Controllo On Off: Cos'è? (Principio di funzionamento)

Cos'è un regolatore on-off?

A volte, l'elemento di controllo ha solo due posizioni, completamente chiuso o completamente aperto. Questo elemento di controllo non opera in alcuna posizione intermedia, cioè parzialmente aperto o parzialmente chiuso. Il sistema di controllo progettato per controllare tali elementi è noto come teoria del controllo on-off. In questo sistema di controllo, quando la variabile del processo cambia e supera un certo livello prefissato, il valore di uscita del sistema si apre improvvisamente al 100%.

In generale, nel sistema di controllo on-off, l'uscita causa una variazione nella variabile del processo. Pertanto, a causa dell'effetto dell'uscita, la variabile del processo inizia nuovamente a cambiare, ma in direzione inversa.

Durante questo cambiamento, quando la variabile del processo supera un certo livello predeterminato, il valore di uscita del sistema viene immediatamente chiuso e l'uscita viene ridotta bruscamente allo 0%.

Poiché non c'è uscita, la variabile del processo inizia nuovamente a cambiare nella sua direzione normale. Quando supera il livello prefissato, la valvola di uscita del sistema si apre nuovamente completamente per fornire un'uscita al 100%. Questo ciclo di chiusura e apertura della valvola di uscita continua fino a quando il sistema di controllo on-off è in funzione.

Un esempio molto comune di teoria del controllo on-off è lo schema di controllo dei ventilatori del sistema di raffreddamento del trasformatore. Quando il trasformatore funziona con tale carico, la temperatura del trasformatore elettrico supera il valore prefissato a cui i ventilatori di raffreddamento iniziano a ruotare alla loro capacità massima.

Mentre i ventilatori di raffreddamento funzionano, l'aria forzata (uscita del sistema di raffreddamento) diminuisce la temperatura del trasformatore. Quando la temperatura (variabile del processo) scende sotto un valore prefissato, l'interruttore di controllo dei ventilatori si disattiva e i ventilatori smettono di fornire aria forzata al trasformatore.

Dopo ciò, poiché non c'è effetto di raffreddamento dei ventilatori, la temperatura del trasformatore inizia nuovamente a salire a causa del carico. Ancora una volta, durante l'aumento, quando la temperatura supera il valore prefissato, i ventilatori riprendono a ruotare per raffreddare il trasformatore.

Teoricamente, assumiamo che non ci sia ritardo nell'equipaggiamento di controllo. Ciò significa che non c'è tempo di attesa per le operazioni di accensione e spegnimento dell'equipaggiamento di controllo. Con questa assunzione, se tracciamo una serie di operazioni di un sistema di controllo on-off ideale, otterremo il grafico riportato di seguito.

Ma nel controllo on-off pratico, c'è sempre un ritardo non nullo per le azioni di chiusura e apertura degli elementi del regolatore.

Questo ritardo è noto come "tempo morto". A causa di questo ritardo, la curva di risposta reale differisce dalla curva di risposta ideale mostrata sopra.

Proviamo a tracciare la curva di risposta reale di un sistema di controllo on-off.

Supponiamo che al tempo T O la temperatura del trasformatore inizi a salire. Lo strumento di misura della temperatura non risponde istantaneamente, poiché richiede un certo ritardo per il riscaldamento ed espansione del mercurio nella capsula del sensore di temperatura, diciamo dall'istante T1 l'indicatore della temperatura inizia a salire.

Questo aumento è di natura esponenziale. Supponiamo che al punto A, il sistema del regolatore inizi ad attivarsi per accendere i ventilatori di raffreddamento, e infine, dopo il periodo T2, i ventilatori iniziano a fornire aria forzata alla loro capacità massima. Quindi la temperatura del trasformatore inizia a diminuire in modo esponenziale.

Al punto B, il sistema del regolatore inizia ad attivarsi per spegnere i ventilatori di raffreddamento, e infine, dopo un periodo T3, i ventilatori smettono di fornire aria forzata. Quindi la temperatura del trasformatore inizia nuovamente a salire nello stesso modo esponenziale.

N.B.: Durante questa operazione, abbiamo assunto che la condizione di carico del trasformatore elettrico, la temperatura ambiente e tutte le altre condizioni circostanti siano fisse e costanti.

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