Regulátory napětí

Regulátor je zařízení, které sleduje provoz řízeného objektu a generuje pro něj řídicí (regulační) signály.

Regulátory mohou být implementovány jako samostatné zařízení nebo jako aplikační balíček v hlavním programu řídicího zařízení.

Hardwarové regulátory lze rozdělit:

1. o využití vnější energie k práci:

přímo působící regulátory nevyužívají vnější energii. Pracují s využitím energie vyvinuté senzorem, jsou jednoduchého designu, nejsou drahé, ale nemají vysokou přesnost. Používá se v nejjednodušších řídicích systémech.

regulátory nejsou přímo působící, ke své činnosti využívají vnější energii – to je hlavní typ regulátorů.

2. podle typu použité vnější energie:

• elektrické;
• pneumatický;
• hydraulické;
• kombinované.

3. podle typu řízeného parametru: teplota, tlak, hladina, regulátory průtoku atd.

4.podle zákona regulace,tj. změnou regulačního vlivu v čase při změně řízeného parametru (druhem přechodové charakteristiky regulátoru). Tyto regulátory mohou být hardwarového typu (analogové) nebo digitální ve formě softwarového balíčku.

Rozlišují se následující typy regulace:

• P (P) – znamená „proporcionální“
• I (I) – „integrální“
• D (D) – „rozdíl“
• PI (PI) – „proporcionální a integrální“
• PD (PD) – „proporcionální a diferenciální“
• PID (PID) – „proporcionální, integrální a diferenciální“

Vlastnosti a typy regulátorů

1. P-regulátor, proporcionální regulátor.

Přenosová funkce P-regulátoru: Gp(s) = Kp. Regulátor generuje řídicí akci na objektu úměrně velikosti chyby (čím větší je chyba e, tím větší je řídicí akce Y= Kp*e).

2. I-regulátor, integrující regulátor.

Přenosová funkce I-regulátoru: Gi(s) = 1/Ti*s. Řídící akce je úměrná integrálu chyby e:

3. D –regulátor, diferenciační regulátor.
Přenosová funkce D-regulátoru: G_d ( s ) = T_{d *} s . Regulátor D vytváří řídicí akci pouze tehdy, když se mění regulovaná veličina: Y = T_{d *} de / dt .

У P -regulátor, nazývá se také statický, změna polohy RO je úměrná odchylce řízeného parametru „е» z nastavené hodnoty X .

Výhody P-regulátor – jeho rychlost (krátká doba regulace tp) a vysoká stabilita regulačního procesu.

Nedostatek – přítomnost statické chyby δ X, tzn. po skončení procesu regulace (během doby regulace t_p ) parametr se nevrací přesně na zadanou hodnotu, ale liší se od zadané hodnoty o δ X, což snižuje přesnost regulace. S rostoucím ziskem Kp je hodnota δ X klesá, ale ACP může ztratit stabilitu. Při Kp = Kp cr se v soustavě neobjevují tlumené kmity s konstantní amplitudou, ale při ještě větší Kp s rostoucí amplitudou. Rýže. 93

1 – řízený proces s P regulátor ve společnosti K_p < K_{p .kr}
2 – Řízený proces u K_p = K. _r.kr

T _cr – perioda netlumených kmitů na K_p = K. _r.kr

t _р – doba regulace pro stabilní proces

X – počáteční hodnota řízeného parametru

δ X – statická chyba

У I -regulátor, nazývá se také statický, změna polohy RO je úměrná integrálu odchylky „е» regulovaného parametru z jeho nastavené hodnoty X . Ovládací prvek se bude pohybovat, dokud parametr nedosáhne přesně zadané hodnoty, tzn. nemá žádnou statickou chybu δ X=0. To je jeho výhoda, ale nevýhodou je špatná stabilita a dlouhá doba regulace. Lze jej použít na inerciální objekty se samonivelací.

У D -regulátor , regulační efekt je úměrný míře odchylky parametru od cíle, tzn. derivace odchylky“е“ Na obrázku 94 se skokovou změnou U(t ), objeví se chybový signál е, která se bude v procesu regulace t snižovat, dokud parametr nedosáhne nové hodnoty U(t). t 0 je začátek odchylky parametru, t 1 je okamžik, kdy regulátor pracuje bez derivačního signálu, „Δ“ je zóna necitlivosti regulátoru.

Rychlost odchylky v počátečním okamžiku je velká a proto bude signál rychlosti velký, regulátor začne okamžitě pracovat v okamžiku t1, ještě před znatelnou odchylkou „Δ“ parametru a parametr bude rychle nastaven na nastavení U(t).

