Ein- und Ausschaltregler: Was ist das? (Funktionsprinzip)

Was ist ein On-Off-Regler?

Manchmal hat das Steuerelement nur zwei Positionen: entweder es ist vollständig geschlossen oder vollständig geöffnet. Dieses Steuerelement arbeitet nicht in einer Zwischenposition, d. h. teilweise geöffnet oder teilweise geschlossen. Das Steuersystem, das für die Steuerung solcher Elemente entwickelt wurde, wird als On-Off-Steuerung bezeichnet. In diesem Steuersystem wird, wenn sich die Prozessvariable ändert und einen bestimmten vordefinierten Wert überschreitet, der Ausgabewert des Systems plötzlich vollständig geöffnet und gibt 100 % Ausgabe.

Im Allgemeinen verursacht die Ausgabe in einem On-Off-Steuerungssystem eine Änderung der Prozessvariablen. Daher fängt die Prozessvariable aufgrund der Wirkung der Ausgabe wieder an, sich zu ändern, aber in die entgegengesetzte Richtung.

Während dieser Änderung, wenn die Prozessvariable einen bestimmten vorbestimmten Wert überschreitet, wird der Ausgabewert des Systems sofort geschlossen und die Ausgabe wird plötzlich auf 0% reduziert.

Da keine Ausgabe vorhanden ist, beginnt die Prozessvariable wieder, sich in ihre normale Richtung zu ändern. Wenn sie den voreingestellten Wert überschreitet, wird der Ausgabeventil des Systems wieder vollständig geöffnet, um 100% Ausgabe zu erzeugen. Dieser Zyklus des Schließens und Öffnens des Ausgabeventils setzt sich fort, bis das genannte On-Off-Steuerungssystem in Betrieb ist.

Ein sehr gängiges Beispiel für die On-Off-Steuerung ist das Regelungsschema für die Kühlventilatoren des Transformatorkühlungssystems. Wenn der Transformator mit solch einer Last betrieben wird, steigt die Temperatur des elektrischen Transformators über den voreingestellten Wert, bei dem die Kühlventilatoren mit ihrer vollen Kapazität starten.

Während die Kühlventilatoren laufen, senkt die zugeführte Luft (Ausgabe des Kühlsystems) die Temperatur des Transformators. Wenn die Temperatur (Prozessvariable) unter einen voreingestellten Wert sinkt, schaltet der Kontaktschalter der Ventilatoren aus und die Ventilatoren stoppen die Zuführung von Luft zum Transformator.

Danach, da keine Kühlwirkung der Ventilatoren mehr vorhanden ist, beginnt die Temperatur des Transformators aufgrund der Last wieder zu steigen. Wenn während des Anstiegs die Temperatur den voreingestellten Wert überschreitet, starten die Ventilatoren wieder, um den Transformator abzukühlen.

Theoretisch nehmen wir an, dass es kein Verzögerungszeit im Steuerausrüstung gibt. Das bedeutet, es gibt keine Zeitverzögerung für das Ein- und Ausschalten der Steuerausrüstung. Mit dieser Annahme, wenn wir eine Reihe von Operationen eines idealen On-Off-Steuerungssystems zeichnen, erhalten wir die unten gezeigte Grafik.

Aber in der Praxis gibt es immer eine nicht null Zeitspanne für das Schließen und Öffnen der Regelungselemente.

Diese Zeitverzögerung wird als Totzeit bezeichnet. Aufgrund dieser Zeitverzögerung unterscheidet sich die tatsächliche Antwortkurve von der oben gezeigten idealen Antwortkurve.

Versuchen wir, die tatsächliche Antwortkurve eines On-Off-Steuerungssystems zu zeichnen.

Sagen wir, zur Zeit T O beginnt die Temperatur des Transformators zu steigen. Das Messgerät für die Temperatur reagiert nicht sofort, da es einige Zeit benötigt, um sich zu erhitzen und das Quecksilber im Temperatursensor zu expandieren, sagen wir ab dem Zeitpunkt T1 beginnt der Zeiger des Temperaturindikators zu steigen.

Dieser Anstieg ist exponentieller Natur. Sagen wir, am Punkt A beginnt das Regelungssystem, die Kühlventilatoren einzuschalten, und schließlich nach der Periode T2 beginnen die Ventilatoren, mit ihrer vollen Kapazität Luft zuzuführen. Dann beginnt die Temperatur des Transformators exponentiell zu sinken.

Am Punkt B beginnt das Regelungssystem, die Kühlventilatoren auszuschalten, und schließlich nach der Periode T3 stoppen die Ventilatoren, Luft zuzuführen. Dann beginnt die Temperatur des Transformators wieder exponentiell zu steigen.

Hinweis: Hier haben wir während dieser Operation angenommen, dass die Belastungsbedingungen des elektrischen Transformators, die Umgebungstemperatur und alle anderen Bedingungen der Umgebung fest und konstant sind.

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