2.2 Выбор принципа управления

В соответствии с алгоритмом функционирования, проектируемая система должна автоматически стабилизировать температуру воздуха в помещении на соответствующих зоотехническим требованиям пределах.

Управляемая или регулируемая величина - температура воздуха в животноводческом помещении .

Регулирующий орган (РО) - электрокалориферная установка, осуществляет управляющее воздействие на объект путем подачи (или прекращения) нагретого теплоносителя в помещения при недостаточной (избыточной) температуре воздуха. Возмущающее воздействие - отток теплоты из помещения через вентиляцию, ограждения и строительные конструкции. Точность поддержания регулируемой величины в объекте (±10%).

Структурная схема системы представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Структурная схема САУ

Система автоматического управления работает на основе принципа управления по отклонению.

Управляемый параметр - температура внутри помещения ( ) с помощью воспринимающего органа (ВО) преобразовывается в сопротивление и сравнивается с заданным значением сопротивлениям, которое соответствует заданному значению температуры. При отклонении действительного значения температуры (соответственно и ) от заданного ( ) на выходе сравнивающего элемента ( ) появляется сигнал , который поступает на вход управляющего устройства (Peг), регулирующий орган (РО) воздействует на объект управления таким образом, чтобы привести в соответствие действительное значение управляемой величины ( ) с заданным значением.

2.3 Обоснование параметров регулирующего органа

В качестве регулирующего органа используется электрокалориферная установка. Основными узлами электрокалориферной установки являются электрический калорифер, вентилятор, электродвигатель, система воздуховодов и система управления.

Мощность калорифера определяется по формуле [9,13]:

, кВт,

где – теплопроизводительность (кДж/ч) и к.п.д. калорифера.

Для установок, установленных в помещении, , а в подсобных - .

Схема управления обеспечивает защиту калориферов от токов короткого замыкания и от перегрева нагревательных элементов, а также защиту электродвигателя. Обязательным условием являются блокировка, обеспечивающая невозможность включения калорифера при отключенном электродвигателе вентилятора. Для поддержания температурно-влажностного режима воздуха в помещении в пределах допустимых зоотехническими требованиями необходимо осуществлять автоматическое регулирование одновременно по температуре и производительности вентилятора.

Теплопроизводительность регулируется переключением нагревательных элементов, а производительность вентилятора изменением скорости электродвигателя или перекрытием заслонки вентилятора.

Для ступенчатого регулирования скорости вентилятора используется автотрансформатор, а для плавного регулирования - тиристорное управление.

Динамическую модель электрокалорифера определим из экспериментальной разгонной характеристики, приведенной на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Разгонная характеристика электрокалориферной установки

Выпускаются электрокалориферные установки шипа СФОА-Х/1,5 ТЦ-МГ2/1 и СФОЦ-Х/0,5-И1 мощностью от 5 до 160 кВт.

Основные технические данные электрокалориферных установок типа СФОЦ-Х/0,5-И1 приведены в приложении (см.таблицу П.1).

Устройство с такой характеристикой можно представить двумя последовательно соединенными звеньями, инерционным и запаздывающим. Передаточная функция электрокалориферной установки по каналу мощность нагревателей - температура теплоносителя (воздуха) - будет иметь вид:

.

За время переходного процесса температура воздуха возрастает на .

Принимая мощность нагревателей калорифера при включении на номинальную мощность , находим передаточный коэффициент калорифера .

Значение _. выбираем из таблицы П.1. Номинальная мощность калорифера определяется из условия:

.

Из таблицы П.1 выбираем серийно выпускаемую электрокалориферную установку соответствующую номинальной мощности. Значение постоянной времени и запаздывание принимаем для всех электрокалориферных установок одинаковыми: