Позиционные методы регулирования температуры.

В ЭПС часто применяют простейший двухпозиционный дискретный метод регулирования. При таком регулировании в качестве исполнительного устройства используется коммутационная аппаратура, она обеспечивает периодическое включение (рост t° С) и выключение (понижение t° С) печи. Мощность печи всегда выбирается с запасом, поэтому соответствующая номинальная мощность установившейся температуры значительно (примерно в 4 раза) превосходит рабочую.

Идеализированная схема работы двухпозиционного регулятора температуры.

Изменения температуры описываются экспоненциальными кривыми с разными показателями, в зависимости от степени нагрева.

Процесс регулирования температуры по двухпозиционному принципу заключается в том, что изменяется по пилообразной кривой вокруг заданного значения в пределах зоны не чувствительности регулятора. Средняя мощность печи будет зависеть от отношения времени интервалов Δt1 и Δt2:

Р_ср= Δt1 .

Δt1+Δ2

По мере нагрева печи и садки кривая нагрева будет идти все круче, а кривая остывания все положе, поэтому отношение интервалов Δt1 к Δt2 будет уменьшаться, а значит, будет падать Р_ср.

При двухпозиционном регулировании значение средней мощности печи все время приводится в соответствие с потребляемой мощностью. Средняя мощность печи поддерживается постоянной и равной заданной. Регулирование приобретает астатический характер.

Современные регуляторы обеспечивают зону нечувствительности до ±0,5°С, однако действительные колебания температуры печи бывают намного большими.

Причина этого заключается в инерционности термоэлектрических термометров и избытком мощности печи.

Нагревательные элементы практически безинерционно преобразуют электрическую мощность в тепло, а так как у них не большая масса, то и в температуру, с другой стороны термоэлектрический термометр обладает большой инерционностью до 60 секунд из-за защитных кожухов: металлического и стального. Электрическая мощность из-за инерционности в измерительной цепи переключается в моменты пересечения кривой температуры термопары с прямыми линиями, обозначающими зону нечувствительности; при этом действительная температура нагревателей имеет колебания с амплитудой на много превышающей зону нечувствительности. Очевидно, увеличиваются периоды времени Δt1 и Δt2 по отношению к идеализированному случаю. Любую печь просчитывают с избытком подводимой мощности для уменьшения времени ее нагревания.

к1=Өр/τ1 ; к2= Өр/τ2 ; τ1/ τ2=Р2/Р1.

Избыток мощности нагревателя приводит к тому, что будут изменяться кривые температуры функции времени при двухпозиционном регулировании.

Периодические колебания температуры при двухпозиционном регулировании возрастают также и при избытке мощности печи, при уменьшении потребляемой садкой мощности, относительно номинального значения, кроме того, из-за различия в наклоне кривых нагрева и остывания печи появляется постоянная статическая погрешность ΔӨ=Өср-Өз. Вызванные двухпозиционным регулированием колебания температуры различны по своим амплитудам в различных частях печи Ө^{нагревателя} _{~(безинерц.)} >ΔӨ^{деталей конвеера} _{~(малая инерц.)}>Ө^садки_{~(массова)}.

В подавляющем большинстве случаев в ЭПС нагреваются металлические массивные изделия. А в ряде случаев даже температурные колебания большой амплитуды не приносят вреда качеству изделий, поэтому позиционное регулирование получило широкое применение в ЭПС, при недопустимости колебаний температуры переходят на непрерывные методы регулирования.