Опис лабораторної установки
Схема лабораторної установки наведена на рис. 5.2. Об’єктом керування є піч з нагрівачем Н. Зміна напруги живлення Uжив на нагрівачі викликає зміну температури нагрівання Тн. Напруга живлення Uжив змінюється за допомогою перемикача SA2 на трансформаторі Tp1. Величина Uжив на виході трансформатора контролюється вольтметром (поз. 1-1). Температура у печі вимірюєтся термопарою (поз.2-1) і показується на шкалі самописного автоматичного потенціометра КСП-4 (поз. 2-2). Напруга живлення подається на лабораторну установку тумблером SA1.
Рис. 5.2 Схема лабораторної установки.
Для лабораторної печі температура Тн є регульованим параметром, а напруга живленя Uжив – керувальним впливом на об’єкт керування. Тому статичну характеристику буде відбивати залежність Тн = f1(Uжив), а динамічні властивості печі буде показувати часова перехідна характеристика Тн = f2(t) при зміні Uжив.
Методика отримання перехідної характеристики процесу нагрівання і даних для статичної характеристики об’єкта
В об’єкті керування створюється певний сталий тепловий режим печі. Для цього тумблером SA1 подається живлення мережі 220 вольт, а перемикачем SA2 – початкова напруга 100 вольт на нагрівальний елемент Н. Це спричинює прогрів печі зі зміною температури Тн до сталого значення. Далі шляхом східчастого збільшення чи зменшення напруги Uжив здійснюється новий керувальний вплив на нагрівач печі. Під дією цього впливу температура у печі Тн почне змінюватися у часі – це можна спостерігати у вигляді часової перехідної характеристики за вимірами температури через рівні інтервали часу по шкалі потенціометра (поз. 2–2). Дані вимірювань температури печі у часі записуються до таблиці 5.1.
Таблиця 5.1
|
t (інтервал 15 сек.) |
0 |
t1 |
t2 |
… |
ti |
… |
|
E, мВ |
E0 |
E1 |
E2 |
… |
Ei |
… |
|
Тн , oC |
Тн0 |
Тн1 |
Тн2 |
… |
Тнi |
… |
|
ΔТн = Тнi – Тн0, oC |
0 |
Тн1 – Тн0 |
Тн2 – Тн0 |
... |
Тнi – Тн0 |
... |
|
ΔUжив= Uк – Uп, В |
150 – 100 |
50 |
50 |
… |
50 |
… |
Позначення, прийняті в табл. 5.1:
E – е.р.с. термопари за шкалою автоматичного потенціометра; Тн – температура нагрівання печі за значеннями е.р.с. термопари; ΔТн – величина приросту температури у часі; ΔUжив – зміна напруги живлення на нагрівачі печі; Uк – кінцеве значення Uжив при формуванні збурювального впливу; Uп – початкове значення Uжив при формуванні керувального впливу.
Спостереження за змінами температури Тн припиняють, коли значення ΔТн протягом двох чи трьох хвилин будуть залишатися незмінними. Це означатиме, що об’єкт керування перейшов у новий тепловий режим, тобто установилися нові параметри теплового балансу печі і температура Тн набула нового сталого значення.
Для побудови статичної характеристики Тн = f1(Uжив) необхідно занести сталі значення Тн до таблиці 5.2
Таблиця 5.2
|
Uжив, В |
50 В |
100 В |
150 В |
|
Тн, оС |
Тн1 |
Тн2 |
Тн3 |
Порядок виконання лабораторної роботи
1. Подати на лабораторний стенд напругу живлення і прогріти піч. Для цього:
– увімкнути 220 В тумблером SA1;
– перемикач SA2 встановити в положення Uжив = 100 вольт;
– за шкалою автоматичного потенціометра спостерігати за температурою прогріву печі Тн до сталого стану.
2. Завдання 1. Сформувати керувальний вплив ΔUжив шляхом збільшення напруги живлення на нагрівачі і зняти часову перехідну характеристику Тн = f2(t):
– перемикач SA2 перевести в положення 150 вольт;
– зміни температури нагрівання Тн у часі записувати через рівні інтервали часу (15 сек) згідно таблиці 5.1 до досягнення нею сталого значення.
3. Завдання 2. При новому сталому тепловому режимі у печі сформувати керувальний вплив ΔUжив шляхом зменшення напруги живлення на нагрівачі:
– перемикач SA2 перевести з положення 150 вольт на 50 вольт;
– зміни температури нагрівання Тн у часі записувати через рівні інтервали часу (15 сек) згідно таблиці 5.1 до досягнення нею нового сталого значення .
4. Значення Тн для сталих теплових режимів печі записати у таблицю 5.2 і побудувати статичну характеристику Тн = f1(Uжив).