کنترلکننده روشن و خاموش: چیست؟ (اصل کار)
چه چیزی کنترلکننده روشن و خاموش است؟
گاهی اوقات، عنصر کنترل تنها دو وضعیت دارد: یا به طور کامل بسته یا به طور کامل باز است. این عنصر کنترل در هیچ وضعیت میانی عمل نمیکند، یعنی نیمه باز یا نیمه بسته. سیستم کنترلی که برای کنترل چنین عناصری طراحی شده به آن کنترل روشن و خاموش گفته میشود. در این سیستم کنترلی، وقتی متغیر فرآیند تغییر کرده و حد پیشتعیین شده را عبور میکند، مقدار خروجی سیستم به طور ناگهانی به طور کامل باز میشود و ۱۰۰٪ خروجی میدهد.
به طور کلی، در سیستم کنترل روشن و خاموش، خروجی باعث تغییر در متغیر فرآیند میشود. بنابراین به دلیل تأثیر خروجی، متغیر فرآیند دوباره شروع به تغییر میکند اما در جهت معکوس.
در طول این تغییر، وقتی متغیر فرآیند حد پیشتعیین شده را عبور میکند، مقدار خروجی سیستم به طور ناگهانی بسته میشود و خروجی به طور ناگهانی به ۰٪ کاهش مییابد.
با وجود عدم خروجی، متغیر فرآیند دوباره شروع به تغییر در جهت عادی خود میکند. وقتی حد پیشتعیین شده را عبور میکند، شیر خروجی سیستم دوباره به طور کامل باز میشود تا ۱۰۰٪ خروجی دهد. این چرخه بستن و باز کردن شیر خروجی تا زمانی که سیستم کنترل روشن و خاموش در حال عمل است ادامه دارد.
یک مثال بسیار رایج از نظریه کنترل روشن و خاموش، طرح کنترل فنهای سیستم خنکسازی ترانسفورماتور است. وقتی ترانسفورماتور با چنین باری کار میکند، دمای ترانسفورماتور الکتریکی فراتر از مقدار پیشتعیین شده بالا میرود که در آن فنهای خنکسازی با ظرفیت کامل خود شروع به چرخش میکنند.
همانطور که فنها کار میکنند، هوای مجبور (خروجی سیستم خنکسازی) دمای ترانسفورماتور را کاهش میدهد. وقتی دمای (متغیر فرآیند) زیر مقدار پیشتعیین شده قرار میگیرد، کلید کنترل فنها قطع میشود و فنها توقف میکنند تا هوای مجبور را به ترانسفورماتور تحویل دهند.
بعد از آن، با وجود عدم تأثیر خنکسازی فنها، دمای ترانسفورماتور دوباره به دلیل بار شروع به افزایش میکند. دوباره وقتی در طول افزایش، دما حد پیشتعیین شده را عبور میکند، فنها دوباره شروع به چرخش میکنند تا ترانسفورماتور را خنک کنند.
در نظریه، ما فرض میکنیم که در تجهیزات کنترلی تأخیری وجود ندارد. این بدان معناست که زمانی برای عملیات روشن و خاموش تجهیزات کنترلی وجود ندارد. با این فرض، اگر ما یک سری از عملیات یک سیستم کنترلی روشن و خاموش ایدهآل رسم کنیم، نمودار زیر را خواهیم داشت.
اما در کنترل روشن و خاموش عملی، همیشه یک تأخیر غیر صفر برای عملیات بستن و باز کردن عناصر کنترلکننده وجود دارد.
این تأخیر به عنوان زمان مرده شناخته میشود. به دلیل این تأخیر، منحنی پاسخ واقعی از منحنی پاسخ ایدهآل نشان داده شده متفاوت است.
بیایید سعی کنیم منحنی پاسخ واقعی یک سیستم کنترل روشن و خاموش را رسم کنیم.
فرض کنید در زمان T O دمای ترانسفورماتور شروع به افزایش میکند. دستگاه اندازهگیری دما به طور فوری پاسخ نمیدهد، زیرا برای گرم شدن و انبساط جیوه در حباب سنسور دما نیاز به تأخیر زمانی دارد. مثلاً از لحظه T1 نشانگر دما شروع به افزایش میکند.
این افزایش از نوع نمایی است. فرض کنید در نقطه A، سیستم کنترلکننده شروع به عملیات برای روشن کردن فنهای خنکسازی میکند، و در نهایت پس از دوره T2 فنها شروع به تحویل هوای مجبور با ظرفیت کامل میکنند. سپس دمای ترانسفورماتور به طور نمایی کاهش مییابد.
در نقطه B، سیستم کنترل شروع به عملیات برای خاموش کردن فنهای خنکسازی میکند، و در نهایت پس از دوره T3 فنها توقف میکنند تا هوای مجبور را تحویل دهند. سپس دمای ترانسفورماتور دوباره به طور نمایی افزایش مییابد.
توجه: در طول این عملیات، ما فرض کردهایم که شرایط بارگذاری ترانسفورماتور الکتریکی، دمای محیط و تمام شرایط دیگر محیط ثابت و ثابت هستند.
بیانیه: مقالات اصلی و خوبی که ارزش به اشتراکگذاری دارند را احترام بگذارید. در صورت وجود نقض حق تکثیر، لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود.
