大,單位時(shí)間(即吸放周期T)內(nèi)吸合時(shí)間越長,反之越短;當(dāng)偏差為零時(shí),吸放時(shí)間相等;而出現(xiàn)負(fù)偏差時(shí),吸合時(shí)間比釋放時(shí)間短,直至測量值到達(dá)比例帶上限,繼電器不再吸合,負(fù)載上無輸出。繼電器的吸合與否一般由儀表面板上的輸出指示燈來表示,點(diǎn)亮表示吸合,熄滅表示斷開。
          繼電器吸合時(shí)間T1和釋放時(shí)間T2之和為時(shí)間比例的周期。而吸合時(shí)間T1與周期T之比為時(shí)間比值ρ。
          當(dāng)測量值小于比例帶下限時(shí),負(fù)載上的電壓為90%以上,當(dāng)進(jìn)入比例帶后,負(fù)載上的加熱電壓逐漸下降,當(dāng)測量值達(dá)到比例帶上限時(shí),加熱電壓降至供電電壓的5%以下。
          與位式調(diào)節(jié)相比,時(shí)間比例式調(diào)節(jié)對負(fù)載的調(diào)節(jié)是由偏差決定、連續(xù)改變輸出量的大小這一方式去實(shí)現(xiàn)的,因此調(diào)節(jié)結(jié)果的波動較小。在有擾動時(shí),被控對象能很快趨向平穩(wěn)。在比例帶值合適的情況下,不會產(chǎn)生持續(xù)的振蕩現(xiàn)象。
          比例調(diào)節(jié)的靜差
          比例或時(shí)間比例調(diào)節(jié)在系統(tǒng)穩(wěn)定后,其實(shí)際溫度值與設(shè)定溫度值之間有時(shí)會有一個(gè)偏差,即調(diào)節(jié)的結(jié)果值與設(shè)置的目標(biāo)值之間有一差值,專業(yè)上稱之為“靜差”,靜差一般為數(shù)攝氏度,可正可負(fù)。靜差的大小和方向取決于全輸出時(shí)加熱功率的高低、環(huán)境溫度或電網(wǎng)電壓的改變和比例帶的大小等多種原因。
          注:比例或時(shí)間比例調(diào)節(jié)的儀表不適用于制冷及空調(diào)系統(tǒng)。
          比例、積分、微分(PID)調(diào)節(jié)
          PID是比例(P)、積分(I)、微分(D)作用的簡稱,儀表的比例帶在系統(tǒng)調(diào)節(jié)中所起的作用已在前面的比例式儀表中闡述,不再重復(fù)。


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