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温控仪表中时间比例式调节的意义与说明

与连续比例式调节相比,时间比例式调节的差别在于其对负载的调节是用脉宽调制方式,以改变单位时间(即周期)内平均加热功率的方式来实现的。如果一个1000瓦的电炉在30秒钟周期内通电15秒钟,断电15秒钟,那么在这个周期内,电炉实际得到的加热功率为50%,即500瓦。依次类推,就可以用简单的继电器触点通与断之间的时间比值,即用改变“接通”与“关断”二者占空比的办法,模拟输出具有相当分辩率的连续量。由于多数情况下被控对象有较大的热容量,几十秒钟的通断周期不会表现在被控对象的温度速变上,因此有很宽的应用范围。
时间比例调节故又称作断续式比例调节。
在用半导体固态继电器或可控硅作2秒钟左右短周期的时间比例调节的系统中,由于周期的缩短,其实际调节效果与连续比例调节已几乎无差别,且具有无噪音,长寿命的特点,过零触发型还有无电源污染等优点,故应用已越来越广泛。
时间比例调节的基本原理
当实际温度进入仪表的下比例带时,继电器即开始周期性地释放、吸合,靠改变吸与放的时间之比值来改变加热负载上的平均加热功率,从而改变温度的目的。吸放的时间同设定值与测量值的偏差成正比,即偏差越大,单位时间(即吸放周期T)内吸合时间越长,反之越短;当偏差为零时,吸放时间相等;而出现负偏差时,吸合时间比释放时间短,直至测量值到达比例带上限,继电器不再吸合,负载上无输出。继电器的吸合与否一般由仪表面板上的输出指示灯来表示,点亮表示吸合,熄灭表示断开。
继电器吸合时间T1和释放时间T2之和为时间比例的周期。而吸合时间T1与周期T之比为时间比值ρ。
当测量值小于比例带下限时,负载上的电压为90%以上,当进入比例带后,负载上的加热电压逐渐下降,当测量值达到比例带上限时,加热电压降至供电电压的5%以下。
与位式调节相比,时间比例式调节对负载的调节是由偏差决定、连续改变输出量的大小这一方式去实现的,因此调节结果的波动较小。在有扰动时,被控对象能很快趋向平稳。在比例带值合适的情况下,不会产生持续的振荡现象。
比例调节的静差
比例或时间比例调节在系统稳定后,其实际温度值与设定温度值之间有时会有一个偏差,即调节的结果值与设置的目标值之间有一差值,专业上称之为“静差”,静差一般为数摄氏度,可正可负。静差的大小和方向取决于全输出时加热功率的高低、环境温度或电网电压的改变和比例带的大小等多种原因。
注:比例或时间比例调节的仪表不适用于制冷及空调系统。