Tento regulátor tedy zvýšil rychlost – to je jeho důstojnost. Nedostatek – není stabilní v provozu, proto se nepoužívá samostatně. Ale tento princip se používá ke zlepšení kvality regulace PD и PID regulátory

Kombinací nejjednodušších regulátorů P, I, D získáme PI , PD , PID regulátory. V praxi se používá především Р, PI , PID regulátory

PI – regulátor, kombinace Р и I regulátory Má přednosti obou. Z R – dobrá stabilita od I – žádná statická chyba δ X=0.

PD – regulátor, kombinace Р и Dregulátory Má přednosti obou. Z R – dobrá odolnost, od D – zvýšený výkon, ale statická chyba přetrvává δ X, jako y Р regulátor.

PID – regulátor, kombinace P, I и Dregulátory Má tři přednosti. Z R – dobrá odolnost, od I – žádná statická chyba δ X=0, od D – zvýšený výkon.

PID — regulátor je svými možnostmi nejuniverzálnější. V současné době elektronické a digitální PID – regulátory, na jejichž základě lze implementovat různé regulační zákony.

Blokové schéma PID regulátor

Obrázek 95 ukazuje blokové schéma PID regulátoru

Rýže. 95 Blokové schéma PID regulátoru

K_p – zisk regulátoru

T_i – integrační konstanta

T_d – diferenciační konstanta

Toto jsou nastavení regulátorů

Přechodové charakteristiky regulátorů znázorněno na Obr.96. Pro P,I и D regulátory, jsou podobné charakteristikám odpovídajících standardních jednotek. Pro ostatní regulátory se charakteristiky získají sečtením charakteristik P, I a D regulátorů.

Přechodové charakteristiky ukazují, jak se mění regulační vliv regulátoru Y v čase, když se řízený parametr X odchyluje od nastavení, tzn. když se objeví chybový signál „e“.

Při odchylce pokles teploty v objektu (X), y Р regulátoru se regulační ventil mírně otevře (Y) úměrně k odchylce teploty a zastaví se. Dodávka tepla se zvýší a teplota se rychle obnoví, ale ne přesně, dojde ke statické chybě δ X.

У PID regulátor, kvůli Р и D ventil se nejprve silně otevře a zajistí rychlý přívod tepla, ale poté, aby se předešlo přehřátí, se začne zavírat a zajistí tak přívod potřebného tepla do objektu. Poté vstoupí v platnost I součást, která ventil mírně otevře, dokud se neodstraní statická chyba δ X. Tak D komponenta zvyšuje rychlost regulátoru, a I komponenta odstraňuje statickou chybu δ X.

1.Pokud jste Р zvýšit regulátor Kr, jak se změní δ X?

2.Co to dává? I součást regulátoru?

3.Jakou vlastnost a jak ovlivňuje D součást regulátoru?

4. Který regulátor kvality je nejhorší a nejlepší?

Elektrické obvody regulátorů

Na Obr. 97 ukazuje možné možnosti implementace regulátorů na operačních zesilovačích. Р Regulátor je implementován na DA1.

Získat Р komponent Kr = Rp/Rl . Ve schématuPID Regulátor na DA1 je opakovač Р komponenta protože K = R/R=1, a funkce zesilovače plní DA 4, což je zároveň porovnávací zařízení, které porovnává signál z regulátoru +U se signálem ze snímače – Ux. Jejich rozdíl e= U – Ux se přivádí na vstup DA. Znamení е závisí na směru změny parametru. Nastavení pro I části části Т i = Ri С i , a pro D části části Td = RdCd. Na DA5 se udělá sčítačka, která sečte všechny komponenty a na výstupu dostaneme signál, který se mění podle PID zákon.

Rýže. 97 Elektrická schémata P, I, D a PID regulátorů

Zákon o elektronické regulaci PID regulátoru:

Typy regulačních procesů

Obrázky 98 a 99 ukazují typy regulačních procesů (změna řízeného parametru „X“ v čase) s postupnou změnou referenčního vlivu U(t) (příkazy). Typ procesu, oscilační nebo ne, závisí na hodnotě nastavených parametrů К p, Т i, Т d.

1 – bez regulátoru

2 – I regulátor

3 – P regulátor

4 – PI regulátor

5 – PD regulátor

6 – PID regulátor

X _– počáteční hodnota řízeného parametru

δ X – statická chyba

Pojem regulátor napětí má poměrně široký výklad.

Volná encyklopedie Wikipedie definuje regulátor napětí jako elektronické zařízení, které umožňuje měnit hodnotu výstupního napětí.

Mezi hlavní typy regulátorů napětí patří:

• regulátor střídavého napětí;
• regulátor stejnosměrného napětí;
• dělič napětí.

Stabilizátor síťového napětí, jako jeden z typů regulátorů napětí

Nejběžnějším typem regulátoru napětí je stabilizátor napětí. Typicky je to stabilizátor sítě, který je předmětem vyhledávacího dotazu „regulátor napětí“.

Je obvyklé rozlišovat následující typy stabilizátorů napětí:

• stabilizátor relé;
• stabilizátor triaku;
• servořízený (elektromechanický) stabilizátor;
• ferrorezonanční stabilizátor.

Společnost BASTION je jedním z lídrů ve výrobě stabilizátorů napětí v Rusku. Společnost vyrábí širokou škálu stabilizátorů napětí pro inženýrské systémy a domácí použití. Další informace o stabilizátorech BASTION najdete v sekci Stabilizátory napětí.

Následující video představuje stabilizátory napětí řady TEPLOCOM a SKAT.

LATR – laboratorní regulátor napětí

LATR je laboratorní autotransformátor, používaný pro ruční regulaci napětí. Autotransformátory jsou speciální transformátory, u kterých jsou vinutí cívek zapojena přímo, v tomto případě se využívá účinků magnetické a elektrické indukce. Taková zařízení mají vyšší úroveň účinnosti.

Kromě toho, že se používaly pro laboratorní účely, dříve se taková zařízení používaly k ruční regulaci hodnoty napětí doma. V sovětských dobách se RNO (jednofázové regulátory napětí) masově vyráběly tato jednoduchá a levná zařízení umožňovala ručně regulovat napětí pro napájení televizoru. Taková zařízení byla často používána jako zvyšující se „stabilizátor“ v domácnostech, kde bylo síťové napětí nízké.

Digitální regulátor napětí pro řídicí systémy

V automatizačních systémech v průmyslových zařízeních se používá jiný typ regulátoru napětí. Jedná se o digitální regulátor napětí pro změnu rychlosti otáčení elektromotorů regulací hodnoty dodávaného napětí. Takové zařízení se obvykle používá ve složitých strojírenských zařízeních. Příkladem je zařízení pro regulaci rychlosti otáčení ventilátorů ventilačního systému pod vlivem vnějších faktorů. V tomto případě bude rychlost otáčení ovlivněna několika faktory, včetně rychlosti větru, tlakového rozdílu, vnitřní a venkovní teploty vzduchu. Úloha regulace průtoku se stává vícesložkovou a zde se používají digitální regulátory napětí.

Regulátor fázového napětí

Regulátory fázového napětí jsou určeny k regulaci úrovně napětí dodávaného do elektrického zařízení pomocí mechanického nebo elektronického ovládání. Regulátory fázového napětí jsou v každodenním životě poměrně široce používané; příkladem takového použití mohou být lampy s plynule nastavitelným jasem žárovek. Princip činnosti takových zařízení je založen na principu zpoždění spouštěcího impulsu pomocí řízeného pohotovostního multivibrátoru. Používají se také obvody využívající digitální zařízení, která umožňují zpožďování pulzů. V tomto případě je možné použít invertorové obvody, vstupní síťové napětí je na prvním stupni přeměněno na stejnosměrný a na druhém stupni je simulováno sinusové napětí požadované hodnoty.

Dělič napětí

Dělič napětí je typ regulátoru napětí, který umožňuje rozdělit vstupní napětí na několik hodnot. V tomto případě se součet napětí na výstupu zařízení rovná hodnotě napětí na vstupu zařízení. Děliče napětí se ve skutečnosti používají k napájení různých prvků elektrického obvodu požadovaným napětím z jednoho zdroje energie. Na základě použití napěťových regulátorů jsou vyráběna zařízení jako elektrické filtry, zesilovače vstupního napětí a parametrické stabilizátory napětí.

Přečtěte si také související

• Ochrana budov a elektrických sítí před bleskem
• Čistý sinus nebo upravený meandr
• Síťová přepěťová a přepěťová ochrana
• Hlavní věc ve výživě je stabilita
• Stabilizátor napětí pro klimatizaci a split systém
• Výběr stabilizátoru napětí pro chladničku
• Jaký stabilizátor pro topný kotel si mám vybrat?
• TEPLOCOM Space Technology – vesmírná technologie ve vašich rukou!
• Relé nebo triaky v elektrických topných kotlích na bázi topných těles
• Stabilizátor napětí TEPLOCOM pro plynové kotle
• Schématická schémata stabilizátorů napětí
• Výběr stabilizátoru napětí pro celý dům
• Galvanické oddělení, principy a cíle
• 12 důvodů, proč se objevují síťové špičky